विजेचा दिवा

सूर्यास्तानंतर उजेड पाहिजे म्हणून माणूस आदिम काळापासून आगीचा वापर करत आला आहे. जाळ, दिवटी, मशाल या उघडय़ा स्वरूपातील आगीला पुढे चिमणी, कंदील, झुंबर अशा काचेच्या वस्तूंमध्ये बंदिस्त करून त्याला ‘दिवा’ असे नाव दिले. त्याने आगीपासून असलेला धोका कमी केला आणि पाहिजे तिथे उजेड मिळवता येईल अशी व्यवस्था केली. विजेचा शोध लागल्यानंतर, १९व्या शतकाच्या सुरुवातीपासून विद्युतऊर्जा वापरून उजेड मिळवण्याचे प्रयत्न सुरू झाले.
इ. स. १८०२ मध्ये हंफ्रे डेव्हीने त्यावेळी ब्रिटनच्या रॉयल इन्स्टिटय़ूटमध्ये उपलब्ध असलेल्या सर्वात शक्तिशाली विद्युतघटाचा उपयोग करून पहिला दिवा लावल्याची नोंद आहे. त्याच सुमारास रशियातही वासिली पेत्रोव्ह हा शास्त्रज्ञसुद्धा असेच प्रयोग करत होता. आज आपण पाहतो अशा स्वरूपाचा विजेवर चालणारा दिवा तयार होऊन, चाचण्यांतून तावूनसुलाखून निघून, त्याचे व्यापारी पातळीवरचे उत्पादन सुरू व्हायला पुढे ७५ वष्रे जावी लागली. ४ नोव्हेंबर १८७९ या दिवशी थॉमस अल्वा एडिसनने अमेरिकेमध्ये धातू आणि कार्बन वापरून विद्युतऊर्जेवर चालणाऱ्या दिव्याच्या शोधाचे स्वामित्व अधिकार (patent) आपल्या नावावर नोंदले.
विजेवर चालणाऱ्या दिव्यामध्ये धातूच्या तारेमधून विद्युतधारा प्रवाहित करून ती तार तापवली जाते. तापलेली तार प्रकाशलहरी प्रक्षेपित करते आणि आपल्याला उजेड दिसतो. या सरळ वाटणाऱ्या क्रियेमागील तंत्रज्ञान समजण्यासाठी आपल्याला ‘प्रकाश’ म्हणजे काय ते समजून घेतले पाहिजे. प्रकाश म्हणजे विद्युत चुंबकीय किरणांच्या वर्णपटातील मानवी  डोळ्यांना दिसू शकणारा भाग. विद्युत चुंबकीय उत्सर्जन (Electromagnetic radiation) तरंग/लहरी (wave) स्वरूपात होत असते. लहरींचे  मुख्य गुणधर्म दोन.
१. तरंग लांबी ( wave length) आणि २. तरंग वारंवारिता (wave frequency). तरंग लांबी म्हणजे तरंग मालिकेतील दोन सलग शिखरांमधील अंतर. याचे एकक मीटर आणि तरंग वारंवारिता म्हणजे एका िबदूपासून एका सेकंदामध्ये जाणाऱ्या तरंगांची संख्या. याचे एकक हर्टझ (Hz) असे आहे.
 वरील चित्रांमध्ये आपल्याला लहरीचे स्वरूप रेखाटून दाखवले आहे. आकृती क्र. १ वरून आपल्याला कळेल की तरंग लांबी कमी होते तशी तरंगाची वारंवारिता वाढत जाते. आकृती क्र.२ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे विद्युत चुंबकीय लहरीमध्ये विद्युत लहर आणि चुंबकीय लहर यांची दिशा एकमेकांशी काटकोन करत असते. चित्र. क्र ३ मध्ये विद्युत चुंबकीय लहरींचा वर्णपट दाखवला आहे. या सर्व प्रकाशलहरीच आहेत. आपली हाडे दाखवणाऱ्या ‘क्ष’ किरणांपासून ते आकाशवाणीवरून प्रसारित होणारे कार्यक्रम जगभर पसरवणाऱ्या रेडिओ लहरी याच पटलाचा भाग आहेत. त्यातील फक्त ४०० ते ७०० नॅनो मीटर(१०-९) तरंग लांबी असलेले किरणच आपण डोळ्यांनी पाहू शकतो. त्यालाच ‘दृश्यप्रकाश’ म्हणतात.
जेव्हा धातू तापवला जातो, तेव्हा त्याच्या अणूंना अतिरिक्त ऊर्जा मिळते. त्यामुळे त्या अणूंमधील इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होतात आणि त्यांची ठरलेली उर्जा कक्षा (energy orbit) सोडून वरच्या ऊर्जा कक्षेत प्रवेश करतात. ते इलेक्ट्रॉन पुन्हा आपल्या ऊर्जा मंडळात येताना अतिरिक्त ऊर्जा बाहेर टाकतात, ती फोटॉनच्या स्वरूपात. आणि हेच फोटॉन विद्युत चुंबकीय लहरी बनवतात.आता हे तंत्रज्ञान दिव्यामध्ये कसे चालते ते पाहू.
 १. दिव्याची काच
 २. कमी दाब असलेला उदासीन वायू (ऑरगॉन, नायट्रोजन, क्रिपटॉन, झेनॉन)
३. टंगस्टन तारेचे वेटोळे.
४. वीज प्रवाह असलेली तार. (बुंध्यातून बाहेर येणारी)
५. वीजप्रवाह असलेली तार (बुंध्यामध्ये जाणारी.)
६. आधार तारा (यातून वीज प्रवाह वाहात नाही)
७. काचेचा बुंधा
८. वीज प्रवाह असलेली तार (बुंध्यातून बाहेर येणारी)
 ९. धातूची टोपी
 १०. विद्युत रोधक
 ११. विद्युत वाहक
विजेच्या दिव्यामध्ये दिव्यातील टंगस्टन तारे च्या वेटोळ्यामधून विद्युत धारा प्रवाहित केल्यामुळे ती तार तापते, त्यातील अणूमधील इलेक्ट्रॉन विस्थापित होऊ लागतात आणि त्यातून विद्युत चुंबकीय लहरी प्रसारित होऊ लागतात. या लहरी अधिकतर अवरक्त (infra red) किरणे विसर्जति करीत असतात. फक्त ५ टक्के लहरी या दृश्य प्रकाश पट्टय़ातील तरंग लांबी असलेल्या असतात, ज्यामुळे आपल्याला उजेड मिळतो. बाकी लहरी उष्णता निर्माण करतात.(त्यामुळेच या दिव्यांचा वापर कुक्कुटपालन केंद्रात केला जातो.)
नेहमी वापरात असलेल्या विजेच्या दिव्याची रचना अगदी साधी आहे. काचेच्या आवरणाखाली असलेल्या पोकळीमध्ये उदासीन वायू (Inert gas) भरलेला असतो. कारण तार तापल्यावर त्या धातूचे हवेतल्या प्राणवायूबरोबर अभिसरण होऊन संयुग बनू शकते आणि त्याचा थर तारेवर आल्यास तारेचे आयुष्य कमी होते. ही रासायनिक प्रक्रिया उदासीन वायूमुळे रोखली जाते.
टंगस्टन तारेला विद्युतधारा पुरवणाऱ्या (आणि टंगस्टन तारेला आधार देणाऱ्या) तारा, काचेच्या बुंध्यामधून आत गेलेल्या असतात आणि त्या बुंध्याखाली असलेल्या विद्युत रोधक बुचामधून बाहेर येऊन बाहेरील बाजूस असलेल्या विद्युत वाहक चकत्यांना जोडलेल्या असतात. दिवा विद्युत प्रवाह देणाऱ्या खोबणीत बसवल्यानंतर कळ दाबून विद्युत परिपथ पूर्ण केला की आपल्याला उजेड मिळू शकतो.   
एडिसनच्या काळात दिव्यातील तार कार्बनची असे. त्या काळातील काही दिवे चित्र क्र. ४ मध्ये दिसतात. टंगस्टनचा वापर १९०५ पासून सुरू झाला.
हा दिवा अधिकाधिक सुरक्षित आणि कार्यक्षम बनविण्यासाठी, विसाव्या शतकात या दिव्याच्या स्वरूपात बरेच बदल झाले.. ते बघू पुढील भागात.