বড়-ছোট হাতের অক্ষর

ছোট হাতের লাতিন aether, গ্রিক αἰθήρ — «ঊর্ধ্ব বায়ু»। কোনো প্রতীক বা একক ছিল না: ইথার ছিল মাধ্যম, মাপ নয়।

গুলিয়ে ফেলবেন না

পদার্থবিজ্ঞানের আলোকবাহী ইথার রসায়নবিদের ইথার নয়, অর্থাৎ ডাইইথাইল ইথার (C₂H₅)₂O নয়। বেতারের «ইথার তরঙ্গ»-ও নয় — ওটা কেবল সম্প্রচারের চলতি নাম।

প্লেটে — পাথরের ফলকের ওপর ইন্টারফেরোমিটার, ওপর থেকে দেখা। বাতি আলো ফেলে অর্ধস্বচ্ছ আয়নায়, রশ্মি দুই ভাগ হয়, দুটি রশ্মি বরাবর ও আড়াআড়ি আয়নার দিকে যায় এবং দূরবিনে এসে আবার মেলে। বেগুনি দাগগুলো ইথার-বায়ু, যা পৃথিবীর মুখোমুখি বইবার কথা ছিল। ফলকটি এক-চতুর্থাংশ পাক ঘোরে। ডানে অভিনেত্রে উজ্জ্বল ডোরাগুলো প্রায় নড়ে না। নিচে চিহ্নটি প্রথমে 0.37-এর দিকে যায় — যতটা প্রত্যাশা ছিল — তারপর শূন্যে ফিরে আসে, যেখানে আসলে মাপা হয়েছিল।

রাশির পাসপোর্ট · অপ্রচলিত · আলোর মাধ্যম

আলোকবাহী ইথার

এককহীন অপ্রচলিত রাশি · এর জায়গা নিয়েছে আলোর ধ্রুব বেগ

ক্লিভল্যান্ড, জুলাই 1887। মাইকেলসন ও মর্লি পারদের আধারে একটি পাথরের ফলক রাখেন, তার ওপর আয়না বসান এবং ধীরে ধীরে ঘোরান। পৃথিবী সূর্যের চারপাশে ছুটছে 30 km/s বেগে, আর আলো যদি স্থির ইথারে তরঙ্গ হয়, তবে সামনে থেকে আসা ইথার-বায়ুর কারণে অভিনেত্রে ডোরাগুলোর 0.4 ডোরা সরে যাওয়ার কথা। তাঁরা সেই সরণের অপেক্ষায় ছিলেন। তা দেখা দেয়নি।

ইথার কল্পনা করা হয়েছিল, কারণ তরঙ্গের মাধ্যম চাই। শব্দ চলে বাতাসে, ঢেউ চলে জলে — তাহলে আলোও চলে এমন কিছুর মধ্য দিয়ে, যা শূন্যস্থান ভরে রাখে। এত দ্রুত তরঙ্গ বইতে ইথারকে ইস্পাতের চেয়েও শক্ত হতে হতো, অথচ গ্রহদের চলায় বাধা দেওয়া চলবে না। 1887 সালের পরীক্ষা দেখাল: পৃথিবী যেভাবেই ছুটুক, আলো সব দিকে একইভাবে চলে। 1905 সালে আইনস্টাইন একে সূত্রে পরিণত করেন, আর ইথারের প্রয়োজন ফুরিয়ে যায়।

সংকেত	aether · luminiferous aether · প্রতীক নেই
কীভাবে খোঁজা হয়েছিল	ইথারের মধ্য দিয়ে পৃথিবীর বেগ দিয়ে — ব্যতিচার ডোরার সরণে
কী ধরে নেওয়া হত	স্থির মাধ্যম · আলোর বেগ পর্যবেক্ষকের গতির ওপর নির্ভর করে
প্রবর্তন ও পরিত্যাগ	হাইগেনস, 1690 · ফ্রেনেল, 1818 · মাইকেলসন ও মর্লি, 1887 · আইনস্টাইন, 1905
আজকের লিখনরীতি	c = 299 792 458 m/s ঠিক, 1983 সাল থেকে — মিটারের সংজ্ঞা অনুযায়ী
সাধারণ মান	0.37 ডোরা — 1887 সালে প্রত্যাশা · 0.01-এর কম — দেখা গেছে · 10⁻¹⁷ — আজকের নির্ভুলতা

রূপান্তরে ইন্টারফেরোমিটারে যান

01 · সংজ্ঞা

যে মাধ্যমে আলো ছোটে

আলো যদি ইথারে তরঙ্গ হয়, তবে ইথারের সাপেক্ষে তার একটি বেগ আছে, c। ইথারের মধ্য দিয়ে ছুটে চলা পর্যবেক্ষকের কাছে মুখোমুখি আসা আলো দ্রুততর আর পেছন থেকে ধাওয়া করা আলো ধীরতর মনে হওয়ার কথা। পৃথিবী সূর্যের চারপাশে ছুটছে 30 km/s বেগে — c-এর দশ হাজার ভাগের এক ভাগ। এই পার্থক্যটুকুই ধরার চেষ্টা হয়েছিল।

এত ছোট সংশোধন সরাসরি মাপা যায় না। মাইকেলসন আলোর দুটি পথ তুলনা করেন: বায়ুর বরাবর আর আড়াআড়ি। যেন একজন সাঁতারু নদীর বরাবর যাওয়া-আসা করেন, আরেকবার নদী পার হয়ে ফেরেন: স্রোতের বরাবর সময় বেশি লাগে। পার্থক্যটি একটি ছোট অনুপাতের বর্গ, (v/c)² = 10⁻⁸। ব্যতিচার একে দৃশ্যমান করে: তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সামান্য ভগ্নাংশের সরণেই উজ্জ্বল ডোরা সরে যায়।

c — আলোর বেগ, m/s · v — ইথারের সাপেক্ষে বেগ · L — বাহুর দৈর্ঘ্য, m · λ — তরঙ্গদৈর্ঘ্য, m · ΔN — ডোরার সরণ · β = v/c · γ = 1/√(1−β²)

ইন্টারঅ্যাক্টিভ · নদীতে দুই সাঁতারু

কে আগে ফিরবে

L চওড়া নদী বাঁ থেকে ডানে বইছে, বেগুনি তিরগুলো স্রোত। দুই সাঁতারু একই বেগ c-তে সাঁতরায়: সোনালি জন নদীর বরাবর যায় ও ফেরে, আকাশি জন আড়াআড়ি ওপারে যায় ও ফেরে। নিচের দণ্ডগুলো তাদের যাত্রার সময়। আড়াআড়ি সাঁতারু সব সময় আগে পৌঁছায়। ঠিক তেমনি ইথার-বায়ুর আড়াআড়ি চলা রশ্মির বায়ুর বরাবর চলা রশ্মিকে পেছনে ফেলার কথা ছিল।

সোনালি — বরাবর, আকাশি — আড়াআড়িদণ্ড — যাত্রার সময়, একক 2L/c

স্রোত v / c

বরাবর

γ² = 1/(1−β²)

আড়াআড়ি

γ = 1/√(1−β²)

পার্থক্য

ছোট β-তে ≈ β²/2

ইন্টারঅ্যাক্টিভ · মাইকেলসন ও মর্লির ইন্টারফেরোমিটার, 1887

ফলক ঘোরান ও অভিনেত্রে দেখুন

মূল কাজ একটিই — «ফলক ঘোরান» বোতাম। পাথরের ফলক পারদে ভাসে আর ধীরে ঘোরে। মাঝখানে একে ওপর থেকে দেখা যায়: সোনালি বাতি, আকাশি রশ্মি বাহুর প্রান্তের আয়নায় যায়, প্রতিটিতে 16টি প্রতিফলন, মোট পথ 11 m। বেগুনি দাগগুলো ইথার-বায়ু, তার বেগ ঠিক করে স্লাইডার। ডানে অভিনেত্র: উজ্জ্বল ও অন্ধকার ডোরা। ইথার থাকলে ফলক ঘোরার সময় ডোরাগুলোর দোলার কথা। অভিনেত্রের নিচে লেখচিত্র: বেগুনি বক্ররেখা — ইথার তত্ত্ব অনুযায়ী সরণ, সোনালি বিন্দু — যা দেখা যাচ্ছে। «ইথারসহ জগৎ / 1887-এর জগৎ» সুইচ দুটো উত্তরই দেখায়।

বাঁয়ে: পর্যবেক্ষণের খাতা, ডোরার সরণ ও ফলকের কোণডানে: অভিনেত্র এবং ঘূর্ণন-কোণ অনুযায়ী ডোরার সরণ

মূল কাজ

ইথার-বায়ু v30 km/s

30 km/s — কক্ষপথে পৃথিবীর বেগ। সরণ বাড়ে বেগের বর্গের সঙ্গে: দ্বিগুণ দ্রুত — চতুর্গুণ বেশি।

বাহুর দৈর্ঘ্য L11 m

1881 সালে মাইকেলসনের বাহু ছিল 1.2 m, আর সরণ চাপা পড়ত নয়েজে। 1887 সালে আয়নাগুলো আলোকে 16 বার আসা-যাওয়া করাল, পথ দাঁড়াল 11 m।

প্রত্যাশিত সরণ

—

—

দেখা সরণ

—

—

ফলকের কোণ

—

—

ইথারে বেগ, সর্বোচ্চ

—

—

লেখচিত্র · কোণ অনুযায়ী সরণ, বেগ অনুযায়ী সরণ ও এক শতাব্দীর নির্ভুলতা

02 · রূপান্তর

আলোর বেগের ভগ্নাংশ β = v/c

ইথারের কোনো একক ছিল না, তাই আমরা রূপান্তর করি সেই বেগ, যা খোঁজা হয়েছিল। ইন্টারফেরোমিটারে ডোরার সরণ বাড়ে β²-এর সঙ্গে, অর্থাৎ আলোর বেগের ভগ্নাংশের বর্গের সঙ্গে। কক্ষপথে পৃথিবীর বেগ — β = 10⁻⁴, β² = 10⁻⁸।

আজ কোনো বেগই «ইথারের সাপেক্ষে» মাপা হয় না। আছে কেবল মহাজাগতিক পটভূমি বিকিরণের সাপেক্ষে গতি: সূর্য তার মধ্য দিয়ে ছুটছে 370 km/s বেগে, কিন্তু সেটি দৃশ্যমান গতি, কোনো মাধ্যমের বায়ু নয়।

03 · মাত্রার ক্রম

আলোর বেগের বিচ্যুতি Δc/c — পরীক্ষাগুলো যা ধরতে চেয়েছে, 10⁻¹⁸ থেকে 10⁻⁴ পর্যন্ত

04 · মাপার যন্ত্র

ব্যতিচারমাপক

রশ্মি বিভাজক, দুটি বাহু, দুটি আয়না। রশ্মিগুলো মিলে ডোরা তৈরি করে, আর ডোরার দশ ভাগের এক ভাগ সরণও খালি চোখে দেখা যায়। একই নীতিতে কাজ করে মহাকর্ষ তরঙ্গের শনাক্তকারী যন্ত্র, শুধু সেখানে প্রতিটি বাহু 4 km।

নক্ষত্রের অপেরণ

1727 সালে ব্র্যাডলি দেখেন, এক বছরে নক্ষত্রগুলো ছোট ছোট উপবৃত্ত আঁকে, 20.5 আর্কসেকেন্ড। দূরবিনকে পৃথিবীর গতির দিকে হেলাতে হয়, বৃষ্টিতে ছাতার মতো। এটিই β = 10⁻⁴-এর প্রথম পরিমাপ।

জলে ফিজোর পরীক্ষা

1851 সালে ফিজো বহমান জলের স্রোতের দিকে ও বিপরীতে আলো পাঠান। স্রোত আলোকে পুরোপুরি টেনে নেয়নি, নিয়েছে 1 − 1/n² গুণকসহ। ফ্রেনেল এর ব্যাখ্যা দিয়েছিলেন ইথারের আংশিক টানের সাহায্যে। আপেক্ষিকতা তত্ত্ব একই সংখ্যা পায় বেগের যোগ থেকে।

অপটিক্যাল রেজোনেটর

আজকের মাইকেলসন পরীক্ষা: ঘূর্ণায়মান টেবিলে পরস্পর লম্বভাবে দুটি স্ফটিক রেজোনেটর, লেজারগুলো তাদের কম্পাঙ্কে বাঁধা। কম্পাঙ্ক 10⁻¹⁷ পর্যন্ত আলাদা হয় না — 1887-এর চেয়ে দশ কোটি গুণ বেশি নির্ভুল।

05 · লেখার নিয়ম

ঠিক

c = 299 792 458 m/s — ঠিক, কোনো অনিশ্চয়তা ছাড়া

«আলোকবাহী ইথার» — ঐতিহাসিক পরিভাষা, উনিশ শতকের প্রসঙ্গে

ΔN = 0.37 — মাইকেলসন ও মর্লির প্রত্যাশিত ডোরার সরণ

β = v/c, γ = 1/√(1−β²)

ভুল

«ইথারের সাপেক্ষে বেগ» — আধুনিক লেখায়

c ≈ 3·10⁸ m/s ± … — 1983 সাল থেকে c-এর কোনো অনিশ্চয়তা নেই

«পরীক্ষা ব্যর্থ হয়েছিল» — এটি স্পষ্ট শূন্য ফল দিয়েছিল

আলোকবাহী ইথারকে রাসায়নিক ইথারের সঙ্গে গুলিয়ে ফেলা

06 · প্রতিবেশী একক

ফ্লোজিস্টন কোনো চিহ্ন না রেখে বিদায় নিয়েছে, ক্যালরিক রেখে গেছে ক্যালরি। ইথার রেখে গেছে সবচেয়ে বেশি: ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ লেখা হয়েছিল স্থিতিস্থাপক ইথারের জন্য, আর সেগুলো ইথারকে ছাড়িয়ে টিকে আছে। আর আলোর যে ধ্রুব বেগ ইথারকে বাতিল করল, সেটিই হয়ে উঠল পরিমাপের ভিত্তি: মিটারের সংজ্ঞা তার মাধ্যমেই।

07 · ঐতিহাসিক অংশ

পাথরের ফলক

পরিমাপবিদ্যার টীকা

1887 সালের পরীক্ষা নয়েজের বিরুদ্ধে পরিমাপ সাজানোর এক আদর্শ। বেলেপাথরের ফলকটি পারদে ভাসত, যাতে ঝাঁকুনি ছাড়াই ঘোরানো যায়। পর্যবেক্ষণ হতো মাটির নিচের ঘরে, দুপুরে ও সন্ধ্যায়, প্রতি পাকে ষোলোটি পাঠ। প্রত্যাশা ছিল 0.4 ডোরা, পাঠের বিস্তার ছিল প্রায় 0.01।

শূন্য ফল একটি ঊর্ধ্বসীমা দিল: ইথারের মধ্য দিয়ে পৃথিবীর বেগ মোটামুটি 5—8 km/s-এর কম। একশো বছর পরে আলোর বেগের ধ্রুবতা মিটারের সংজ্ঞার অংশ হয়ে গেল। 1983 সাল থেকে মিটার হলো সেই পথ, যা আলো 1/299 792 458 সেকেন্ডে অতিক্রম করে।

অভিনেত্রে ডোরা

রাশির তালিকা

পুরো তালিকা →

ভিত্তি · 7টি একক

SI-এর সাতটি মৌলিক একক

তালিকা · সব রাশি এক পাতায়

তালিকার প্রবেশপথে গবেষণাগার

এক ফোঁটা অম্ল রসের রং বদলে দেয়, লবণ শিখাকে রাঙায়, জল একটি টোকায় জমে যায়। তাদের নিচে Simetrium-এর সব পাতা, বিষয় অনুযায়ী ও বর্ণানুক্রমে।

তালিকা খুলুন →

08 · আপনার ভাষা

প্রতিটি লিংক সত্যিকারের ভাষা-পাতায় নিয়ে যায়

নিজের ভাষায় পড়ুন

অনূদিত ও সংশোধিতখসড়া অনুবাদঅপেক্ষায়