কিভাবে একটি প্রিজম কাজ করে? আলো, প্রতিসরণ, এবং বিচ্ছুরণ ব্যাখ্যা করা হয়েছে

একটি প্রিজম কাচের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় আলোকে বাঁকিয়ে কাজ করে এবং আলোর প্রতিটি রঙ একটু ভিন্ন কোণে বাঁকানোর কারণে, সাদা আলোর পাখাগুলি সম্পূর্ণ দৃশ্যমান বর্ণালীতে পরিণত হয়। এই প্রক্রিয়াটিতে দুটি মূল শারীরিক নীতি জড়িত: প্রতিসরণ এবং বিচ্ছুরণ . এই দুটি শক্তি কীভাবে মিথস্ক্রিয়া করে তা বোঝা আকাশে রংধনু থেকে শুরু করে পদার্থবিজ্ঞানের ল্যাবে লেজার পরীক্ষা পর্যন্ত সবকিছু ব্যাখ্যা করে।

আলো প্রিজমে প্রবেশ করলে কী ঘটে

যখন আলোর রশ্মি বাতাস থেকে কাঁচে যায়, তখন তা ধীর হয়ে যায়। কাচ বাতাসের চেয়ে অপটিক্যালি ঘন, যার মানে আলো কম গতিতে এর মধ্য দিয়ে চলে। গতির এই পরিবর্তনের ফলে আলোক রশ্মি দুটি পদার্থের মধ্যবর্তী সীমারেখায় বাঁকে যায়। এই নমন বলা হয় প্রতিসরণ .

বাঁকের পরিমাণ স্নেলস আইন দ্বারা বর্ণিত হয়েছে, যেখানে বলা হয়েছে যে আপতন কোণের সাইনের অনুপাত প্রতিসরণ কোণের সাইনের অনুপাত দুটি মাধ্যমের আলোর গতির অনুপাতের সমান। ব্যবহারিক পরিভাষায়, আলো একটি ঘন মাধ্যমের মধ্যে প্রবেশ করার সময় পৃষ্ঠের লম্ব রেখার দিকে বাঁকে এবং প্রস্থান করার সময় এটি থেকে দূরে বেঁকে যায়।

একটি প্রিজম কমপক্ষে দুটি সমতল, কোণীয় পৃষ্ঠের আকৃতির। আলো এক মুখ দিয়ে প্রবেশ করে অন্য মুখ দিয়ে বেরিয়ে যায়। কারণ দুটি পৃষ্ঠ সমান্তরাল নয়, প্রবেশের সময় যে প্রতিসরণ ঘটে তা প্রস্থানের সময় বাতিল করে না। পরিবর্তে, উভয় প্রতিসরণ যৌগিক, একই দিকে আলোকে আরও বাঁকিয়ে।

কেন সাদা আলো রঙে বিভক্ত হয়

সাদা আলো একক রঙ নয়। এটি দৃশ্যমান বর্ণালীর সমস্ত রঙের মিশ্রণ, প্রতিটির নিজস্ব তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে। ভায়োলেট আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 380 থেকে 450 ন্যানোমিটার, যখন লাল আলো অন্য প্রান্তে প্রায় 620 থেকে 750 ন্যানোমিটারে বসে।

গুরুত্বপূর্ণ বিশদটি হল যে কাচ বিভিন্ন পরিমাণে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে ধীর করে দেয়। ভায়োলেটের মতো ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য, কাচের ভিতরে আরও ধীর হয়ে যায় এবং তাই আরও তীব্রভাবে বাঁকে। লম্বা তরঙ্গদৈর্ঘ্য, লালের মতো, কম ধীর এবং কম বাঁক। তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর ভিত্তি করে নমন কোণের এই পরিবর্তনকে বলা হয় বিচ্ছুরণ .

একটি সাধারণ কাচের প্রিজমে, ভায়োলেট এবং লাল আলোর মধ্যে প্রতিসরণ সূচকের পার্থক্য প্রায় 0.02 থেকে 0.05 , কাচের ধরনের উপর নির্ভর করে। প্রিজম থেকে আলো বেরিয়ে গেলে এই ছোট পার্থক্যটিই রংগুলিকে দৃশ্যমান রংধনুতে ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য যথেষ্ট।

বর্ণালীতে রঙের অর্ডার

রঙগুলি সর্বদা একই ক্রমানুসারে উপস্থিত হয় কারণ তারা সর্বদা স্থির, অনুমানযোগ্য পরিমাণে বাঁকে। সর্বনিম্ন বাঁক থেকে সর্বাধিক বাঁক পর্যন্ত, আদেশটি হল:

• লাল
• কমলা
• হলুদ
• সবুজ
• নীল
• নীল
• ভায়োলেট

এটি প্রাকৃতিক রংধনুতে দেখা যায় একই ক্রম, যেখানে জলের ফোঁটাগুলি বায়ুমণ্ডলে ক্ষুদ্র প্রিজম হিসাবে কাজ করে।

প্রিজম আকৃতির ভূমিকা

একটি আদর্শ প্রিজমের ত্রিভুজাকার আকৃতি আকস্মিক নয়। ত্রিভুজের শীর্ষে অবস্থিত কোণ, যাকে শীর্ষ কোণ বা প্রিজম কোণ বলা হয়, আলোর মোট কতটা বিচ্যুতি হয় তা সরাসরি নিয়ন্ত্রণ করে। একটি বৃহত্তর শীর্ষ কোণ রঙের মধ্যে বৃহত্তর বিচ্ছেদ তৈরি করে।

বেশিরভাগ প্রদর্শনের প্রিজমের একটি শীর্ষ কোণ রয়েছে 60 ডিগ্রী , যা একটি চরম জ্যামিতির প্রয়োজন ছাড়াই একটি শক্তিশালী এবং সহজে দৃশ্যমান বিচ্ছুরণ প্রদান করে। একটি 30-ডিগ্রি প্রিজম আলোকে আরও মৃদুভাবে প্রতিফলিত করে, যখন 70 ডিগ্রির উপরে কোণগুলি পৃষ্ঠের অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের কারণে আলোর উল্লেখযোগ্য ক্ষতি হতে শুরু করে।

প্রিজমের উপাদানও গুরুত্বপূর্ণ। ঘন ফ্লিন্ট গ্লাসের স্ট্যান্ডার্ড বোরোসিলিকেট কাচের তুলনায় উচ্চ প্রতিসরাঙ্ক সূচক রয়েছে, তাই এটি রঙগুলিকে আরও দৃঢ়ভাবে বিচ্ছুরণ করে। এই কারণেই যে অপটিক্যাল যন্ত্রগুলির সুনির্দিষ্ট রঙ পৃথকীকরণের প্রয়োজন হয় সেগুলি সাধারণ জানালার কাচের পরিবর্তে বিশেষভাবে তৈরি কাচ ব্যবহার করে।

প্রতিসরণ সূচক রং জুড়ে তুলনা

যদিও প্রতিসরাঙ্ক সূচকের পার্থক্যগুলি কাগজে ছোট দেখায়, প্রিজমের জ্যামিতি যখন বহির্গমন মুখ জুড়ে তাদের প্রসারিত করে তখন তারা রঙের একটি স্পষ্টভাবে দৃশ্যমান বিস্তার তৈরি করে।

একটি প্রিজম কি আলোকে আবার সাদাতে ফেরাতে পারে?

হ্যাঁ। আইজ্যাক নিউটন 1666 সালে প্রথম থেকে বিচ্ছুরিত বর্ণালীর পথে একটি দ্বিতীয় প্রিজম উল্টে রেখে এটি প্রদর্শন করেছিলেন। দ্বিতীয় প্রিজম প্রতিটি রঙকে আবার সারিবদ্ধভাবে বাঁকিয়ে সাদা আলোর একটি একক রশ্মিতে পুনরায় সংযুক্ত করে। এই পরীক্ষাটি দুটি জিনিস প্রমাণ করেছে: সাদা আলোতে সমস্ত রঙ রয়েছে, এবং প্রিজম নিজেই আলোকে রঙ যোগ করে না তবে শুধুমাত্র যা আগে থেকে ছিল তা প্রকাশ করে।

অপটিক্যাল ডিজাইনে এই রিভার্সিবিলিটি গুরুত্বপূর্ণ। যে সিস্টেমগুলিকে বিশ্লেষণের জন্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য আলাদা করতে হবে সেগুলি পরবর্তীতে তথ্যের কোন ক্ষতি ছাড়াই তাদের পুনরায় একত্রিত করতে পারে, কোন বিকৃতি ছাড়াই আদর্শ অপটিক্স ধরে নিয়ে।

রঙ পৃথকীকরণের বাইরে প্রিজমের ব্যবহারিক ব্যবহার

প্রিজমগুলি শুধুমাত্র রংধনু তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় না। তারা অপটিক্যাল যন্ত্র এবং প্রযুক্তিতে বিভিন্ন সুনির্দিষ্ট ফাংশন পরিবেশন করে।

স্পেকট্রোস্কোপি

পদার্থ দ্বারা নির্গত বা শোষিত আলো বিশ্লেষণ করতে বিজ্ঞানীরা প্রিজম-ভিত্তিক স্পেকট্রোমিটার ব্যবহার করেন। প্রতিটি উপাদান একটি আঙ্গুলের ছাপের মতো কাজ করে বর্ণালী রেখার একটি অনন্য সেট তৈরি করে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এই কৌশলটি ব্যবহার করে নক্ষত্রের রাসায়নিক সংমিশ্রণ নির্ধারণ করতে যা লক্ষ লক্ষ আলোকবর্ষ দূরে রয়েছে, কখনও একটি ভৌত ​​নমুনা সংগ্রহ না করে।

বাইনোকুলার এবং পেরিস্কোপ

ছাদের প্রিজম এবং পোরো প্রিজম বাইনোকুলার ব্যবহার করে সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন বিচ্ছুরণের চেয়ে। আলো যখন কাচের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠকে ক্রিটিকাল অ্যাঙ্গেলের চেয়ে খাড়া কোণে আঘাত করে, তখন এটি কোনও ক্ষতি ছাড়াই সম্পূর্ণরূপে প্রতিফলিত হয়। এটি বাইনোকুলারগুলিকে ইমেজের উজ্জ্বলতা এবং অভিযোজন বজায় রেখে অপটিক্যাল পাথকে একটি কম্প্যাক্ট আকারে ভাঁজ করতে দেয়।

টেলিযোগাযোগ এবং ফাইবার অপটিক্স

ফাইবার অপটিক নেটওয়ার্কে তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিভাজন মাল্টিপ্লেক্সিং বিচ্ছুরণ-ভিত্তিক উপাদান ব্যবহার করে যা প্রিজমের মতোই কাজ করে। বিভিন্ন ডাটা চ্যানেল আলোর বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর প্রেরণ করা হয় এবং তারপরে ডিফ্র্যাকশন গ্রেটিং বা প্রিজমের মতো উপাদান ব্যবহার করে আলাদা বা একত্রিত করা হয়, যা একটি একক ফাইবারকে একই সাথে প্রচুর পরিমাণে তথ্য বহন করতে দেয়।

ক্যামেরা এবং প্রজেক্টর সিস্টেম

হাই-এন্ড ভিডিও ক্যামেরাগুলি আগত আলোকে আলাদা লাল, সবুজ এবং নীল চ্যানেলে ভাগ করতে বিম-বিভাজন প্রিজম ব্যবহার করে, প্রতিটি একটি ডেডিকেটেড সেন্সর দ্বারা ক্যাপচার করা হয়। এটি একক-সেন্সর সিস্টেমের তুলনায় আরও সঠিক রঙের প্রজনন তৈরি করে যা রঙ ফিল্টার অ্যারেগুলির উপর নির্ভর করে।

ঘটনার কোণ কিভাবে আউটপুটকে প্রভাবিত করে

যে কোণে আলো প্রিজম পৃষ্ঠকে আঘাত করে তা ফলাফলটিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। ন্যূনতম বিচ্যুতি কোণে, আলো প্রিজমের মধ্য দিয়ে প্রতিসমভাবে যায় এবং বিচ্ছুরণটি সবচেয়ে পরিষ্কার। আপতনের খাড়া কোণে, কিছু তরঙ্গদৈর্ঘ্য সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের মধ্য দিয়ে যেতে পারে এবং প্রিজম থেকে একেবারে প্রস্থান করতে পারে না।

একটি 60-ডিগ্রি ক্রাউন গ্লাস প্রিজমের জন্য, সর্বনিম্ন বিচ্যুতি কোণ প্রায় 37 থেকে 40 ডিগ্রি দৃশ্যমান আলোর জন্য। অপটিক্যাল ইঞ্জিনিয়াররা যন্ত্রের নকশা করার সময় এটি সঠিকভাবে গণনা করে যাতে কাঙ্ক্ষিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য ন্যূনতম বিকৃতির মধ্য দিয়ে যায়।

যদি আলো খুব অগভীর একটি কোণে পৃষ্ঠকে আঘাত করে, তবে এটি কাঁচে প্রবেশ করার পরিবর্তে প্রতিফলিত হতে পারে, এটি ফ্রেসনেল সমীকরণ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত একটি ঘটনা। উচ্চ মানের উপর বিরোধী প্রতিফলন আবরণ অপটিক্যাল প্রিজম এই পৃষ্ঠের ক্ষতি কমাতে এবং সংক্রমণ দক্ষতা উন্নত.

প্রিজম এবং ডিফ্র্যাকশন গ্রেটিং এর মধ্যে পার্থক্য

প্রিজম এবং ডিফ্র্যাকশন গ্রেটিং উভয়ই আলোকে এর উপাদান তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আলাদা করতে পারে, কিন্তু তারা সম্পূর্ণ ভিন্ন শারীরিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তা করে। একটি প্রিজম প্রতিসরণ এবং প্রতিসরণ সূচকের তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ভরতা ব্যবহার করে। একটি বিবর্তন গ্রেটিং হাজার হাজার সূক্ষ্ম সমান্তরাল রেখা দ্বারা আচ্ছাদিত একটি পৃষ্ঠ থেকে বিক্ষিপ্ত আলোক তরঙ্গগুলির হস্তক্ষেপ ব্যবহার করে।

উল্লেখযোগ্যভাবে, রঙের ক্রম দুটির মধ্যে বিপরীত হয়। একটি প্রিজমে, ভায়োলেট সবচেয়ে বাঁকানো হয়। একটি বিবর্তন ঝাঁঝরিতে, লালটি বৃহত্তম কোণে বিচ্ছুরিত হয়। এই পার্থক্য প্রতিটি ক্ষেত্রে অন্তর্নিহিত পদার্থবিদ্যার একটি সরাসরি ফলাফল।

কেন কিছু উপাদান অন্যদের চেয়ে বেশি আলো ছড়িয়ে দেয়

আলো বিচ্ছুরণের জন্য একটি উপাদানের প্রবণতা তার Abbe সংখ্যা দ্বারা পরিমাপ করা হয়। ক কম Abbe সংখ্যা উচ্চ বিচ্ছুরণ মানে উপাদান দৃঢ়ভাবে রং পৃথক করে। একটি উচ্চ Abbe সংখ্যা মানে কম বিচ্ছুরণ। ঘন ফ্লিন্ট গ্লাসের অ্যাবে সংখ্যা প্রায় 36, যখন বোরোসিলিকেট ক্রাউন গ্লাস 64-এর কাছাকাছি।

ক্যামেরার লেন্সগুলিতে, উচ্চ বিচ্ছুরণ সাধারণত অবাঞ্ছিত কারণ এটি বর্ণময় বিকৃতি তৈরি করে, যেখানে বিভিন্ন রং সামান্য ভিন্ন দূরত্বে ফোকাস করে এবং ঝাপসা বা ঝাপসা তৈরি করে। লেন্স ডিজাইনাররা ইচ্ছাকৃতভাবে উচ্চ এবং নিম্ন বিচ্ছুরণ গ্লাস থেকে তৈরি উপাদানগুলিকে একত্রিত করে রঙিন ত্রুটি বাতিল করার জন্য, একটি কৌশল যাকে অ্যাক্রোমেটিক সংশোধন বলা হয়।

একটি প্রিজম স্পেকট্রোমিটারে, তবে, উচ্চ বিচ্ছুরণ ঠিক যা আপনি চান। বিচ্ছুরণ যত শক্তিশালী হবে, বর্ণালী তত বেশি ছড়িয়ে পড়বে, ঘনিষ্ঠ দূরত্বের তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে আলাদা করা সহজ করে তোলে।

মূল গ্রহণ

একটি প্রিজম সাদা আলোকে একটি বর্ণালীতে বিভক্ত করে কারণ কাচ বিভিন্ন পরিমাণে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে ধীর করে দেয়, যার ফলে প্রতিটি রঙ একটি অনন্য কোণে প্রতিসরণ করে। প্রিজমের ত্রিভুজাকার জ্যামিতি নিশ্চিত করে যে প্রবেশ এবং প্রস্থান প্রতিসরণ উভয়ই আলোকে একই দিকে বাঁকিয়ে বিচ্ছেদকে প্রশস্ত করে। ফলাফলটি একটি দৃশ্যমান রংধনু যা অগভীর প্রান্তে লাল থেকে খাড়া প্রান্তে বেগুনি পর্যন্ত চলে।

1. প্রতিসরণ বিভিন্ন অপটিক্যাল ঘনত্বের উপকরণের মধ্যে চলার সময় আলোকে বাঁকিয়ে দেয়।
2. বিচ্ছুরণ একই উপাদানের মধ্যে বিভিন্ন পরিমাণে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে বাঁকানোর কারণ।
3. প্রিজম আকৃতি দুটি পৃষ্ঠে প্রতিসরণকে যৌগিক করে, রঙের একটি দৃশ্যমান বিচ্ছেদ তৈরি করে।
4. প্রক্রিয়াটি সম্পূর্ণরূপে বিপরীতমুখী, কারণ নিউটন একটি দ্বিতীয় প্রিজমের সাথে বর্ণালীকে পুনরায় সংযুক্ত করে প্রমাণ করেছেন।
5. প্রিজম স্পেকট্রোস্কোপি, ইমেজিং সিস্টেম, বাইনোকুলার এবং টেলিকমিউনিকেশনে ব্যবহৃত হয়, শুধুমাত্র ক্লাসরুমের প্রদর্শনীতে নয়।