Uncategorized

তরঙ্গের প্রকারভেদ

Supported by Matador Stationary


তরঙ্গ নিয়ে জানার শেষ নেই। বলা হয় ইলেকট্রন, অণু-পরমাণু্‌ থেকে শুরু করে মানব দেহ অর্থাৎ তুমি, আমি, আমরা সবাই নাকি তরঙ্গ!! আমরা এমন সব সিদ্ধান্তে আসতে পেরেছি অনেক গবেষণা আর অনেক মানুষের গবেষণার ফলে। তোমরা নিশ্চয়ই জানো যে সৃষ্টির সব কিছু দুটো ভাগে বিভক্ত- একটা হল পদার্থ যা কণার তৈরি আর আরেকটা হল শক্তি বা তরঙ্গ। এখন এমন বলা হয় সব কণাই তরঙ্গ আর সব তরঙ্গই নাকি কণা! একে বলা হয় wave-particle duality। পুরো ব্যাপারটাই অদ্ভুত তাইনা? তবে হ্যাঁ তোমরা যদি wave-particle duality নিয়ে আরও জানতে চাও আর এটা আসলেই সত্যি কিনা তা বুঝার জন্য বিভিন্ন তত্ত্ব আর বিভিন্ন বিজ্ঞানীদের প্রমাণ আর যুক্তি সম্বন্ধে জানতে চাও তাহলে তোমাদেরকে আগে তরঙ্গের প্রকারভেদ সম্বন্ধে জেনে নিতে হবে। তোমরা কি জানতে চাও তোমরা কোন ধরনের তরঙ্গ? তাহলে চলো এবার তরঙ্গের প্রকারভেদটা দেখে আসি।

প্রকারভেদের জন্য একটা ভিত্তি প্রয়োজন। তোমরা সবাই নিশ্চয়ই পানি তরঙ্গের সঙ্গে পরিচিত। একটা প্রশ্নের উত্তর দাও, পানি তরঙ্গে কি মাধ্যমের কোনো প্রয়োজনীয়তা দেখেছিলে? এখানে উত্তরটা একদমই স্পষ্ট, পানি তরঙ্গের ক্ষেত্রে মাধ্যম আবশ্যক, মাধ্যমটা এক্ষেত্রে পানি।

বলো দেখি শব্দ তরঙ্গের প্রবাহের জন্য মাধ্যম প্রয়োজনীয় কিনা? এ প্রশ্নের উত্তর দিতে গেলে আগে শব্দের প্রবাহে কিভাবে হয় জানতে হবে। তোমাদের কি মনে পরে যে শব্দ তৈরি হয় কম্পনের ফলে? যতক্ষণ পর্যন্ত কম্পন বিদ্যমান থাকে ততক্ষণ পর্যন্ত শব্দ থাকে। এটা নিজে থেকে পরখ করে নিতে চাইলে তোমরা একটা ছোট পরীক্ষা করে নিতে পারো।

ড্রপ ডাউনগুলোতে ক্লিক করে জেনে নাও বিস্তারিত

তাহলে শব্দ আর পানি তরঙ্গ প্রবাহের জন্য মাধ্যম প্রয়োজন হয়। এ ধরনের তরঙ্গ কে যান্ত্রিক তরঙ্গ বলে।

এর উল্টোটা অর্থাৎ যার প্রবাহের জন্য মাধ্যম প্রয়োজন হয়না তাকে তড়িৎ-চুম্বকীয় তরঙ্গ বা অযান্ত্রিক তরঙ্গ বলে। তবে তরঙ্গ যেটাই হোক না কেন তরঙ্গ মানেই কিন্তু একটা আন্দোলন বা disturbance। তাহলে যদি মাধ্যম না থাকে তড়িৎ-চুম্বকীয় তরঙ্গের ক্ষেত্রে কিসের কম্পন হয়? নাম থেকে কিছুটা হলেও অনুমান করা যায় এখানে তড়িৎ ও চুম্বকীয় ক্ষেত্রের কম্পন হয়। বিভিন্ন ধরনের আলো এ ধরনের তরঙ্গের উদাহরণ। অতিবেগুনি রশ্মি, দৃশ্যমান আলো, অবলোহিত রশ্মি, বেতার তরঙ্গ ইত্যাদি তড়িৎ-চুম্বকীয় তরঙ্গের উদাহরণ।

আলো যে তরঙ্গ এবং তা তড়িৎ-চুম্বকীয় এটা প্রমাণিত হয়েছে। তবে সমস্যা একটাই, আলো যে বিভিন্ন ধরনের বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে আর আলো সম্পর্কিত যে ঘটনাগুলো আছে তা থেকে আলোকে কখনো কেউ কণা বলেছেন আর কখনো কেউ তরঙ্গ বলেছেন। আজকের আলোচনায় অতদূর যাব না তবে একটা কথা বলে রাখবো যে আলোর এই দুই ধরনের প্রকৃতির প্রেক্ষাপটেই আজকের wave-particle duality ধারণার সূত্রপাত হয়েছিল।

বন্ধুরা, আমার মনে হয় তোমরা এবার নিচের প্রশ্নগুলোর উত্তর খুব সহজেই দিতে পারবে:

সঠিক উত্তরে ক্লিক করো

এবার চলো একটা ভিন্ন দৃষ্টিকোণ থেকে তরঙ্গকে বিভিন্ন ভাগে বিভক্ত করার চেষ্টা করি। তোমরা মাত্রই দেখলে যে শব্দ আর পানি তরঙ্গ প্রবাহের জন্য মাধ্যম প্রয়োজন হয়। মাধ্যমের কণার কম্পনের মাধ্যমে এই ধরনের তরঙ্গ প্রবাহিত হয়, তবে খেয়াল করেছ কিনা জানিনা এই দুটো তরঙ্গের মধ্যেও একটা মৌলিক পার্থক্য আছে। পানিতে যখন তরঙ্গ সৃষ্ট হয় তখন পানির উচ্চতা কিছু কিছুুু স্পটে বেড়ে যায়, কোথাও কোথাও কমে যায় আর আমরা তা চোখে দেখতে পারি। অর্থাৎ কণাগুলো আসলে ওপরে-নিচে কম্পিত হচ্ছে বা ওপরে-নিচে আনাগোনা করছে। অথচ পানির মধ্যে তরঙ্গ কিন্তু স্পষ্টই অনুভূমিক তলে প্রবাহিত হচ্ছে। তাহলে দেখো এখানে মাধ্যমে কণার কম্পন আর তরঙ্গের প্রবাহ হচ্ছে পরস্পর লম্ব দিক বরাবর। এধরনের তরঙ্গকে আড় তরঙ্গ বলে।

এবার চলো, আড় তরঙ্গের সংজ্ঞাটা দেখে আসি।

ড্রপ ডাউনগুলোতে ক্লিক করে জেনে নাও বিস্তারিত

এটা মনে রাখবে যে আলো এবং সকল প্রকার তড়িৎ চুম্বকীয় তরঙ্গ আড় তরঙ্গ অর্থাৎ এখানে তড়িৎ ও চুম্বক ক্ষেত্রের কম্পন তরঙ্গের প্রবাহের দিকের সঙ্গে লম্ব হয় এখানে অবশ্য তড়িৎ এবং চুম্বক ক্ষেত্রের কম্পনও পরস্পর লম্ব হয়।

চিত্রে দেখ, লাল আর নীল রঙ দ্বারা নির্দেশিত কম্পন চুম্বকীয় ও তড়িৎ ক্ষেত্রের কম্পনকে নির্দেশ করছে যথাক্রমে। দুটো কম্পনই x-অক্ষের উপর লম্ব আর তরঙ্গ প্রবাহিত হচ্ছে x-অক্ষ বরাবর। এটা একটা তড়িৎ-চুম্বকীয় তরঙ্গ।

তোমরা কিন্তু এমন ভাববে না যে এরকম সাইন ওয়েভের মত দেখতে যেকোন কম্পন একটা তরঙ্গ, এখানে এগুলো চুম্বকীয় ও তড়িৎ ক্ষেত্রের কম্পনকে নির্দেশ করছে।

এবার চলো আমরা নিজেরা একটা আড় তরঙ্গ সৃষ্টি করার চেষ্টা করি। প্রথমে একটা স্প্রিং নাও। এবার উল্লম্ব ভাবে ঝাকুনি দিতে থাকলে স্প্রিং এর উপর আড় তরঙ্গ সৃষ্টি হয় এবং তরঙ্গ ধীরে ধীরে ওই দড়ির ওপর সঞ্চালিত হয়। ঠিক এভাবে:

লক্ষ্য কর এখানে হাতটা উপরে নিচে অর্থাৎ উলম্ব ভাবে ঝাকুনি দেয়া হচ্ছে অর্থাৎ স্প্রিং এর কণাগুলো উলম্বভাবে কম্পিত হচ্ছে আর তরঙ্গটা যাচ্ছে বাম থেকে ডানে। তাহলে সংজ্ঞা অনুযায়ী তরঙ্গ টা আড় তরঙ্গ।
এভাবেই, তরঙ্গের গতির দিকের সাপেক্ষে মাধ্যমের কণাগুলোর কম্পনের দিকের উপর ভিত্তি করে তরঙ্গের আরও একটি প্রকার রয়েছে। সেটা হল লম্বিক তরঙ্গ। চলো এবার সংজ্ঞাটা দেখে নেই।

এর ফলে কোন কোন স্থানে মাধ্যমের কণাগুলো অত্যন্ত কাছাকাছি আসবে, আবার অন্য কোন স্থানে এরা যথেষ্ট দূরে সরে যাবে। কিছু পরেই আবার দেখা যাবে যে, নিকটে আসা কণাগুলো দূরবর্তী হয়ে গেছে এবং দূরবর্তী কণাগুলো নিকটে এসে গেছে। ফলে তরঙ্গটা দেখতে অনেকটা এরকম হয়:

মাধ্যমের যে স্থানে কণাগুলো সাময়িকভাবে একে অপরের নিকটে চলে আসে এবং যে স্থানে মাধ্যমের চাপ এবং ঘনত্ব স্বাভাবিক মানের চেয়ে একটু বেশি থাকে সে স্থানকে বলা হয় ঘনীভবন বা সংকোচন। আবার যে স্থানে মাধ্যমের চাপ এবং ঘনত্ব স্বাভাবিক মানের চেয়ে একটু কম থাকে এবং যে স্থানে কণাগুলো সাময়িকভাবে একে অপরের থেকে দূরে চলে যায় সে স্থানকে লঘুকরণ বা প্রসারণ বলা হয়।

কঠিন, তরল এবং বায়বীয় সকল প্রকার মাধ্যমেই দীঘল তরঙ্গ প্রবাহিত হতে পারে।

এবার চলো দেখে নেই কিভাবে আমরা নিজেরাই লম্বিক তরঙ্গ সৃষ্টি করতে পারি।

চিত্রে দেখ হাতটা আড়াআড়িভাবে ঝাকানো হচ্ছে আর তরঙ্গটা যাচ্ছে বাম থেকে ডানে। কণার কম্পন আর তরঙ্গের প্রবাহ একই দিকে হওয়ায় তরঙ্গটা লম্বিক তরঙ্গ।

সবশেষে আমরা তরঙ্গকে আরও একটা দিক থেকে বিবেচনা করব। আগে একটা প্রশ্ন করব, কোন বাধা না পেলে, ঘর্ষণ না থাকলে তরঙ্গের প্রবাহ কতক্ষণ পর্যন্ত চলবে? উৎস ঠিক থাকলে সবসময়েই তরঙ্গ প্রবাহিত হতে থাকবে। আমাদের বাস্তব জীবনে যে সকল ক্ষেত্রে তরঙ্গের ব্যবহার রয়েছে সেখানে নির্দিষ্ট জায়গার মধ্যে তরঙ্গ প্রবাহ প্রয়োজন হয়। এসব ক্ষেত্রে কি তাহলে তরঙ্গকে একটা সীমিত অঞ্চলে আবদ্ধ রাখা হয়? হ্যাঁ, তাই করা হয়। সঙ্গীতের বিভিন্ন যন্ত্রে এধরনের তরঙ্গ ব্যাপক ব্যবহৃত হয়। সেটা কিভাবে করা যায় তা আজকের আলোচনার বিষয় নয়। তবে তোমরা কি একটা জিনিস বুঝতে পারলে যে মাধ্যমের মধ্যে তরঙ্গের বিস্তৃতিও তরঙ্গের প্রকারভেদের একটা ভিত্তি হতে পারে?

এই দৃষ্টিকোণ থেকে তরঙ্গ দুই প্রকার-অগ্রগামী তরঙ্গ ও স্থির তরঙ্গ। এদুটো তরঙ্গ নিয়ে আসলে এতকিছুই বলার আছে যে এদের দুজনের জন্যই দুটো আলাদা আলোচনা করা হবে পরবর্তী স্মার্টবুকগুলোতে। আপাতত চলো এ দুধরনের তরঙ্গের সংজ্ঞা দেখে নেই।

ড্রপ ডাউনগুলোতে ক্লিক করে জেনে নাও বিস্তারিত

সঠিক উত্তরের মাঝে ক্লিক করো

এবার আসো তোমাদের “মানুষও নাকি তরঙ্গ!” রহস্যটার উদঘাটন করি। এতক্ষণ পর্যন্ত যতগুলো তরঙ্গ সম্পর্কে জানলে তার মধ্যে মানুষ কোন ধরনের হতে পারে বলে মনে হয়? আসলে সকল পদার্থই যেহেতু তরঙ্গ তাই এধরনের তরঙ্গের জন্য একটা বিশেষ শ্রেণি আছে। এটাকে ইংরেজিতে বলে matter wave। তাহলে এবার বল তোমরা চারদিকে সাইন ওয়েভ না দেখে তরঙ্গ থেকে এত ভিন্ন আকৃতির মানুষ দেখতে পারো কেন?

তার কারণ হলো তরঙ্গের দৈর্ঘ্য যত কম থাকে তা ততই দৃশ্যমান সীমার বাইরে চলে যেতে থাকে। যেসব বস্তুর ভর এবং সেহেতু ভরবেগ বেশি হয় তাদের তরঙ্গদৈর্ঘ্য কম হয়। ফলে আমরা তাদের তরঙ্গরূপে দেখিনা। আশা করি এ বিষয়ে আরও বেশি জানানোর সুযোগ হবে অন্যান্য smart book গুলোতে।

আশা করি এই স্মার্টবুকের মাধ্যমে তোমরা তরঙ্গ সম্পর্কে যা শিখলে তা শিখে মজা পেয়েছ। তরঙ্গ নিয়ে আসলে জানার শেষ নেই, আগেই বলেছি এমনও বলা হয় যে সৃষ্টির সবকিছুই নাকি তরঙ্গ! তরঙ্গ নিয়ে যতই জানবে ততই জানতে চাইবে আর পদার্থবিজ্ঞানের অনেক গুরূত্বপূর্ণ ঘটনার সাথেও পরিচিত হবে। তোমাদের সবার জন্য রইলো 10 Minute School এর পক্ষ থেকে শুভেচ্ছা!

~NEVER STOP LEARNING~