Newton's Corpuscular Theory of Light (न्यूटनचा पदार्थरूपी प्रकाशाचा सिद्धांत)

संस्कृतमध्ये एक प्रसिद्ध सुभाषित आहे,

                                अतिपरिचयदवज्ञा संततगमनादनादरो भवति ।

मलये भिल्लपुरंध्री चन्दनतरुकाष्ठमिंधनं कुरुते ॥

अगदी थोडक्यात सांगायचे तर अति परिचयाची एखाद्याचे मूल्य अथवा महत्व कमी होणे.   प्रकाशाचेही काही प्रमाणात असेच झालेले आहे. प्रकाश हि आपल्या दैनिंदिन जीवनातील   असामान्य प्रतिभा असलेली अतिसामान्य गोष्ट, अशीच अतिपरिचयेमुळे अवज्ञेस गेलेली.   प्रकाश म्हणजे काय असे कोणाला विचारले तर "अहो ते नाही का ते, 'सूर्य उगवला प्रकाश पडला आडवा डोंगर' आहे ना त्यातला प्रकाश " असे उत्तर मिळेलही . पण प्रकाश म्हणजे नेमके काय? प्रकाश कशापासून बनला आहे?  असे विचारले तर ??

                          

  

       पण खरंच, प्रकाश म्हणजे नेमकं काय ? प्रकाश कशापासून बनला आहे?  सूर्यापासून आपल्याला पप्रकाश मिळतो म्हणजे म्हणजे काय मिळतं ? मुळात सूर्यापासून   आपल्या पर्यंत प्रकाश येतोच कसा? प्रकाशाचा वेग काय असतो? आपल्या वेगवेगळे रंग   दिसतात त्या रंगांचे आणि प्रकाशाचे नाते काय? हे आणि असे असंख्य प्रश्न निसर्गाचा   अभ्यास करणाऱ्या अनेक विचारवंतांना प्राचीन काळापासून भेडसावत होते. अशाच   जाणकारांपैकी अग्रणी होते सर आइजॅक न्यूटन 

         न्यूटनने प्रकाशावर मौलिक संशोधन करून त्याच्या गुणधर्माचे विश्लेषण करणारा एक सिद्धांत मांडला तो म्हणजे 'Corpuscular Theory of Light' अर्थात 'पदार्थरूपी प्रकाशाचा सिध्दांत'

  

न्युटनच्या धारणेनुसार प्रकाश असंख्य सुक्ष्म, स्थितीस्थापक (elastic) कणांनी बनला आहे.   त्या कणांना ' Corpuscles ' असे म्हणतात. आपल्याला प्रकाश ज्या प्रकारे असंख्य रंगांच्या रूपात दिसतो, ते  प्रकाशाचे   रंग या सुक्ष्म प्रकाश कणांच्या आकारमानावर अवलंबून असतात.

न्युटनचा या पदार्थ रूपी प्रकाशाचा सिद्धांतामुळे प्रकाशावरील संशोधनास नवी दिशा प्राप्त   झाली. तत्कालीन विज्ञाना समोर आ वासून उभ्या असलेल्या काही प्रश्नांची उत्तरे याच   सिध्दांताने दिली. अगदी उदाहरणच द्यायचे झाले तर, rectilinear property चे उदाहरण देता येईल किंवा प्रकाशाच्या Reflection, refraction चे ही देता येईल. 

न्यूटनचा पदार्थरूपी प्रकाशाचा सिद्धांताची काही प्रमुख गृहीतक

 १. प्रकाश असंख्य सुक्ष्म, स्थितीस्थापक (elastic), दुर्लक्ष करता येईल इतक्या कमी वजनाच्या (having negligible weight or weightless)  कणांनी बनला आहे. त्या कणांना ' Corpuscles ' असे म्हणतात. 

२. हे कण एखाद्या माध्यमातून जाताना एका सरळ रेषेत आणि एकाच वेगाने प्रवास करतात. 

३. आपल्याला प्रकाश ज्या प्रकारे असंख्य रंगांच्या रूपात दिसतो, ते  प्रकाशाचे रंग या सुक्ष्म   प्रकाश कणांच्या आकारमानावर अवलंबून असतात.

४. जेव्हा हे प्रकाश कण आपल्या डोळ्यात प्रवेश करतात तेव्हा ते त्यांच्यातील ऊर्जेमुळे डोळ्यात संवेदना ( sensation ) जाणवतात आणि अश्या प्रकारे आपणास तो प्रकाश जाणवतो. 

Reflection आणि Refraction कसे होते हे समजून सांगताना न्युटन म्हणतात की हे जे प्रकाशाचे कण (corpuscles) एखाद्या पृष्ठभागावर (surface) पडले की ते कण त्या surface कडून दूर लोटले जातात तेव्हा Reflection होते मात्र हेच प्रकाश कण काही surface कडे आकर्षित होतात तेव्हा Refraction होते. (Reflection म्हणजे प्रकाश किरण एखाद्या surface वर पडून पुन्हा मागे परावर्तित होणे. तर Refraction म्हणजे अपवर्तन म्हणजे प्रकाश किरण एखाद्या माध्यमातून आरपार जाणे. उदाहरणार्थ आपण आरश्या समोर उभे राहिल्यावर आपल्याला आपलेच प्रतिबिंब दिसते याला म्हणतात Reflection आणि जर आपण एखाद्या पारदर्शक काचे समोर उभे राहिलो तर  आपणास मात्र आपले प्रतिबिंब न दिसता त्या काचेच्या पलीकडील दिसणे यास म्हणतात Refraction). 

वास्तविक प्रकाशाचे गुणधर्म सांगण्याचा हा पहिला वैज्ञानिक प्रयत्न होता.  कालांतराने विज्ञान विश्वात प्रगती होत गेली आणि या सिद्धांतातील काही मर्यादा पुढे येऊ लागल्या. 

यातील काही गृहीतकांवर त्याकाळातही प्रश्न उठवले गेले अगदीच उदाहरणच द्यायचे झाले तर न्यूटनच्या मते प्रकाशाचे हे जे कण आहेत ते दुर्लक्ष करता येईल इतक्या कमी वजनाच्या (having negligible weight or weightless)  कणांनी बनला आहे, अर्थात या कणांचे वस्तुमान फार कमी आहे पण शून्य नाही. म्हणजेच सूर्य  जेव्हा प्रकाश उत्सर्जित करतो तेव्हा त्याच्यातील काही वस्तुमान कमी व्हायला पाहिजे होते. जर हे खरे असेल तर गेली लाखो वर्ष अविरत अविश्रांत तळपणार सूर्य एव्हाना हिंदी चित्रपटातील नाट्यांसारखा झिरो फिगर झाला असता, कदाचित एव्हाना दिसेनासा झाला असता. पण प्रत्यक्षात मात्र तसे काही झाल्याचे दिसून येत नाही. 

   Reflection आणि refraction च्या बाबतीतही या सिद्धांतातील गृहीतक आणि वास्तव यात बराच विरोदाभास आढळून आला. न्यूटनच्या मते हे प्रकाश कण कोणत्याही  पृष्ठभागाकडे आकर्षित होतात किंवा परावर्तित होतात आणि त्यामुळे अनुक्रमे refraction किंवा refraction होते. प्रत्यक्षात मात्र reflection आणि refraction हे एकाच वेळी घडून आल्याची असंख्या उदाहरणे आपण आपल्या दैनंदिन जीवनात पाहत असतो. उदाहरणार्थ आपण जो चष्मा वापरतो त्या चष्म्यामुळे आपल्याला त्यापलीकडचे दिसते हे refraction. पण आता तोच चष्मा उलटा करून ( म्हणजे चष्म्याच्या काड्या आपल्या पासून लांब ठेऊन ) पाहुयात आता त्यात आपल्याला आपलेच प्रतिबिंब दिसेल (हे प्रतिबिंब आरशासारखे नसेल पण ते कोणाचे आहे हे ओळखू येईल ) हे refraction. म्हणजेच इथे refraction  आणि reflection एकाच वेळी घडून येते. काचेच्या पृष्ठभागावरून हे प्रकाश कण एकाच वेळी आकर्षित आणि परावर्तित कसे होऊ शकतात याचे उत्तर काही या सिद्धांतावरून मिळाले नाही. 

     प्रकाशाचे अजूनही काही गुणधर्म जसे कि interference, diffraction, polarisation वगैरे आहेत कि ज्याची कारणीमिमांसा या सिद्धांतानुसार करणे शक्य नाही. आणि म्हणूनच या सिद्धांताला अधिक व्यापक करण्याची किंवा अगदी नवीन सिद्धांत प्रस्थापित करण्याची आवश्यकता होती. जरी न्यूटनचा हा पदार्थरूपी प्रकाशाचा सिद्धांत अंतिम नास्ता तरी प्रकाशाच्या वास्तविक रूपाचे अध्ययन करण्यासाठी सुसरूझालेल्या प्रवासाची पहिली अत्यावश्यक पायरी होती किंवा पाय होता यात मात्र तिळमात्र शंका नाही.