এমন কিছু বস্তু আছে যেগুলো তাদের উপর পড়া ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশন ফ্লাক্সের ঘনত্ব পরিবর্তন করতে সক্ষম, অর্থাৎ হয় এক পর্যায়ে এটি সংগ্রহ করে তা বৃদ্ধি করে, অথবা ছড়িয়ে দিয়ে এটি হ্রাস করে। এই বস্তুগুলোকে পদার্থবিজ্ঞানে লেন্স বলা হয়। আসুন এই সমস্যাটি ঘনিষ্ঠভাবে দেখে নেওয়া যাক৷
পদার্থবিজ্ঞানে লেন্স কি?
এই ধারণাটির অর্থ একেবারে যে কোনো বস্তু যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের প্রচারের দিক পরিবর্তন করতে সক্ষম। এটি পদার্থবিজ্ঞানে লেন্সের সাধারণ সংজ্ঞা, যার মধ্যে রয়েছে অপটিক্যাল চশমা, চৌম্বকীয় এবং মহাকর্ষীয় লেন্স।
এই নিবন্ধে, ফোকাস করা হবে অপটিক্যাল চশমা, যা একটি স্বচ্ছ উপাদান দিয়ে তৈরি এবং দুটি পৃষ্ঠ দ্বারা সীমাবদ্ধ। এই পৃষ্ঠগুলির মধ্যে একটির অবশ্যই বক্রতা থাকতে হবে (অর্থাৎ, সসীম ব্যাসার্ধের একটি গোলকের অংশ হতে হবে), অন্যথায় বস্তুর আলোক রশ্মির প্রচারের দিক পরিবর্তন করার বৈশিষ্ট্য থাকবে না।
লেন্সের নীতি
এই জটিল কাজের সারমর্মঅপটিক্যাল বস্তু হল সূর্যের রশ্মির প্রতিসরণের ঘটনা। 17 শতকের শুরুতে, বিখ্যাত ডাচ পদার্থবিজ্ঞানী এবং জ্যোতির্বিজ্ঞানী উইলেব্রোর্ড স্নেল ভ্যান রুয়েন প্রতিসরণ আইন প্রকাশ করেছিলেন, যা বর্তমানে তার শেষ নাম বহন করে। এই আইনের প্রণয়নটি নিম্নরূপ: সূর্যালোক যখন দুটি অপটিক্যালি স্বচ্ছ মিডিয়ার মধ্যে ইন্টারফেসের মধ্য দিয়ে যায়, তখন রশ্মি এবং স্বাভাবিক থেকে পৃষ্ঠের মধ্যে আপতন কোণের সাইনের গুণফল এবং সেই মাধ্যমের প্রতিসরণকারী সূচক যার মধ্যে এটি একটি ধ্রুবক মান প্রচার করে৷
উপরের বিষয়টি স্পষ্ট করার জন্য, আসুন একটি উদাহরণ দেওয়া যাক: আলো জলের পৃষ্ঠে পড়ুক, যখন পৃষ্ঠ এবং মরীচির মধ্যবর্তী কোণটি হল θ1তারপর, আলোক রশ্মি প্রতিসৃত হয় এবং জলে ইতিমধ্যেই একটি কোণ θ2 থেকে সাধারণ থেকে পৃষ্ঠের কোণে তার বংশবিস্তার শুরু করে। স্নেলের আইন অনুসারে, আমরা পাই: sin(θ1)n1=sin(θ2) n2, যেখানে n1 এবং n2 বায়ু এবং জলের প্রতিসরণকারী সূচক, যথাক্রমে। প্রতিসরণ সূচক কি? এটি একটি মান যা দেখায় যে ভ্যাকুয়ামে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের প্রচারের গতি একটি অপটিক্যালি স্বচ্ছ মাধ্যমের চেয়ে কত গুণ বেশি, অর্থাৎ, n=c/v, যেখানে c এবং v হল শূন্যস্থানে আলোর গতি। মাঝারি, যথাক্রমে।
প্রতিসরণের উপস্থিতির পদার্থবিদ্যা ফার্মাটের নীতির বাস্তবায়নের মধ্যে নিহিত, যে অনুসারে আলো এমনভাবে চলে যাতে মহাকাশের এক বিন্দু থেকে অন্য বিন্দুতে দূরত্ব অতি অল্প সময়ে অতিক্রম করা যায়।
লেন্সের প্রকার
পদার্থবিজ্ঞানে অপটিক্যাল লেন্সের ধরন শুধুমাত্র এটির উপরিভাগের আকৃতি দ্বারা নির্ধারিত হয়। তাদের উপর মরীচি ঘটনার প্রতিসরণের দিক এই আকৃতির উপর নির্ভর করে। সুতরাং, যদি পৃষ্ঠের বক্রতা ধনাত্মক হয় (উত্তল), তাহলে, লেন্স থেকে বেরিয়ে আসার পরে, আলোক রশ্মি তার অপটিক্যাল অক্ষের কাছাকাছি প্রচার করবে (নীচে দেখুন)। বিপরীতভাবে, যদি পৃষ্ঠের বক্রতা ঋণাত্মক (অবতল) হয়, তবে অপটিক্যাল কাচের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, মরীচি তার কেন্দ্রীয় অক্ষ থেকে দূরে সরে যাবে।
আবারও মনে রাখবেন যে কোনো বক্রতার একটি পৃষ্ঠ একইভাবে রশ্মিকে প্রতিসরণ করে (স্টেলার সূত্র অনুসারে), কিন্তু তাদের স্বাভাবিকের ক্ষেত্রে অপটিক্যাল অক্ষের তুলনায় একটি ভিন্ন ঢাল থাকে, যার ফলে প্রতিসৃত রশ্মির আচরণ ভিন্ন হয়।
দুটি উত্তল পৃষ্ঠ দ্বারা আবদ্ধ একটি লেন্সকে অভিসারী লেন্স বলে। পরিবর্তে, যদি এটি ঋণাত্মক বক্রতা সহ দুটি পৃষ্ঠ দ্বারা গঠিত হয়, তবে একে বিক্ষিপ্ত বলা হয়। অন্যান্য সমস্ত ধরণের অপটিক্যাল চশমা এই পৃষ্ঠগুলির সংমিশ্রণের সাথে যুক্ত, যার সাথে একটি সমতলও যুক্ত করা হয়। সম্মিলিত লেন্সের কী বৈশিষ্ট্য থাকবে (অভিমুখী বা অভিসারী) তার পৃষ্ঠতলের ব্যাসার্ধের মোট বক্রতার উপর নির্ভর করে।
লেন্স উপাদান এবং রশ্মির বৈশিষ্ট্য
ইমেজ ফিজিক্সে লেন্স তৈরি করতে, আপনাকে এই বস্তুর উপাদানগুলির সাথে পরিচিত হতে হবে। সেগুলি নীচে তালিকাভুক্ত করা হয়েছে:
- প্রধান অপটিক্যাল অক্ষ এবং কেন্দ্র। প্রথম ক্ষেত্রে, তারা মানে একটি সরল রেখা যা লেন্সের অপটিক্যাল সেন্টারের মধ্য দিয়ে লম্ব হয়ে যাচ্ছে।পরেরটি, পালাক্রমে, লেন্সের ভিতরের একটি বিন্দু, যার মধ্য দিয়ে যাওয়া মরীচি প্রতিসরণ অনুভব করে না।
- ফোকাল দৈর্ঘ্য এবং ফোকাস - কেন্দ্র এবং অপটিক্যাল অক্ষের একটি বিন্দুর মধ্যে দূরত্ব, যা এই অক্ষের সমান্তরাল লেন্সে সমস্ত রশ্মির ঘটনা সংগ্রহ করে। এই সংজ্ঞা অপটিক্যাল চশমা সংগ্রহের জন্য সত্য। ডাইভারজেন্ট লেন্সের ক্ষেত্রে, রশ্মিগুলি নিজেই একটি বিন্দুতে একত্রিত হবে না, তবে তাদের কাল্পনিক ধারাবাহিকতা। এই বিন্দুটিকে প্রধান ফোকাস বলা হয়৷
- অপটিক্যাল পাওয়ার। এটি ফোকাল দৈর্ঘ্যের পারস্পরিক নাম, অর্থাৎ, D \u003d 1 / f। এটি diopters (diopters), অর্থাৎ 1 diopter-এ পরিমাপ করা হয়।=1 m-1.
লেন্সের মধ্য দিয়ে যাওয়া রশ্মির প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি নিম্নরূপ:
- অপটিক্যাল সেন্টারের মধ্য দিয়ে যাওয়া রশ্মি তার গতির দিক পরিবর্তন করে না;
- প্রধান অপটিক্যাল অক্ষের সমান্তরাল রশ্মিগুলি তাদের দিক পরিবর্তন করে যাতে তারা মূল ফোকাসের মধ্য দিয়ে যায়;
- যেকোনো কোণে অপটিক্যাল কাচের উপর পতিত রশ্মি, কিন্তু তার ফোকাসের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, তাদের প্রচারের দিকটি এমনভাবে পরিবর্তন করে যে তারা প্রধান অপটিক্যাল অক্ষের সমান্তরাল হয়ে যায়।
পদার্থবিজ্ঞানে পাতলা লেন্সগুলির জন্য রশ্মির উপরোক্ত বৈশিষ্ট্যগুলি (এগুলিকে বলা হয় কারণ সেগুলি যে গোলকগুলি তৈরি করা হয় এবং সেগুলি যত পুরুই হোক না কেন, কেবলমাত্র বস্তুর অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলিই তাদের মধ্যে চিত্র তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়).
অপটিক্যাল চশমায় ছবি: কীভাবে তৈরি করবেন?
নীচে একটি চিত্র রয়েছে যা একটি বস্তুর উত্তল এবং অবতল লেন্সে চিত্র নির্মাণের পরিকল্পনার বিবরণ দেয়(লাল তীর) এর অবস্থানের উপর নির্ভর করে।
চিত্রে সার্কিটগুলির বিশ্লেষণ থেকে গুরুত্বপূর্ণ সিদ্ধান্তগুলি অনুসরণ করা হয়েছে:
- যেকোন চিত্র মাত্র ২টি রশ্মির উপর নির্মিত হয় (কেন্দ্রের মধ্য দিয়ে যায় এবং প্রধান অপটিক্যাল অক্ষের সমান্তরাল)
- কনভারজিং লেন্স (প্রান্তে তীর দিয়ে চিহ্নিত করা হয় যা বাইরের দিকে নির্দেশ করে) একটি বর্ধিত এবং ছোট উভয় ইমেজ দিতে পারে, যা বাস্তব (বাস্তব) বা কাল্পনিক হতে পারে।
- যদি বস্তুটি ফোকাসে থাকে, তবে লেন্সটি তার চিত্র তৈরি করে না (চিত্রে বাম দিকের নীচের চিত্রটি দেখুন)।
- বিক্ষিপ্ত অপটিক্যাল চশমা (এগুলির প্রান্তে তীর দ্বারা চিহ্নিত করা হয় যা ভিতরের দিকে নির্দেশ করে) বস্তুর অবস্থান নির্বিশেষে সর্বদা একটি সংক্ষিপ্ত এবং ভার্চুয়াল চিত্র দেয়৷
একটি ছবির দূরত্ব খোঁজা
অবজেক্টের অবস্থান জেনে ছবিটি কত দূরত্বে প্রদর্শিত হবে তা নির্ধারণ করতে, আমরা পদার্থবিজ্ঞানে লেন্স সূত্রটি দিই: 1/f=1/do + 1 /d i, যেখানে do এবং di হল অপটিক্যাল থেকে বস্তুর এবং এর চিত্রের দূরত্ব কেন্দ্র, যথাক্রমে, f প্রধান ফোকাস. আমরা যদি অপটিক্যাল গ্লাস সংগ্রহের কথা বলি, তাহলে f- নম্বরটি ইতিবাচক হবে। বিপরীতভাবে, একটি ভিন্ন লেন্সের জন্য, f হল ঋণাত্মক৷
আসুন এই সূত্রটি ব্যবহার করি এবং একটি সাধারণ সমস্যা সমাধান করি: বস্তুটিকে অপটিক্যাল গ্লাস সংগ্রহের কেন্দ্র থেকে do=2f দূরে থাকতে দিন। কোথায় তার ছবি প্রদর্শিত হবে?
সমস্যার অবস্থা থেকে আমাদের আছে: 1/f=1/(2f)+1/di. থেকে: 1/di=1/f - 1/(2f)=1/(2f), যেমন di=2 চ. এইভাবে, চিত্রটি লেন্স থেকে দুটি ফোকাস দূরত্বে প্রদর্শিত হবে, কিন্তু বস্তুর চেয়ে অন্য দিকে (এটি di মানের ইতিবাচক চিহ্ন দ্বারা নির্দেশিত হয়)।
একটি সংক্ষিপ্ত ইতিহাস
এটি "লেন্স" শব্দের ব্যুৎপত্তি প্রদান করা কৌতূহলী। এটি ল্যাটিন শব্দ লেন্স এবং লেন্টিস থেকে এসেছে, যার অর্থ "মসুর", যেহেতু তাদের আকৃতিতে অপটিক্যাল বস্তুগুলি সত্যিই এই গাছের ফলের মতো দেখায়৷
গোলাকার স্বচ্ছ দেহের প্রতিসরণ ক্ষমতা প্রাচীন রোমানদের কাছে পরিচিত ছিল। এই উদ্দেশ্যে, তারা জল ভর্তি গোল কাচের পাত্র ব্যবহার করত। কাচের লেন্সগুলি কেবল ইউরোপে 13 শতকে তৈরি করা শুরু হয়েছিল। এগুলি পড়ার সরঞ্জাম হিসাবে ব্যবহৃত হত (আধুনিক চশমা বা একটি ম্যাগনিফাইং গ্লাস)।
টেলিস্কোপ এবং মাইক্রোস্কোপ তৈরিতে অপটিক্যাল বস্তুর সক্রিয় ব্যবহার 17 শতকের (এই শতাব্দীর শুরুতে, গ্যালিলিও প্রথম টেলিস্কোপ আবিষ্কার করেছিলেন)। উল্লেখ্য যে স্টেলার প্রতিসরণ আইনের গাণিতিক সূত্র, যার জ্ঞান ছাড়া পছন্দসই বৈশিষ্ট্য সহ লেন্স তৈরি করা অসম্ভব, একই 17 শতকের শুরুতে একজন ডাচ বিজ্ঞানী দ্বারা প্রকাশিত হয়েছিল।
অন্যান্য লেন্স
উপরে উল্লিখিত হিসাবে, অপটিক্যাল প্রতিসরণকারী বস্তু ছাড়াও, চৌম্বক এবং মহাকর্ষীয় বস্তুও রয়েছে। পূর্বের একটি উদাহরণ হল একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপে চৌম্বকীয় লেন্স, পরেরটির একটি উজ্জ্বল উদাহরণ হল আলোক প্রবাহের দিকের বিকৃতি,যখন এটি বিশাল মহাকাশ সংস্থার (নক্ষত্র, গ্রহ) কাছাকাছি যায়।
