"দ্য সিক্রেট অফ টু ওশান" উপন্যাসে এবং একই নামের অ্যাডভেঞ্চার ফিল্মে, নায়করা অতিস্বনক অস্ত্র দিয়ে অকল্পনীয় জিনিস করেছিলেন: তারা একটি শিলা ধ্বংস করেছিল, একটি বিশাল তিমিকে হত্যা করেছিল এবং তাদের জাহাজ ধ্বংস করেছিল শত্রুদের কাজটি XX শতাব্দীর 30-এর দশকে প্রকাশিত হয়েছিল, এবং তারপরে এটি বিশ্বাস করা হয়েছিল যে অদূর ভবিষ্যতে একটি শক্তিশালী অতিস্বনক অস্ত্রের অস্তিত্ব সম্ভব হবে - এটি সমস্ত প্রযুক্তির প্রাপ্যতা সম্পর্কে। আজ, বিজ্ঞান দাবি করে যে অস্ত্র হিসাবে অতিস্বনক তরঙ্গগুলি দুর্দান্ত৷
আরেকটি জিনিস হল শান্তিপূর্ণ উদ্দেশ্যে আল্ট্রাসাউন্ডের ব্যবহার (আল্ট্রাসনিক পরিষ্কার, ছিদ্র করা, কিডনিতে পাথর চূর্ণ করা ইত্যাদি)। এর পরে, আমরা বুঝব কিভাবে বৃহৎ প্রশস্ততা এবং শব্দের তীব্রতা সহ শাব্দ তরঙ্গ আচরণ করে।
শক্তিশালী শব্দ বৈশিষ্ট্য
অরৈখিক প্রভাবের একটি ধারণা রয়েছে। এই প্রভাব শুধুমাত্র যথেষ্ট অদ্ভুতশক্তিশালী তরঙ্গ এবং তাদের প্রশস্ততার উপর নির্ভর করে। পদার্থবিজ্ঞানে, এমনকি একটি বিশেষ বিভাগ রয়েছে যা শক্তিশালী তরঙ্গ অধ্যয়ন করে - অরৈখিক ধ্বনিবিদ্যা। তিনি যা তদন্ত করেন তার কয়েকটি উদাহরণ হল বজ্র, পানির নিচে বিস্ফোরণ, ভূমিকম্প থেকে ভূমিকম্পের তরঙ্গ। দুটি প্রশ্ন জাগে।
- প্রথম: শব্দের শক্তি কি?
- দ্বিতীয়: নন-লিনিয়ার এফেক্ট কী, সেগুলি কী অস্বাভাবিক, কোথায় ব্যবহার করা হয়?
একটি শাব্দিক তরঙ্গ কি
একটি শব্দ তরঙ্গ হল সংকোচন-বিরলতার একটি অংশ যা মাধ্যমের মধ্যে বিচ্যুত হয়। এর যেকোনো জায়গায় চাপের পরিবর্তন হয়। এটি কম্প্রেশন অনুপাতের পরিবর্তনের কারণে। পরিবেশে প্রাথমিক চাপের উপর চাপানো পরিবর্তনগুলিকে শব্দচাপ বলা হয়৷
সোনিক শক্তি প্রবাহ
একটি তরঙ্গের শক্তি থাকে যা মাধ্যমটিকে বিকৃত করে (যদি শব্দ বায়ুমণ্ডলে প্রচার হয়, তবে এটি বায়ুর স্থিতিস্থাপক বিকৃতির শক্তি)। এছাড়াও, তরঙ্গে অণুর গতিশক্তি রয়েছে। শক্তির প্রবাহের দিক তার সাথে মিলে যায় যেখানে শব্দটি ভিন্ন হয়। একক সময় প্রতি একক এলাকার মধ্য দিয়ে যাওয়া শক্তির প্রবাহ তীব্রতাকে চিহ্নিত করে। এবং এটি তরঙ্গের চলাচলের লম্ব এলাকাকে বোঝায়।
তীব্রতা
তীব্রতা I এবং শাব্দ চাপ p উভয়ই মাধ্যমের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে। আমরা এই নির্ভরতাগুলিতে থাকব না, আমরা কেবল p, I এবং মাধ্যমের বৈশিষ্ট্য সম্পর্কিত শব্দের তীব্রতার সূত্র দেব - ঘনত্ব (ρ) এবং মাধ্যমের শব্দের গতি (c):
I=p02/2ρc.
এখানেp0 - শাব্দিক চাপ প্রশস্ততা।
শক্তিশালী এবং দুর্বল শব্দ কি? বল (N) সাধারণত শব্দ চাপের স্তর দ্বারা নির্ধারিত হয় - একটি মান যা তরঙ্গের প্রশস্ততার সাথে সম্পর্কিত। শব্দের তীব্রতার একক ডেসিবেল (dB)।
N=20×lg(p/pp), dB.
এখানে pp হল থ্রেশহোল্ড চাপ শর্তসাপেক্ষে 2×10-5 Pa এর সমান। চাপ pp মোটামুটি তীব্রতার সাথে মিলে যায়2 একটি অত্যন্ত ক্ষীণ শব্দ যা 1000 Hz ফ্রিকোয়েন্সিতে বাতাসে মানুষের কান দ্বারা উপলব্ধি করা যায়। শাব্দ চাপের মাত্রা যত বেশি হবে শব্দ তত শক্তিশালী হবে।
আয়তন
শব্দের শক্তি সম্পর্কে বিষয়গত ধারণাগুলি উচ্চতার ধারণার সাথে যুক্ত, অর্থাৎ, এগুলি কানের দ্বারা অনুভূত ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জের সাথে আবদ্ধ (টেবিল দেখুন)।
এবং যখন ফ্রিকোয়েন্সি এই সীমার বাইরে থাকে তখন কী হবে - আল্ট্রাসাউন্ডের ক্ষেত্রে? এই পরিস্থিতিতে (1 মেগাহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সিতে আল্ট্রাসাউন্ডের সাথে পরীক্ষার সময়) পরীক্ষাগারের অবস্থার অধীনে অরৈখিক প্রভাবগুলি পর্যবেক্ষণ করা সহজ। আমরা উপসংহারে পৌঁছেছি যে শক্তিশালী শাব্দ তরঙ্গ বলা বোধগম্য যার জন্য অরৈখিক প্রভাব লক্ষণীয় হয়ে ওঠে।
অরৈখিক প্রভাব
এটা জানা যায় যে একটি সাধারণ (রৈখিক) তরঙ্গ, যার শব্দের তীব্রতা কম, তার আকার পরিবর্তন না করেই একটি মাধ্যমে প্রচার করে। এই ক্ষেত্রে, বিরলতা এবং সংকোচন অঞ্চল উভয়ই একই গতিতে মহাকাশে চলে - এটি হল মাধ্যমের শব্দের গতি। যদি উৎসএকটি তরঙ্গ তৈরি করে, তারপর এটির প্রোফাইল এটি থেকে যেকোনো দূরত্বে একটি সাইনোসয়েড আকারে থাকে।
একটি তীব্র শব্দ তরঙ্গে, চিত্রটি আলাদা: সংকোচনের ক্ষেত্রগুলি (শব্দ চাপ ধনাত্মক) শব্দের গতির চেয়ে বেশি গতিতে এবং বিরলতার ক্ষেত্রগুলি - শব্দের গতির চেয়ে কম গতিতে একটি প্রদত্ত মাধ্যম। ফলে প্রোফাইলে অনেক পরিবর্তন হয়। সামনের পৃষ্ঠগুলি খুব খাড়া হয়ে ওঠে এবং তরঙ্গের পিছনের অংশগুলি আরও মৃদু হয়ে ওঠে। এই ধরনের শক্তিশালী আকৃতি পরিবর্তন হল অ-রৈখিক প্রভাব। তরঙ্গ যত শক্তিশালী, এর প্রশস্ততা তত বেশি, প্রোফাইলটি দ্রুত বিকৃত হয়।
দীর্ঘকাল ধরে শাব্দ রশ্মি ব্যবহার করে দীর্ঘ দূরত্বে উচ্চ শক্তির ঘনত্ব প্রেরণ করা সম্ভব বলে মনে করা হয়েছিল। একটি অনুপ্রেরণামূলক উদাহরণ ছিল একটি লেজার যা অনেক দূরত্বে থাকা কাঠামো ধ্বংস করতে, ছিদ্র করতে সক্ষম। মনে হচ্ছে শব্দ দিয়ে আলোর প্রতিস্থাপন সম্ভব। যাইহোক, এমন কিছু অসুবিধা রয়েছে যা একটি অতিস্বনক অস্ত্র তৈরি করাকে অসম্ভব করে তোলে।
এটা দেখা যাচ্ছে যে কোনও দূরত্বের জন্য শব্দের তীব্রতার একটি সীমানা মান রয়েছে যা লক্ষ্যে পৌঁছাবে। দূরত্ব যত বেশি, তীব্রতা তত কম। এবং মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় শাব্দ তরঙ্গের স্বাভাবিক ক্ষয় এর সাথে কিছুই করার নেই। ক্রমবর্ধমান ফ্রিকোয়েন্সি সহ টেনশন লক্ষণীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়। যাইহোক, এটি বেছে নেওয়া যেতে পারে যাতে প্রয়োজনীয় দূরত্বে স্বাভাবিক (রৈখিক) ক্ষয় উপেক্ষা করা যায়। পানিতে 1 MHz ফ্রিকোয়েন্সি সহ একটি সংকেতের জন্য, এটি 50 মিটার, যথেষ্ট বড় প্রশস্ততার আল্ট্রাসাউন্ডের জন্য, এটি শুধুমাত্র 10 সেমি হতে পারে।
আসুন কল্পনা করা যাক যে মহাকাশের কোথাও একটি তরঙ্গ উৎপন্ন হয়, এর তীব্রতাযার শব্দ এমন যে অরৈখিক প্রভাবগুলি এর আচরণকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করবে। উৎস থেকে দূরত্বের সাথে দোলন প্রশস্ততা হ্রাস পাবে। এটি যত তাড়াতাড়ি ঘটবে, বৃহত্তর প্রাথমিক প্রশস্ততা p0। খুব উচ্চ মানগুলিতে, তরঙ্গের ক্ষয় হার প্রাথমিক সংকেত p0 এর মানের উপর নির্ভর করে না। এই প্রক্রিয়াটি চলতে থাকে যতক্ষণ না তরঙ্গ ক্ষয় হয় এবং অরৈখিক প্রভাব বন্ধ হয়ে যায়। এর পরে, এটি একটি নন-লিনিয়ার মোডে বিচ্যুত হবে। রৈখিক ধ্বনিবিদ্যার নিয়ম অনুসারে আরও টেনশন ঘটে, অর্থাৎ, এটি অনেক দুর্বল এবং প্রাথমিক ব্যাঘাতের মাত্রার উপর নির্ভর করে না।
আল্ট্রাসাউন্ড কিভাবে অনেক শিল্পে সফলভাবে ব্যবহার করা হয়: এগুলো ড্রিল করা, পরিষ্কার করা ইত্যাদি। এই ম্যানিপুলেশনের সাহায্যে ইমিটার থেকে দূরত্ব কম, তাই ননলাইনার অ্যাটেন্যুয়েশনের এখনও বেগ পেতে সময় হয়নি।
শক ওয়েভ কেন বাধাগুলির উপর এত শক্তিশালী প্রভাব ফেলে? এটা জানা যায় যে বিস্ফোরণ বেশ দূরে অবস্থিত কাঠামো ধ্বংস করতে পারে। কিন্তু শক ওয়েভ অ-রৈখিক, তাই ক্ষয়ের হার অবশ্যই দুর্বল তরঙ্গের চেয়ে বেশি হতে হবে।
নীচের লাইনটি হল: একটি একক সংকেত পর্যায়ক্রমিকের মতো কাজ করে না। উত্স থেকে দূরত্বের সাথে এর সর্বোচ্চ মান হ্রাস পায়। তরঙ্গের প্রশস্ততা (উদাহরণস্বরূপ, বিস্ফোরণের শক্তি) বৃদ্ধি করে, একটি নির্দিষ্ট দূরত্বে (যদিও ছোট হলেও) বাধার উপর বড় চাপ অর্জন করা সম্ভব হয় এবং এর ফলে এটিকে ধ্বংস করা যায়।
