লেন্সের ছবি, মাইক্রোস্কোপ এবং টেলিস্কোপের মতো যন্ত্রের কাজ, রংধনুর ঘটনা এবং জলের দেহের গভীরতার প্রতারণামূলক উপলব্ধি সবই আলোর প্রতিসরণ ঘটনার উদাহরণ। এই ঘটনাটি বর্ণনাকারী আইনগুলি এই নিবন্ধে আলোচনা করা হয়েছে৷
প্রতিসরণ এর ঘটনা
পদার্থবিজ্ঞানে আলোর প্রতিসরণের নিয়মগুলি বিবেচনা করার আগে, আসুন ঘটনার সারাংশের সাথে পরিচিত হই।
আপনি জানেন, যদি মাধ্যমটি মহাকাশের সমস্ত বিন্দুতে সমজাতীয় হয়, তবে আলো এটিতে সরল পথ ধরে চলে যাবে। এই পথের প্রতিসরণ ঘটে যখন একটি আলোক রশ্মি দুটি স্বচ্ছ পদার্থ, যেমন কাচ এবং জল বা বায়ু এবং কাচের মধ্যে ইন্টারফেসকে একটি কোণে অতিক্রম করে। অন্য একটি সমজাতীয় মাধ্যমের দিকে সরে গেলে, আলোও সরলরেখায় চলে যাবে, কিন্তু এটি ইতিমধ্যেই প্রথম মাধ্যমের গতিপথের দিকে কিছু কোণে নির্দেশিত হবে। এটি আলোক রশ্মির প্রতিসরণের ঘটনা।
নিচের ভিডিওটি একটি উদাহরণ হিসাবে গ্লাস ব্যবহার করে প্রতিসরণের ঘটনাটি প্রদর্শন করে৷
এখানে গুরুত্বপূর্ণ বিন্দু হল ঘটনার কোণইন্টারফেস সমতল। এই কোণের মান নির্ধারণ করে প্রতিসরণের ঘটনাটি পর্যবেক্ষণ করা হবে কি না। যদি মরীচিটি পৃষ্ঠের উপর লম্বভাবে পড়ে, তবে, দ্বিতীয় মাধ্যমের মধ্যে চলে যাওয়ার পরে, এটি একই সরলরেখা বরাবর চলতে থাকবে। দ্বিতীয় ক্ষেত্রে, যখন প্রতিসরণ ঘটবে না, হল একটি আলোকীয় ঘন মাধ্যম থেকে কম ঘনত্বে যাওয়া একটি রশ্মির ঘটনার কোণগুলি, যা কিছু গুরুত্বপূর্ণ মানের থেকে বেশি। এই ক্ষেত্রে, আলোক শক্তি সম্পূর্ণরূপে প্রথম মাধ্যমের মধ্যে প্রতিফলিত হবে। শেষ প্রভাবটি নীচে আলোচনা করা হয়েছে৷
প্রতিসরণের প্রথম সূত্র
এটিকে একটি সমতলে তিনটি লাইনের নিয়মও বলা যেতে পারে। ধরুন আলোর একটি রশ্মি A আছে যা দুটি স্বচ্ছ পদার্থের মধ্যে ইন্টারফেসে পড়ে। O বিন্দুতে, রশ্মি প্রতিসৃত হয় এবং সরলরেখা B বরাবর চলতে শুরু করে, যা A এর ধারাবাহিকতা নয়। যদি আমরা লম্ব N কে বিচ্ছেদ সমতলে O বিন্দুতে পুনরুদ্ধার করি, তাহলে এর ঘটনার জন্য 1ম সূত্র প্রতিসরণকে নিম্নরূপ প্রণয়ন করা যেতে পারে: আপতিত রশ্মি A, স্বাভাবিক N এবং প্রতিসৃত রশ্মি B একই সমতলে অবস্থিত, যা ইন্টারফেস সমতলে লম্ব।
এই সহজ আইনটি স্পষ্ট নয়। এর প্রণয়ন পরীক্ষামূলক তথ্যের সাধারণীকরণের ফলাফল। গাণিতিকভাবে, এটি তথাকথিত ফার্ম্যাট নীতি বা সর্বনিম্ন সময়ের নীতি ব্যবহার করে প্রাপ্ত করা যেতে পারে।
প্রতিসরণের দ্বিতীয় সূত্র
স্কুলের পদার্থবিদ্যার শিক্ষকরা প্রায়ই ছাত্রদের নিম্নলিখিত কাজ দেন: "আলোর প্রতিসরণের নিয়ম প্রণয়ন করুন।" আমরা তাদের একটি বিবেচনা করেছি, এখন আসুন দ্বিতীয়টিতে যাওয়া যাক।
রশ্মি A এবং লম্ব N-এর মধ্যবর্তী কোণটিকে θ1 হিসাবে চিহ্নিত করুন, রশ্মি B এবং N এর মধ্যবর্তী কোণটিকে θ2 বলা হবে. আমরা আরও বিবেচনা করি যে মাঝারি 1-এ রশ্মি A-এর গতি v1, মাঝারি 2-এ বিমের গতি v2। এখন আমরা বিবেচনাধীন ঘটনার জন্য ২য় আইনের একটি গাণিতিক সূত্র দিতে পারি:
sin(θ1)/v1=পাপ(θ2)/ v2।
এই সূত্রটি ডাচম্যান স্নেল 17 শতকের শুরুতে পেয়েছিলেন এবং এখন তার শেষ নাম বহন করে।
অভিব্যক্তি থেকে একটি গুরুত্বপূর্ণ উপসংহার অনুসরণ করা হয়: মাধ্যমের আলোর বিস্তারের গতি যত বেশি হবে, বিমটি স্বাভাবিক থেকে তত বেশি দূরে থাকবে (কোণের সাইন তত বেশি)।
মাধ্যমের প্রতিসরণ সূচকের ধারণা
উপরের স্নেল সূত্রটি বর্তমানে একটু ভিন্ন আকারে লেখা হয়েছে, যা ব্যবহারিক সমস্যা সমাধানের সময় ব্যবহার করা আরও সুবিধাজনক। প্রকৃতপক্ষে, পদার্থে আলোর গতি v, যদিও ভ্যাকুয়ামে তার চেয়ে কম, তবুও এটি একটি বড় মান যার সাথে কাজ করা কঠিন। অতএব, পদার্থবিদ্যায় একটি আপেক্ষিক মান চালু করা হয়েছিল, যার জন্য সমতা নীচে উপস্থাপন করা হয়েছে:
n=c/v.
এখানে c হল ভ্যাকুয়ামে রশ্মির গতি। n-এর মান দেখায় যে উপাদানে v-এর মানের চেয়ে c-এর মান কত গুণ বেশি। একে এই পদার্থের প্রতিসরণ সূচক বলা হয়।
এন্টার করা মানটিকে বিবেচনায় নিয়ে, আলোর প্রতিসরণ সূত্রের সূত্রটি নিম্নলিখিত আকারে পুনরায় লেখা হবে:
sin(θ1)n1=পাপ(θ2) n2.
n এর বড় মান বিশিষ্ট উপাদান,অপটিক্যালি ঘন বলা হয়। এটির মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, আলো বাতাসহীন স্থানের জন্য একই মানের তুলনায় এন গুন গতি কমিয়ে দেয়।
এই সূত্রটি দেখায় যে রশ্মিটি স্বাভাবিকের কাছাকাছি থাকবে যেটি আলোকীয় দিক থেকে বেশি ঘন।
উদাহরণস্বরূপ, আমরা লক্ষ্য করি যে বাতাসের প্রতিসরণকারী সূচক প্রায় এক (1, 00029) এর সমান। জলের জন্য, এর মান হল ১.৩৩।
একটি অপটিক্যালি ঘন মাধ্যমের মোট প্রতিফলন
আসুন নিম্নলিখিত পরীক্ষাটি করা যাক: আসুন জলের কলাম থেকে এর পৃষ্ঠের দিকে আলোর রশ্মি শুরু করি। যেহেতু জল বায়ুর চেয়ে আলোকীয়ভাবে ঘন (1, 33>1, 00029), আপতন কোণ θ1 প্রতিসরণ কোণের চেয়ে কম হবে θ2এখন, আমরা ধীরে ধীরে θ1, যথাক্রমে θ2ও বাড়বে, অন্যদিকে অসমতা θ1<θ2সর্বদা সত্য থাকে।
এমন একটা মুহূর্ত আসবে যখন θ1<90o এবং θ2=৯০ o. এই কোণ θ1 একজোড়া জল-বায়ু মিডিয়ার জন্য সমালোচনামূলক বলা হয়। এর থেকে বড় কোনো ঘটনার কোণ হলে রশ্মির কোনো অংশ জল-বায়ু ইন্টারফেসের মধ্য দিয়ে কম ঘন মাধ্যম হয়ে যাবে না। সীমানায় সমগ্র রশ্মি সম্পূর্ণ প্রতিফলন অনুভব করবে।
ঘটনার জটিল কোণের গণনা θc সূত্র দ্বারা সঞ্চালিত হয়:
θc=আর্কসিন(n2/n1).
মিডিয়া জলের জন্য এবংবায়ু এটি 48, 77o.
উল্লেখ্য যে এই ঘটনাটি বিপরীতমুখী নয়, অর্থাৎ, যখন আলো বাতাস থেকে জলে চলে যায়, তখন কোন জটিল কোণ থাকে না।
বর্ণিত ঘটনাটি অপটিক্যাল ফাইবারগুলির ক্রিয়াকলাপে ব্যবহৃত হয় এবং আলোর বিচ্ছুরণের সাথে বৃষ্টির সময় প্রাথমিক এবং গৌণ রংধনু দেখা দেওয়ার কারণ হয়৷
