विक्रमाच्या राज्यात नुकताच एक संगीत, नाट्य, चित्रकला, मूर्तिकला, काष्ठकला कर्मींचा मेळा एक
“अरे विक्रमा मैफिल संपली, सारे कलाकार, चित्रकार, संगीतकार, नाटककार आपापल्या देशी परतही गेले. पण तू अजूनही तिथेच मनाने घुटमळतोयस, या काळ्या अंधाऱ्या रात्री एखाद्या सुंदरशा बागेत किंवा संगीतसभेस आल्या सारखा वाटतोयस. आज कलांमध्ये मन रममाण झालंय तर मग इथे कशाला आलायस? आणि आलाच आहेस तर हेही सांग की तुमच्या फिजिक्स`मध्ये आहे कारे या संगतीला, एकाच वेळी, एकाच ठिकाणी, एकाच स्थितीत असण्याला काही किंमत? का केवळ रुक्ष, माणूसघाणा विषय आहे हा एखाद्या उजाड माळरानासारखा? योग्य उत्तर दे राजा नाहीतर उद्या तुझ्या निधनानिमित्त तुझी नगरी शोक सभेत असेल याची खात्री बाळग .. “
“वेताळा हे आवाज, रंग, संगीत, प्रकाश ही सारी खरंतर कंपनेच oscillations आहेत.. मोठमोठाले स्थायू, द्रव, वायू यांचे आकार जेव्हा इतर स्थायू, द्रव, वायू यांच्या आकारांना धडकतात, पडतात, उंच फेकतात, ढकलून गडगळत सोडतात तेव्हा या फोर्स मधला काही भाग त्यांना इकडे तिकडे ढकलण्यात, पाडण्यात खर्च होतो. न्यूटनचा action-reaction चा नियम पाळण्यात खर्च होतो. शिवाय या धडकेमुळे त्या धडकणाऱ्या वस्तूंमध्येही गडबड माजते.. आणि त्यातून आवाज निर्माण होतो “
“गडबड माजते कसली गडबड? आणि आवाज, प्रकाश, रंग यांचा या पदार्थांमधल्या धडकांशी काय संबंध?”
“मी म्हणालो तसं दोन वस्तू धडकल्या समजा घंटेचा दोलक घंटेवर आदळला तर त्या दोलकामधील आणि घंटेमधील अणुरेणू भूकंपाचा धक्का बसल्यासारखे मुळापासून हादरतात.. पण सॉलिड्स मधील अणुरेणूंमधले बंध खूपच ताकदवान असतात.. पितळीसारख्या मिश्रधातू मधले तर फारच पक्के असतात. आदळून भूकंप झाला तरी घंटेचे तुकडेतुकडे होत नाहीत. पण या घट्ट बंधनांमुळे तिच्यावर लावलेले बळ थोडे विस्थापन करते. घंटा हलते. थोडी गगरमही होते आणि एक मोठा आवाजही करते.”
“हो तू सांगितलं होतंस कि आवाज म्हणजे एक तरंग आहे. त्याची चाल खड्डे आणि चढ, खड्डे आणि चढ अशी असते. आवाजाने एक खड्डा आणि एक चढ पार केला तर त्याचे एक पाऊल पडते. त्याला आवाजाचे पाऊल किती लांब पडते याला आवाजाची wavelength म्हणतात. आवाजाची अशी किती पावले एका सेकंदात पडतात म्हणजे आवाज किती झपझप चालतो ते दाखवणारी संख्या म्हणजे फिरत, वारंवारता frequency होय. आवाजाच्या पावलात येणारा चढ किती उंच किंवा खड्डा किती खोल हे सांगणारी संख्या म्हणजे आवाजाचा आयाम amplitude.. म्हणजे हा आवाज पुरुष किती पाय उचलून आपटतो आणि त्यामुळे त्याचा पाय किती खोल जातो हे दाखवणारी संख्या.. देवमाशाच्या आवाजाचे पाऊल त्याच्या`आकाराच्या इतकेच अतिमोठे आणि मुंगीच्या आवाजाचे पाऊल त्या प्रमाणात बारकेसे.. जेवढे आवाजाचे पाऊल मोठे त्याप्रमाणात दर सेकंदाला ती कमी पडणार.. wavelength inversely proportional to frequency.. ध्वनीसारख्या मोठ्या पावलांच्या तरंगांकडून प्रकाशाकडे जावे तशी पावलांची लांबी कमी कमी होत जाते wavelength goes on reducing आणि त्यामुळे पावलांची झपझप अधिक वेगाने होते म्हणजे frequency वाढत जाते.. हे सर्व मला सांगितलंयस तू आधीच विक्रमा पण यात तर तो आवाज, फोटॉन कसे मस्त जातात आणि धूमकेतूसारखे लुप्त होतात. मग त्यांना संगत, एकत्र येणे, जाणे असे काहीच नसते ना? सगळे आपले एकला चालो रे म्हणत जात असतात ना?”
(Copyright: www(dot)tes(dot)com/lessons)
“अरे वेताळा तसं नाही. उलट हे आवाज, लाईट, उष्णता, रंग हे कधीच एकट्या दुकट्याने प्रवास करत नाहीत, तर सतत कळपाने प्रवास करत राहतात. कळप म्हणले की सर्व समान ध्येयाने, एकदिलाने जातात असे वाटते पण तसंही नसतं या घोळक्यांचे. अक्षरश:कधी एकमेकाला मदत करून मोठा आवाज, मोठा प्रकाश तयार करतील आणि कधी एकमेकांच्या तंगड्यात तंगड्या घालून एकमेकाला चितपट करतील. ही दोन टोकाची उदाहरणे झाली. पण या दोन टोकांच्या मध्येही वेगवेगळे परिणाम ते एकमेकांवर घडवत राहतात. यांची संख्या किती असते हे तर कळायचा सवालच नसतो विशेषतः ध्वनीच्या तरंगांची.. अदृश्यच असते मानवी डोळ्यांना.. आपण जी sine wave ची आकृती काढतो ती आपल्या समजण्याच्या सोयीसाठी.. आवाजाच्या लाटा साधारण sine wave सारख्या दिसतात म्हणून आपल्याला लक्षात यायला सोपं जातं.. “
“अच्छा, जर असे तरंग नसतात तर मग या ध्वनिलहरी, फोटॉन जातात कसे?”
“वेताळा, ध्वनी sound या solid, liquid, gas अशा माध्यमात medium मध्येच तयार होतात. आपल्या उदाहरणातील घंटा जेव्हा वाजली तेव्हा घंटेच्या आत जे बिथरलेले, दचकलेले आणि एका ठिकाणी गच्च बांधलेले जे अणुरेणू होते ते स्वतः हलत नाहीत, मोकळे होऊ शकत नाहीत. म्हणूनच आपल्या जवळच्या हवेच्या कणांना हादरवतात. पण हवेला कोणी बांधलेले नाही. त्यामुळे घंटे जवळची हवा घंटेच्या आवाज धक्क्या मुळे जोरात ढकलली जाते. हवेचे रेणू molecules एका लहान जागेत गच्च दाबले जातात compression पण हवा कुठे गप्प बसायला.. दाबले गेलेले रेणू शेजारच्या रेणूंना धक्का देतात आणि यात दाबले गेलेले रेणू पुन्हा फैलावतात. पण त्यामुळे त्यांच्या जवळ दुसरे हवेचे रेणू कोंदटून येतात.. मग ते कोंदटलेले रेणू जवळच्या हवेच्या रेणूंना धक्का देतात आणि स्वतः फैलावतात.. असं करत करत आवाजाची लाट हवेला दाबत आणि पुन्हा मोकळे सोडत पुढे जाते. Series of compressions and rarifications ..घंटेबाहेर आलेल्या एका धक्क्याला किंवा लहरीला आजुबाजुच्या माध्यमात medium मध्ये पसरल्यामुळे, त्यात अनेक रेणूंनी शेजारच्या रेणूंना धक्के दिल्यामुळे मग अजून लहान लहान छोट्या छोट्या बाळ लहरी किंवा बालधक्के wavelets.. एक दोन नाही अनेक होत जातात आणि हे बालधक्के बाकीच्या बालधक्क्यांशी पुन्हा भांडत बसतात.. “
“आता काय झालं यांना भांडायला? पण बाळच रे ती दंगा करणारच.. “
“हो हि बाळे दंगा करतातच. समजा एका बाळाचा पाय वर उचलला आहे, wave crest आणि दुसऱ्या ने खाली सोडलाय wave trough.. यांच्या पायात पाय घातल्यामुळे एकाचं compression दुसऱ्याच्या rarification हे एकमेकांना विरोधात जातात आणि परिणाम म्हणजे आवाजच लुप्त होतो. ते एकमेकाला नष्ट करतात waves cancel out.. पण जर समजा दोन्ही बाळे समान तालात जातायत.. एकाच वेळी पाय उचलतात आणि खाली सोडतायत तर दोघांची compressions एकत्र येतात आणि त्यामुळे आवाज मोठा होतो.. जसं आवाजाचं तसंच प्रकाशाचं.. प्रकाश हि पण एक लहरच.. दोन प्रकाश लहरी एकत्र जातायत.. त्यातल्या एका बाळाने पाय वर उचलला wave crest आणि दुसर्याने खाली सोडला तर पुन्हा आल्याचं तंगड्यात तंगड्या.. त्यामुळे पुन्हा चितपट दोघेही.. परिणाम असा होतो की तिथला प्रकाश एकदमच क्षीण किंवा नाहीसा होतो. पण जर दोघेही मित्रभावाने वागले.. दोघांची पावले एकत्रच वर उचलली तर तेथील प्रकाशरूपातली ऊर्जा खूप वाढते आणि मोठा प्रकाश दिसतो.. “
“अरेच्चा, कमाल आहे लहरी सुद्धा माणसांसारख्या बेभरवशाच्या असतात हे माहित नव्हतं मला. एकमेकांच्या पायात पाय घालणे, कधी कधी मदत करून शक्ती द्विगुणित करणे, एकीचे बळ दाखवणे हे सर्व उपद्व्याप लहरींहि करतात हे नवीनच कळतंय.. पण`काय रे काय म्हणायचं या प्रकाराला? “
“वेताळा, याला तरंगाची किंवा लहरींची सरमिसळ म्हणतात. Interference of waves. जिथे एकदिलाने, एका तालात जाऊन चांगला परिणाम म्हणजे मोठ्ठा आवाज किंवा सर्वात तेजस्वी प्रकाश दाखवतात त्याला युतीचा परिणाम constructive interference म्हणतात.. याला resonance असेही म्हणतात पण जेव्हा दोघे एकमेकांना संपवतात, शक्तिहीन करतात, सामान्यांच्या भाषेत वाट लावतात तेव्हा त्याला विरोधाचा परिणाम destructive interference म्हणतात. एकदिलाने, एकमुखाने, एका तालात करणे म्हणजे resonance.. यामुळे सगळ्या लहरींच्या एकूण बेरजेपेक्षाही मोठा परिणाम घडतो. सर्वाधिक, सर्वात चांगला, अत्युच्च परिणाम घडतो. याउलट विरोधात काम केले तर अतिविनाशक परिणाम होतो..अनेक आवाज असूनही काहीच कळत नाही नुसताच गोंगाट होतो. प्रकाशलहरी असूनही उजेड पडत नाही.. एकूण परिणाम घातकच होतो..”
“हे बरंय, तुम्हीच त्याला आवाजाला, प्रकाशाला लहर म्हणलं. लहर आहे म्हणजे लहरी स्वभावही आला तुम्हा माणसांसारखा. मग चांगली लहर असली तर एकदिलाने काम करणार, दोघेही फायद्यात जाणार.. मूड फिरला, खुन्नस झाली तर एकमेकाला संपवणार.. तुम्ही हे फिजिक्स म्हणजे माणसासारखंच बनवलंय रे.. पण काय रे विक्रमा तो सूर्य इतका प्रकाश देऊनही कधीच काळा का होत नाही.. नाही म्हणजे मी ग्रहण वगैरेबद्दल बोलत नाहीये रे.. पण हा सूर्य नक्की काय असं जाळतो आणि इतका सगळी कडे`प्रकाश सोडतो हे सांग रे कधी तरी.. अर्थात तुला अभ्यास करावा लागेल.. पुन्हा पुढच्या अमावास्येला यावं लागेल.. ये जरा अभ्यास करून ये.. मी हि येतोच.. हाहाहा .. “
क्रमश: