বিবর্তনের ঘটনাটি একেবারে যেকোন তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য, উদাহরণস্বরূপ, তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ বা জলের পৃষ্ঠের তরঙ্গ। এই নিবন্ধটি শব্দের বিবর্তন সম্পর্কে কথা বলে। এই ঘটনার বৈশিষ্ট্যগুলি বিবেচনা করা হয়, দৈনন্দিন জীবনে এর প্রকাশের উদাহরণ এবং মানুষের ব্যবহার দেওয়া হয়৷
শব্দ তরঙ্গ
শব্দের বিবর্তন বিবেচনা করার আগে, শব্দ তরঙ্গ কী তা সম্পর্কে কয়েকটি শব্দ বলা মূল্যবান। এটি পদার্থকে চলমান ছাড়াই যে কোনো বস্তুগত মাধ্যমে শক্তি স্থানান্তরের একটি ভৌত প্রক্রিয়া। একটি তরঙ্গ পদার্থ কণাগুলির একটি সুরেলা কম্পন যা একটি মাধ্যমে প্রচার করে। উদাহরণস্বরূপ, বায়ুতে, এই কম্পনগুলি উচ্চ এবং নিম্ন চাপের ক্ষেত্রগুলির উত্থানের দিকে পরিচালিত করে, যখন একটি শক্ত শরীরে, এইগুলি ইতিমধ্যেই সংকোচনশীল এবং প্রসার্য চাপের ক্ষেত্র৷
একটি শব্দ তরঙ্গ একটি নির্দিষ্ট গতিতে একটি মাধ্যমে প্রচার করে, যা মাধ্যমের বৈশিষ্ট্যের (তাপমাত্রা, ঘনত্ব এবং অন্যান্য) উপর নির্ভর করে। বাতাসে 20 oC তাপমাত্রায়, শব্দ প্রায় 340 m/s বেগে ভ্রমণ করে। বিবেচনা করে যে একজন ব্যক্তি 20 Hz থেকে 20 kHz পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সি শুনতে পান, এটি নির্ধারণ করা সম্ভবসংশ্লিষ্ট সীমাবদ্ধ তরঙ্গদৈর্ঘ্য। এটি করার জন্য, আপনি সূত্র ব্যবহার করতে পারেন:
v=fλ.
যেখানে f হল দোলনের কম্পাঙ্ক, λ হল তাদের তরঙ্গদৈর্ঘ্য, এবং v হল চলাচলের গতি। উপরের সংখ্যাগুলি প্রতিস্থাপন করলে দেখা যাচ্ছে যে একজন ব্যক্তি 1.7 সেন্টিমিটার থেকে 17 মিটার পর্যন্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তরঙ্গ শোনেন।
তরঙ্গ বিচ্ছুরণের ধারণা
ধ্বনি বিচ্ছুরণ এমন একটি ঘটনা যেখানে একটি তরঙ্গমুখ বাঁকে যায় যখন এটি তার পথে একটি অস্বচ্ছ বাধার সম্মুখীন হয়।
বিবর্তনের একটি আকর্ষণীয় দৈনন্দিন উদাহরণ হল: দু'জন ব্যক্তি একটি অ্যাপার্টমেন্টের বিভিন্ন কক্ষে রয়েছে এবং একে অপরকে দেখতে পাচ্ছে না। যখন তাদের একজন অন্যজনকে কিছু চিৎকার করে, দ্বিতীয়টি একটি শব্দ শুনতে পায়, যেন এর উত্সটি ঘরের সাথে সংযোগকারী দরজার মধ্যে রয়েছে।
ধ্বনির বিচ্ছুরণ দুই প্রকার:
- একটি বাধার চারপাশে বাঁকানো যার মাত্রা তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট। যেহেতু একজন ব্যক্তি শব্দ তরঙ্গের বেশ বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্য (17 মিটার পর্যন্ত) শুনতে পান, তাই এই ধরনের বিচ্ছুরণ প্রায়ই দৈনন্দিন জীবনে পাওয়া যায়।
- একটি সরু গর্তের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় তরঙ্গের সামনের দিকের পরিবর্তন। সবাই জানে দরজাটা একটু এলোমেলো করে রাখলে বাইরে থেকে যেকোন শব্দ, সামান্য খোলা দরজার সরু ফাঁক ভেদ করে পুরো ঘরটা ভরে যায়।
আলোর বিচ্ছুরণ এবং শব্দের মধ্যে পার্থক্য
যেহেতু আমরা একই ঘটনার কথা বলছি, যা তরঙ্গের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে না, তাই শব্দের বিচ্ছুরণ সূত্রগুলো ঠিক আলোর মতোই। উদাহরণস্বরূপ, যখন একটি দরজার একটি স্লিটের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, কেউ বিবর্তনের জন্য ন্যূনতম অনুরূপ শর্ত লিখতে পারে।একটি সংকীর্ণ ফাঁকে ফ্রাউনহফার, যা হল:
sin(θ)=mλ/d, যেখানে m=±1, 2, 3, …
এখানে d হল দরজার ফাঁকের প্রস্থ। এই সূত্রটি ঘরের সেই জায়গাগুলি নির্ধারণ করে যেখানে বাইরে থেকে শব্দ শোনা যাবে না৷
শব্দ এবং আলোর বিচ্ছুরণের মধ্যে পার্থক্যগুলি সম্পূর্ণ পরিমাণগত। আসল বিষয়টি হল আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কয়েকশ ন্যানোমিটার (400-700 এনএম), যা ক্ষুদ্রতম শব্দ তরঙ্গের দৈর্ঘ্যের চেয়ে 100,000 গুণ কম। তরঙ্গের মাত্রা এবং বাধা কাছাকাছি হলে বিচ্ছুরণের ঘটনাটি দৃঢ়ভাবে প্রকাশ পায়। এই কারণে, উপরে উল্লিখিত উদাহরণে, দুই ব্যক্তি, ভিন্ন কক্ষে থাকার কারণে, একে অপরকে দেখতে পান না, কিন্তু শুনতে পান৷
সংক্ষিপ্ত এবং দীর্ঘ তরঙ্গের বিচ্ছুরণ
পূর্ববর্তী অনুচ্ছেদে, একটি চেরা দ্বারা শব্দের বিচ্ছুরণের সূত্র দেওয়া হয়েছে, যদি তরঙ্গ সম্মুখভাগ সমতল হয়। সূত্রটি থেকে দেখা যায় যে d এর একটি ধ্রুবক মান, কোণ θ যত ছোট হবে, তরঙ্গ তত ছোট হবে λ স্লটে পড়বে। অন্য কথায়, সংক্ষিপ্ত তরঙ্গগুলি দীর্ঘ তরঙ্গগুলির চেয়ে খারাপভাবে বিচ্ছুরিত হয়। এই সিদ্ধান্তে সমর্থন করার জন্য এখানে কিছু বাস্তব-জীবনের উদাহরণ রয়েছে৷
- যখন একজন ব্যক্তি শহরের রাস্তায় হেঁটে যায় এবং এমন জায়গায় আসে যেখানে সঙ্গীতশিল্পীরা বাজছে, সে প্রথমে কম ফ্রিকোয়েন্সি (বেস) শুনতে পায়। তিনি সঙ্গীতজ্ঞদের কাছে যাওয়ার সাথে সাথে তিনি উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সি শুনতে শুরু করেন।
- বজ্রপাতের রোল, যা পর্যবেক্ষকের কাছ থেকে খুব বেশি দূরে নয়, তার কাছে কয়েক দশ কিলোমিটার দূরে একই রোলের চেয়ে অনেক বেশি (তীব্রতার সাথে বিভ্রান্ত হওয়া উচিত নয়) বলে মনে হয়।
এই উদাহরণগুলিতে উল্লিখিত প্রভাবগুলির ব্যাখ্যা হল শব্দের কম ফ্রিকোয়েন্সিগুলির বিচ্ছুরণের ক্ষমতা এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সির তুলনায় তাদের শোষিত হওয়ার কম ক্ষমতা।
আল্ট্রাসোনিক অবস্থান
এটি এলাকায় বিশ্লেষণ বা অভিযোজনের একটি পদ্ধতি। উভয় ক্ষেত্রেই, ধারণা হল উৎস থেকে অতিস্বনক তরঙ্গ (λ<1, 7 সেমি) নির্গত করা, তারপর অধ্যয়নের অধীনে থাকা বস্তু থেকে তাদের প্রতিফলিত করা এবং রিসিভার দ্বারা প্রতিফলিত তরঙ্গ বিশ্লেষণ করা। এই পদ্ধতিটি মানুষ কঠিন পদার্থের ত্রুটিপূর্ণ কাঠামো বিশ্লেষণ করতে, সমুদ্রের গভীরতার ভূগোল অধ্যয়ন করতে এবং অন্যান্য কিছু ক্ষেত্রে ব্যবহার করে। অতিস্বনক অবস্থান ব্যবহার করে, বাদুড় এবং ডলফিন মহাকাশে নেভিগেট করে।
শব্দ বিচ্ছুরণ এবং অতিস্বনক অবস্থান দুটি সম্পর্কিত ঘটনা। তরঙ্গদৈর্ঘ্য যত কম হবে, তত খারাপ এটি বিচ্ছিন্ন হবে। অধিকন্তু, প্রাপ্ত প্রতিফলিত সংকেতের রেজোলিউশন সরাসরি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে। বিচ্ছুরণের ঘটনাটি একজনকে দুটি বস্তুর মধ্যে পার্থক্য করতে দেয় না, যার মধ্যে দূরত্বটি বিচ্ছুরিত তরঙ্গের দৈর্ঘ্যের চেয়ে কম। এই কারণে, এটি ব্যবহার করা হয় সোনিক বা ইনফ্রাসোনিক অবস্থানের পরিবর্তে অতিস্বনক।
