offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ৯

অ্যাকুয়ারিয়ামের কাচে আলোর পার্শ্ব সরণ

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

ঢাকার কাঁটাবনের একটি অ্যাকুয়ারিয়ামের দোকানে মোটা কাচের দেওয়ালের মধ্য দিয়ে ভেতরের রঙিন মাছ দেখলে মাছগুলোকে তাদের আসল জায়গা থেকে কিছুটা পাশে সরে গেছে বলে মনে হয়। ধরা যাক অ্যাকুয়ারিয়ামের সমান্তরাল কাচ ফলকের পুরুত্ব ৫ cm এবং কাচের প্রতিসরাঙ্ক ১.৫০ (চারপাশের বাতাসের প্রতিসরাঙ্ক ১.০০)। একটি আলোকরশ্মি বাতাস থেকে কাচের গায়ে ৩০° আপতন কোণে আপতিত হলো। কাচের ভেতর দিয়ে প্রতিসরিত হয়ে অপর পাশ দিয়ে আবার বাতাসে বেরিয়ে আসার পর আলোকরশ্মিটির গতির দিক কেমন হবে?

কাচ থেকে আবার বাতাসে নির্গত হওয়ার পর আলোকরশ্মিটির দিক কেমন হবে?

  1. কাচ থেকে বের হওয়ার পর আলো আরও বেশি বেঁকে চলে যাবে: কাচের ভেতরে যেভাবে বেঁকেছিল সেভাবেই বাঁকতে থাকবে
  2. আলো কোনো পার্শ্ব সরণ ছাড়াই আগের আদি সরলরেখা বরাবর চলে যাবে
  3. আপতিত রশ্মির সমান্তরাল থাকবে, তবে পাশে কিছুটা সরে গিয়ে নির্গত হবে

যা বদলাতে পারবে

  • আপতন কোণ: ০ থেকে ৮০ °
  • কাচের পুরুত্ব: ১ থেকে ২০ cm
  • কাচের প্রতিসরাঙ্ক: ১.৩ থেকে ২

যা মেপে দেখাবে

  • নির্গমন কোণ (e) (°)
  • পার্শ্ব সরণ (d) (cm)
  • প্রতিসরণ কোণ (r) (°)

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • আপতন কোণ বা কাচের পুরুত্ব বাড়িয়ে দেখো। আপতিত রশ্মির সাপেক্ষে নির্গত রশ্মির দিক কি বদলে যাচ্ছে, নাকি কেবল পাশে সরে যাচ্ছে?

নিজে করে দেখো

  1. কাচের পুরুত্ব ৫ cm রেখে আপতন কোণ বা প্রতিসরাঙ্ক এমনভাবে পরিবর্তন করো যাতে পার্শ্ব সরণ ২ cm-এর বেশি হয়।
    ইঙ্গিত

    আপতন কোণ যত বাড়ে, পার্শ্ব সরণ তত বাড়ে। পুরুত্ব ৫ cm রেখে আপতন কোণ ৫৫° বা তার বেশি করে দেখো।

  2. আপতন কোণ (৩০°) ও প্রতিসরাঙ্ক (১.৫) অপরিবর্তিত রেখে শুধু কাচের পুরুত্ব পরিবর্তন করে পার্শ্ব সরণ দ্বিগুণ করো (প্রায় ১.৯৪ cm)।
    ইঙ্গিত

    পার্শ্ব সরণ ফলকের পুরুত্বের (t) সমানুপাতিক। তাই কোণ ও মাধ্যম না বদলে পুরুত্ব দ্বিগুণ (১০ cm) করলেই পার্শ্ব সরণ দ্বিগুণ হবে।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

কাচের ফলকে আলোর প্রতিসরণ ও পার্শ্ব সরণ: নির্গত রশ্মি আপতিত রশ্মির সমান্তরাল থাকে

d=tsin⁡(i−r)cos⁡rd = \frac{t \sin(i - r)}{\cos r}

আলোক রশ্মি যখন বাতাস থেকে কাচের সমান্তরাল ফলকে প্রবেশ করে, তখন হালকা মাধ্যম থেকে ঘন মাধ্যমে প্রবেশের কারণে এটি অভিলম্বের দিকে বেঁকে যায় (r < i)। কাচের অপর পৃষ্ঠে পৌঁছে আলো যখন আবার কাচ থেকে বাতাসে নির্গত হয়, তখন ঘন মাধ্যম থেকে হালকা মাধ্যমে প্রবেশের কারণে ঠিক সমপরিমাণ কোণে এটি অভিলম্ব থেকে দূরে সরে যায়। ফলে নির্গমন কোণ আপতন কোণের সমান হয় (e = i) এবং নির্গত রশ্মি আপতিত রশ্মির সমান্তরাল থাকে। তবে ফলকের ভেতর বেঁকে চলার কারণে নির্গত রশ্মিটি তার আদি গতিপথের তুলনায় কিছুটা পাশে সরে যায়। একে পার্শ্ব সরণ (Lateral shift) বলে। এই পার্শ্ব সরণের পরিমাণ কাচের পুরুত্ব (t), আপতন কোণ (i) এবং প্রতিসরাঙ্ক (n) বাড়লে বৃদ্ধি পায়।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

ফলকের দুটি পৃষ্ঠ সমান্তরাল হওয়ায় প্রথম পৃষ্ঠে আলো যতটা অভিলম্বের দিকে বেঁকেছিল, দ্বিতীয় পৃষ্ঠে ঠিক ততটাই অভিলম্ব থেকে উল্টো দিকে বেঁকে যায়। ফলে আলোর গতির দিক বদলায় না, রশ্মিটি সমান্তরালই থাকে। আবার কাচের ভেতর প্রতিসরণের কারণে আলো কিছুটা সরে যাওয়ায় এটি আদি রেখায় না থেকে সমান্তরালভাবে পাশে সরে গিয়ে নির্গত হয়। কাঁটাবনের দোকানে কাচের অ্যাকুয়ারিয়ামে মাছ দেখলে এই পার্শ্ব সরণের কারণেই মাছটিকে তার প্রকৃত অবস্থানের চেয়ে কিছুটা পাশে দেখা যায়।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • কাচ থেকে বাতাসে বের হওয়ার সময়ও আলো একই দিকে বাঁকতে থাকে
  • সমান্তরাল কাচ ফলক ভেদ করে বের হওয়া আলো কোনো পার্শ্ব সরণ ছাড়াই আদি সরলরেখায় চলে

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • অ্যাকুয়ারিয়াম ও কাচের প্রদর্শনী শোকেস: কাঁটাবনের অ্যাকুয়ারিয়াম কিংবা নিউ মার্কেটের গহনার দোকানে পুরু কাচের শোকেসের মধ্য দিয়ে দেখার সময় আলোর পার্শ্ব সরণের কারণে ভেতরের জিনিস কিছুটা পাশে সরে দেখা যায়, যা সঠিক পর্যবেক্ষণে বিবেচনা করতে হয়।
  • মাইক্রোস্কোপের স্লাইড ও কভার স্লিপ: গবেষণাগারে অণুবীক্ষণ যন্ত্রে জীবকোষ পর্যবেক্ষণের সময় কভার স্লিপের মধ্য দিয়ে আলো যাওয়ার সময় সামান্য পার্শ্ব সরণ ঘটে, নিখুঁত ফোকাসিংয়ের জন্য যা জানা জরুরি।

পাঠ্যবইয়ের টপিক