6.2 خود رو اخراج اور روشنی کی اصل

ہوم ／ باب:6 کمیت کا دائرہ

I. ایک ہی طریقۂ کار، تین مراحل: توانائی محفوظ کرنا → حد سے اوپر جُھرمٹ بننا → اخراج
ہر وہ عمل جس میں کوئی چیز روشنی چھوڑتی ہے، تین واضح مراحل میں سمٹ آتا ہے۔

• محفوظ کرنا — توانائی کا ذخیرہ۔
  توانائی کی ریشوں کے نظریے میں ریشوں اور توانائی کے سمندر کی تصویر کے مطابق ایٹم، سالمہ، ٹھوس مادہ اور پلازما تناؤ کی سخت یا ڈھیلی ترتیبیں بناتے ہیں۔ جب نظام گرم کیا جائے، برقی میدان سے تیز کیا جائے، شعاعی ٹکرائیں کرائی جائیں یا کیمیائی ردّ عمل ہوں تو نظام بلند سطح پر چلا جاتا ہے اور توانائی کو تناؤ کے ذخیرے کی صورت میں رکھ لیتا ہے؛ جیسے برانگیختہ حالت، تیز رفتار حالت یا یون زدہ حالت۔
• جُھرمٹ بننا — اخراج کی حد عبور کرنا۔
  جب داخلی طور پر مرحلہ موزوں وقفے میں داخل ہوتا ہے تو توانائی کے سمندر کی وسیع الطیف پس منظر ی ہلچل ہلکا سا دھکا دیتی ہے۔ مقامی نظام حد پار کر کے ذخیرے کو ایک ہم آہنگ تناؤی موج کی لِفافہ نما شکل میں باندھ دیتا ہے — یعنی ایک روشنی کا پیکٹ، جو سفر کے دوران موج کی طرح برتاؤ کرتا ہے۔
  اصل نکتہ یہ ہے کہ جُھرمٹ بننا حد پر منحصر ہے۔ حد سے نیچے آدھی ادھوری رساؤ نہیں ہوتا؛ جوں ہی حد چھُوئی جائے ایک پورا پیکٹ بنتا ہے۔ منبع کی طرف یہی عدمِ تسلسل روشنی کے پیکٹ در پیکٹ نظر آنے کی بنیادی وجہوں میں سے ہے۔
• اخراج اور پھیلاؤ — راستے کی حد پوری کرنا۔
  پیکٹ کتنی دور جائے گا، یہ پھیلاؤ کی حدوں پر موقوف ہے: کیا لِفافے کی ہم آہنگی قائم رہتی ہے، کیا اس کی فریکوئنسی شفافیت کی کھڑکی میں ہے، اور کیا اس کی سمت اور گزرگاہ واسطہ کے مطابق ہیں۔ شرائط پوری ہوں تو دور تک جاتا ہے، ورنہ منبع کے قریب جذب، حرارت میں بدل یا منتشر ہو جاتا ہے۔
  جب پیکٹ کسی وصول کنندہ جیسے الیکٹرون، سالمہ یا حسّاسہ کے پکسل تک پہنچتا ہے تو اسے بندش کی حد بھی پار کرنا پڑتی ہے تاکہ اسے جذب یا دوبارہ اخراج کے طور پر گِنا جا سکے۔ یہ حد تقسیم نہیں ہوتی، اس لیے وصولی بھی پیکٹ بہ پیکٹ دکھائی دیتی ہے۔

ایک جملے میں خلاصہ: منبع کی جُھرمٹی حد طے کرتی ہے کہ اخراج کیسے ہو، راستے کی حد طے کرتی ہے کہ کتنا دور جائے، اور وصول کنندہ کی بندشی حد طے کرتی ہے کہ قبول کیسے ہو۔ یہ حدوں کی زنجیر موجی پھیلاؤ کو پیکٹی حساب کتاب کے ساتھ جوڑ دیتی ہے۔

II. اخراج “خود رو” کیوں ہو سکتا ہے — داخل ہوتی روشنی کے بغیر بھی

• برانگیختہ حالتیں سنبھالنا دشوار ہوتا ہے۔ تناؤ کے حساب سے بلند تر ترتیب زیادہ محنت طلب ہے؛ جب مرحلہ اخراج کی اجازت والے خطّے کے قریب آتا ہے تو نظام فطری طور پر ڈھلوان کی طرف بڑھتا ہے۔
• توانائی کے سمندر میں ہمیشہ پسِ منظر کا شور رہتا ہے۔ مکمل سُکون کبھی نہیں؛ وسیع الطیف ننھی ننھی خلل انگیزیاں مسلسل دروازہ کھٹکھٹاتی رہتی ہیں۔
• حد پر ٹھیک ٹھاک ضرب لگے تو اخراج چل پڑتا ہے۔ مرحلے کا میل اور ہلکی سی ٹہوکا ساتھ آ جائیں تو حد پار ہوتی ہے اور روشنی کا پیکٹ تیار ہو کر نکلتا ہے۔
• برانگیختہ اخراج محض حد نیچی کرتا ہے۔ ہم مرحلہ بیرونی موج اخراج کی حد گھٹا دیتی ہے اور متعدد اخراجات کو مرحلہ لاک کر دیتی ہے — لیزر کی طرح۔

لہٰذا خود رو اخراج، برانگیختگی، پس منظر شور اور حدِ اخراج کے باہمی امتزاج سے پیدا ہوتا ہے، نہ کہ عدم سے کوئی جادوئی نمود۔

III. روشنی کے بننے کے بڑے طریقے — جسمانی سبب کے مطابق
ہر زمرہ انہی تین مرحلوں پر چلتا ہے — محفوظ کرو، جُھرمٹ بناؤ، چھوڑو — البتہ فرق یہ ہے کہ ذخیرہ کہاں سے آتا ہے، حد کیسے پار ہوتی ہے، اور کون سی گزرگاہ اپنائی جاتی ہے۔

1. خطی اخراج — ایٹم اور سالمہ کے اندر سطحوں کا نیچے آنا۔
   • ذخیرہ: الیکٹرونی ترتیبیں بلند ہو جاتی ہیں یا یون زدگی کے بعد دوبارہ پکڑی جاتی ہیں۔
   • جُھرمٹ: مرحلہ اخراجی خطّے میں داخل ہوتا ہے، پس منظر شور حد سے اوپر دھکیلتا ہے، ہم آہنگ لِفافہ نکلتا ہے، اور تردد اندرونی تال پر متعیّن ہو جاتا ہے۔
   • اخراج: قریب قریب ہم سمتی۔ خط کی چوڑائی عمر کے کم ہونے اور ماحول کی کھُردرے پن اور ٹکراؤ کی شدت سے بڑھتی ہے۔
   • تاخیر سے روشنی: فلوروسینس اور فاسفورسینس میں اگر حالت نیم مستحکم ہو تو دروازہ دیر سے کھلتا ہے، پہلے تاخیر یا گزرگاہوں کا مسابقتی مرحلہ آتا ہے۔
2. حرارتی تاب کاری — سیاہ جسم اور اس کے قریب تر حالتیں۔
   • ذخیرہ: سطحی تہوں میں بے شمار خرد عمل توانائی کا تبادلہ کرتے رہتے ہیں۔
   • جُھرمٹ: بے شمار ننھے پیکٹ کھُردری سرحدوں پر بار بار نئے سرے سے ڈھلتے ہیں اور سیاہی کی طرف جھکتے ہیں، اس طرح جداگانہ واقعات شماری طور پر اوسط ہو جاتے ہیں۔
   • اخراج: طیف کی شکل درجۂ حرارت سے متعین ہوتی ہے؛ تقریباً ہم سمتی رہتی ہے؛ ہم آہنگی کم ہوتی ہے، مگر اخراجیت اور قطبیت سطحی تناؤ اور کھُردرے پن کی جھلک دیتی ہیں۔
3. معجَّل بار ہا کی تاب کاری — سنکروٹرون یا خمیدگی، اور برَیمس اشترلونگ۔
   • سنکروٹرون و خمیدگی: بار دار شعاعیں مقناطیسی میدان یا خمیدہ راہ کے ہاتھوں مڑنے پر مجبور ہوتی ہیں؛ تناؤ کا منظر نامہ لگاتار از سرِ نو لکھا جاتا ہے اور پیکٹ بہائے جاتے ہیں — انتہائی سمتی، سخت قطبی اور وسیع الطیف۔
   • برَیمس اشترلونگ: طاقتور کولومبی میدان میں اچانک رفتار گھٹتے ہی منظر نامہ تیزی سے بدلتا ہے اور وسیع الطیف پیکٹ جنم لیتا ہے، خاص طور پر گھنے اور بڑے جوہری عدد والے مادّوں میں۔
4. از سرِ نو جڑاؤ اور دوبارہ گرفت — آزاد الیکٹرون کا آئن کی جھولی میں آنا۔
   • ذخیرہ: آئن الیکٹرون پکڑ کر نظام کو زیادہ خرچ طلب حالت سے نسبتاً بچت والی حالت میں لاتا ہے۔
   • جُھرمٹ: توانائی کا فرق حد سے اوپر جاتا ہے اور ایک پیکٹ خارج ہوتا ہے۔
   • اخراج: خطوں کی واضح لَڑیاں — نیبولا اور پلازما کی کلاسیکی نیون نما علامت۔
5. فنا کی تاب کاری — مخالف جوڑوں کا کھُل جانا۔
   • ذخیرہ: مخالف سمتوں والے قائم جوڑے ملتے ہیں اور ریشے کھول دیتے ہیں۔
   • جُھرمٹ اور اخراج: تقریباً سارا ذخیرہ دو یا زیادہ آمنے سامنے پیکٹ بن جاتا ہے؛ طیف تنگ اور سمتیں جوڑوں میں بندھی ہوتی ہیں، مثلاً فوٹونوں کا جوڑا قریب « 0.511 MeV ».
6. چرینکوف تاب کاری — رفتارِ مرحلہ کا مخروط۔
   • ذخیرہ: بار دار ذرّہ واسطہ میں اس کی رفتارِ مرحلہ سے تیز چلتا ہے۔
   • جُھرمٹ اور اخراج: مخروطی سطح کے ساتھ ساتھ مرحلہ لگاتار چِر جاتا ہے اور نیلگوں ہالہ بنتا ہے؛ مخروط کا زاویہ واسطے کی رفتارِ مرحلہ سے طے ہوتا ہے۔
   • گزرگاہ: وہ خاص حال جہاں راستے کی حد مسلسل مرحلہ سے برتر رفتار کے خطّے میں برقرار رہتی ہے۔
7. غیر خطی عمل اور تردد آمیزی — تبدیلی، جمع اور تفریق تردد، رَمن۔
   • ذخیرہ: بیرونی نوری میدان توانائی دیتا ہے اور واسطہ کی غیر خطیت اسے از سرِ نو تقسیم کرتی ہے۔
   • جُھرمٹ اور اخراج: جب مرحلہ میل اور گزرگاہ پوری ہو تو نئے تردد پر پیکٹ بنتا ہے؛ یہ برانگیختہ بھی ہو سکتا ہے اور خود رو بھی۔ سمت اور ہم آہنگی مادّے کی جیومیٹری اور تناؤ پر موقوف ہیں۔

IV. گہرے ڈھانچے سے جنم لینے والی تین نمایاں صورتیں — خط کی چوڑائی، سمتیّت، ہم آہنگی

• خط کی چوڑائی: عمر کم ہو تو تردد کو ٹھیک ٹھیک تھامنے کا وقت کم ملتا ہے، اس لیے خط چوڑا ہوتا ہے؛ ماحول جتنا شور آلود ہو، اتنی ہی عدمِ ہم آہنگی بڑھتی ہے اور چوڑائی میں اضافہ ہوتا ہے۔
• سمتیّت اور قطبیت: منبع کے قریب جیومیٹری اور تناؤ کے ڈھلوان سے طے پاتی ہیں۔ آزاد ایٹموں کی خود رو تاب کاری تقریباً ہم سمتی ہوتی ہے؛ مگر مقناطیسی میدانوں، کالمیشن گزرگاہوں اور سطحی اتصال کے قریب شعاع شدید سمتی اور سخت قطبی ہو جاتی ہے۔
• ہم آہنگی: ایک بار کا اخراج فطری طور پر ہم آہنگ ہوتا ہے؛ بار بار کی از سرِ نو تشکیل اسے حرارتی روشنی کی کم ہم آہنگی تک لے آتی ہے؛ جبکہ مرحلہ لاک برانگیختہ اخراج ہم آہنگی کو بہت بلند کر دیتا ہے — لیزر۔

V. ہر خلل دور رس روشنی نہیں بنتا — پھیلاؤ کی حدیں چھانٹتی ہیں

• ہم آہنگی ناکافی ہو تو لِفافہ منبع پر ہی ٹوٹ جاتا ہے اور جُھرمٹی موج بن ہی نہیں پاتی۔
• کھڑکی غلط ہو تو فریکوئنسی سخت جذب کے خطّے میں جا پڑتی ہے اور منبع کے پاس ہی نگل لی جاتی ہے۔
• گزرگاہ نہ ملے تو کم مزاحمتی راہداری میسر نہیں آتی یا سمت میل نہیں کھاتی، یوں توانائی تیزی سے بکھر جاتی ہے۔
  دور رس روشنی کے لیے تینوں شرطیں بیک وقت ضروری ہیں — کافی مضبوط لِفافہ، درست شفاف کھڑکی اور ہم آہنگ گزرگاہ۔

VI. موجودہ نظریات کے ساتھ تقابل

• آئن سٹائن کے خود رو اور برانگیختہ اخراج کے عددی عامل یہاں یوں سمجھ میں آتے ہیں کہ ایک طرف پس منظر شور کی دستک اور حدِ اخراج، اور دوسری طرف مرحلہ لاک کے ساتھ حد کی تنزّل۔
• کمیتی برقی حرکیات، عرف « Quantum Electrodynamics » روشنی کو میدان کے کوانٹہ مانتی ہے اور تعاملات کی ٹھیک ٹھیک گنتی کرتی ہے۔ توانائی کی ریشوں کا نظریہ مادی اور جیومیٹرک زاویے سے جُھرمٹی حدوں، راستے کی حدوں اور بندشی حدوں کی زنجیر کے ذریعے بتاتا ہے کہ اخراج بدیعت کیوں رکھتا ہے، پھیلاؤ کیوں کامیاب ہوتا ہے اور سراغ رسانی پیکٹ وار کیوں دکھائی دیتی ہے۔
• روایتی برقی حرکیات میں تیز کیا ہوا بار دار ذرّہ لازماً شعاع چھوڑتا ہے۔ ریشوں کی زبان میں مسلسل از سرِ نو لکھا جاتا تناؤی منظر نامہ بھی مسلسل جُھرمٹ بناتا اور خارج کرتا رہتا ہے۔

VII. خلاصہ یہ کہ

• خود رو اخراج اس وقت ہوتا ہے جب برانگیختہ حالت توانائی کے سمندر کے پس منظر شور کی ہلکی سی ٹہوکا پا کر حدِ اخراج پار کرتی ہے اور ذخیرے کو پیکٹ میں باندھ دیتی ہے۔
• روشنی پیکٹ کی صورت کیوں آتی ہے: دوہرا عدمِ تسلسل — منبع کی جُھرمٹی حد اور وصول کنندہ کی بندشی حد۔
• روشنی کے سرچشمے: خطی اخراج، حرارتی تاب کاری، سنکروٹرون و خمیدگی اور برَیمس اشترلونگ، از سرِ نو جڑاؤ، فنا، چرینکوف اور غیر خطی تبدیلی — سب ایک ہی تین مرحلوں والے طریقۂ کار کی مختلف پیشکاریاں ہیں۔
• خط کی چوڑائی، سمت اور ہم آہنگی مل کر عمر اور ماحول کے ساتھ جیومیٹری اور تناؤ سے متعیّن ہوتے ہیں۔
• ہر خلل دور رس روشنی نہیں بنتا — مضبوط لِفافہ، درست کھڑکی اور ہم آہنگ گزرگاہ تینوں ناگزیر ہیں۔

اختتامی جملہ: روشنی توانائی کے سمندر میں پیکٹ بند موج ہے؛ عدمِ تسلسل حدوں سے جنم لیتا ہے؛ منبع رنگ طے کرتا ہے، راستہ ہیئت بناتا ہے، اور وصول کنندہ قبولیت کا فیصلہ کرتا ہے۔