कॉपी मशीन का रहस्य उजागर! स्थैतिक बिजली से लिखे “अदृश्य अक्षरों” को दिखाने वाला प्रयोग
I’m Ken Kuwako, your Science Trainer. Every day is an experiment.
क्या कॉपी मशीन का राज़ खोल सकते हैं?! ‘स्थिर बिजली’ (Static Electricity) का इस्तेमाल करके एक अजीबोगरीब प्रयोग
सिर्फ़ एक बटन दबाओ और कॉपी मशीन जादुई तरीके से कागज़ की हूबहू नकल तैयार कर देती है। हम इन्हें स्कूलों, किराना स्टोरों और दफ्तरों में हर दम इस्तेमाल करते हैं, पर क्या आपने कभी सोचा है कि इनकी इतनी तेज़ रफ़्तार और सटीकता का राज़ क्या है? यकीन मानिए, इसका राज़ है स्थिर बिजली (Static Electricity)—वही चिंगारी जो आपको सर्दियों में स्वेटर उतारते समय महसूस होती है! आम तौर पर, स्थिर बिजली हमें परेशान करती है, लेकिन एक कॉपियर के अंदर, यह एक “अदृश्य हाथ” की तरह काम करती है, जो स्याही के पाउडर (जिसे टोनर कहते हैं) को कागज़ पर बिल्कुल सही जगह चिपका कर एक अहम भूमिका निभाती है।
इस लेख में, हम स्थिर बिजली की इस अविश्वसनीय शक्ति का इस्तेमाल एक सचमुच के जादुई प्रयोग के लिए करेंगे: अदृश्य अक्षरों को अचानक प्रकट करना। एक बार जब आप देखेंगे कि यह कैसे काम करता है, तो आप भी “कॉपियर के जादूगर” बन सकते हैं! सबसे अच्छी बात? आप यह प्रयोग उन चीज़ों से आसानी से कर सकते हैं जो आपके घर पर ज़रूर होंगी, तो इसे ज़रूर आज़माएँ!
ज़रूरी सामान
एक प्लास्टिक का बोर्ड (मांस या किसी और खाने की प्लास्टिक ट्रे भी काम आएगी), एक तौलिया (Towel), स्टील वूल (Steel Wool), एक रेती या फाइल (Rasp or File)।
स्टायरोफोम बोर्ड (जिन्हें कभी-कभी “कलर बोर्ड” भी कहा जाता है) आपको ‘100-येन स्टोर’ जैसी दुकानों पर आसानी से मिल जाएंगे। इस सूची की हर चीज़ ढूंढना आसान है!
तरीका
१. प्लास्टिक बोर्ड को मेज़ पर रखें, फिर अपनी उंगली पर तौलिया लपेटकर कोई शब्द “लिखें”। ज़ाहिर है, कोई स्याही नहीं निकलेगी। लेकिन रगड़ने का यह काम ही अदृश्य, जादुई “खाका” बनाता है। हमने इस प्रदर्शन के लिए “कागाकू” (विज्ञान) शब्द लिखा।
२. बोर्ड पर स्टील वूल को बिखेर दें। अब स्टील वूल को हाथ में पकड़ें और रेती (या फाइल) से ज़ोर से रगड़ें। इसे बारीक पाउडर में बदलना ज़रूरी है। क्यों? क्योंकि बाद में, इलेक्ट्रोस्टैटिक बल (electrostatic force) बारीक पाउडर को ज़्यादा आसानी से अपनी ओर खींचता है।
चोट से बचने के लिए, यह काम किसी बड़े की देखरेख में ही करें।
३. एक बार जब आप काफ़ी पाउडर बिखेर दें, तो अतिरिक्त पाउडर को झाड़ने के लिए बोर्ड को धीरे से थपथपाएँ। और देखिए! तौलिये से रगड़कर जो अक्षर आपने ‘लिखे’ थे, वे बिल्कुल वैसे ही दिखाई देते हैं! है न यह कमाल का?
“कागाकू” (विज्ञान) शब्द प्रकट हो गया!
इसके पीछे का विज्ञान
आख़िर यह अजीब घटना क्यों होती है?
जब आप स्टायरोफोम (प्लास्टिक बोर्ड) को तौलिये (कपड़े) से रगड़ते हैं, तो एक घटना होती है जिसे घर्षणविद्युत आवेश (Triboelectric Charging) कहते हैं। यह वह प्रक्रिया है जिसमें दो अलग-अलग सामग्रियों को एक साथ रगड़ने पर, इलेक्ट्रिक चार्ज एक-दूसरे में तब्दील होते हैं, जिससे स्थिर बिजली पैदा होती है। यह वही सिद्धांत है जिससे स्वेटर उतारते समय “पच-पच” की चिंगारी महसूस होती है! इस प्रयोग में, बोर्ड की सतह नकारात्मक रूप से आवेशित (Negatively Charged) हो जाती है।
भले ही आप इसे देख न पाएं, लेकिन जिन क्षेत्रों को आपने (खास तौर पर ज़ोर से) रगड़ा था, वे आवेशित हो जाते हैं। यही सबसे अहम बात है। बोर्ड पर अब स्थिर बिजली से बने “अदृश्य अक्षर” खींचे जा चुके हैं।
आगे, जब आप बारीक पीसे हुए स्टील वूल (एक धातु) के पाउडर को इस पर बिखेरते हैं, तो स्टील वूल पाउडर में स्थिरविद्युत प्रेरण (Electrostatic Induction) की घटना होती है। बोर्ड पर मौजूद नकारात्मक आवेश स्टील वूल पाउडर के अंदर के सकारात्मक आवेशों को अपनी ओर खींचता है (क्योंकि बिजली का नियम कहता है कि सकारात्मक और नकारात्मक आवेश एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं—इस बल को कूलम्ब का नियम (Coulomb’s Law) कहा जाता है)।
नतीजा यह होता है कि स्टील वूल पाउडर सिर्फ़ उन्हीं क्षेत्रों पर चिपकता है जहाँ स्थिर बिजली जमा हुई है—यानी, जहाँ “अदृश्य अक्षर” खींचे गए थे। जब आप अतिरिक्त पाउडर को थपथपा कर हटाते हैं, तो अक्षर जादुई तरीके से दिखाई देते हैं!
स्थिरविद्युत प्रेरण (Electrostatic Induction) के बारे में ज़्यादा जानने के लिए, यह लेख देखें: “गुब्बारे को एल्युमिनियम कैन के पास लाना।”
यही तो है कॉपियर का राज़! 💡
इस प्रयोग के पीछे का मूल सिद्धांत वही है जिस पर एक कॉपी मशीन काम करती है।
एक असली कॉपी मशीन में, सबसे पहले फ़ोटोकंडक्टर ड्रम (Photoconductor Drum) नाम के एक बेलनाकार हिस्से को उसकी पूरी सतह पर स्थिर बिजली से आवेशित किया जाता है। इसके बाद, जिस दस्तावेज़ की आप कॉपी करना चाहते हैं, उस पर एक तेज़ रोशनी डाली जाती है, और वह परावर्तित रोशनी ड्रम से टकराती है।
दस्तावेज़ के “सफेद कागज़” वाले हिस्सों से परावर्तित होने वाली रोशनी ड्रम पर की स्थिर बिजली को डिस्चार्ज कर देती है (इसमें एक ख़ास गुण का इस्तेमाल होता है जहाँ रोशनी पड़ने पर चार्ज खत्म हो जाता है)।
नतीजतन, दस्तावेज़ के सिर्फ़ “काले टेक्स्ट और इमेज” वाले हिस्से (जहाँ से कोई रोशनी परावर्तित नहीं होती) ही ड्रम पर आवेशित रह जाते हैं। यह बिल्कुल वही स्थिति पैदा करता है जो हमारे प्रयोग में आपके द्वारा खींचे गए “अदृश्य अक्षरों” की थी!
फिर, टोनर नाम का एक बारीक स्याही पाउडर (जो हमारे स्टील वूल पाउडर की तरह ही काम करता है!) डाला जाता है। टोनर आकर्षित होता है और सिर्फ़ उन्हीं क्षेत्रों पर चिपक जाता है जहाँ स्थिर बिजली बची हुई है (यानी, काले टेक्स्ट वाले क्षेत्र)।
आख़िर में, टोनर से बनी उस इमेज को कागज़ की एक शीट पर स्थानांतरित किया जाता है, और उसे मज़बूती से चिपकाने (फिक्स करने) के लिए गरमी दी जाती है—और इसी तरह कॉपी करने की प्रक्रिया पूरी होती है! यह जानकर हैरानी होती है कि एक रोज़मर्रा की मशीन जैसे कॉपियर के अंदर ऐसा शानदार विज्ञान छिपा हुआ है! यह प्रयोग घर पर करना आसान है, और इससे बनने वाला “गुप्त संदेश” बहुत मज़ेदार होता है। इसे ज़रूर आज़माएँ!
स्थिर बिजली जनरेटर (वैन डी ग्राफ़) का इस्तेमाल करके इन मज़ेदार प्रयोगों को भी देखें!
बड़े पैमाने पर स्थिर बिजली के प्रदर्शनों के लिए हम वैन डी ग्राफ़ जनरेटर (Van de Graaff generator) की सलाह देते हैं! हमने इसका इस्तेमाल करके कुछ रोमांचक प्रयोग भी प्रकाशित किए हैं। इसमें सुज़ू हिरोसे, रियोहेई सुजुकी, यासुको, और चॉकलेट प्लैनेट के ओसाडा और मात्सुओ जैसी मशहूर हस्तियों के साथ टीवी शो पर किए गए प्रयोग शामिल हैं। ज़्यादा जानकारी के लिए यहाँ क्लिक करें।
※ कृपया ध्यान दें कि स्थिर बिजली जनरेटर (वैन डी ग्राफ़) का उपयोग करके किए जाने वाले किसी भी प्रयोग को किसी विशेषज्ञ की देखरेख में ही किया जाना चाहिए। कृपया सावधानी से आगे बढ़ें। स्थिर बिजली के प्रदर्शनों (विज्ञान कक्षाओं, टीवी की देखरेख/उपस्थिति, आदि) से संबंधित अनुरोधों के लिए, कृपया हमसे यहाँ संपर्क करें।
[विशेष फीचर] आप रुक नहीं पाएंगे! स्थिर बिजली के प्रयोग
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हम कगाकू नो नेटा चैनल पर प्रयोग के वीडियो पोस्ट करते हैं!
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- 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。
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- 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。
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- 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
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- 7/18（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
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