তরঙ্গ এবং শব্দ

তরঙ্গ এবং শব্দ

যে পর্যাবৃত্ত আন্দোলন কোন জড় মাধ্যমের এক স্থান থেকে অন্য স্থানে শক্তি সঞ্চারিত করে কিন্তু মাধ্যমের কণাগুলোকে স্থায়ী স্থানান্তরিত করে না তাকে তরঙ্গ বলে। তরঙ্গ দুই ধরনের যথা:

অনুপ্রস্থ তরঙ্গ 

যে তরঙ্গ মাধ্যমের কণাগুলোর স্পন্দনের দিকের সাথে সমকোণে অগ্রসর হয়, তাকে অনুপ্রস্থ তরঙ্গ বলে। উদাহরণ: পানির তরঙ্গ, আলোক তরঙ্গ, বেতার তরঙ্গ ইত্যাদি। এ তরঙ্গ একটি তরঙ্গশীর্ষ এবং একটি তরঙ্গ পাদ বা খাঁজ নিয়ে গঠিত।

অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ 

যে তরঙ্গ মাধ্যমের কণাগুলোর স্পন্দনের দিকের সাথে সমান্তরালে অগ্রসর হয়, তাকে অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ বলে। উদাহরণ: শব্দ তরঙ্গ, স্প্রিং এর তরঙ্গ ইত্যাদি। এ তরঙ্গ একটি সংকোচন ও একটি প্রসারণ নিয়ে গঠিত।

তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য

• মাধ্যমের কণার স্পন্দন গতির ফলে তরঙ্গ সৃষ্টি হয়, কিন্তু কণাগুলোর স্থায়ী স্থানান্তর হয় না।
• যান্ত্রিক তরঙ্গ সঞ্চালনের জন্য মাধ্যম প্রয়োজন।
• তরঙ্গ একস্থান থেকে অন্যস্থানে শক্তি সঞ্চালন করে।
• তরঙ্গের বেগ মাধ্যমের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে।
• তরঙ্গের প্রতিফলন, প্রতিসরণ ও উপরিপাতন ঘটে।

পূর্ণ স্পন্দন

তরঙ্গ সঞ্চালনকারী কোনো কণা কোনো বিন্দু থেকে যাত্রা শুরু করে সেই দিক থেকে আবার একই বিন্দুতে ফিরে আসলে তাকে পূর্ণ স্পন্দন বলে। 

পর্যায়কাল

তরঙ্গ সঞ্চালনকারী কোনো কণার একটি পূর্ণ স্পন্দন সম্পন্ন করতে যে সময় লাগে তাকে পর্যায়কাল বলে। একে T দ্বারা প্রকাশ করা হয়। 

কম্পাঙ্ক

তরঙ্গ সঞ্চালনকারী কোনো কণা এক মিনিটে যতগুলো পূর্ণ স্পন্দন সম্পন্ন করে তাকে কম্পাঙ্ক বলে। কোন বস্তু t সময়ে N সংখ্যক স্পন্দন সম্পন্ন করলে কম্পাঙ্ক f = N/t ; এর একক হার্জ (Hz)  

তরঙ্গদৈর্ঘ্য

তরঙ্গ সঞ্চালনকারী কোনো কণার একটি পূর্ণ স্পন্দন সম্পন্ন করতে যে সময় লাগে, সে সময়ে তরঙ্গ যে দূরত্ব অতিক্রম করে তাকে তরঙ্গদৈর্ঘ্য বলে। একে λ দ্বারা প্রকাশ করা হয়। 

তরঙ্গবেগ

তরঙ্গ নির্দিষ্ট দিকে একক সময়ে যে দূরত্ব অতিক্রম করে তাকে তরঙ্গ বেগ বলে।

যান্ত্রিক তরঙ্গ

স্থিতিস্থাপক জড় মাধ্যম কণা থেকে কণাতে স্থানান্তরিত বা অগ্রসরমান পর্যায়বৃত্ত আন্দোলনকেই যান্ত্রিক তরঙ্গ বলা হয়। বস্তু বা মাধ্যমের কণাগুলোর স্থিতিস্থাপকতা গুণের কারণেই এই তরঙ্গ সঞ্চালিত হয়। এই জাতীয় তরঙ্গ কঠিন, তরল বা বায়বীয় মাধ্যম ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়। উদাহরণ- পানির তরঙ্গ, শব্দ তরঙ্গ ইত্যাদি।

তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ

এই জাতীয় তরঙ্গ সঞ্চালনের জন্য কোনো মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না। মূলত তড়িত-চুম্বক ক্ষেত্রের পরিবর্তনের ফলে এই জাতীয় তরঙ্গের উদ্ভব ঘটে। উদাহরণ-আলোর তরঙ্গ।

তরঙ্গ বেগ, কম্পাঙ্ক ও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে সম্পর্ক: v = f × λ

• শব্দ শক্তির একটি বিশেষ তরঙ্গরূপ যা কানে পৌঁছে শ্রবণের অনুভূতি জন্মায়।
• বস্তুর কম্পনের ফলে শব্দ উৎপন্ন হয়, বস্তুর কম্পন থেমে গেলে শব্দ তরঙ্গ থেমে যায়।
• কোনো মাধ্যমে শব্দ প্রতি সেকেন্ডে যতটুকু দূরত্ব অতিক্রম করে তাকে শব্দের বেগ বলে। 
• 0^{\circ}C তাপমাত্রায় এবং স্বাভাবিক চাপে শব্দের বেগ 332 মিটার/সেকেন্ড।
• প্রতি ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রা বাড়লে শব্দের দ্রুতি ০.৬ মিটার/সেকেন্ড বৃদ্ধি পায়। বাতাসের আর্দ্রতা বেড়ে গেলেও শব্দের বেগ বাড়ে। মাধ্যমে কম্পন তৈরি করে শব্দ এক স্থান থেকে অন্য স্থানে যায়। মাধ্যমের ঘনত্ব এবং স্থিতিস্থাপকতার উপর শব্দের গতিবেগ নির্ভর করে। 
• কঠিন মাধ্যমে শব্দের গতিবেগ সবচেয়ে বেশি। কঠিন মাধ্যমে শব্দ সবচেয়ে দ্রুত চলে, তরল মাধ্যমে তার চেয়ে ধীরে চলে। বায়বীয় মাধ্যমে শব্দের দ্রুতি সবচেয়ে কম এবং শূন্যস্থানে শব্দের বেগ শূন্য।
• বাতাসে শব্দের গতি ঘণ্টায় ৭৫৭ মাইল। 
• লোহার মধ্য দিয়ে শব্দ বাতাসের চেয়ে ১৫ গুণ দ্রুত চলে।
• শব্দ বায়বীয় মাধ্যম অপেক্ষা তরল মাধ্যমে দ্রুত চলে। 
• পানিতে শব্দ বাতাসের চেয়ে চার গুণ দ্রুত চলে। পানিতে শব্দের বেগ ১৪৫০ মিটার/সেকেন্ড।
• কয়েকটি মাধ্যমে শব্দের বেগ 

                                        কাঠ -৩৮০০ মি./সে. 

                                         ইট -৩৬০০ মি./সে. 

                                      পানি – ১৪৫০ মি./সে.

                                         বায়ু –  ৩৩২ মি./সে. (00C তাপমাত্রায় এবং স্বাভাবিক বায়ুচাপে)

• তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে বাতাসে শব্দের বেগ বৃদ্ধি পায়। 
• বর্ষাকালে বায়ুতে জলীয়বাষ্প/আর্দ্রতা বেশি থাকে। বায়ুতে জলীয়বাষ্প বেশি থাকলে বায়ুর ঘনত্ব কমে, ফলে শব্দের বেগ বাড়ে। তাই বর্ষাকালে জোরে ও দ্রুত শব্দ শোনা যায়। 
• শীতকালের চেয়ে গ্রীষ্মকালে বায়ুতে শব্দের বেগ বেশি হওয়ার কারণ হলো: উষ্ণতা বাড়লে শব্দ-মাধ্যমের ঘনত্ব কমে, ফলে শব্দের বেগ বাড়ে।
• রাতের বেলার চেয়ে দিনের বেলায় শব্দের বেগ বেশি থাকে।
• শব্দ একটি অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ।
• শব্দ তরঙ্গ যদি চলার পথে যদি অন্য কোনো মাধ্যমে বাধাপ্রাপ্ত হয় তাহলে তা দুই মাধ্যমের বিভেদতল হতে পূর্বের মাধ্যমে ফিরে আসে, একেই শব্দের প্রতিফলন বলে ।
• কোনো শব্দ শোনার পর  0.1 সেকেন্ড পর্যন্ত শ্রোতার মস্তিষ্কে এর অনুভূতি থেকে যায়। এ সময়কে শব্দানুভূতির স্থায়ীত্বকাল বলে। 
• একটি শব্দ শোনার পর আরেকটি শব্দ শুনতে হলে কমপক্ষে 0.1 সেকেন্ড সময়ের ব্যবধান থাকতে হবে। অর্থাৎ, প্রতিধ্বনি শোনার জন্য মূল ধ্বনি ও প্রতিধ্বনি শোনার মধ্যবর্তী সময়ের পার্থক্য 0.1 সেকেন্ড হওয়া প্রয়োজন। এর কম হলে মূল ধ্বনিকে প্রতিধ্বনি থেকে আলাদা করা যায় না। 
• ফ্যাদোমিটার যন্ত্র ব্যবহার করে সমুদ্রের গভীরতা মাপা হয়।
• উৎসের কম্পাঙ্ক 20Hz থেকে 20,000Hz এর মধ্য থাকলে মানুষ সে শব্দ শুনতে পায়। একে শ্রাব্যতার পাল্লা বলা হয়। 20Hz এর কম কম্পাঙ্কের তরঙ্গকে শব্দেতর তরঙ্গ ও 20,000Hz এর বেশি কম্পাঙ্কের তরঙ্গকে শব্দোত্তর তরঙ্গ বলা হয়। 
• কুকুরের শ্রাব্যতার সীমা প্রায় 35,000Hz এবং বাদুরের শ্রাব্যতার সীমা প্রায় 1,00,000HzI
• বাদুড় চোখে দেখতে পায় না। পথ চলার জন্য বাদুড় শব্দোত্তর বা আলট্রাসনিক (Ultrasonic) তরঙ্গ ব্যবহার করে। যে দিকে শব্দোত্তর তরঙ্গের প্রতিধ্বনি শুনতে পারে না, সে দিকে কোনো প্রতিবন্ধক নেই বিবেচনা করে বাদুড় সে দিকে চলে।
• একমাত্রিক শব্দের প্রতিধ্বনি শুনতে হলে শব্দের প্রতিফলককে শব্দের উৎস হতে কমপক্ষে 16.6 মিটার দূরে থাকতে হবে।
• বিদ্যুৎ ঝলকের গতিবেগ আলোর গতির সমান, 3\times 10^8 মিটার/সেকেন্ড।
• শব্দের বেগ  0°C তাপমাত্রায় ও 1 atm বায়ুচাপে 332 মিটার/সেকেন্ড।
• মেঘের গর্জনের পর অনেক সময় গুমগুম শব্দ অনেকক্ষণ ধরে একটানা হতে থাকে। এটা এক রকমের অনুরণন।
• একই ধরনের এবং প্রায় সমান কম্পাঙ্কের একই দিকে অগ্রগামী দুটি শব্দ তরঙ্গের উপরিপাতনের ফলে শব্দের তীব্রতার যে পর্যায়ক্রমিক হ্রাস-বৃদ্ধি ঘটে তাকে বীট বা স্বরকম্প বলে। 
• পুরুষের গলার স্বরের চেয়ে শিশু বা মেয়েদের গলার স্বর সরু হয়- মানুষের গলায় দুটি পর্দা রয়েছে যা স্বরতন্ত্রী নামে পরিচিত। এই পর্দায় কম্পন হলে শব্দ উৎপন্ন হয়। এ স্বরতন্ত্রী মোটা হলে কম্পাঙ্ক কমে যায় এবং স্বরতন্ত্রী পাতলা হলে কম্পাঙ্ক বেড়ে যায়। পুরুষের স্বরতন্ত্রী বয়স বাড়ার সঙ্গে সঙ্গে দৃঢ় ও মোটা হয়ে যায়। কিন্তু শিশু বা মেয়েদের স্বরতন্ত্রী নরম এবং পাতলা থাকে। কম্পাঙ্ক বেশি হলে গলার স্বর সরু হয়।
• হিয়ারিং এইড বা শ্রবণ সহায়ক যন্ত্রের সাহায্যে বধির বা আংশিক বধির ব্যক্তি শ্রবণের কাজ সম্পন্ন করে থাকে। 
• যে শব্দ তরঙ্গের কম্পনসংখ্যা প্রতি সেকেন্ডে 20 বার অর্থাৎ 20 Hz এর কম, তাকে শব্দেতর তরঙ্গ বলে। একে ইংরেজিতে ইনফ্রাসনিক (Infrasonic) ওয়েভ বলে। 
• সমুদ্রের গভীরতা নির্ণয়, হিমশৈল, ডুবোজাহাজ ইত্যাদির অবস্থান নির্ণয়, ধাতব পিণ্ড বা ধাতব পাতে সূক্ষ্মতম ফাটল অনুসন্ধান, সূক্ষ্ম ইলেকট্রনিক যন্ত্রপাতি তৈরি, ক্ষতিকারক ব্যাকটেরিয়া ধ্বংস করা, রোগ নির্ণয় ও চিকিৎসা ইত্যাদিতে আলট্রাসনিক তরঙ্গ ব্যবহৃত হয়।
• শব্দের আপাত কম্পাঙ্ক প্রকৃত কম্পাঙ্কের চেয়ে বেশি হওয়ার কারণে স্টেশন ছেড়ে যাওয়া ট্রেনের হুইসেলের আওয়াজ অপেক্ষা স্টেশনের দিকে এগিয়ে আসা ট্রেনের হুইসেলের আওয়াজ বেশি হয়।
• ঝুলন্ত সেতুর উপর দিয়ে সৈন্যদের মার্চ করতে দেয়া হয় না কারণ- যদি কোনক্রমে মার্চ করার কম্পাঙ্ক ঐ সেতুটির স্থাভাবিক কম্পাঙ্কের সমান হয়ে যায়, তাহলে অনুনাদ সৃষ্টি হয় এবং সেতুটি বেশি বিস্তার নিয়ে দুলতে থাকে এবং ভেঙ্গে পড়তে পারে।
• সেতার, বেহালা প্রভৃতি বাদ্যযন্ত্রের তারগুলো একটি ফাঁপা বাক্সের উপর লাগানো থাকে । ফাঁপা বাক্স বায়ুপূর্ণ থাকে। তারের কম্পনের সঙ্গে সঙ্গে বাক্সের বায়ুতে ঐ শব্দ সংবহিত হয় এবং পরবশ কম্পন প্রাপ্ত হয় এবং অনুনাদের সৃষ্টি হয়। ফলে শব্দের প্রাবল্য বৃদ্ধি পায়।
• রেকর্ডিং এর জন্য টেপ রেকর্ডারে ইলেকট্রোম্যাগনেটিক ট্রান্সডিউসার ব্যবহার করা হয়।
• মাইক্রোফোন হচ্ছে একটি ইলেক্ট্রো-অ্যাকাউন্টিক ট্রান্সডিউসার যা শব্দ তরঙ্গকে বিদ্যুৎ তরঙ্গে রূপান্তর করে। 
• সাধারণত সঙ্গীত, কথা ইত্যাদিকে বিভিন্ন স্থানে প্রেরণ করার উদ্দেশ্যে মাইক্রোফোন ব্যবহৃত হয়।
• মাইক্রোফোন দুই প্রকার – 

১. প্রেসার অপারেটেড মাইক্রোফোন ও

২. ভেলোসিটি অপারেটেড মাইক্রোফোন।

• লাউন্ড স্পীকার হচ্ছে এমন একটি ইলেকট্রো-অ্যাকাউন্টিং ট্রান্সডিউসার যা বিদ্যুৎ তরঙ্গকে শব্দতরঙ্গে রূপান্তরিত করে।
• শব্দের আধিক্য আমাদের দেহ ও মনের উপর যে বিরূপ প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি করে তাকে পরিবেশের শব্দ দূষণ বলা হয়। 

শব্দ দূষণের প্রতিক্রিয়া

• মানুষের স্বাভাবিক স্নায়ু সংযোগ ব্যাহত হয়। কাজে মনোযোগ কমে এবং মেজাজ খিটখিটে হয়।
• পরিপাক যন্ত্রের কাজে বিশৃঙ্খলা দেখা দেয়, ফলে আলসার ও অন্যান্য আন্ত্রিক পীড়ায় আক্রান্ত হওয়ার সম্ভাবনা বেড়ে যায়। 
• শ্রুতি ক্ষতিগ্রস্ত হয় এবং শ্রবণশক্তি ধীরে ধীরে হ্রাস পায়। শব্দের তীক্ষ্ণতাকে ডেসিবেল এককে প্রকাশ করা হয়। বাংলাদেশে শব্দ দূষণের মাত্রাকে ৫টি ভাগে ভাগ করা হয়েছে।
• মানুষের শ্রুতিযোগ্য শব্দের অতি ক্ষুদ্র পরিবর্তনের পরিমাপ যে স্কেলের সাহায্যে করা হয় তাকে ডেসিবেল স্কেল বলে।
• ১০ ডেসিবেলের একটি শব্দ অপেক্ষা ২০ ডেসিবেলের শব্দ ১০ গুণ বেশি তীব্র এবং ৩০ ডেসিবেলের শব্দ ১০০ গুণ বেশি তীব্র। 
• যে এলাকায় আবাসিক ছাড়াও হাসপাতাল, স্কুল ইত্যাদি প্রতিষ্ঠান আছে সেটি নীরব এলাকা। ঢাকার গুলশান, বনানী, ধানমন্ডি নীরব এলাকা। আবাসিক এলাকার মাঝে বাণিজ্যিক প্রতিষ্ঠান ও শিল্প এলাকা থাকলে মিশ্র এলাকা।
• বায়ু দূষিত হলে তার ঘনত্ব বিশুদ্ধ বায়ুর ঘনত্বের চেয়ে ভিন্ন হবে।
• সনিক বুম: শব্দের বেগের চেয়ে বেশি বেগে গতিশীল কোনো বিমান হতে যে বিকট আওয়াজ মানুষের কানে আসে তাকে সনিক বুম বলে। এফ-১৬, মিগ-২৯ প্রভৃতি বিমান এ ধরনের শব্দ উৎপন্ন করে।

• শব্দের বেগের চেয়ে দ্রুতগতিতে যে বিমান চলে তাকে সুপারসনিক বিমান বলে। 

ম্যাক সংখ্যা ১ হলে ঐ বিমান শব্দের গতিতেই চলে । 

আর ম্যাক সংখ্যা ২ মানে বিমানের গতি শব্দের দ্বিগুণ।

• আইসোফোন এক ধরনের টেলিফোন যার সাহায্যে অপারেটর ছাড়াই টেলিফোনকারীর নাম, কল ও সংবাদ লিখে রাখা যায়। 
• সিকসোফোন হচ্ছে স্বয়ংক্রিয় স্টেনোগ্রাফার যার সাহায্যে যে কোন ধরনের ডিক্টেশন ধরে রাখা যায় এবং প্রয়োজনবোধে বাজিয়ে শোনা যায়।
• বায়ু মাধ্যম না থাকলে শব্দ শোনা যায় না। শূন্যস্থানের মধ্য দিয়ে শব্দ চলাচল করতে পারে না। এই কারণেই চাঁদে কোনো নভোচারী চিৎকার দিলে অপর একজন নভোচারী সেই চিৎকারের শব্দ শুনতে পারবে না কারণ চাঁদে বায়ুমণ্ডল নেই।
• বাতাসে কম্পন সৃষ্টি করে শব্দ এক স্থান থেকে অন্যস্থানে পৌঁছে।
• ২০˚ সে. তাপমাত্রায় বাতাসে শব্দের বেগ সেকেন্ডে ৩৪৪ মিটার।
• বিশুদ্ধ পানিতে শব্দের বেগ সেকেন্ডে ১৫০০ মিটার; স্টিলে শব্দের বেগ সেকেন্ডে ৫১২০ মিটার।
• শব্দের বেগ আলোর বেগের চেয়ে দশ লক্ষ গুণ কম; এজন্য বজ্রপাতের ক্ষেত্রে শব্দ শোনার আগে আলো দেখা যায় ।
• ডেসিবেল (dB) এককে শব্দের তীব্রতা পরিমাপ করা হয় ।
• শব্দের তীব্রতা পরিমাপ এককের উদ্ভাবক স্কটিশ বিজ্ঞানী আলেকজান্ডার গ্রাহাম বেলের নামানুসারে ডেসিবেল নামকরণ হয়েছে; ১ বেল = ১০ ডেসিবেল ।
• ডেসিবেল স্কেলে ১০ পয়েন্ট বৃদ্ধি পাওয়ার অর্থ শব্দের তীব্রতা দশ গুণ বৃদ্ধি পাওয়া ।
• শব্দের তীব্রতা ০ ডেসিবেল এর কম হলে তা মানুষ শ্রবণ করতে পারে না; পাতা পড়ার শব্দ ১০ ডেসিবেল, ফিসফিসানির শব্দ ৩০ ডেসিবেল তীব্রতার হয়ে থাকে ।
• গোপন আলোচনায় শব্দের তীব্রতা ৩০ থেকে ৪০ ডেসিবেলের মধ্যে থাকে; শহরের রাস্তার শব্দের তীব্রতা ৭০ ডেসিবেলের উপরে হয়।
• পারমাণবিক বোমায় সবচেয়ে বেশি তীব্রতার (২১০ ডেসিবেল) শব্দ উৎপন্ন; বজ্রপাতের শব্দ ১১০ ডেসিবেল।
• মানুষের চিৎকারের শব্দ সর্বোচ্চ ১১০ ডেসিবেল।
• জেট প্লেনের শব্দের তীব্রতা  ১০০ ডেসিবেল।
• শ্রেণিকক্ষের শব্দের তীব্রতা ৫০ ডেসিবেল।