অপটিক্যাল ফাইবার

অনুশীলনের প্রশ্ন

1. ১

   কাচ থেকে বাতাসে আলোর প্রতিসরণের ক্ষেত্রে সংকট কোণ বা ক্রান্তি কোণ (critical angle) ৪২°। কাচ ব্লকের মধ্য দিয়ে একটি আলোকরশ্মি বিভেদতলে ৫০° কোণে আপতিত হলে রশ্মিটির ক্ষেত্রে কী ঘটবে?

   1. ক

      পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের মাধ্যমে কাচের ভেতরেই প্রতিফলিত হবে

   2. খ

      বিভেদতল ঘেঁষে ৯০° কোণে বাতাসে প্রতিসরিত হবে

   3. গ

      অভিলম্ব থেকে দূরে সরে বাতাসে প্রতিসরিত হবে

   4. ঘ

      অভিলম্বের দিকে বেঁকে বাতাসে প্রতিসরিত হবে

   উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর:

   ক) পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের মাধ্যমে কাচের ভেতরেই প্রতিফলিত হবে

   1. পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের (total internal reflection) শর্ত দুটি: আলোকরশ্মিকে ঘন মাধ্যম থেকে হালকা মাধ্যমে যেতে হবে এবং আপতন কোণ ক্রান্তি কোণের চেয়ে বড় (i > θ_c) হতে হবে।
   2. এখানে কাচ (ঘন) থেকে বাতাসে (হালকা) আলো যাওয়ার সময় আপতন কোণ ৫০°, যা ক্রান্তি কোণ ৪২°-এর চেয়ে বেশি (৫০° > ৪২°)। তাই কোনো প্রতিসরণ না ঘটে রশ্মিটি পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের নিয়মে কাচের ভেতর ফিরে আসবে।
2. ২

   টেলিকমিউনিকেশনে তথ্য প্রেরণের জন্য অপটিক্যাল ফাইবারের মধ্য দিয়ে কীভাবে আলোক সংকেত উল্লেখযোগ্য শক্তি ক্ষয় ছাড়াই দীর্ঘ দূরত্ব অতিক্রম করে? ব্যাখ্যা করো।

   উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর:

   অপটিক্যাল ফাইবারের ভেতরের কোরটির প্রতিসরাঙ্ক বাইরের ক্ল্যাডিংয়ের চেয়ে বেশি হওয়ায় আলো ঘন মাধ্যম থেকে হালকা মাধ্যমের দিকে অগ্রসর হয়। কোরের ভেতরে আলো সংকট কোণের চেয়ে বেশি কোণে আপতিত হলে প্রতিবারই সম্পূর্ণ শক্তি নিয়ে পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন ঘটে। আলোকরশ্মি বিভেদতল ভেদ করে বাইরে না গিয়ে বারবার প্রতিফলিত হয়ে ফাইবারের ভেতর দিয়ে দীর্ঘ দূরত্ব অতিক্রম করে।

   1. অপটিক্যাল ফাইবারে কোরের প্রতিসরাঙ্ক ক্ল্যাডিংয়ের চেয়ে বেশি হওয়ায় এটি আলোকীয়ভাবে ঘন মাধ্যম এবং ক্ল্যাডিং হালকা মাধ্যম হিসেবে কাজ করে।
   2. আলো সংকট কোণের চেয়ে বড় কোণে কোরের দেয়ালে আপতিত হলে প্রতিবার পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন ঘটে, ফলে আলোর কোনো শক্তি অপচয় না হয়ে সংকেত দ্রুত বহুদূরে পৌঁছায়।
3. ৩

   পাকস্থলীর ক্ষত বা অভ্যন্তরীণ রক্তক্ষরণ পরীক্ষার জন্য চিকিৎসকরা রোগীর খাদ্যনালীতে এন্ডোস্কোপ (endoscope) প্রবেশ করান। এন্ডোস্কোপিতে ব্যবহৃত অপটিক্যাল ফাইবার (optical fiber) নলের মধ্য দিয়ে আলো কোন ভৌত ঘটনার কারণে কোনো তীব্রতা না হারিয়ে বাঁকা পথে সঞ্চালিত হয়?

   1. ক

      আলোর অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন

   2. খ

      দর্পণের মতো আলোর নিয়মিত প্রতিফলন

   3. গ

      এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে আলোর প্রতিসরণ

   4. ঘ

      প্রিজমের মতো আলোর বিচ্ছুরণ

   উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর:

   ক) আলোর অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন

   1. এন্ডোস্কোপে একগুচ্ছ অত্যন্ত সরু ও নমনীয় কাচ তন্তু বা অপটিক্যাল ফাইবার থাকে, যার ভেতরের কোরের প্রতিসরাঙ্ক বাইরের ক্ল্যাডিংয়ের প্রতিসরাঙ্কের চেয়ে বেশি হয়।
   2. কোরের ভেতর আলো সংকট কোণের (critical angle) চেয়ে বড় কোণে আপতিত হলে প্রতিসরণের বদলে বারবার আলোর অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন (total internal reflection) ঘটে, ফলে আলো তীব্রতা না হারিয়ে বাঁকা পথে দেহের গভীরে পৌঁছায় এবং প্রতিবিম্ব ফিরিয়ে আনে।