আলোর প্রতিসরণ, প্রতিসরণাঙ্ক, সংকট কোণ, পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন, মরীচিকা ও লেন্স নিয়ে SSC Physics Unit 10-এর বিস্তারিত ও সহজ ব্যাখ্যা
আলো আমাদের চারপাশের জগতকে দেখার প্রধান মাধ্যম। আলো ছাড়া রঙ, আকৃতি বা দূরত্ব সম্পর্কে কোনো ধারণাই সম্ভব নয়। এই আলো যখন এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে প্রবেশ করে, তখন তার গতিপথে যে পরিবর্তন ঘটে, সেটিই আলোর প্রতিসরণ। এই অধ্যায়ে আলোর প্রতিসরণ থেকে শুরু করে লেন্সে চিত্র গঠন পর্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বিষয়গুলো বিশদভাবে আলোচনা করা হয়েছে।
আলোর প্রতিসরণ (Refraction of Light)
আলো যখন একই স্বচ্ছ মাধ্যমে চলাচল করে, তখন তা সরলরেখা বরাবর চলে। কিন্তু আলো যদি এক স্বচ্ছ মাধ্যম থেকে ভিন্ন আরেকটি স্বচ্ছ মাধ্যমে তির্যকভাবে প্রবেশ করে, তবে তার বেগ ও দিক উভয়ই পরিবর্তিত হয়। এই দিক পরিবর্তনের ঘটনাকেই বলা হয় আলোর প্রতিসরণ।
প্রতিসরণের দৈনন্দিন উদাহরণ
- পানিতে ডোবানো কাঠি ভাঙা মনে হওয়া
- পুকুরের তলার বস্তু উপরে উঠে এসেছে বলে মনে হওয়া
- কাচের প্রিজমে আলো বেঁকে যাওয়া
আপতন কোণ ও প্রতিসরণ কোণ
যে রশ্মি বিভেদ তলে এসে পড়ে তাকে আপতিত রশ্মি বলে। আপতন বিন্দুতে বিভেদ তলের উপর অঙ্কিত লম্বকে বলা হয় অভিলম্ব।
- আপতন কোণ (i): আপতিত রশ্মি ও অভিলম্বের মধ্যবর্তী কোণ
- প্রতিসরণ কোণ (r): প্রতিসৃত রশ্মি ও অভিলম্বের মধ্যবর্তী কোণ
আলোর প্রতিসরণের সূত্র (Snell's Laws)
প্রথম সূত্র
আপতিত রশ্মি, প্রতিসৃত রশ্মি এবং অভিলম্ব একই সমতলে অবস্থান করে।
দ্বিতীয় সূত্র
নির্দিষ্ট দুটি মাধ্যম ও নির্দিষ্ট বর্ণের আলোর জন্য,
\( \frac{sin i}{sin r} \) = ধ্রুবক
এই ধ্রুবককে বলা হয় প্রতিসরণাঙ্ক।
প্রতিসরণাঙ্ক (Refractive Index)
একটি নির্দিষ্ট বর্ণের আলোর জন্য আপতন কোণের sine এবং প্রতিসরণ কোণের sine-এর অনুপাতকে প্রতিসরণাঙ্ক বলা হয়।
\( μ = \frac{sin i}{sin r} \)
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রতিসরণাঙ্ক
- বাতাস ≈ 1.00
- পানি ≈ 1.33
- কাচ ≈ 1.50
- হীরা ≈ 2.42
সংকট কোণ ও পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন
সংকট কোণ
যখন আলো ঘন মাধ্যম থেকে হালকা মাধ্যমে যায় এবং প্রতিসরণ কোণ ৯০° হয়, তখন সংশ্লিষ্ট আপতন কোণকে সংকট কোণ বলা হয়।
পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন
আপতন কোণ যদি সংকট কোণের চেয়ে বেশি হয়, তবে আলো দ্বিতীয় মাধ্যমে না গিয়ে সম্পূর্ণভাবে প্রথম মাধ্যমেই প্রতিফলিত হয়। এ ঘটনাকে পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন বলা হয়।
মরীচিকা (Mirage)
গ্রীষ্মকালে মরুভূমি বা পিচঢালা রাস্তায় দূরে পানি দেখা যায় বলে মনে হয়। বাস্তবে সেখানে পানি থাকে না। ভূমির কাছে গরম বাতাসের স্তরে আলোর পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের ফলেই এই মরীচিকা সৃষ্টি হয়।
অপটিক্যাল ফাইবার
অপটিক্যাল ফাইবার হলো অতি সূক্ষ্ম স্বচ্ছ তন্তু, যার ভিতর দিয়ে আলো পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের মাধ্যমে দীর্ঘ দূরত্ব অতিক্রম করে।
ব্যবহার
- ইন্টারনেট ও টেলিযোগাযোগ
- মেডিকেল এন্ডোস্কোপ
- ডাটা ট্রান্সমিশন
লেন্স (Lens)
দুটি গোলীয় তল অথবা একটি গোলীয় ও একটি সমতল তল দ্বারা সীমাবদ্ধ স্বচ্ছ মাধ্যমকে লেন্স বলা হয়।
উত্তল লেন্স
মাঝখানে মোটা ও পাশে পাতলা। এটি আলোকে এক বিন্দুতে সমবেত করে।
অবতল লেন্স
মাঝখানে পাতলা ও পাশে মোটা। এটি আলোকে বিচ্ছুরিত করে।
সৃজনশীল প্রশ্ন
প্রশ্ন–১
একটি আলোকরশ্মি কাচের ব্লকের উপর ৪৫° কোণে আপতিত হলো। কাচের প্রতিসরণাঙ্ক ১.৫।
- আলোর প্রতিসরণ কী?
- প্রতিসরণাঙ্ক বলতে কী বোঝায়?
- উক্ত রশ্মিটির প্রতিসরণ কোণ নির্ণয় করো।
- কাচের পরিবর্তে পানি ব্যবহার করলে প্রতিসরণ কোণ কীভাবে পরিবর্তিত হবে? ব্যাখ্যা করো।
প্রশ্ন–২
গ্রীষ্মকালে দূরের রাস্তার উপর পানি দেখা যাচ্ছে বলে মনে হয়, কিন্তু কাছে গেলে দেখা যায় সেখানে কোনো পানি নেই।
- সংকট কোণ কাকে বলে?
- পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন কী?
- উপরের ঘটনাটির বৈজ্ঞানিক ব্যাখ্যা দাও।
- এই নীতির একটি প্রযুক্তিগত ব্যবহার উল্লেখ করো।
প্রশ্ন–৩
একটি উত্তল লেন্সের ফোকাল দৈর্ঘ্য ১০ সেমি। একটি বস্তু লেন্সের সামনে ১৫ সেমি দূরে রাখা হলো।
- ফোকাল দৈর্ঘ্য কী?
- লেন্সের প্রধান অক্ষ কাকে বলে?
- চিত্রটির অবস্থান ও প্রকৃতি নির্ণয় করো।
- বস্তুকে ফোকাসের ভেতরে রাখলে চিত্রের কী পরিবর্তন ঘটবে?
বহুনির্বাচনি প্রশ্ন (MCQ)
-
আলোর প্রতিসরণ ঘটে যখন—
- আলো একই মাধ্যমে চলে
- আলো প্রতিফলিত হয়
- আলো এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে যায়
- আলো শোষিত হয়
সঠিক উত্তর: (c)
-
প্রতিসরণাঙ্কের মান নির্ভর করে—
- আলোর তীব্রতার উপর
- আলোর বর্ণ ও মাধ্যমের উপর
- আলোর উৎসের উপর
- পরিবেশের তাপমাত্রার উপর
সঠিক উত্তর: (b)
-
সংকট কোণের মান হয় যখন প্রতিসরণ কোণ—
- ০°
- ৩০°
- ৪৫°
- ৯০°
সঠিক উত্তর: (d)
-
পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের জন্য প্রয়োজন—
- হালকা থেকে ঘন মাধ্যমে যাওয়া
- ঘন থেকে হালকা মাধ্যমে যাওয়া
- আপতন কোণ সংকট কোণের সমান হওয়া
- আলো লম্বভাবে আপতিত হওয়া
সঠিক উত্তর: (b)
-
কোন লেন্স আলোকে সমবেত করে?
- অবতল লেন্স
- সমতল কাচ
- উত্তল লেন্স
- প্রিজম
সঠিক উত্তর: (c)
উপসংহার
আলোর প্রতিসরণ থেকে শুরু করে লেন্সে চিত্র গঠন পর্যন্ত এই অধ্যায়টি আধুনিক অপটিক্সের ভিত্তি। এসএসসি পরীক্ষার পাশাপাশি বাস্তব জীবনের প্রযুক্তিগত প্রয়োগ বোঝার জন্যও এই অধ্যায় অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
