यह तुलना साउंड, जो एक मैकेनिकल लॉन्गिट्यूडिनल वेव है जिसे मीडियम की ज़रूरत होती है, और लाइट, जो एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ट्रांसवर्स वेव है जो वैक्यूम में ट्रैवल कर सकती है, के बीच बेसिक फिजिकल अंतर को डिटेल में बताती है। यह पता लगाता है कि ये दोनों घटनाएं स्पीड, प्रोपगेशन और मैटर की अलग-अलग स्टेट्स के साथ इंटरेक्शन में कैसे अलग हैं।
मुख्य बातें
आवाज़ को चलने के लिए एक फिजिकल मीडियम की ज़रूरत होती है, जबकि लाइट टोटल वैक्यूम में चल सकती है।
पृथ्वी के वायुमंडल में प्रकाश ध्वनि से लगभग 874,000 गुना तेज़ चलता है।
साउंड वेव्ज़ लॉन्जिट्यूडिनल प्रेशर वेव्ज़ होती हैं, जबकि लाइट वेव्ज़ ट्रांसवर्स इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव्ज़ होती हैं।
घने मटीरियल में आवाज़ की स्पीड बढ़ जाती है, लेकिन घने मीडिया में जाने पर लाइट की स्पीड धीमी हो जाती है।
आवाज़ क्या है?
एक मैकेनिकल वाइब्रेशन जो प्रेशर और डिस्प्लेसमेंट की एक लॉन्जिट्यूडिनल वेव के रूप में एक मीडियम से होकर गुज़रता है।
तरंग प्रकार: अनुदैर्ध्य
ज़रूरी मीडियम: सॉलिड, लिक्विड या गैस
टिपिकल स्पीड: 343 m/s (हवा में 20°C पर)
फ़्रीक्वेंसी रेंज: 20 Hz से 20,000 Hz (इंसानी सुनने की शक्ति)
प्रकृति: दबाव में उतार-चढ़ाव
रोशनी क्या है?
एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक डिस्टर्बेंस जिसमें ऑसिलेटिंग इलेक्ट्रिक और मैग्नेटिक फील्ड होते हैं जो एक ट्रांसवर्स वेव के रूप में चलते हैं।
तरंग प्रकार: अनुप्रस्थ
ज़रूरी मीडियम: कोई नहीं (वैक्यूम में चलता है)
टिपिकल स्पीड: 299,792,458 m/s (वैक्यूम में)
फ़्रीक्वेंसी रेंज: 430 THz से 770 THz (विज़िबल स्पेक्ट्रम)
प्रकृति: विद्युत चुम्बकीय विकिरण
तुलना तालिका
विशेषता
आवाज़
रोशनी
निर्वात में वेग
0 m/s (यात्रा नहीं कर सकते)
~300,000,000 मी/से
तरंग ज्यामिति
अनुदैर्ध्य (यात्रा के समानांतर)
अनुप्रस्थ (यात्रा के लिए लंबवत)
मध्यम वरीयता
ठोस पदार्थों में सबसे तेज़ गति से चलता है
निर्वात में सबसे तेज़ गति से यात्रा करता है
तरंग का स्रोत
यांत्रिक कंपन
आवेशित कणों की गति
घनत्व का प्रभाव
घनत्व के साथ गति बढ़ती है
घनत्व के साथ गति घटती है
पता लगाने की विधि
कान के पर्दे / माइक्रोफोन
रेटिना / फोटो डिटेक्टर
विस्तृत तुलना
प्रसार का तंत्र
साउंड एक मैकेनिकल वेव है जो मीडियम में मॉलिक्यूल्स को टकराकर, काइनेटिक एनर्जी को एक चेन में पास करके काम करती है। क्योंकि यह इन फिजिकल इंटरैक्शन पर निर्भर करती है, इसलिए साउंड वैक्यूम में नहीं रह सकती जहाँ वाइब्रेट करने के लिए कोई पार्टिकल नहीं होते। इसके उलट, लाइट एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव है जो अपना खुद का सेल्फ-सस्टेनिंग इलेक्ट्रिक और मैग्नेटिक फील्ड बनाती है, जिससे वह बिना किसी सपोर्टिंग मटीरियल के स्पेस के खालीपन में घूम सकती है।
कंपन दिशा
साउंड वेव में, मीडियम के पार्टिकल्स वेव की दिशा के पैरेलल आगे-पीछे दोलित होते हैं, जिससे कम्प्रेशन और रेयरफैक्शन के एरिया बनते हैं। लाइट वेव ट्रांसवर्स होती हैं, जिसका मतलब है कि दोलन ट्रैवल की दिशा के राइट एंगल पर होते हैं। इससे लाइट पोलराइज़ हो जाती है—एक खास प्लेन में वाइब्रेट करने के लिए फ़िल्टर हो जाती है—एक ऐसी प्रॉपर्टी जो लॉन्जिट्यूडिनल साउंड वेव में नहीं होती।
गति और पर्यावरणीय प्रभाव
वैक्यूम में लाइट की स्पीड एक यूनिवर्सल कॉन्स्टेंट है, जो कांच या पानी जैसी घनी चीज़ों में जाने पर थोड़ी धीमी हो जाती है। आवाज़ इसके उलट काम करती है; यह गैसों में सबसे धीमी और लिक्विड और सॉलिड चीज़ों में बहुत तेज़ चलती है क्योंकि एटम ज़्यादा कसकर पैक होते हैं, जिससे वाइब्रेशन ज़्यादा अच्छे से ट्रांसफर हो पाता है। जबकि हवा में लाइट, साउंड से लगभग दस लाख गुना तेज़ होती है, साउंड उन ओपेक सॉलिड चीज़ों में भी जा सकती है जिनसे लाइट नहीं गुज़र सकती।
तरंगदैर्ध्य और पैमाना
दिखने वाली रोशनी की वेवलेंथ बहुत छोटी होती है, जो लगभग 400 से 700 नैनोमीटर तक होती है, इसीलिए यह माइक्रोस्कोपिक स्ट्रक्चर के साथ इंटरैक्ट करती है। साउंड वेव के फिजिकल डाइमेंशन बहुत बड़े होते हैं, जिनकी वेवलेंथ सेंटीमीटर से लेकर कई मीटर तक होती है। स्केल में यह बड़ा अंतर बताता है कि आवाज़ कोनों और दरवाज़ों के आसपास आसानी से क्यों मुड़ सकती है (डिफ्रैक्शन) जबकि रोशनी को वैसे ही बेंडिंग इफ़ेक्ट दिखाने के लिए बहुत छोटे अपर्चर की ज़रूरत होती है।
लाभ और हानि
आवाज़
लाभ
+कोनों के आसपास काम करता है
+ठोस पदार्थों में तेज़
+निष्क्रिय पहचान
+सरल उत्पादन
सहमत
−वैक्यूम से दबी हुई
−अपेक्षाकृत धीमी गति
−छोटा दायरा
−आसानी से विकृत
रोशनी
लाभ
+अत्यधिक वेग
+वैक्यूम संगत
+उच्च डेटा ले जाता है
+पूर्वानुमानित पथ
सहमत
−अपारदर्शी द्वारा अवरुद्ध
−आँखों की सुरक्षा के जोखिम
−कम आसानी से झुकता है
−जटिल पीढ़ी
सामान्य भ्रांतियाँ
मिथ
बाहरी अंतरिक्ष में ज़ोरदार धमाके होते हैं।
वास्तविकता
स्पेस लगभग वैक्यूम जैसा है जिसमें वाइब्रेशन ले जाने वाले बहुत कम पार्टिकल होते हैं। हवा या पानी जैसे मीडियम के बिना, साउंड वेव्ज़ फैल नहीं सकतीं, जिसका मतलब है कि आसमानी घटनाएँ इंसान के कान के लिए पूरी तरह से साइलेंट होती हैं।
मिथ
सभी चीज़ों में लाइट एक जैसी स्पीड से चलती है।
वास्तविकता
वैक्यूम में लाइट की स्पीड एक जैसी रहती है, लेकिन अलग-अलग मीडिया में यह काफी धीमी हो जाती है। पानी में, लाइट अपनी वैक्यूम स्पीड के लगभग 75% पर चलती है, और हीरे में, यह अपनी मैक्सिमम स्पीड के आधे से भी कम पर चलती है।
मिथ
ध्वनि और प्रकाश मूलतः एक ही प्रकार की तरंगें हैं।
वास्तविकता
ये असल में अलग-अलग फिजिकल घटनाएं हैं। साउंड मैटर (एटम और मॉलिक्यूल) का मूवमेंट है, जबकि लाइट फील्ड (फोटॉन) के ज़रिए एनर्जी का मूवमेंट है।
मिथ
हाई-फ़्रीक्वेंसी साउंड, हाई-फ़्रीक्वेंसी लाइट जैसा ही है।
वास्तविकता
हाई-फ़्रीक्वेंसी साउंड को हाई पिच के रूप में सुना जाता है, जबकि हाई-फ़्रीक्वेंसी विज़िबल लाइट को वायलेट कलर के रूप में सुना जाता है। वे पूरी तरह से अलग फ़िज़िकल स्पेक्ट्रा से संबंधित हैं जो ओवरलैप नहीं करते हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
हमें बिजली कड़कने से पहले क्यों दिखाई देती है?
ऐसा लाइट और साउंड की स्पीड में बहुत ज़्यादा अंतर की वजह से होता है। लाइट 300,000 किलोमीटर प्रति सेकंड की रफ़्तार से चलती है, और आपकी आँखों तक लगभग तुरंत पहुँच जाती है। साउंड सिर्फ़ 0.34 किलोमीटर प्रति सेकंड की रफ़्तार से चलती है, और एक किलोमीटर की दूरी तय करने में लगभग तीन सेकंड लेती है, जिससे यह ध्यान देने लायक देरी होती है।
क्या ध्वनि कभी प्रकाश से तेज़ चल सकती है?
नहीं, आवाज़ लाइट से तेज़ नहीं चल सकती। वैक्यूम में लाइट की स्पीड यूनिवर्स की यूनिवर्सल स्पीड लिमिट है। उन चीज़ों में भी जहाँ लाइट काफ़ी धीमी हो जाती है, आवाज़ बहुत धीमी रहती है क्योंकि यह भारी एटम की फिजिकल मूवमेंट पर निर्भर करती है।
मैं दूसरे कमरे में किसी को सुन तो सकता हूँ लेकिन देख नहीं सकता, ऐसा क्यों?
साउंड वेव्स की वेवलेंथ लाइट वेव्स से बहुत ज़्यादा होती है, जिससे वे दरवाज़ों और कोनों जैसी बड़ी रुकावटों के आस-पास डिफ्रैक्ट या मुड़ जाती हैं। लाइट की वेवलेंथ इतनी छोटी होती है कि वह ज़्यादातर सीधी लाइन में चलती है और दीवारों के आस-पास मुड़ने के बजाय उनसे ब्लॉक या रिफ्लेक्ट हो जाती है।
क्या ध्वनि और प्रकाश दोनों में डॉप्लर प्रभाव होता है?
हाँ, दोनों को डॉप्लर इफ़ेक्ट महसूस होता है, लेकिन अलग-अलग वजहों से। आवाज़ के लिए, यह किसी चलते हुए सोर्स की आवाज़ की आवाज़ को बदल देता है, जैसे सायरन। रोशनी के लिए, यह रंग में 'रेडशिफ्ट' या 'ब्लूशिफ्ट' पैदा करता है, जिसका इस्तेमाल एस्ट्रोनॉमर्स यह पता लगाने के लिए करते हैं कि गैलेक्सी पृथ्वी से दूर जा रही हैं या उसकी ओर।
पानी में से कौन बेहतर तरीके से यात्रा करता है, ध्वनि या प्रकाश?
आवाज़ पानी में रोशनी के मुकाबले ज़्यादा असरदार तरीके से चलती है। आवाज़ हवा के मुकाबले पानी में चार से पाँच गुना तेज़ी से चलती है और समुद्र में हज़ारों मील तक चल सकती है। पानी के मॉलिक्यूल रोशनी को तेज़ी से सोख लेते हैं और बिखेर देते हैं, इसीलिए गहरे समुद्र में अंधेरा होता है।
क्या प्रकाश को ध्वनि में बदला जा सकता है?
लाइट एनर्जी को फोटोअकॉस्टिक इफ़ेक्ट से साउंड एनर्जी में बदला जा सकता है। जब कोई मटीरियल लाइट की तेज़ पल्स को एब्ज़ॉर्ब करता है, तो वह गर्म होकर तेज़ी से फैलता है, जिससे एक प्रेशर वेव बनती है जिसे हम साउंड के रूप में सुनते हैं। इस टेक्नोलॉजी का इस्तेमाल अक्सर मेडिकल इमेजिंग और स्पेशल माइक्रोफ़ोन में किया जाता है।
क्या तापमान लाइट और साउंड दोनों पर असर डालता है?
टेम्परेचर का आवाज़ पर बहुत बड़ा असर होता है क्योंकि यह मीडियम की डेंसिटी और इलास्टिसिटी को बदल देता है; गर्म हवा में आवाज़ तेज़ी से चलती है। टेम्परेचर का लाइट की स्पीड पर बहुत कम असर होता है, हालांकि यह किसी मटीरियल के रिफ्रैक्टिव इंडेक्स को बदल सकता है, जिससे मिराज जैसी चीज़ें होती हैं।
क्या प्रकाश एक तरंग है या एक कण?
लाइट में वेव-पार्टिकल डुअलिटी होती है। हालांकि यह फैलने के दौरान एक ट्रांसवर्स वेव की तरह काम करती है (इंटरफेरेंस और डिफ्रैक्शन दिखाती है), लेकिन जब यह मैटर के साथ इंटरैक्ट करती है, जैसे कि फोटोइलेक्ट्रिक इफ़ेक्ट में, तो यह फोटॉन नाम के अलग-अलग पार्टिकल्स की एक स्ट्रीम की तरह भी काम करती है।
निर्णय
मैकेनिकल वाइब्रेशन, अकूस्टिक्स, या सॉलिड और फ्लूइड बैरियर के ज़रिए कम्युनिकेशन को एनालाइज़ करते समय साउंड मॉडल चुनें। ऑप्टिक्स, वैक्यूम के ज़रिए हाई-स्पीड डेटा ट्रांसमिशन, या इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन सेंसर के साथ काम करते समय लाइट मॉडल का इस्तेमाल करें।