পানিতে স্ট্র বাঁকা দেখার রহস্য: আলোর প্রতিসরণ

আলো এক স্বচ্ছ মাধ্যম থেকে অন্য স্বচ্ছ মাধ্যমে তীর্যকভাবে প্রবেশ করলে বিভেদতলে এর দিক পরিবর্তন হয়, যাকে আলোর প্রতিসরণ বলে। আলোক রশ্মি হালকা মাধ্যম (যেমন বায়ু, n₁ = ১.০০) থেকে ঘন মাধ্যমে (যেমন পানি, n₂ = ১.৩৩) প্রবেশ করলে অভিলম্বের দিকে বেঁকে যায়। ফলে প্রতিসরণ কোণ আপতন কোণের চেয়ে ছোট হয় (r < i)। তবে আলো অভিলম্ব বরাবর লম্বভাবে (i = ০°) আপতিত হলে কোনো দিক পরিবর্তন হয় না, আলো সরাসরি সোজা চলে যায় (r = ০°, বিচ্যুতি δ = ০°)। স্ট্র-এর পানির নিচের অংশ থেকে আসা আলোকরশ্মি পানি থেকে বাতাসে আসার সময় অভিলম্ব থেকে দূরে সরে দর্শকের চোখে পৌঁছায়। আমাদের চোখ আলোর বাঁকা পথ বুঝতে পারে না, ফলে স্ট্র-এর নিচের অংশ কিছুটা ওপরে ও বাঁকা অবস্থানে দেখা যায়। স্নেলের সূত্রানুসারে: n₁ sin i = n₂ sin r, অর্থাৎ প্রতিসরাঙ্ক n = sin i / sin r।

আলো বাঁকার মূল কারণ হলো বিভিন্ন মাধ্যমে আলোর গতিবেগের পার্থক্য। বাতাসে আলোর বেগ প্রায় ৩ × ১০⁸ m/s, কিন্তু পানিতে বেগ কমে প্রায় ২.২৬ × ১০⁸ m/s হয়ে যায়। ঘন মাধ্যমে বেগ কমে যাওয়ায় তরঙ্গমুখের এক পাশ আগে ধীর হয়ে আলো অভিলম্বের দিকে ঝুঁকে পড়ে। পানি ভারী বলে আলো দূরে ছিটকে যায় না। আবার মাধ্যম দুটি স্বচ্ছ হলেও আলোর বেগ ভিন্ন হওয়ায় আলো না বেঁকে যেতে পারে না। শুধু আপতন কোণ ০° হলে তরঙ্গমুখের সব বিন্দু একই সাথে মাধ্যমে প্রবেশ করায় কোনো বিচ্যুতি ছাড়াই সোজা চলে যায়।