তরঙ্গ সঞ্চালন ও সমবর্তন: তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গের নীতিমালা

ভূমিকা

তরঙ্গ সঞ্চালন হলো পদার্থবিজ্ঞানের একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়, যা বিভিন্ন ধরনের তরঙ্গের আচরণ এবং গতি নিয়ে আলোচনা করে। এই তরঙ্গগুলির মধ্যে রয়েছে শব্দ তরঙ্গ, জল তরঙ্গ এবং তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গ। তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গ হলো সেই তরঙ্গ যা তড়িৎ এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের পারস্পরিক ক্রিয়ায় তৈরি হয় এবং এই তরঙ্গগুলির সঞ্চালন প্রক্রিয়া সমবর্তনের মাধ্যমে আরও বেশি গুরুত্ব পায়।

সমবর্তন হলো তরঙ্গের একত্রিত হওয়ার প্রক্রিয়া, যা তরঙ্গের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যকে পরিবর্তন করে এবং তরঙ্গের শক্তি, দিক এবং রূপকে প্রভাবিত করে। তরঙ্গের সমবর্তনের প্রক্রিয়া আমাদের বোঝাতে সাহায্য করে কিভাবে বিভিন্ন তরঙ্গ পরস্পরের সাথে মিলে নতুন তরঙ্গ তৈরি করে। এই প্রক্রিয়া আমাদের দৈনন্দিন জীবনের বিভিন্ন ক্ষেত্রে যেমন সাউন্ড, লেজার প্রযুক্তি, এবং টেলিযোগাযোগে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

এই আলোচনায়, আমরা প্রশ্নগুলোরের মাধ্যমে সমবর্তনের মৌলিক ধারণা এবং তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গের সমবর্তনের প্রক্রিয়া বিস্তারিতভাবে ব্যাখ্যা করব, পাশাপাশি হাইগেন্সের নীতির সাহায্যে তরঙ্গের সঞ্চালন কিভাবে ঘটে তাও আলোচনা করব।

১। তাড়িতচৌম্বকীয় তরঙ্গ কাকে বলে?

১. তাড়িতচৌম্বকীয় তরঙ্গ (Electromagnetic Waves) হলো এমন একটি তরঙ্গ যা তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রের পারস্পরিক ক্রিয়ায় উৎপন্ন হয় এবং মহাশূন্য বা মাধ্যমের মধ্য দিয়ে ছড়িয়ে পড়ে। এই তরঙ্গগুলির জন্য কোনও মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না, অর্থাৎ এগুলি শূন্যস্থানেও ভ্রমণ করতে পারে।

তাড়িতচৌম্বকীয় তরঙ্গের উদাহরণ হিসেবে আলো, রেডিও তরঙ্গ, এক্স-রে, এবং মাইক্রোওয়েভ উল্লেখ করা যেতে পারে।

২। তাড়িতচৌম্বকীয় বর্ণালি কাকে বলে?

২. তাড়িতচৌম্বকীয় বর্ণালি (Electromagnetic Spectrum) হলো সমস্ত প্রকারের তাড়িতচৌম্বকীয় তরঙ্গগুলোর একটি পূর্ণাঙ্গ পরিসীমা বা বিন্যাস, যা বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং কম্পাঙ্ক অনুসারে সাজানো থাকে। এই বর্ণালি ছোট থেকে বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তরঙ্গগুলোর ক্রমানুসারে বিন্যস্ত থাকে, যেখানে প্রতিটি অংশের নিজস্ব বৈশিষ্ট্য ও ব্যবহার রয়েছে।

তাড়িতচৌম্বকীয় বর্ণালিতে প্রধানত নিম্নোক্ত শ্রেণীগুলো রয়েছে:

• 1. রেডিও তরঙ্গ (সবচেয়ে বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্য)
• 2. মাইক্রোওয়েভ
• 3. ইনফ্রারেড রশ্মি
• 4. দৃশ্যমান আলো (যা আমরা দেখতে পাই)
• 5. অতিবেগুনী রশ্মি (UV)
• 6. এক্স-রে
• 7. গামা রশ্মি (সবচেয়ে ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য)

প্রত্যেকটি তাড়িতচৌম্বকীয় তরঙ্গ আলাদা আলাদা শক্তি এবং প্রভাব রাখে, যা তাদের বিভিন্ন কাজে ব্যবহৃত হতে সক্ষম করে।

৩। দৃশ্যমান আলো কী?

৩. দৃশ্যমান আলো হলো তাড়িতচৌম্বকীয় বর্ণালির একটি অংশ, যা মানব চোখ দ্বারা দেখা যায়। এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সাধারণত ৩৮০ ন্যানোমিটার থেকে ৭৫০ ন্যানোমিটারের মধ্যে থাকে। এই আলো বিভিন্ন রঙে বিভক্ত, যেমন বেগুনি, নীল, সবুজ, হলুদ, কমলা এবং লাল। দৃশ্যমান আলো আমাদের দৈনন্দিন জীবনে গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি আমাদের চারপাশের বস্তুগুলো দেখতে সাহায্য করে। সূর্য হলো দৃশ্যমান আলোর প্রধান উৎস।

8। তড়িৎচৌম্বক বিকিরণ কী? তড়িৎচৌম্বক বর্ণালির বিভিন্ন উপাংশের বর্ণনা নোট দাও।

৪. তড়িৎচৌম্বক বিকিরণ হলো এমন একটি শক্তির প্রবাহ যা তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে ছড়িয়ে পড়ে এবং মহাশূন্য বা মাধ্যমের মধ্যে ভ্রমণ করতে পারে। এটি আলোক তরঙ্গের মতো একধরনের তরঙ্গ, যা কোন মাধ্যম ছাড়াই শূন্যস্থানে ভ্রমণ করতে পারে। তড়িৎচৌম্বক বিকিরণ বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের হতে পারে এবং এটি বিভিন্নভাবে প্রকাশিত হয় যেমন রেডিও তরঙ্গ, মাইক্রোওয়েভ, আল্ট্রাভায়োলেট রশ্মি, এক্স-রে ইত্যাদি।

তড়িৎচৌম্বক বর্ণালি হলো সমস্ত ধরনের তড়িৎচৌম্বকীয় বিকিরণের একটি পূর্ণাঙ্গ বিন্যাস, যা তাদের তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা কম্পাঙ্ক অনুসারে সাজানো থাকে। তড়িৎচৌম্বক বর্ণালির প্রধান উপাংশগুলো হলো:

1. রেডিও তরঙ্গ: সবচেয়ে বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিকিরণ। এটি রেডিও ও টেলিভিশন সম্প্রচারের জন্য ব্যবহৃত হয়।

2. মাইক্রোওয়েভ: এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য রেডিও তরঙ্গের চেয়ে ছোট। মাইক্রোওয়েভ ওভেনে রান্না করার জন্য এবং স্যাটেলাইট যোগাযোগের জন্য ব্যবহৃত হয়।

3. ইনফ্রারেড রশ্মি: এটি তাপ বিকিরণ হিসেবে পরিচিত এবং তাপমাত্রা মাপার যন্ত্রগুলোতে ব্যবহার করা হয়।

4. দৃশ্যমান আলো: এটি বর্ণালির সেই অংশ যা মানুষের চোখে দেখা যায়। বিভিন্ন রঙের আলো এই অংশে অন্তর্ভুক্ত।

5. অতিবেগুনী রশ্মি (UV): সূর্য থেকে নির্গত একধরনের শক্তিশালী বিকিরণ, যা ত্বকের ক্ষতি করতে পারে।

6. এক্স-রে: চিকিৎসা ক্ষেত্রে এক্স-রে ব্যবহৃত হয় অভ্যন্তরীণ কাঠামো দেখার জন্য। এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য খুবই ছোট।

7. গামা রশ্মি: সবচেয়ে ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিকিরণ, যার শক্তি সবচেয়ে বেশি। এটি পারমাণবিক বিক্রিয়ায় উৎপন্ন হয়।

৫। দৃশ্যমান আলো কী?

৫. দৃশ্যমান আলো হলো তাড়িতচৌম্বকীয় বর্ণালির একটি অংশ, যা মানুষের চোখে দেখা যায়। এই আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সাধারণত ৩৮০ ন্যানোমিটার থেকে ৭০০ ন্যানোমিটারের মধ্যে থাকে। দৃশ্যমান আলো সাতটি প্রধান রঙে বিভক্ত: বেগুনি, নীল, আসমানী, সবুজ, হলুদ, কমলা, এবং লাল। সূর্যের আলো দৃশ্যমান আলোর উদাহরণ।

৬। অতিবেগুনি রশ্মির উৎসগুলো কী কী?

৬. অতিবেগুনি (UV) রশ্মির প্রধান উৎস হলো সূর্য। সূর্য থেকে নির্গত অতিবেগুনি রশ্মি পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে প্রবেশ করে এবং এর কিছু অংশ ওজোন স্তর দ্বারা শোষিত হয়। এছাড়াও, নিচের অন্যান্য উৎসগুলো থেকেও UV রশ্মি নির্গত হয়:

1. বৈদ্যুতিক চাপ বা আর্ক ডিসচার্জ (Electric arc discharge): বৈদ্যুতিক চাপের কারণে উৎপন্ন রশ্মিগুলোও UV রশ্মি নির্গত করে, যেমন বৈদ্যুতিক ঝর্ণা বা আর্ক ওয়েল্ডিং।

2. বৈদ্যুতিন আলো (Fluorescent lights): কিছু বিশেষ ধরনের বাতি, যেমন ব্ল্যাক লাইট এবং আল্ট্রাভায়োলেট বাতি, UV রশ্মি উৎপন্ন করে।

3. লেজার (Laser): কিছু লেজার থেকে নির্গত রশ্মি UV পরিসরে পড়ে। বিশেষ করে, UV লেজার চিকিৎসা ও গবেষণায় ব্যবহৃত হয়।

4. প্লাজমা নির্গমন (Plasma emission): উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত প্লাজমা UV রশ্মি নির্গত করে, যেমন থার্মোনিউক্লিয়ার রিঅ্যাক্টর বা প্লাজমা ডিসচার্জ।

5. বিশেষ কৃত্রিম বাতি (Special artificial lamps): চিকিৎসা এবং জীবাণুমুক্তকরণের জন্য ব্যবহৃত UV বাতিগুলোও এই রশ্মির উৎস।

৭। তরঙ্গমুখ কাকে বলে?

৭. তরঙ্গমুখ (Wavefront) হলো একটি তড়িৎ বা ধ্বনি তরঙ্গের সেই অংশ যেখানে তরঙ্গের সকল বিন্দু একই পর্যায়ে থাকে। অর্থাৎ তরঙ্গের বিভিন্ন বিন্দু যেগুলি একই কম্পাঙ্ক এবং একই পর্যায় অতিক্রম করে, তাদের সমষ্টিকে তরঙ্গমুখ বলে। তরঙ্গমুখ সাধারণত তরঙ্গের প্রসারণের দিকে লম্বভাবে থাকে এবং তরঙ্গের প্রকৃতি অনুসারে এটি গোলাকার, সমতল বা অন্য কোনও জ্যামিতিক আকারে হতে পারে।

৮। সমতল তরঙ্গমুখ কী?

৮. সমতল তরঙ্গমুখ (Plane Wavefront) হলো এমন একটি তরঙ্গমুখ যেখানে তরঙ্গের সমস্ত বিন্দু একই পর্যায়ে থাকে এবং একটি সমতল পৃষ্ঠ দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা যায়। যখন কোন আলোক উৎস অনেক দূরে অবস্থান করে বা আলোর উৎসের সাপেক্ষে পর্যবেক্ষণ বিন্দু অনেক দূরে থাকে, তখন আলোক তরঙ্গগুলো সমতল তরঙ্গমুখ হিসাবে বিবেচিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, সূর্যের আলো পৃথিবীতে পৌঁছানোর সময় সমতল তরঙ্গমুখ তৈরি করে, কারণ সূর্য অনেক দূরে অবস্থিত।

৯। হাইগেন্‌সের নীতি ব্যাখ্যা কর।

৯. হাইগেন্সের নীতি হলো তরঙ্গের প্রচারের একটি গুরুত্বপূর্ণ তত্ত্ব, যা ১৬৭৮ সালে বিজ্ঞানী ক্রিশ্চিয়ান হাইগেন্স প্রস্তাব করেন। এই নীতির মতে, কোনো তরঙ্গের প্রতিটি বিন্দু নিজেই একটি নতুন তরঙ্গ উৎস হিসেবে কাজ করে এবং সেই উৎস থেকে নতুন তরঙ্গসমূহ সমস্ত দিকে একই বেগে বিকিরণ করে।

এই নতুন তরঙ্গগুলোকে "দ্বিতীয়ক তরঙ্গ" বলা হয় এবং সমষ্টিগতভাবে এই তরঙ্গগুলি তরঙ্গ ফ্রন্ট তৈরি করে। এভাবেই তরঙ্গটি এগিয়ে চলে।

হাইগেন্সের নীতি থেকে আলোর প্রতিফলন, প্রতিসরণ ইত্যাদি বিভিন্ন ঘটনা সহজে ব্যাখ্যা করা যায়।

১০। তরঙ্গ সঞ্চালন সংক্রান্ত হাইগেন্সর নীতি চিত্রসহ ব্যাখ্যা কর।

১০. হাইগেন্সর নীতি তরঙ্গের সঞ্চালনের একটি গুরুত্বপূর্ণ ধারণা, যা বলে যে তরঙ্গের প্রতিটি বিন্দু থেকে নতুন তরঙ্গ উৎপন্ন হয় এবং এই নতুন তরঙ্গগুলি মিলে সম্পূর্ণ তরঙ্গ ফ্রন্ট তৈরি করে। এই নীতির মাধ্যমে তরঙ্গের প্রতিফলন, প্রতিসরণ, এবং ব্যতিচার ইত্যাদি ব্যাখ্যা করা যায়।

এই নীতি অনুযায়ী, তরঙ্গ ফ্রন্টের প্রতিটি বিন্দু হতে একটি করে গৌণ তরঙ্গ বা "সেকেন্ডারি ওয়েভলেট" সৃষ্টি হয়, এবং এই সেকেন্ডারি তরঙ্গগুলোর পরস্পর সংযুক্তি নতুন তরঙ্গ ফ্রন্ট গঠন করে।

নিচের চিত্রে হাইগেন্সর নীতির মাধ্যমে তরঙ্গ ফ্রন্টের সঞ্চালন প্রক্রিয়া দেখানো হয়েছে:

এখানে, প্রাথমিক তরঙ্গ ফ্রন্ট AB থেকে প্রতিটি বিন্দুতে ছোট ছোট গৌণ তরঙ্গ জন্ম নিচ্ছে। এদের সংযুক্তি নতুন তরঙ্গ ফ্রন্ট CD তৈরি করছে। এই প্রক্রিয়ার ফলে তরঙ্গের সঞ্চালন ঘটে।

১১। হাইগেন্সর নীতির সাহায্যে আলোর প্রতিফলনের সূত্র প্রতিপাদন কর।

১১. হাইগেন্সের নীতি অনুযায়ী, প্রতিটি আলোকরশ্মির যে কোন বিন্দু থেকে নতুন তরঙ্গমুখ সৃষ্টি হয়, এবং এই নতুন তরঙ্গমুখের সম্মিলিত প্রতিফলন একটি নতুন তরঙ্গমুখ তৈরি করে। এই নীতির মাধ্যমে আমরা প্রতিফলনের সূত্র প্রতিপাদন করতে পারি।

ধরা যাক, একটি সমতল প্রতিফলককে একটি প্রতিসরণীয় মাধ্যমের উপর রাখা হয়েছে এবং আলোর একটি রশ্মি প্রতিফলকের উপর আপতিত হচ্ছে। আপতিত রশ্মির তরঙ্গমুখকে BC ধরা হলো, যা প্রতিফলকের সঙ্গে একটি কোণে আপতিত হচ্ছে।

হাইগেন্সের নীতি অনুযায়ী, BC তরঙ্গমুখের প্রতিটি বিন্দু থেকে নতুন তরঙ্গমুখ তৈরি হবে, এবং এই তরঙ্গমুখগুলির সম্মিলিত প্রতিফলন একটি নতুন তরঙ্গমুখ AD সৃষ্টি করবে, যা প্রতিফলক পৃষ্ঠের সঙ্গে প্রতিফলন কোণে প্রতিফলিত হয়।

এভাবে, হাইগেন্সের নীতির সাহায্যে প্রমাণিত হয় যে আপতন কোণ (i) এবং প্রতিফলন কোণ (r) সমান হয়। অর্থাৎ, i = r, যা আলোর প্রতিফলনের সূত্র।

১২। হাইগেন্সর নীতির সাহায্যে আলোর প্রতিসরণের সূত্র প্রতিপাদন কর।

১২. হাইগেন্সের নীতির সাহায্যে আলোর প্রতিসরণের সূত্র প্রতিপাদনের জন্য, আমরা প্রথমে হাইগেন্স নীতির ধারণা গ্রহণ করি। হাইগেন্স নীতি অনুযায়ী, প্রতিটি বিন্দু তরঙ্গমুখের উপর ক্ষুদ্র উৎস হিসেবে কাজ করে এবং সেখান থেকে নতুন তরঙ্গ উৎপন্ন হয়। এই নতুন তরঙ্গগুলোকে 'গৌণ তরঙ্গ' বলে। গৌণ তরঙ্গমুখের সমষ্টি দিয়ে নতুন তরঙ্গমুখ সৃষ্টি হয়।

প্রতিসরণের সময়, আলোকরশ্মি এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে প্রবেশ করলে তার গতির পরিবর্তন ঘটে। আমরা এখন হাইগেন্স নীতি ব্যবহার করে প্রতিসরণের সূত্র প্রমাণ করব:

ধরি, একটি আলোকরশ্মি প্রথম মাধ্যম থেকে দ্বিতীয় মাধ্যমে প্রবেশ করছে। প্রথম মাধ্যমে আলোর গতি v₁ এবং দ্বিতীয় মাধ্যমে আলোর গতি v₂। আলোকরশ্মিটি প্রথম মাধ্যম থেকে একটি নির্দিষ্ট কোণে দ্বিতীয় মাধ্যমে প্রতিসৃত হচ্ছে, যেখানে প্রতিসরণ কোণ হলো θ₁ এবং θ₂।

হাইগেন্স নীতির সাহায্যে প্রতিসরণের এই ক্ষেত্রে প্রতিসরণ সূত্র হলো:

n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂

এখানে, n₁ এবং n₂ যথাক্রমে প্রথম এবং দ্বিতীয় মাধ্যমের প্রতিসরণ সূচক। এই সূত্রকে স্নেলের সূত্রও বলা হয়, যা হাইগেন্স নীতির ভিত্তিতে প্রমাণিত হয়।

১৩। সুসঙ্গত উৎস কাকে বলে?

১৩. সুসঙ্গত উৎস (Coherent Source) হলো এমন দুটি বা তার বেশি আলো বা তরঙ্গের উৎস, যেগুলো একই কম্পাঙ্ক ও ধাপে (ফেজে) থাকে এবং তাদের মধ্যে ধ্রুবকালীন পার্থক্য থাকে। এ ধরনের উৎস থেকে নির্গত তরঙ্গগুলি একে অপরের সাথে সুসংগত থাকে, ফলে তারা পরস্পরের সাথে হস্তক্ষেপ করতে সক্ষম হয়। লেজার আলো সুসঙ্গত উৎসের একটি উদাহরণ।

১৪। আলোর ব্যতিচার কাকে বলে?

১৪. আলোর ব্যতিচার হলো একটি ঘটনা যেখানে দুটি বা একাধিক আলোক তরঙ্গ পরস্পরের সাথে মিলিত হয়ে এমনভাবে ক্রিয়া করে যে, কোনো কোনো স্থানে আলোর তীব্রতা বৃদ্ধি পায় এবং অন্য কিছু স্থানে তীব্রতা হ্রাস পায়। এটি আলোক তরঙ্গের তরঙ্গধর্মের একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রমাণ। আলোর ব্যতিচার তখন ঘটে যখন দুটি আলোক তরঙ্গের মধ্যে স্থিতিশীল দশা পার্থক্য থাকে এবং তারা একই সময়ে একে অপরের উপর দিয়ে যায়।

১৫। ব্যতিচারের শর্তগুলো কী কী?

১৫. ব্যতিচারের শর্তগুলো হলো:

1. প্রথম শর্ত: দুইটি তরঙ্গ যদি একই পরিবেশে এবং একই পর্যায়ে চলমান হয়, তবে তাদের মধ্যে ব্যতিচার ঘটতে পারে।

2. দ্বিতীয় শর্ত: তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও কম্পাঙ্কের মধ্যে একটি সঙ্গতিপূর্ণ সম্পর্ক থাকতে হবে। অর্থাৎ, তরঙ্গের গতিবেগ এবং তাদের কম্পাঙ্কের কারণে উৎপন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য সমান হতে হবে।

3. তৃতীয় শর্ত: ব্যতিচারের জন্য তরঙ্গগুলির উভয়ের মধ্যে প্রান্তিকতা (phase coherence) থাকতে হবে। এটি নিশ্চিত করে যে তরঙ্গগুলির চূড়া ও খাদ একসাথে থাকে।

4. চতুর্থ শর্ত: তরঙ্গগুলির মধ্যে শক্তির পরিমাণও সমান হতে হবে, যাতে তারা একে অপরের সাথে সুসংগতভাবে আচরণ করতে পারে।

১৬। ইয়ং-এর দ্বি-চির পরীক্ষা বর্ণনা কর এবং উজ্জ্বল ও অন্ধকার ডোরা সৃষ্টির শর্ত ব্যাখ্যা - কর।

১৬. ইয়ং-এর দ্বি-চির পরীক্ষা (Young's Double Slit Experiment) হলো একটি মৌলিক পরীক্ষামূলক সেটআপ, যা তড়িৎ তরঙ্গের প্রকৃতি বোঝার জন্য ব্যবহৃত হয়। এই পরীক্ষায় একটি সুতার পরিধির সাথে দুটি চির তৈরি করা হয় এবং একটি একক উত্স থেকে নির্গত আলো সেই দুই চিরের মাধ্যমে চলতে দেওয়া হয়। যখন আলো এই চিরগুলোতে প্রবাহিত হয়, তখন তারা একত্রিত হয়ে একটি নতুন তরঙ্গ গঠন করে। এর ফলে পর্দায় উজ্জ্বল ও অন্ধকার ডোরা সৃষ্টি হয়।

উজ্জ্বল ডোরা তখন সৃষ্টি হয় যখন দুইটি তরঙ্গ শিখর (crest) বা গর্ত (trough) একই অবস্থানে এসে যুক্ত হয়। এটি তাত্ত্বিকভাবে ঘটে যখন:

• দুইটি তরঙ্গের মধ্যে ব্যবধান ২nλ (n = পূর্ণ সংখ্যা) হলে উজ্জ্বল ডোরা সৃষ্টি হয়।

অন্ধকার ডোরা তখন সৃষ্টি হয় যখন এক তরঙ্গের শিখর অপর তরঙ্গের গর্তের সাথে যুক্ত হয়। এটি ঘটে যখন:

• দুইটি তরঙ্গের মধ্যে ব্যবধান (2n + 1)λ/2 (n = পূর্ণ সংখ্যা) হলে অন্ধকার ডোরা সৃষ্টি হয়।

এই পরীক্ষাটি তরঙ্গের প্রকৃতি এবং তরঙ্গের ইন্টারফেরেন্সের গুরুত্ব প্রকাশ করে, যা প্রমাণ করে যে আলো একটি তরঙ্গস্বরূপ।

১৭। আলোর অপবর্তন কাকে বলে?

১৭. আলোর অপবর্তন (Refraction of Light) হলো একটি অপটিক্যাল ঘটনা, যেখানে আলো একটি মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমের মধ্যে প্রবেশ করার সময় তার গতির পরিবর্তন ঘটে। সাধারণত, যখন আলো একটি ঘন মাধ্যম (যেমন পানি বা কাচ) থেকে একটি পাতলা মাধ্যম (যেমন বায়ু) এ প্রবেশ করে, তখন তার গতির পরিবর্তন ঘটে এবং আলো একটি নতুন দিকের দিকে বেঁকে যায়। আলোর অপবর্তনের কারণ হলো আলোর গতি বিভিন্ন মাধ্যমের মধ্যে ভিন্ন হয়। এই ঘটনা প্রায়ই দৈনন্দিন জীবনে দেখা যায়, যেমন একটি স্ট্র বা চামচ জল দিয়ে ভরা গ্লাসে রেখা দেখলে তা বেঁকে যায়।

১৮। অপবর্তন কত প্রকার ও কী কী?

১৮. অপবর্তন (Refraction) হলো এক ধরনের অপটিক্যাল ঘটনা, যা ঘটে যখন কোনো আলো বা তরঙ্গ একটি মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমের মধ্যে প্রবেশ করে এবং তার গতির পরিবর্তন করে। অপবর্তন প্রধানত দুই ধরনের হয়ে থাকে:

১. নিয়মিত অপবর্তন (Regular Refraction): এটি ঘটে যখন একটি তরঙ্গ একটি সমজাতীয় বা সঙ্গতিপূর্ণ মাধ্যমের মধ্যে প্রবাহিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, যখন আলো বাতাস থেকে পানির মধ্যে প্রবেশ করে, তখন তা একটি নির্দিষ্ট কোণে বিকৃত হয়।

২. অনিয়মিত অপবর্তন (Irregular Refraction): এটি ঘটে যখন তরঙ্গ একটি অস্বাভাবিক বা অযথাযথ মাধ্যমের মধ্যে প্রবাহিত হয়, যেমন অনিয়মিত বা অসমরূপ সীমানায়। উদাহরণস্বরূপ, যখন আলো ভাঙা কাচের টুকরো বা জলজ অবস্থা থেকে বের হয়, তখন এটি বিভিন্ন কোণে বিকৃত হয়।

এই দুটি ধরনের অপবর্তন আলোর গতি ও দৃষ্টিতে প্রভাব ফেলে এবং বিভিন্ন ভঙ্গিতে দেখা দেয়।

১৯। অপবর্তন কী? অপবর্তন কত প্রকার ও কী কী ব্যাখ্যা কর।

১৯. অপবর্তন (Refraction) হলো একটি প্রক্রিয়া, যার মাধ্যমে আলো বা অন্য কোনো তরঙ্গ একটি মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমের মধ্যে প্রবেশ করার সময় তার গতি পরিবর্তন করে এবং তরঙ্গের দিক পরিবর্তন করে। এটি সাধারণত ঘটে যখন তরঙ্গ দুটি ভিন্ন ঘনত্বের মাধ্যমে চলে। অপবর্তনের ফলে তরঙ্গের গতিবেগ এবং দিক উভয়ই পরিবর্তিত হয়।

অপবর্তন প্রধানত দুই ধরনের:

• সোজা অপবর্তন (Regular Refraction): এটি ঘটে যখন আলো একটি স্বচ্ছ মাধ্যমের মধ্যে প্রবেশ করে এবং সেই মাধ্যমে তার গতিবেগের পরিবর্তন ঘটে। উদাহরণস্বরূপ, যখন আলো বাতাস থেকে পানিতে প্রবেশ করে, তখন এটি তার গতির দিক পরিবর্তন করে।
• অবৈজ্ঞানিক অপবর্তন (Total Internal Reflection): এটি ঘটে যখন আলো একটি ঘন মাধ্যম থেকে পাতলা মাধ্যমে প্রবেশ করার চেষ্টা করে এবং তার প্রবাহের কোণ নির্দিষ্ট কোণের (বিধিসম্মত কোণ) বেশি হয়। এই অবস্থায় আলো সম্পূর্ণভাবে প্রতিফলিত হয় এবং কোনো অপবর্তন ঘটে না। উদাহরণস্বরূপ, পানির পৃষ্ঠে আলোর অভ্যুত্থান ঘটে যখন আলো পানির ভিতরে প্রবেশ করতে চায় কিন্তু তার কোণ ঘটনার কোণের চেয়ে বেশি হয়।

অপবর্তন প্রক্রিয়া বিভিন্ন প্রাকৃতিক ও প্রযুক্তিগত অবস্থানে দেখা যায়, যেমন লেন্সের মাধ্যমে আলোর গতি পরিবর্তন, সূর্যের আলো ভাঙা, ইত্যাদি।

২০। আলোর সমবর্তন কাকে বলে?

২০. আলোর সমবর্তন (Refraction of Light) হলো একটি প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে আলোর রশ্মি যখন একটি মাধ্যম থেকে অন্য একটি মাধ্যমের মধ্যে প্রবেশ করে, তখন এর গতির দিক পরিবর্তিত হয়। এই প্রক্রিয়াটি আলোর তরঙ্গের বেগের পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত।

যখন আলোর রশ্মি একটি ঘন মাধ্যম (যেমন জল বা কাচ) থেকে একটি কম ঘন মাধ্যম (যেমন বায়ু) তে প্রবেশ করে, তখন আলোর বেগ বাড়ে এবং এর দিক পরিবর্তিত হয়। এর বিপরীত ঘটনার ক্ষেত্রেও একইভাবে ঘটে, যেখানে আলোর বেগ কমে যায় এবং দিক পরিবর্তন করে।

আলোর সমবর্তনের প্রধান নিয়ম হলো স্নেলের আইন (Snell's Law), যা বলে:

n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂)

এখানে, n₁ এবং n₂ হলো প্রথম এবং দ্বিতীয় মাধ্যমের প্রাকৃতিক সংখ্যা (refractive index), এবং θ₁ এবং θ₂ হলো যথাক্রমে আলোর প্রবেশ ও বের হওয়ার কোণ।

আলোর সমবর্তন বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়, যেমন লেন্স, প্রিজম, এবং অন্যান্য অপটিক্যাল যন্ত্রে।

২১। সমবর্তিত ও অসমবর্তিত আলো বলতে কী বোঝায়?

২১. সমবর্তিত আলো (Coherent Light) ও অসমবর্তিত আলো (Incoherent Light) দুটি ভিন্ন ধরনের আলোর উৎস।

সমবর্তিত আলো: সমবর্তিত আলো এমন একটি আলো যা একই তরঙ্গদৈর্ঘ্য, ফেজ, এবং পরিবাহিতা ধারণ করে। এর ফলে এটি একটি স্থির এবং সুনির্দিষ্ট কাঠামোতে উৎপন্ন হয়। উদাহরণস্বরূপ, লেজার আলো সমবর্তিত আলো হিসেবে পরিচিত। এই আলোর তরঙ্গগুলি একসাথে ভ্রমণ করে এবং সুনির্দিষ্টভাবে সজ্জিত হয়, ফলে এটি একটি সুস্পষ্ট এবং তীক্ষ্ণ ফটোগ্রাফি বা ইমেজ তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

অসমবর্তিত আলো: অসমবর্তিত আলো হলো এমন একটি আলো যা বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং ফেজ ধারণ করে। এর ফলে এটি একত্রিতভাবে বা নির্দিষ্টভাবে সজ্জিত হয় না। সূর্যের আলো এবং বাল্বের আলো এর উদাহরণ। অসমবর্তিত আলোর তরঙ্গগুলি ভিন্ন ভিন্নভাবে ফেজে চলে, যার ফলে এটি সাধারণত অস্পষ্ট বা মিশ্রিত হয়।

এই দুই প্রকারের আলো বিভিন্ন উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়, যেমন সমবর্তিত আলো গবেষণায় এবং প্রযুক্তিতে বিশেষ করে লেজার প্রযুক্তিতে ব্যবহৃত হয়, যখন অসমবর্তিত আলো সাধারণ আলোকের জন্য ব্যবহৃত হয়।

২২। সমবর্তন কী? তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গের সমবর্তন কীভাবে ঘটে ব্যাখ্যা কর।

২২. সমবর্তন (Interference) হল দুটি বা ততোধিক তরঙ্গের একত্রিত হওয়ার প্রক্রিয়া, যা তাদের পরস্পরের সাথে যুক্ত হয়ে একটি নতুন তরঙ্গ তৈরি করে। সমবর্তন দুই প্রকারের হতে পারে: সংহত সমবর্তন (Constructive Interference) এবং বিরোধী সমবর্তন (Destructive Interference)।

১. সংহত সমবর্তন: যখন দুটি তরঙ্গ একই দিকে চলে এবং তাদের শীর্ষ ও নিম্ন একই সময়ে একত্রিত হয়, তখন তারা একত্রিত হয়ে একটি শক্তিশালী তরঙ্গ তৈরি করে।

২. বিরোধী সমবর্তন: যখন দুটি তরঙ্গ পরস্পরের বিরুদ্ধে চলে এবং তাদের শীর্ষ ও নিম্ন একে অপরকে পরিপূর্ণভাবে বাতিল করে, তখন তারা একত্রিত হয়ে একটি দুর্বল বা শূন্য তরঙ্গ তৈরি করে।

তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গের ক্ষেত্রে, সমবর্তন ঘটে যখন বিভিন্ন তরঙ্গ একই স্থান ও সময়ে পৌঁছায়। উদাহরণস্বরূপ, একটি লেজারের দুইটি তরঙ্গ একত্রিত হয়ে সমবর্তন করতে পারে। যদি তরঙ্গগুলোর মধ্যে পর্যাপ্ত ফেজের পার্থক্য থাকে, তাহলে তারা একত্রিত হয়ে সংহত বা বিরোধী সমবর্তন সৃষ্টি করবে।

হাইগেন্সের নীতির মাধ্যমে, আমরা দেখতে পারি যে তরঙ্গের বিভিন্ন বিন্দু থেকে উৎপন্ন গৌণ তরঙ্গগুলো পরস্পরের সাথে একত্রিত হয়ে নতুন তরঙ্গ ফ্রন্ট তৈরি করে, যা সমবর্তনের ফলস্বরূপ।

উপসংহার

উপসংহারে, তরঙ্গ সঞ্চালন ও সমবর্তন পদার্থবিজ্ঞানের অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ এবং মৌলিক ধারণা। এই প্রক্রিয়া আমাদের বুঝতে সাহায্য করে কিভাবে বিভিন্ন তরঙ্গ পরস্পরের সাথে যুক্ত হয়ে নতুন তরঙ্গ সৃষ্টি করে এবং কিভাবে তাদের শক্তি ও গতি পরিবর্তিত হয়। তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গের সমবর্তন বিশেষভাবে প্রযুক্তি, যোগাযোগ এবং বিজ্ঞানে প্রভাব ফেলে, যেমন রেডিও তরঙ্গ, লেজার, এবং অন্যান্য তাড়িতচৌম্বক বিকিরণের ক্ষেত্রে।

হাইগেন্সের নীতির মাধ্যমে তরঙ্গের সঞ্চালন বোঝা সহজ হয়, যা আমাদেরকে টেলিযোগাযোগ এবং বিভিন্ন প্রযুক্তিতে তরঙ্গের আচরণকে আরও ভালোভাবে বোঝার সুযোগ দেয়। এই গবেষণা ও বিশ্লেষণের মাধ্যমে, আমরা নতুন প্রযুক্তি ও উদ্ভাবনের পথে আরও একধাপ এগিয়ে যেতে পারি। আসলে, তরঙ্গের এই ধরনের মৌলিক বৈশিষ্ট্যগুলি আমাদের দৈনন্দিন জীবনের প্রতিটি কোণায় প্রবাহিত হচ্ছে এবং এর ফলস্বরূপ আমরা আধুনিক সমাজে বিভিন্ন প্রযুক্তির সুবিধা উপভোগ করছি।