পদার্থবিজ্ঞান আলোক যন্ত্রপাতি Optical Instruments লেন্স | দর্পণ | অণুবীক্ষণ | দূরবীক্ষণ | ক্যামেরা | মানুষের চোখ | প্রিজম | বিচ্ছুরণ |
টপিক ১ | আলোর প্রকৃতি ও মূলনীতি |
আলো কী ও কীভাবে চলে?
আলো (Light) হলো একটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ যা শূন্যমাধ্যমেও ছড়িয়ে পড়তে পারে। দৃশ্যমান আলো (Visible Light) হলো ৩৮০ nm থেকে ৭৫০ nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে। শূন্যমাধ্যমে আলোর বেগ ৩×১০⁸ m/s (প্রায় ৩ লক্ষ কিলোমিটার/সেকেন্ড)। আলো সরলরেখায় চলে, কিন্তু মাধ্যমের পরিবর্তনে বাঁকে।
আলো দুটি প্রধান ঘটনা ঘটায়: (১) প্রতিফলন (Reflection) — আলো কোনো তলে বাধা পেয়ে ফিরে আসে; (২) প্রতিসরণ (Refraction) — আলো এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে যাওয়ার সময় পথ বাঁকে। এই দুটি ঘটনার উপর ভিত্তি করেই সমস্ত আলোক যন্ত্রপাতি কাজ করে।
ঘটনা | সংজ্ঞা | সূত্র | উদাহরণ |
প্রতিফলন (Reflection) | আলো তলে আঘাত করে ফিরে আসে | আপতন কোণ = প্রতিফলন কোণ (i = r) | দর্পণ, ক্যালকোস্কোপ |
প্রতিসরণ (Refraction) | আলো মাধ্যম পরিবর্তনে পথ বাঁকে | স্নেলের সূত্র: n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ | লেন্স, প্রিজম |
পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন (TIR) | ঘন মাধ্যম থেকে হালকায় যাওয়ার সময় সমস্ত আলো ফিরে আসে | আপতন কোণ > সংকট কোণ | হীরক উজ্জ্বল, অপটিক্যাল ফাইবার |
বিচ্ছুরণ (Dispersion) | সাদা আলো বিভিন্ন রঙে বিভক্ত হয় | বিভিন্ন রঙের প্রতিসরাঙ্ক ভিন্ন | প্রিজম, রংধনু |
গুরুত্বপূর্ণ তথ্য | মান / বিবরণ |
শূন্যমাধ্যমে আলোর বেগ | ৩×১০⁸ m/s = ৩ লক্ষ কিমি/সেকেন্ড |
বায়ুর সাপেক্ষে জলের প্রতিসরাঙ্ক | ১.৩৩ |
সমতল দর্পণের বক্রতা ব্যাসার্ধ | অসীম (∞) |
আলোর বিচ্ছুরণ আবিষ্কার | স্যার আইজ্যাক নিউটন, ১৬৬৬ সালে |
রংধনু কী ধরনের বর্ণালি | অশুদ্ধ বর্ণালি (বৃষ্টির ফোঁটায় আলোর বিচ্ছুরণ) |
সাদা আলোর বর্ণালির মধ্য বর্ণ | হলুদ (Yellow) |
দর্পণের কোণ x° হলে প্রতিবিম্বের সংখ্যা | (360/x) − 1 |
সূর্য থেকে আলো পৃথিবীতে আসতে সময় | প্রায় ৮ মিনিট |
টপিক ২ | লেন্স (Lens) — উত্তল ও অবতল |
লেন্স কীভাবে আলো বাঁকায়?
লেন্স (Lens) হলো দুটি মসৃণ প্রতিসারক তল দিয়ে আবদ্ধ একটি স্বচ্ছ মাধ্যম। লেন্স আলোকে কেন্দ্রীভূত করতে (উত্তল) বা ছড়িয়ে দিতে (অবতল) পারে। সমস্ত ক্যামেরা, চশমা, অণুবীক্ষণ যন্ত্র, দূরবীক্ষণ যন্ত্র — সবকিছুতেই লেন্স ব্যবহৃত হয়।
বৈশিষ্ট্য | উত্তল লেন্স (Convex Lens) | অবতল লেন্স (Concave Lens) |
আকৃতি | মাঝখানে মোটা, প্রান্তে পাতলা | মাঝখানে পাতলা, প্রান্তে মোটা |
আলোর উপর প্রভাব | আলো কেন্দ্রীভূত (Converging) করে | আলো অপসারিত (Diverging) করে |
ফোকাস | প্রকৃত (Real focus) | কাল্পনিক (Virtual focus) |
ক্ষমতা | ধনাত্মক (+) | ঋণাত্মক (−) |
প্রতিবিম্বের ধরন | সদ্ ও অসদ্ উভয় সম্ভব | সর্বদা অসদ্ (Virtual) |
দূরত্বের উপর নির্ভর করে | ছোট, সমান বা বড় প্রতিবিম্ব | সর্বদা ছোট ও সোজা |
প্রধান ব্যবহার | ক্যামেরা, অণুবীক্ষণ, হাইপারমেট্রোপিয়া সংশোধন | মায়োপিয়া (নিকটদৃষ্টি) সংশোধন |
লেন্সের গুরুত্বপূর্ণ সূত্র ও তথ্য
লেন্স নির্মাতার সমীকরণ: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂); f = ফোকাস দূরত্ব, R = বক্রতা ব্যাসার্ধ
লেন্স সমীকরণ: 1/v − 1/u = 1/f; u = বস্তু দূরত্ব, v = প্রতিবিম্ব দূরত্ব
লেন্সের ক্ষমতা: P = 1/f (ডায়প্টার); f মিটারে হলে P ডায়প্টারে পাওয়া যায়
উত্তল লেন্সের ফোকাস দূরত্ব ধনাত্মক (+); অবতল লেন্সের ফোকাস দূরত্ব ঋণাত্মক (−)
অবতল ফোকাস দূরত্ব ২৫ সেমি হলে বক্রতা ব্যাসার্ধ = ৫০ সেমি
পরীক্ষার সম্ভাবনা (Exam Potential) ক্যামেরায় কোন ধরনের লেন্স? → উত্তল লেন্স (Convex Lens) — সদ্বিম্ব তৈরি করে গাড়ির rear view mirror কোন ধরনের? → উত্তল দর্পণ (Convex Mirror) দন্ত চিকিৎসায় কোন দর্পণ? → অবতল দর্পণ (Concave Mirror) সিনেমার প্রজেক্টরে কোন লেন্স? → অবতল লেন্স (পিডিএফ থেকে প্রাপ্ত) চোখের রেটিনায় কোন ধরনের প্রতিবিম্ব? → সদ্বিম্ব (Real image) |
★ লেন্স মনে রাখুন "উত্তল = উন্নত দৃষ্টি" → উত্তল কেন্দ্রীভূত করে; চশমায় দূরদৃষ্টির জন্য "অবতল = অদূরদর্শী সংশোধন" → অবতল ছড়িয়ে দেয়; নিকটদৃষ্টির চশমায় "C-C rule": Convex Camera, Concave Dentist (দর্পণ) |
টপিক ৩ | দর্পণ (Mirror) — সমতল, উত্তল ও অবতল |
দর্পণ কীভাবে প্রতিফলন করে?
দর্পণ (Mirror) একটি মসৃণ, চকচকে তল যা আলোর প্রতিফলন ঘটায়। দর্পণ তিন ধরনের: সমতল (Plane), উত্তল (Convex) ও অবতল (Concave)। প্রতিফলনের সূত্র অনুযায়ী — আপতন কোণ = প্রতিফলন কোণ।
বৈশিষ্ট্য | সমতল দর্পণ | উত্তল দর্পণ | অবতল দর্পণ |
বক্রতা ব্যাসার্ধ | অসীম (∞) | ধনাত্মক | ঋণাত্মক (বাস্তব কেন্দ্র) |
ফোকাস | কাল্পনিক | কাল্পনিক (দর্পণের পেছনে) | প্রকৃত (দর্পণের সামনে) |
প্রতিবিম্ব | সর্বদা অসদ্, সোজা, সমান | সর্বদা অসদ্, সোজা, ছোট | বস্তুর অবস্থানভেদে ভিন্ন |
দৃষ্টিক্ষেত্র | সীমিত | প্রশস্ত (Wide view) | সীমিত |
পার্শ্বীয় পরিবর্তন | হ্যাঁ (বাম-ডান বদলায়) | হ্যাঁ | হ্যাঁ |
প্রধান ব্যবহার | সাধারণ আয়না | গাড়ির rear view, ট্র্যাফিক | দন্ত চিকিৎসা, সৌর চুল্লি, হেডলাইট, টর্চ |
অবতল দর্পণের প্রতিবিম্ব — বস্তুর অবস্থান অনুযায়ী
বস্তুর অবস্থান | প্রতিবিম্বের অবস্থান | প্রকৃতি | আকার |
অসীমে (∞) | ফোকাসে F | সদ্ ও উল্টো | অত্যন্ত ছোট (বিন্দু) |
কেন্দ্রের বাইরে (C-র বাইরে) | F ও C-র মধ্যে | সদ্ ও উল্টো | ছোট |
কেন্দ্র C-তে | কেন্দ্র C-তে | সদ্ ও উল্টো | সমান |
F ও C-র মধ্যে | C-র বাইরে | সদ্ ও উল্টো | বড় |
ফোকাসে F | অসীমে (∞) | সদ্ ও উল্টো | অত্যন্ত বড় |
ফোকাসের ভেতরে (F ও P-র মধ্যে) | দর্পণের পেছনে | অসদ্ ও সোজা | বড় |
বিশেষ নোট: বিশেষ দর্পণ ব্যবহার গাড়িতে rear view mirror = উত্তল দর্পণ — প্রশস্ত দৃষ্টিক্ষেত্র, ছোট ও সোজা প্রতিবিম্ব দন্ত চিকিৎসায় = অবতল দর্পণ — বড় ও সোজা প্রতিবিম্ব (লেন্সের সামনে ফোকাসের ভেতরে রাখলে) সৌর চুল্লি = অবতল দর্পণ — সূর্যরশ্মি ফোকাসে কেন্দ্রীভূত করে তাপ উৎপন্ন করে গাড়ির হেডলাইট ও টর্চ = অবতল দর্পণ — বাতি ফোকাসে রাখলে সমান্তরাল আলোক রশ্মি বের হয় অণুবীক্ষণ যন্ত্র আবিষ্কারক: জেড ভ্যানসন (Zacharias Janssen) — পিডিএফ থেকে প্রাপ্ত |
সতর্কতা (Common Mistakes / Caution) rear view mirror = উত্তল দর্পণ — উত্তল লেন্স নয়! এই ভুল পরীক্ষায় প্রায়ই হয় দন্ত চিকিৎসায় = অবতল দর্পণ (Mirror), উত্তল লেন্স নয় সমতল দর্পণের বক্রতা ব্যাসার্ধ = অসীম — শূন্য নয় |
টপিক ৪ | প্রিজম (Prism) ও আলোর বিচ্ছুরণ |
প্রিজম কীভাবে সাদা আলো ভাঙে?
প্রিজম (Prism) একটি ত্রিভুজাকৃতি কাচের খণ্ড যার দুটি প্রতিসারক তল থাকে। যখন সাদা আলো প্রিজমের ভেতর দিয়ে যায়, তখন বিভিন্ন রঙের আলোর প্রতিসরাঙ্ক ভিন্ন হওয়ায় সেগুলো আলাদা আলাদাভাবে বেঁকে যায়। এই ঘটনাকে বিচ্ছুরণ (Dispersion) বলে।
বিচ্ছুরণ আবিষ্কার করেন স্যার আইজ্যাক নিউটন, ১৬৬৬ সালে। তিনি দেখালেন সাদা আলো আসলে সাতটি রঙের মিশ্রণ — এই আবিষ্কার বিজ্ঞানের ইতিহাসে একটি মাইলফলক।
বর্ণালি (Spectrum) ও VIBGYOR
কনসেপ্ট: সাদা আলোর সাতটি রং সাদা আলো প্রিজমে বিচ্ছুরিত হলে: বেগুনি (Violet) → নীল (Indigo) → আকাশি (Blue) → সবুজ (Green) → হলুদ (Yellow) → কমলা (Orange) → লাল (Red) VIBGYOR ক্রম মনে রাখুন: Violet Indigo Blue Green Yellow Orange Red বেগুনির তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে কম → বেশি বাঁকে (ঊর্ধ্বমুখী) | লালের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি → কম বাঁকে সাদা আলোর বর্ণালিতে মধ্য বর্ণ: হলুদ (Yellow) |
বর্ণ | তরঙ্গদৈর্ঘ্য (nm) | প্রতিসরাঙ্ক (কাচে) | বাঁকানোর পরিমাণ |
বেগুনি (Violet) | ৩৮০–৪৫০ | সর্বোচ্চ | সর্বাধিক |
নীল (Blue) | ৪৫০–৪৯৫ | বেশি | বেশি |
সবুজ (Green) | ৪৯৫–৫৭০ | মাঝারি | মাঝারি |
হলুদ (Yellow) | ৫৭০–৫৯০ | মাঝারি | মাঝারি (মধ্য বর্ণ) |
কমলা (Orange) | ৫৯০–৬২০ | কম | কম |
লাল (Red) | ৬২০–৭৫০ | সর্বনিম্ন | সর্বনিম্ন |
রংধনু (Rainbow) ও বর্ণালি
রংধনু হলো অশুদ্ধ বর্ণালি (Impure Spectrum) — কারণ উপাদান রঙগুলো একে অপরের উপর পড়ে স্পষ্টভাবে আলাদা করা যায় না
শুদ্ধ বর্ণালি (Pure Spectrum): যেখানে রঙগুলো স্পষ্টভাবে আলাদা — প্রিজম ঠিকমতো ব্যবহার করলে
রংধনু তৈরির কারণ: বৃষ্টির ফোঁটায় আলোর বিচ্ছুরণ ও অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন
আকাশ নীল দেখায় কারণ: নীল আলোর বিক্ষেপণ তুলনামূলক বেশি (রেলে বিক্ষেপণ)
প্রিজমের প্রতিসারক তলের সংখ্যা: ২টি — পিডিএফ থেকে প্রাপ্ত
টপিক ৫ | মানুষের চোখ ও দৃষ্টিত্রুটি (Human Eye & Vision Defects) |
চোখ কীভাবে দেখে?
মানুষের চোখ একটি অসাধারণ আলোক যন্ত্র। চোখ আলো গ্রহণ করে রেটিনায় (Retina) সদ্বিম্ব তৈরি করে এবং স্নায়ু সংকেতের মাধ্যমে মস্তিষ্কে পাঠায়। চোখের ক্রিস্টালাইন লেন্স (Crystalline Lens) উত্তল লেন্স হিসেবে কাজ করে এবং পেশির সাহায্যে নমনীয় হওয়ায় কাছে-দূরে দেখার সাথে সাথে ফোকাস পরিবর্তন করে।
চোখের বিভিন্ন অংশ ও কাজ
অংশ | কাজ |
কর্নিয়া (Cornea) | আলো প্রবেশের প্রথম প্রতিসারক মাধ্যম; চোখের সামনের স্বচ্ছ আবরণ |
আইরিশ (Iris) | পিউপিলের আকার নিয়ন্ত্রণ করে; আলোর পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ |
পিউপিল (Pupil) | চোখের কালো গোলাকার অংশ; আলো ঢোকার পথ; উজ্জ্বল আলোয় ছোট, অন্ধকারে বড় হয় |
ক্রিস্টালাইন লেন্স (Crystalline Lens) | উত্তল লেন্সের মতো কাজ করে; আলোকে রেটিনায় কেন্দ্রীভূত করে; নমনীয় |
রেটিনা (Retina) | দুই ধরনের কোষ: রড (আলো-অন্ধকার) ও কোন (রঙ); প্রতিবিম্ব তৈরি হয় |
ফোভিয়া (Fovea) | রেটিনার সবচেয়ে স্পষ্ট দেখার অংশ; শুধু কোন কোষ থাকে |
অপটিক নার্ভ (Optic Nerve) | চোখ থেকে মস্তিষ্কে সংকেত পাঠায় |
ব্লাইন্ড স্পট (Blind Spot) | যেখানে অপটিক নার্ভ চোখের সাথে যুক্ত; কোনো কোষ নেই; দেখা যায় না |
অ্যাকুয়াস হিউমার | চোখের সামনের অংশের তরল; চাপ বজায় রাখে |
ভিট্রিয়াস হিউমার | চোখের পেছনের জেলির মতো পদার্থ; আকৃতি বজায় রাখে |
দৃষ্টিত্রুটি ও সংশোধন
দৃষ্টিত্রুটি | ইংরেজি নাম | কারণ | লক্ষণ | সংশোধন |
নিকটদৃষ্টি (Myopia) | Short-sightedness | চোখের বল বড় বা লেন্সের ক্ষমতা বেশি; প্রতিবিম্ব রেটিনার সামনে পড়ে | কাছে স্পষ্ট, দূরে ঝাপসা | অবতল লেন্স চশমা |
দূরদৃষ্টি (Hypermetropia) | Long-sightedness | চোখের বল ছোট বা লেন্সের ক্ষমতা কম; প্রতিবিম্ব রেটিনার পেছনে পড়ে | দূরে স্পষ্ট, কাছে ঝাপসা | উত্তল লেন্স চশমা |
বার্ধক্য দৃষ্টি (Presbyopia) | Old-age sight | বয়সে লেন্সের নমনীয়তা কমে; কাছে-দূরে উভয়ই সমস্যা | ৪০-৪৫ বছর পরে | বাইফোকাল লেন্স |
দৃষ্টিবিভ্রম (Astigmatism) | Astigmatism | কর্নিয়া বা লেন্সের অসামঞ্জস্যপূর্ণ বাঁকানো | ঝাপসা বা বিকৃত দেখা | সিলিন্ড্রিক্যাল লেন্স |
বিশেষ নোট: চোখের বিশেষ তথ্য চোখের রেটিনায় সদ্বিম্ব (Real image) তৈরি হয় এবং এটি উল্টো ও ছোট হয়। মস্তিষ্ক এটিকে সোজা করে দেখায়। চোখের লেন্সের প্রতিস্থাপন হয় কর্নিয়া দিয়ে — পিডিএফ থেকে প্রাপ্ত (চক্ষু দানের ক্ষেত্রে কর্নিয়া প্রতিস্থাপন করা হয়) পরিষ্কার দেখার স্বাভাবিক দূরত্ব: ২৫ সেমি (Least Distance of Distinct Vision) রড কোষ: আলো-অন্ধকার বোঝে | কোন কোষ: রঙ বোঝে |
টপিক ৬ | অণুবীক্ষণ যন্ত্র (Microscope) |
অণুবীক্ষণ যন্ত্র কীভাবে কাজ করে?
অণুবীক্ষণ যন্ত্র (Microscope) হলো এমন একটি আলোক যন্ত্র যা খুব ছোট বস্তু বড় করে দেখায়। এটি আবিষ্কার করেন জেড ভ্যানসন (Zacharias Janssen), প্রায় ১৫৯০ সালে। সাধারণ যৌগিক অণুবীক্ষণ যন্ত্রে দুটি উত্তল লেন্স থাকে — অভিদর্শক (Objective) ও নয়নকাচ বা অভিনেত্র (Eyepiece)।
অণুবীক্ষণের প্রকার | গঠন / নীতি | ব্যবহার |
সরল অণুবীক্ষণ (Simple Microscope) | একটি উত্তল লেন্স; আবর্ধন = ১ + D/f (D = ২৫ সেমি) | ঘড়ি মেরামতি, ছোট বস্তু দেখা |
যৌগিক অণুবীক্ষণ (Compound Microscope) | দুটি উত্তল লেন্স: Objective + Eyepiece; বস্তু Objective-এর সামনে ফোকাসের একটু বাইরে রাখা হয় | জীববিজ্ঞান গবেষণাগারে কোষ দেখা |
ইলেকট্রন অণুবীক্ষণ (Electron Microscope) | আলোর পরিবর্তে ইলেকট্রন রশ্মি ব্যবহার; অনেক বেশি বিভেদন ক্ষমতা | ভাইরাস, DNA, অতি সূক্ষ্ম কাঠামো দেখা |
বিশেষ নোট: যৌগিক অণুবীক্ষণের কার্যনীতি বস্তু → Objective লেন্স (ফোকাসের একটু বাইরে) → বড় সদ্বিম্ব তৈরি হয় → এই বিম্ব Eyepiece-এর ফোকাসের ভেতরে পড়ে → Eyepiece আরও বড় করে → চোখ দেখে। যৌগিক অণুবীক্ষণ যন্ত্রের মোট আবর্ধন = Objective আবর্ধন × Eyepiece আবর্ধন। আবর্ধন বাড়াতে: ফোকাস দূরত্ব কমাতে হয়। |
টপিক ৭ | দূরবীক্ষণ যন্ত্র (Telescope) |
দূরবীক্ষণ যন্ত্র কীভাবে কাজ করে?
দূরবীক্ষণ যন্ত্র (Telescope) দূরের বস্তু কাছে দেখায়। এটি আবিষ্কার করেন হান্স লিপারশি (Hans Lippershey) ১৬০৮ সালে, এবং গ্যালিলিও গ্যালিলি এটি উন্নত করে আকাশ পর্যবেক্ষণে ব্যবহার করেন। দূরবীক্ষণ যন্ত্রে Objective লেন্সের ফোকাস দূরত্ব বেশি এবং Eyepiece-এর কম হয়।
প্রকার | নীতি | বিশেষ তথ্য |
প্রতিসারক দূরবীক্ষণ (Refracting Telescope) | দুটি উত্তল লেন্স — বড় Objective + ছোট Eyepiece | গ্যালিলিও প্রথম ব্যবহার করেন; দূরের তারা দেখতে |
প্রতিফলক দূরবীক্ষণ (Reflecting Telescope) | বড় অবতল দর্পণ + ছোট উত্তল লেন্স | নিউটন আবিষ্কার করেন; বড় মহাকাশ পর্যবেক্ষণে |
গ্যালিলিওর দূরবীক্ষণ | উত্তল Objective + অবতল Eyepiece | সোজা প্রতিবিম্ব; থিয়েটার ও শিপে ব্যবহৃত |
দূরবীক্ষণ যন্ত্রের আবর্ধন = fo / fe (fo = Objective ফোকাস, fe = Eyepiece ফোকাস)
আবর্ধন বাড়াতে: Objective-এর ফোকাস দূরত্ব বাড়াতে হবে এবং Eyepiece-এর কমাতে হবে
সাধারণ দূরবীক্ষণ যন্ত্রে প্রতিবিম্ব উল্টো দেখায় — তাই স্থলে ব্যবহারের জন্য আরও একটি লেন্স যোগ করা হয়
টপিক ৮ | ক্যামেরা (Camera) — গঠন ও কার্যপ্রণালি |
ক্যামেরা চোখের মতোই কাজ করে
ক্যামেরা মূলত মানুষের চোখের অনুরূপ। ক্যামেরা আবিষ্কার করেন জর্জ ইস্টম্যান (George Eastman)। আধুনিক ক্যামেরায় উত্তল লেন্স ব্যবহার করে বস্তুর সদ্বিম্ব ফিল্ম বা সেন্সারে তৈরি হয়।
ক্যামেরার অংশ | মানবচোখের সমতুল্য অংশ | কাজ |
লেন্স (Lens) | ক্রিস্টালাইন লেন্স | বস্তুর সদ্বিম্ব তৈরি করে; উত্তল লেন্স ব্যবহৃত হয় |
অ্যাপারচার/ডায়াফ্রাম (Aperture) | পিউপিল (Pupil) | আলোর পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করে |
ফিল্ম / ইমেজ সেন্সর | রেটিনা (Retina) | প্রতিবিম্ব ধারণ করে |
শাটার (Shutter) | পাপড়ি (Eyelid) | আলো প্রবেশের সময় নিয়ন্ত্রণ করে |
ক্যামেরায় কোন ধরনের প্রতিবিম্ব গঠিত হয়? → সদ্বিম্ব (Real image)
ক্যামেরায় কোন ধরনের লেন্স ব্যবহৃত হয়? → উত্তল লেন্স (Convex Lens)
পুরনো ফিল্ম ক্যামেরায় সিলভার ব্রোমাইড (AgBr) ব্যবহৃত হত — পিডিএফ থেকে প্রাপ্ত
ডিজিটাল ক্যামেরায় CCD বা CMOS সেন্সর আলোকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে
টপিক ৯ | অপটিক্যাল ফাইবার ও আধুনিক প্রয়োগ |
আলো দিয়ে তথ্য পাঠানো!
অপটিক্যাল ফাইবার (Optical Fiber) হলো সরু কাচের তন্তু যার মধ্যে পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের (TIR) মাধ্যমে আলো দীর্ঘ পথ পাড়ি দিতে পারে। এই প্রযুক্তিতে তথ্য (ইন্টারনেট, টেলিফোন) আলোর আকারে পাঠানো হয় — ধাতব তারের চেয়ে অনেক দ্রুত ও নির্ভরযোগ্য।
আলোক যন্ত্র/প্রযোগ | মূল নীতি | বিশেষ তথ্য |
অপটিক্যাল ফাইবার | পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন (TIR) | ইন্টারনেট, টেলিফোন, মেডিকেল এন্ডোস্কোপি |
হীরক উজ্জ্বল দেখায় | পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন (TIR) | হীরকের কাটিং এমনভাবে যে আলো বাইরে বেরোতে পারে না |
পেরিস্কোপ | প্রতিফলন (দুটি সমতল দর্পণ/প্রিজম) | ডুবোজাহাজে পানির উপর দেখতে |
ক্যালিডোস্কোপ | তিনটি সমতল দর্পণে বারবার প্রতিফলন | সুন্দর নকশা তৈরি; খেলনা |
অটোকোলিমেটর | সমতল দর্পণে প্রতিফলন | কোণ পরিমাপে ব্যবহৃত |
এন্ডোস্কোপ | অপটিক্যাল ফাইবার | শরীরের ভেতরে দেখতে; চিকিৎসায় |
বিশেষ নোট: পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন (Total Internal Reflection - TIR) শর্ত ১: আলো অবশ্যই ঘন মাধ্যম থেকে হালকা মাধ্যমে যেতে হবে (যেমন কাচ → বায়ু) শর্ত ২: আপতন কোণ অবশ্যই সংকট কোণের চেয়ে বেশি হতে হবে কাচের সংকট কোণ প্রায় ৪২°; হীরকের সংকট কোণ মাত্র ২৪° — তাই হীরক বেশি উজ্জ্বল প্রয়োগ: অপটিক্যাল ফাইবার, হীরকের উজ্জ্বলতা, মরীচিকা (Mirage) |
টপিক ১০ | আলোক যন্ত্রপাতির তুলনামূলক মাস্টার চার্ট |
যন্ত্র | ব্যবহৃত লেন্স / দর্পণ | গঠিত প্রতিবিম্ব | বিশেষ তথ্য |
ক্যামেরা | উত্তল লেন্স | সদ্বিম্ব (Real), উল্টো, ছোট | ফিল্মে বা সেন্সারে প্রতিবিম্ব গঠিত হয় |
চোখ (স্বাভাবিক) | উত্তল লেন্স (ক্রিস্টালাইন) | সদ্বিম্ব, উল্টো | রেটিনায় প্রতিবিম্ব; মস্তিষ্ক সোজা করে |
সাধারণ আয়না (দর্পণ) | সমতল দর্পণ | অসদ্বিম্ব, সোজা, সমান | পার্শ্বীয় পরিবর্তন ঘটে (বাম-ডান) |
গাড়ির rear view | উত্তল দর্পণ | অসদ্বিম্ব, সোজা, ছোট | প্রশস্ত দৃষ্টিক্ষেত্র |
দন্ত চিকিৎসার দর্পণ | অবতল দর্পণ | অসদ্বিম্ব, সোজা, বড় | ফোকাসের ভেতরে বস্তু রাখা হয় |
সৌর চুল্লি / হেডলাইট | অবতল দর্পণ | বিন্দু/সমান্তরাল | আলো কেন্দ্রীভূত করে তাপ বা সমান্তরাল রশ্মি |
সাধারণ অণুবীক্ষণ | উত্তল লেন্স (একটি) | অসদ্বিম্ব, সোজা, বড় | আবর্ধন = 1 + D/f |
যৌগিক অণুবীক্ষণ | দুটি উত্তল লেন্স | অসদ্বিম্ব, উল্টো, বড় | Objective + Eyepiece |
দূরবীক্ষণ (প্রতিসারক) | দুটি উত্তল লেন্স | অসদ্বিম্ব, উল্টো | দূরের বস্তু দেখা |
সিনেমার প্রজেক্টর | অবতল লেন্স | সদ্বিম্ব, উল্টো, বড় | পর্দায় বড় প্রতিবিম্ব |
নিকটদৃষ্টি চশমা | অবতল লেন্স | — | প্রতিসরাঙ্ক কমায় |
দূরদৃষ্টি চশমা | উত্তল লেন্স | — | প্রতিসরাঙ্ক বাড়ায় |
টপিক ১১ | মনে রাখার ট্রিক ও নেমোনিক |
★ লেন্স ও দর্পণ ব্যবহার মনে রাখুন "CCD": Camera=Convex Lens, Car rear=Convex mirror, Dentist=Concave mirror "উত্তল দূরে দেখায়, অবতল কাছে দেখায়" → উত্তল = দূরদৃষ্টির চশমা | অবতল = নিকটদৃষ্টির চশমা "সৌর চুল্লি অবতল দর্পণ" → আলো কেন্দ্রে জড়ো করে তাপ উৎপাদন |
★ রঙের বর্ণালি মনে রাখুন "VIBGYOR বা বেনীআসহকলা" → বেগুনি-নীল-আকাশি-সবুজ-হলুদ-কমলা-লাল "ভায়োলেট সবচেয়ে বেশি বাঁকে, লাল সবচেয়ে কম" → V বেশি, R কম "রংধনু = অশুদ্ধ বর্ণালি" → রঙগুলো আলাদা নয়, মিশে আছে "মধ্য বর্ণ = হলুদ" — VIBGYOR-এ হলুদ মাঝখানে |
★ দৃষ্টিত্রুটি মনে রাখুন "Myopia = My eye cannot see far" → নিকটদৃষ্টি = অবতল লেন্স "Hypermetropia = High range" → দূরদৃষ্টি = উত্তল লেন্স "বার্ধক্য = বাইফোকাল" → Presbyopia = Bifocal lens |
★ আবিষ্কারক মনে রাখুন "অণুবীক্ষণ = ভ্যানসন" → Zacharias Janssen আবিষ্কার করেন "আলোর বিচ্ছুরণ = নিউটন ১৬৬৬" → Newton + 1666 "ক্যামেরা = ইস্টম্যান" → George Eastman "দূরবীক্ষণ = লিপারশি" → Hans Lippershey (১৬০৮) |
টপিক ১২ | প্রশ্ন ও উত্তর |
প্রশ্ন 1: ক্যামেরায় কোন ধরনের লেন্স ব্যবহৃত হয়?
উত্তর: উত্তল লেন্স (Convex Lens) — এটি সদ্বিম্ব তৈরি করে।
প্রশ্ন 2: ক্যামেরায় কোন ধরনের প্রতিবিম্ব গঠিত হয়?
উত্তর: সদ্বিম্ব (Real image) — উল্টো ও ছোট।
প্রশ্ন 3: গাড়িতে rear view mirror হিসেবে কোন দর্পণ ব্যবহৃত হয়?
উত্তর: উত্তল দর্পণ (Convex Mirror) — প্রশস্ত দৃষ্টিক্ষেত্র দেয়।
প্রশ্ন 4: দন্ত চিকিৎসায় কোন দর্পণ ব্যবহার করা হয়?
উত্তর: অবতল দর্পণ (Concave Mirror) — বড় ও সোজা প্রতিবিম্ব দেয়।
প্রশ্ন 5: সিনেমার প্রজেক্টরে কোন লেন্স ব্যবহৃত হয়?
উত্তর: অবতল লেন্স (Concave Lens) — পিডিএফ থেকে প্রাপ্ত।
প্রশ্ন 6: সমতল দর্পণের বক্রতা ব্যাসার্ধ কত?
উত্তর: অসীম (∞)।
প্রশ্ন 7: প্রিজমের প্রতিসারক তলের সংখ্যা কতটি?
উত্তর: ২টি।
প্রশ্ন 8: আলোর বিচ্ছুরণ কে আবিষ্কার করেন? কত সালে?
উত্তর: স্যার আইজ্যাক নিউটন, ১৬৬৬ সালে।
প্রশ্ন 9: রংধনু কোন ধরনের বর্ণালি?
উত্তর: অশুদ্ধ বর্ণালি — বৃষ্টির ফোঁটায় আলোর বিচ্ছুরণে তৈরি।
প্রশ্ন 10: সাদা আলোর বর্ণালিতে মধ্য বর্ণ কোনটি?
উত্তর: হলুদ (Yellow)।
প্রশ্ন 11: শূন্যমাধ্যমে আলোর বেগ কত?
উত্তর: ৩×১০⁸ m/s (প্রায় ৩ লক্ষ কিমি/সেকেন্ড)।
প্রশ্ন 12: বায়ুর সাপেক্ষে জলের প্রতিসরাঙ্ক কত?
উত্তর: ১.৩৩।
প্রশ্ন 13: অণুবীক্ষণ যন্ত্র কে আবিষ্কার করেন?
উত্তর: জেড ভ্যানসন (Zacharias Janssen)।
প্রশ্ন 14: কোন ধরনের অণুবীক্ষণ যন্ত্রে দুটি উত্তল লেন্স থাকে?
উত্তর: যৌগিক অণুবীক্ষণ যন্ত্রে (Compound Microscope)।
প্রশ্ন 15: নিকটদৃষ্টি (Myopia) কোন লেন্স দিয়ে সংশোধন করা হয়?
উত্তর: অবতল লেন্স (Concave Lens)।
প্রশ্ন 16: দূরদৃষ্টি (Hypermetropia) কোন লেন্স দিয়ে সংশোধন করা হয়?
উত্তর: উত্তল লেন্স (Convex Lens)।
প্রশ্ন 17: চোখের রেটিনায় কোন ধরনের প্রতিবিম্ব গঠিত হয়?
উত্তর: সদ্বিম্ব (Real image) — উল্টো ও ছোট।
প্রশ্ন 18: পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের একটি প্রয়োগ বলো?
উত্তর: অপটিক্যাল ফাইবার ও হীরকের উজ্জ্বলতা।
প্রশ্ন 19: হীরক উজ্জ্বল দেখায় কোন কারণে?
উত্তর: পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন (TIR)-এর কারণে।
প্রশ্ন 20: পুরনো ফিল্ম ক্যামেরায় কোন যৌগ ব্যবহৃত হত?
উত্তর: সিলভার ব্রোমাইড (AgBr)।
প্রশ্ন 21: অবতল দর্পণের কোথায় বস্তু রাখলে অসদ্বিম্ব পাওয়া যায়?
উত্তর: ফোকাসের ভেতরে (F ও P-র মধ্যে) রাখলে — অসদ্, সোজা ও বড় প্রতিবিম্ব।
প্রশ্ন 22: সৌর চুল্লিতে কোন দর্পণ ব্যবহৃত হয়?
উত্তর: অবতল দর্পণ (Concave Mirror)।
প্রশ্ন 23: আকাশ নীল দেখায় কেন?
উত্তর: নীল আলোর বিক্ষেপণ (Scattering) তুলনামূলক বেশি (রেলে বিক্ষেপণ)।
প্রশ্ন 24: সবুজ কাচের মধ্য দিয়ে লাল ফুল দেখলে কেমন দেখাবে?
উত্তর: কালো — কারণ সবুজ কাচ শুধু সবুজ আলো পার করে; লাল আলো শোষিত হয়।
প্রশ্ন 25: স্নেলের সূত্র কী?
উত্তর: n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂; যেখানে n = প্রতিসরাঙ্ক, θ = আপতন/প্রতিসরণ কোণ।
প্রশ্ন 26: অবতল দর্পণের ফোকাস দূরত্ব ২৫ সেমি হলে বক্রতা ব্যাসার্ধ কত?
উত্তর: ৫০ সেমি।
প্রশ্ন 27: প্রতিফলনের সূত্র কী?
উত্তর: আপতন কোণ (i) = প্রতিফলন কোণ (r)।
প্রশ্ন 28: দূরবীক্ষণ যন্ত্রের আবর্ধন কীভাবে বাড়ানো যায়?
উত্তর: Objective-এর ফোকাস দূরত্ব বাড়িয়ে ও Eyepiece-এর কমিয়ে।
প্রশ্ন 29: বেগুনি রঙ কোন দিকে বেশি বাঁকে?
উত্তর: বেগুনির তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে কম, তাই এটি সবচেয়ে বেশি বাঁকে।
প্রশ্ন 30: লেন্সের ক্ষমতার একক কী?
উত্তর: ডায়প্টার (Dioptre)।
প্রশ্ন 31: উত্তল লেন্সের ক্ষমতা ধনাত্মক না ঋণাত্মক?
উত্তর: ধনাত্মক (+)।
প্রশ্ন 32: অবতল লেন্সের ক্ষমতা ধনাত্মক না ঋণাত্মক?
উত্তর: ঋণাত্মক (−)।
প্রশ্ন 33: জলের ওপর তেলের সরকে রঙিন দেখায় কেন?
উত্তর: আলোর ব্যতিচার ধর্মের (Interference) কারণে।
প্রশ্ন 34: সাবানের বুদবুদে পাতলা ছবি দেখা যায় কেন?
উত্তর: আলোর ব্যতিচার ধর্মের (Interference) কারণে।
বিশেষ নোট: পরীক্ষার আগে শেষ মুহূর্তের রিভিশন লেন্স: ক্যামেরা = উত্তল | নিকটদৃষ্টি সংশোধন = অবতল | দূরদৃষ্টি সংশোধন = উত্তল দর্পণ: গাড়ির rear view = উত্তল | দন্ত চিকিৎসা = অবতল | সৌর চুল্লি = অবতল সমতল দর্পণের বক্রতা ব্যাসার্ধ = অসীম | জলের প্রতিসরাঙ্ক = ১.৩৩ বিচ্ছুরণ: নিউটন ১৬৬৬ | রংধনু = অশুদ্ধ বর্ণালি | মধ্য বর্ণ = হলুদ VIBGYOR: বেগুনি সবচেয়ে বেশি বাঁকে, লাল সবচেয়ে কম বাঁকে অণুবীক্ষণ আবিষ্কারক: ভ্যানসন | দূরবীক্ষণ: লিপারশি | ক্যামেরা: ইস্টম্যান TIR (পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন) → হীরক উজ্জ্বল + অপটিক্যাল ফাইবার চোখে সদ্বিম্ব রেটিনায় | কর্নিয়া দান = চক্ষু দান | চোখের লেন্স = উত্তল |