আলোর গতি ক্যালকুলেটর

আলোর গতি কত?

শূন্যস্থানে আলো প্রতি সেকেন্ডে 299,792,458 মিটার পথ পেরোয়। এই একটি সংখ্যাই মহাবিশ্বের গতিসীমা: আলো, রেডিও, মহাকর্ষ বা তথ্য বহনকারী অন্য যেকোনো সংকেত এর চেয়ে দ্রুত চলতে পারে না, আর ভরযুক্ত কোনো কিছুই এতে পৌঁছাতেই পারে না। পদার্থবিদরা একে লেখেন c, আর এটি আলোকবিজ্ঞানের অনেক বাইরেও দেখা দেয় — E = mc²-এর c এটিই।

নিচের সারণিতে একই ধ্রুবককে সেই এককগুলোতে দেখানো হয়েছে, যেগুলোতে মানুষ আসলে খোঁজে। প্রথমটির পরের প্রতিটি সারি সেই সঠিক মিটার-প্রতি-সেকেন্ড মান থেকে বের করা (তৃতীয় কলামে প্রতিটির হিসাব দেখানো আছে), অন্য কোনো সাইট থেকে কপি করা নয় — তাই মাইল-প্রতি-ঘণ্টার মানটি ঠিক তা-ই, যা সংজ্ঞা থেকে আসে, অঙ্কে অঙ্কে।

শেষ সারিটিই হার্ডওয়্যার ইঞ্জিনিয়াররা মাথায় রাখেন: আলো প্রায় ঠিক এক ফুট প্রতি ন্যানোসেকেন্ড চলে। গ্রেস হপার কথাটা বোঝাতে বিখ্যাতভাবে 11.8 ইঞ্চি লম্বা তারের টুকরো বিলি করতেন — একটি ন্যানোসেকেন্ড পেরোতে সংকেত ঠিক এতটা দূর যায়, আর এই কারণেই গিগাহার্ৎজ ক্লক স্পিডে সার্কিট বোর্ডের ট্রেসের ভৌত দৈর্ঘ্য নকশার একটি বাস্তব সীমাবদ্ধতা হয়ে ওঠে।

299,792,458 m/s কেন সঠিক — আর আসলে সংজ্ঞায়িত হচ্ছে মিটার

বেশিরভাগ ভৌত ধ্রুবকের সঙ্গে একটি অনিশ্চয়তা থাকে: একটি মাপা মান, তার সঙ্গে কিছু কম-বেশি। আলোর গতির ক্ষেত্রে তা নেই, আর এর কারণটাই সেই অংশ, যা প্রায় প্রতিটি পেজ উল্টো করে বলে।

1983 সাল পর্যন্ত মিটারের নিজস্ব আলাদা সংজ্ঞা ছিল, আর আলোর গতি তার সাপেক্ষে মাপা হত — প্রতিটি নতুন পরীক্ষা ত্রুটির সীমা একটু করে কমাত। তারপর ওজন ও পরিমাপের সাধারণ সম্মেলন (CGPM) সম্পর্কটা উল্টে দেয়। এটি c-কে আদেশবলে ঠিক 299,792,458 m/s-এ স্থির করে দেয় এবং মিটারকে নতুন করে সংজ্ঞায়িত করে সেই দূরত্ব হিসেবে, যা আলো এক সেকেন্ডের 1/299,792,458 ভাগে পেরোয়। যেহেতু সেকেন্ড আগে থেকেই সিজিয়াম পরমাণুর রূপান্তর দিয়ে সংজ্ঞায়িত ছিল, এতে দৈর্ঘ্য একটি উদ্ভূত রাশিতে পরিণত হল।

এর পরিণতি সত্যিই অদ্ভুত, আর স্পষ্ট করে বলার মতো: এখন আলোর গতিকে আরও নির্ভুলভাবে মাপা অসম্ভব, কারণ এটি কোনো পরিমাপই নয়। সমস্যাটির দিকে আরও ভালো একটি লেজার ইন্টারফেরোমিটার তাক করুন, আপনি আর c-কে সূক্ষ্ম করছেন না — আপনি সূক্ষ্ম করছেন এক মিটার কত লম্বা, সেই জ্ঞান। অনিশ্চয়তা ধ্রুবক থেকে সরে গিয়ে এককে ঢুকেছে। আজ c সেই সাতটি সংজ্ঞায়ক ধ্রুবকের একটি, যার উপর পুরো SI দাঁড়িয়ে আছে, সিজিয়াম কম্পাঙ্ক ও প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবকের পাশাপাশি।

প্রাথমিক সূত্র: NIST — শূন্যস্থানে আলোর গতি, BIPM — সাতটি SI সংজ্ঞায়ক ধ্রুবক, এবং NIST — মিটার।

আলো এক সেকেন্ডে, এক মিনিটে, এক বছরে কত দূর যায়?

গতিকে উল্টো দিক থেকে দেখলে দূরত্বের এককের একটি পুরো পরিবার পাওয়া যায়। একটি আলোক-সেকেন্ড হল আলো এক সেকেন্ডে যতটা যায় — আর এটি আশ্চর্যরকম মানুষের মাপের একটি সংখ্যা, বিষুবরেখার প্রায় সাড়ে সাত পাক।

শেষ সারিটি হল আলোকবর্ষ — এটি একটি দূরত্ব, কখনোই সময়কাল নয়, আর এই শব্দটি নিয়ে এটাই সবচেয়ে প্রচলিত ভুল ধারণা। জ্যোতির্বিদরা একে ক্যালেন্ডার বছরের বদলে ঠিক 365.25 দিনের, অর্থাৎ 31,557,600 সেকেন্ডের জুলিয়ান বছর দিয়ে সংজ্ঞায়িত করেন। তার বদলে 365.2425 দিনের গ্রেগরীয় বছর ধরলে উত্তর প্রায় 194 মিলিয়ন km কমে যেত — শুনতে বিশাল, যতক্ষণ না খেয়াল করেন যে এটি মাত্র 0.0021% পার্থক্য — কিন্তু এই রীতিটি আছে যাতে সবার হিসাব হুবহু মেলে। এক আলোকবর্ষ 63,241 জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক একক-এরও সমান, যা দিয়ে একে কল্পনা করা আরও সহজ: নেপচুন প্রায় 30 AU দূরে প্রদক্ষিণ করে, তাই এক আলোকবর্ষ সূর্য থেকে নেপচুন পর্যন্ত দূরত্বের মোটামুটি দুই হাজার গুণ।

সৌরজগতে আলোর বিলম্ব

যেহেতু c সসীম, প্রতিটি জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক ছবি আসলে অতীতের ছবি, আর মহাকাশযানের সঙ্গে প্রতিটি কথোপকথনে একটি অন্তর্নির্মিত বিলম্ব থাকে। উপরের ক্যালকুলেটরটি দূরত্ব → যাত্রার সময়-এ রাখুন, আর প্রিসেট বোতামগুলো এগুলোর প্রতিটি লোড করে দেবে।

মঙ্গলের ক্ষেত্রে সৎ উত্তরটাই প্রাপ্য, বেশিরভাগ পেজ যে একটিমাত্র সংখ্যা বলে সেটি নয়। দুটি গ্রহই চলমান, তাই তাদের মধ্যের দূরত্ব 26 মাসের একটি চক্রে বিপুলভাবে ওঠানামা করে: সবচেয়ে কাছের প্রতিযোগে (opposition) প্রায় 54.6 মিলিয়ন km থেকে, মঙ্গল যখন সূর্যের অন্য পাশে তখন প্রায় 401 মিলিয়ন km পর্যন্ত। তাই মঙ্গলে আলোর বিলম্ব একটি সংখ্যা নয়, একটি পরিসর — প্রতি দিকে মোটামুটি 3 থেকে 22 মিনিট, আর একটি নির্দেশ ও তার প্রাপ্তিস্বীকারের জন্য 6 থেকে 45 মিনিট। ঠিক এই কারণেই রোভারকে নিজে নিজে চলতে হয়: কোনো মানুষ বিপদটা দেখার আগেই রোভার তাতে পড়ে যেত।

চাঁদের সংখ্যাটির কারণেই অ্যাপোলোর সম্প্রচারে সেই পরিচিত বিরতি শোনা যায়, আর প্রক্সিমা সেন্টরির সংখ্যাটি আন্তঃনাক্ষত্রিক কথোপকথনের একটি কঠোর নিম্নসীমা বেঁধে দেয়। আলোর গতিতেও, আমাদের নিকটতম নাক্ষত্রিক প্রতিবেশীর কাছে পাঠানো একটি প্রশ্ন আর তার উত্তরের পুরো যাওয়া-আসা শেষ হতে 8.5 বছর লাগে।

জল, কাচ ও ফাইবারে আলোর গতি — v = c ÷ n

c হল শূন্যস্থানে আলোর গতি। যেকোনো স্বচ্ছ পদার্থের ভেতরে আলো কার্যত ধীর হয়ে যায়, আর কতটা ধীর হয় তা ধরা থাকে একটিমাত্র সংখ্যায়: প্রতিসরাঙ্ক, n। সম্পর্কটা যতটা সরল দেখায় ততটাই — v = c ÷ n — আর ক্যালকুলেটরের মাধ্যম-নির্বাচক ঠিক এটিই প্রয়োগ করে।

এই সারণি থেকে সরাসরি দুটি জিনিস বেরিয়ে আসে। প্রথমটি হল জিনিস কেন বেঁকে যায় আর ঝলমল করে: একটি রশ্মি এক মাধ্যম থেকে আরেক মাধ্যমে ঢোকার সময় সীমানায় গতি বদলায়, আর কোনো কোণে গতি বদলানো মানে দিক বদলানো। হীরা আলোকে c-এর 41%-এ নামিয়ে আনে, যা যেকোনো সাধারণ পদার্থের মধ্যে সবচেয়ে বড় লাফ, আর ঠিক এই কারণেই কাটা হীরা আলোকে ওভাবে চারদিকে ছড়িয়ে দেয়।

দ্বিতীয়টি এমন একটি সংখ্যা, যা দিয়ে নেটওয়ার্ক ইঞ্জিনিয়াররা বাজেট করেন। দূরপাল্লার ফাইবার চলে n ≈ 1.468-এ, তাই সংকেত প্রায় 204,190 km/s-এ হামাগুড়ি দেয় — কেবলের প্রতি 1,000 km-এ মোটামুটি 4.9 মিলিসেকেন্ড লেটেন্সি। প্রায় 5,570 km-এর একটি নিউ ইয়র্ক থেকে লন্ডন লিংকে তাই এক দিকে প্রায় 27.3 ms আর যাওয়া-আসায় 54.6 ms লাগে, কোনো রাউটার প্যাকেটটি ছোঁয়ার আগেই — অথচ একই পথ শূন্যস্থান দিয়ে পাড়ি দেওয়া গেলে লাগত 37.2 ms। ~17 ms-এর এই ফারাক আসল টাকা: আর্থিক এক্সচেঞ্জগুলোর মধ্যে মাইক্রোওয়েভ ও হলো-কোর-ফাইবার ট্রেডিং লিংকের পুরো বাণিজ্যিক যুক্তিই এটা। মাধ্যম-নির্বাচকটি ফাইবার-অপটিক বিকল্পে রাখুন, আর ক্যালকুলেটর আপনার পছন্দের যেকোনো পথের হিসাব করে দেবে।

একটি সতর্কতা বলার মতো, কারণ জনপ্রিয় লেখাগুলো প্রায়ই এটা গুলিয়ে ফেলে: আলাদা আলাদা ফোটন কখনোই c ছাড়া অন্য কোনো গতিতে চলে না। যা ধীর হয় তা হল পুরো তরঙ্গটি: আলোর তড়িৎক্ষেত্র পদার্থের ইলেকট্রনগুলোকে দোলাতে থাকে, সেগুলো নিজেদের তরঙ্গ বিকিরণ করে, আর মূল তরঙ্গ ও এই পুনর্বিকিরিত তরঙ্গগুলো মিলে এমন একটি তরঙ্গ তৈরি করে, যার শীর্ষগুলো ধীরে এগোয় — অর্থাৎ কম দশা-বেগ (ফেজ ভেলোসিটি)। কোনো ফোটনই পরমাণুগুলোর মাঝে আটকে থাকে না। ব্যবহারিক ফল ঠিক সূত্র যা বলে তা-ই, কিন্তু ভেতরের ছবিটা "কাচে ফোটন ধীরে চলে"-র চেয়ে সূক্ষ্ম।

মাইল প্রতি ঘণ্টায় আলোর গতি, আর মাইল কেন গুরুত্বপূর্ণ

mph সংখ্যাটিতেই ওয়েবসাইটগুলোর মধ্যে উদ্ভূত সংখ্যা সবচেয়ে বেশি সরে যায়, তাই পুরো হিসাবটা দেখানো দরকার। ইংরেজিভাষী দেশগুলোর জাতীয় মান সংস্থাগুলোর মধ্যে 1959 সালের চুক্তি থেকে আন্তর্জাতিক মাইল ঠিক 1,609.344 মিটার। যেহেতু মাইল এবং c দুটোই সঠিক, রূপান্তরটিও সঠিক:

299,792,458 ÷ 1,609.344 = 186,282.397 mi/s  →  × 3,600 = 670,616,629.38 mph

যেমন খুশি রাউন্ড করুন — 670 মিলিয়ন mph, বা পরিচিত "সেকেন্ডে 186,000 মাইল" — কিন্তু পূর্ণ মানটি স্থির, আনুমানিক নয়। একই যুক্তিতে পাওয়া যায় 1,079,252,848.8 km/h এবং 983,571,056.43 ft/s। অন্য কোনো ক্যালকুলেটর যদি তৃতীয় সার্থক অঙ্কে এগুলোর থেকে আলাদা হয়, তবে প্রায় নিশ্চিতভাবেই সেটি রূপান্তরের পরে নয়, আগেই c-কে রাউন্ড করেছে।

সচরাচর জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন

আলোর গতি কত দ্রুত?

শূন্যস্থানে আলো প্রতি সেকেন্ডে 299,792,458 মিটার চলে — অর্থাৎ 299,792.458 km/s, প্রায় 186,282 মাইল প্রতি সেকেন্ড, বা মোটামুটি 670,616,629 mph। তথ্য বহনকারী কোনো কিছুই এর চেয়ে দ্রুত চলতে পারে না, আর ভরযুক্ত কোনো কিছুই কখনো এতে পৌঁছাতে পারে না।

আলোর গতি কেন কোনো অনিশ্চয়তা ছাড়াই একটি সঠিক সংখ্যা?

কারণ এটি আর মাপা হয় না। 1983 সালে মিটারকে নতুন করে সংজ্ঞায়িত করা হয় সেই দূরত্ব হিসেবে, যা আলো এক সেকেন্ডের 1/299,792,458 ভাগে পেরোয়, ফলে সংজ্ঞা অনুযায়ীই c ঠিক 299,792,458 m/s-এ স্থির হয়ে যায়। পরের যে কোনো পরীক্ষা, যা দেখে মনে হয় "আলোর গতি মাপছে", আসলে একটি দৈর্ঘ্য মাপছে। নির্ভুলতা রয়েছে সংজ্ঞায়, আমাদের যন্ত্রে নয়।

আলো এক সেকেন্ডে কত দূর যায়?

এক আলোক-সেকেন্ড হল 299,792.458 km, বা প্রায় 186,282 মাইল — পৃথিবীর বিষুবরেখার মোটামুটি সাড়ে সাত পাক। চাঁদ থেকে আলো আপনার কাছে পৌঁছায় প্রায় 1.28 সেকেন্ডে; সূর্য থেকে আলোর লাগে প্রায় 8 মিনিট 19 সেকেন্ড।

কিলোমিটারে এক আলোকবর্ষ কত লম্বা?

আলোকবর্ষ হল সেই দূরত্ব, যা আলো 365.25 দিনের এক জুলিয়ান বছরে, অর্থাৎ 31,557,600 সেকেন্ডে পেরোয়। একে c দিয়ে গুণ করলে পাওয়া যায় 9,460,730,472,580.8 km — প্রায় 9.46 ট্রিলিয়ন km, 5.88 ট্রিলিয়ন মাইল, বা 63,241 জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক একক। এটি দূরত্বের একক, কখনোই সময়ের নয়।

জল, কাচ বা ফাইবার-অপটিক কেবলে কি আলো ধীর হয়ে যায়?

হ্যাঁ। যেকোনো স্বচ্ছ পদার্থে আলো v = c ÷ n বেগে চলে, যেখানে n হল প্রতিসরাঙ্ক। জল (n ≈ 1.333) আলোকে c-এর প্রায় 75%-এ নামিয়ে আনে, সাধারণ কাচ (n ≈ 1.5) প্রায় 67%-এ, আর ফাইবার-অপটিক কোর (n ≈ 1.468) প্রায় 68%-এ — এই কারণেই দূরপাল্লার ফাইবারে সংকেতের প্রতি 1,000 km-এ মোটামুটি 4.9 ms লেটেন্সি লাগে।

সম্পর্কিত টুল

• গতি কনভার্টার
• দৈর্ঘ্য কনভার্টার
• সময় কনভার্টার
• ঐকিক নিয়ম (রুল অফ থ্রি) ক্যালকুলেটর
• সব টুল