বায়ুমন্ডলে আলোর প্রতিসরণ মডেলিং উপর সহজ পরীক্ষা. আলোর প্রতিসরণ (গ্রেড 7) - জ্ঞানের হাইপারমার্কেট আলোর প্রতিসরণ নিয়ে পরীক্ষা

1. আমরা আলোর প্রতিসরণ নিয়ে পরীক্ষা চালাই

আসুন এমন একটি পরীক্ষা করা যাক। আসুন আমরা একটি প্রশস্ত পাত্রে জলের পৃষ্ঠের দিকে একটি কোণে আলোর একটি সরু রশ্মিকে নির্দেশ করি। আমরা লক্ষ্য করব যে ঘটনার বিন্দুতে, রশ্মিগুলি কেবল জলের পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত হয় না, তবে তাদের দিক পরিবর্তন করার সময় আংশিকভাবে জলে প্রবেশ করে (চিত্র 3.33)।

• দুটি মাধ্যমের মধ্যকার ইন্টারফেসের মধ্য দিয়ে যাওয়ার ক্ষেত্রে আলোর প্রচারের দিকের পরিবর্তনকে আলোর প্রতিসরণ বলে।

আলোর প্রতিসরণ সম্পর্কে প্রথম উল্লেখ প্রাচীন গ্রীক দার্শনিক অ্যারিস্টটলের রচনায় পাওয়া যায়, যিনি বিস্ময় প্রকাশ করেছিলেন: কেন পানিতে একটি লাঠি ভাঙা বলে মনে হয়? এবং প্রাচীন গ্রীক গ্রন্থগুলির একটিতে, নিম্নলিখিত অভিজ্ঞতাটি বর্ণনা করা হয়েছে: "আপনাকে দাঁড়াতে হবে যাতে জাহাজের নীচে একটি সমতল রিং এর প্রান্তের পিছনে লুকানো থাকে। তারপর চোখের অবস্থান পরিবর্তন না করে পাত্রে পানি ঢালুন।

ভাত। 3.33 আলোর প্রতিসরণ প্রদর্শনের জন্য পরীক্ষার স্কিম। বায়ু থেকে জলে যাওয়ার সময়, আলোর একটি রশ্মি তার দিক পরিবর্তন করে, লম্বের দিকে সরে যায়, যা রশ্মির ঘটনাস্থলে অবস্থিত।

2. আপতন কোণ এবং প্রতিসরণ কোণের মধ্যে এই ধরনের সম্পর্ক রয়েছে:

ক) আপতন কোণ বৃদ্ধির ক্ষেত্রে, প্রতিসরণ কোণও বৃদ্ধি পায়;

b) যদি একটি আলোক রশ্মি একটি নিম্ন আলোকীয় ঘনত্বের একটি মাধ্যম থেকে একটি উচ্চতর অপটিক্যাল ঘনত্বের একটি মাধ্যমের দিকে যায়, তাহলে প্রতিসরণ কোণটি আপতন কোণের চেয়ে কম হবে;

গ) যদি একটি আলোক রশ্মি উচ্চতর অপটিক্যাল ঘনত্বের একটি মাধ্যম থেকে কম আলোকীয় ঘনত্বের একটি মাধ্যম থেকে যায়, তাহলে প্রতিসরণ কোণটি আপতন কোণের চেয়ে বেশি হবে।

(এটি উল্লেখ করা উচিত যে হাই স্কুলে, ত্রিকোণমিতির একটি কোর্স নেওয়ার পরে, আপনি আলোর প্রতিসরণের সাথে আরও পরিচিত হবেন এবং আইনের স্তরে এটি সম্পর্কে শিখবেন।)

4. আলোর প্রতিসরণ দ্বারা কিছু অপটিক্যাল ঘটনা ব্যাখ্যা করা

আমরা যখন জলাধারের তীরে দাঁড়িয়ে, চোখের গভীরতা নির্ণয় করার চেষ্টা করি, তখন মনে হয় এটি সত্যের চেয়ে কম। এই ঘটনাটি আলোর প্রতিসরণ দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে (চিত্র 3.37)।

ভাত। 3. 39. অপটিক্যাল ডিভাইস, যার কাজ আলোর প্রতিসরণ ঘটনার উপর ভিত্তি করে

• পরীক্ষার প্রশ্ন

1. আলো দুটি মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় আমরা কোন ঘটনাটি লক্ষ্য করি?

এলআই ম্যান্ডেলস্টাম তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ, প্রাথমিকভাবে দৃশ্যমান আলোর প্রচার অধ্যয়ন করেছিলেন। তিনি বেশ কয়েকটি প্রভাব আবিষ্কার করেছিলেন, তাদের মধ্যে কিছু এখন তার নাম বহন করে (রমন আলোর বিচ্ছুরণ, ম্যান্ডেলস্টাম-ব্রিলোইন প্রভাব, ইত্যাদি)।

বিকল্প 1. সরঞ্জাম:জ্যামিতিক অপটিক্সের আইন অধ্যয়নের জন্য একটি ডিভাইস, একটি VS-24 বা VS 4-12 সংশোধনকারী, ডিভাইসের অংশ দিয়ে তৈরি একটি সমতল আয়না।

জ্যামিতিক অপটিক্সের জন্য ডিভাইস প্রস্তুত করার সময়, পর্দার আলোকসজ্জা সামঞ্জস্য করা হয়। এটি করার জন্য, বল জয়েন্টটি আলগা করা হয় এবং আলোর মাঝখানের স্ট্রিপটি পুরো পর্দার (এর ব্যাস বরাবর) মধ্য দিয়ে না যাওয়া পর্যন্ত ইলুমিনেটরটি ঘোরানো বা স্থানচ্যুত হয়। এই অবস্থানে, ইলুমিনেটর স্থির করা হয়। যদি, এই ক্ষেত্রে, আলোর ফালা ঝাপসা হয়, তীক্ষ্ণ নয়, তাহলে, ইলুমিনেটরে বৈদ্যুতিক কার্টিজ ঠিক করার স্ক্রুটি আলগা করে, পর্দায় একটি পরিষ্কার আলো না পাওয়া পর্যন্ত বৈদ্যুতিক কার্টিজটিকে ঘোরান, কম করুন বা বাড়ান৷ যদি আলোর পাশের স্ট্রাইপগুলি পর্দার প্রান্তে না পৌঁছায়, তাহলে আলোকযন্ত্রের কাত পরিবর্তন করা উচিত। সামঞ্জস্য করার পরে, সমস্ত স্ক্রু নিরাপদে বেঁধে দেওয়া হয়।

ইনস্টলেশন চিত্র 278 অনুযায়ী একত্রিত করা হয়। একটি ক্ল্যাম্প ব্যবহার করে, অপটিক্যাল অংশগুলির একটি সেট থেকে একটি সমতল আয়না ইনস্টল করা হয় যাতে এর প্রতিফলিত পৃষ্ঠটি অনুভূমিক অক্ষের সাথে মিলে যায়। শুধুমাত্র একটি মধ্যম মরীচি বাকি আছে। ঘটনার কোণটি 0 থেকে 90 ° পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়, প্রতিফলনের কোণটি উল্লেখ করা হয়, এই কোণগুলি তুলনা করা হয় এবং একটি উপসংহার টানা হয়।

পরীক্ষাটি পুনরাবৃত্তি করা হয়, আলোক রশ্মির বিপরীততার বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করে, যার জন্য আলোকযন্ত্রটি ডিস্কের এক অংশ থেকে অন্য অংশে স্থানান্তরিত হয়। (জ্যামিতিক অপটিক্সে পরীক্ষাগুলি প্রদর্শন করার সময়, ঘরটি অন্ধকার করা উচিত।)

ভাত। 278 চিত্র। 280

পরীক্ষা 2. আলোর প্রতিসরণ

বিকল্প 1. সরঞ্জাম:

একটি স্বচ্ছ অর্ধ-সিলিন্ডার স্ক্রীনে স্থাপন করা হয় যার ম্যাট সাইডটি স্ক্রিনের দিকে থাকে এবং একটি ফ্ল্যাট কাটা উপরের দিকে থাকে যাতে এটি অনুভূমিক অক্ষের সাথে মিলে যায়। অর্ধ-সিলিন্ডারের কেন্দ্রটি অর্ধ-সিলিন্ডারের ম্যাট পৃষ্ঠের চিহ্নগুলি ব্যবহার করে পর্দার কেন্দ্রের সাথে সারিবদ্ধ করা হয়েছে (চিত্র 280)।

অভিজ্ঞতা প্রদর্শন করার সময়, মধ্যম মরীচি ব্যবহার করুন। মরীচিটি সমতলের লম্ব অর্ধ-সিলিন্ডারের কেন্দ্রে নির্দেশিত হয় (বিমটি দিক পরিবর্তন না করে চলে যায়)। আপতিত মরীচি লম্ব থেকে বিচ্যুত হয় এবং এটি লক্ষ করা যায় যে প্রতিসৃত মরীচি অর্ধ-সিলিন্ডার থেকে ভিন্ন কোণে প্রস্থান করে। আপতন এবং প্রতিসরণ কোণ তুলনা করা হয় এবং একটি উপসংহার টানা হয়।

পরীক্ষাটি ঘটনার একটি ভিন্ন কোণে পুনরাবৃত্তি হয়। (পরীক্ষা চলাকালীন, দুটি মিডিয়ার মধ্যে ইন্টারফেসে আলোক রশ্মির বিভাজনের দিকে মনোযোগ দেওয়া উচিত।)

অভিজ্ঞতা 3. আলোর সম্পূর্ণ প্রতিফলনের ঘটনা

বিকল্প 1. সরঞ্জাম:জ্যামিতিক অপটিক্সের আইন অধ্যয়নের জন্য একটি ডিভাইস, একটি VS-24 বা VS 4-12 সংশোধনকারী, অপটিক্যাল অংশগুলির একটি সেট থেকে একটি অর্ধ-সিলিন্ডার।

পূর্ববর্তী পরীক্ষায় (চিত্র 280) ঘটনা এবং প্রতিসরণ কোণের অনুপাতের দিকে মনোযোগ দিয়ে, অর্ধ-সিলিন্ডারের অবস্থান পরিবর্তন করা হয়। এর উত্তল দিকটি আলোকযন্ত্রে সেট করা হয়েছে (সমতল কাটা অনুভূমিক অক্ষের সাথে মিলে যায়)। প্রতিসরণ কোণের সাথে তুলনা করে আপতনের কোণগুলি পরিবর্তিত হয় এবং একটি উপসংহার টানা হয়।

মিডিয়ার অপটিক্যাল ঘনত্বের অনুপাতের উপর নির্ভর করে আপতন এবং প্রতিসরণ কোণের অনুপাত তুলনা করা হয় (এই এবং পূর্ববর্তী পরীক্ষাগুলির ফলাফল)। একটি উপসংহার করুন.

তারা নিশ্চিত যে আপতন কোণ বৃদ্ধির সাথে সাথে প্রতিফলিত রশ্মির উজ্জ্বলতা বৃদ্ধি পায় এবং প্রতিসৃত রশ্মির উজ্জ্বলতা হ্রাস পায়। প্রতিসৃত মরীচি অদৃশ্য না হওয়া পর্যন্ত আপতনের কোণ বাড়ানো হয়। ঘটনার কোণে আরও বৃদ্ধির সাথে, শুধুমাত্র প্রতিফলিত মরীচিটি পরিলক্ষিত হবে। আলোর সম্পূর্ণ প্রতিফলনের ঘটনা পরিলক্ষিত হয়।

প্রশ্ন.মোট প্রতিফলনের সীমাবদ্ধ কোণ কত? (একটি উল্লেখযোগ্য সংখ্যা দিয়ে আপনার উত্তর দিন।)

বিকল্প 2। সরঞ্জাম:অভিক্ষেপ যন্ত্রপাতি, অ্যাকোয়ারিয়াম।

চিত্র 281 অনুসারে ইনস্টলেশনটি একত্রিত করা হয়। 7-8 সেন্টিমিটার পুরু জলের একটি স্তর একটি গ্লাস বাথ (অ্যাকোয়ারিয়াম) এ ঢেলে দেওয়া হয় এবং একটি শঙ্কুযুক্ত ঘনত্ব দিয়ে রঙ করা হয়। অভিক্ষেপ যন্ত্রের কনডেনসারের সামনে একটি অনুভূমিক স্লিট ইনস্টল করা হয় এবং লেন্স ব্যারেলের উপর একটি সমতল আয়না লাগানো হয়। কাচের স্নানের পাশের দেয়ালে আলোর একটি রশ্মি সরাসরি দিন। জলে হালকা রশ্মির প্রতিসরণ, জলের পৃষ্ঠ থেকে সম্পূর্ণ প্রতিফলন এবং স্নান থেকে বিমের প্রস্থানের সময় প্রতিসরণ পরিলক্ষিত হয়। আপতনের কোণ পরিবর্তন করে, জলের পৃষ্ঠ এবং স্নানের তলদেশ থেকে আলোক রশ্মির একাধিক মোট প্রতিফলন পর্যবেক্ষণ করা সম্ভব।

পূর্ববর্তী পাঠে, আমরা সমতল আয়না সম্পর্কে কথা বলেছি এবং আলোর প্রতিফলনের নিয়ম নিয়ে আলোচনা করেছি। এই পাঠে, যার বিষয় হল "আলোর প্রতিসরণ", আমরা আরেকটি প্রভাব বিবেচনা করব যা আলো দুটি মাধ্যমের মধ্যে ইন্টারফেসে আঘাত করলে পরিলক্ষিত হয়।

প্রতিসরণ প্রায়ই পাওয়া যায় প্রাত্যহিক জীবনএবং এটি আমাদের দ্বারা একটি দৈনন্দিন ঘটনা হিসাবে অনুভূত হয়, উদাহরণস্বরূপ, একটি চামচ যা চায়ের গ্লাসে থাকে এবং বায়ু-জল ইন্টারফেসে ভাঙ্গা দেখায় (চিত্র 8 দেখুন)। জলের ফোঁটাগুলিতে আলোর প্রতিসরণ এবং প্রতিফলন একটি রংধনু তৈরি করে এবং কাঠামোর ছোট স্বচ্ছ উপাদানগুলিতে একাধিক প্রতিসরণ (স্নোফ্লেক্স, কাগজের তন্তু, বুদবুদ) ম্যাট, অ-আয়না প্রতিফলিত পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য ব্যাখ্যা করে (সাদা তুষার, কাগজ, সাদা ফেনা) .

প্রতিসরণের কারণে আলোক রশ্মি বাঁকা হতে পারে। আপনি যদি নাড়া না দিয়ে একটি বড় পাত্রে প্রচুর পরিমাণে চিনি ফেলে দেন এবং কয়েক মিনিট পর পাশ থেকে একটি লেজার পয়েন্টার জ্বালিয়ে দেন, তাহলে আপনি বিমের বক্রতা দেখতে পাবেন (চিত্র 9 দেখুন)। এটি এই কারণে যে পানিতে চিনির দ্রবীভূতকরণ অসম এবং বিভিন্ন প্রতিসরাঙ্ক সূচক সহ অনেকগুলি স্তর তৈরি হয়, তাই প্রতিটি স্তরের সীমানায়, রশ্মিটি সামান্য প্রতিসরণ হয়।

ভাত। 8. আলো প্রতিসরণের ফলে চামচের বক্রতা ()

ভাত। 9. জল এবং চিনি দিয়ে একটি পাত্রে মরীচির নমন

আসুন একটি পরীক্ষা করা যাক যার জন্য একটি লেজার পয়েন্টার, একটি তরল সহ একটি পাত্র এবং কাগজের একটি শীট আকারে একটি পর্দা প্রয়োজন। আমরা লেজার পয়েন্টারের মরীচিটিকে জল দিয়ে জাহাজের পৃষ্ঠে নির্দেশ করি (চিত্র 1 দেখুন)। আমরা দেখি:

1. মরীচিটি জলের পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত হয় (পর্দার উপর বিন্দু);

ভাত। 1. আলোর প্রতিসরণ প্রদর্শনের অভিজ্ঞতা

হালকা প্রতিসরণ- দুটি মিডিয়ার মধ্যে ইন্টারফেসের মধ্য দিয়ে যাওয়ার ক্ষেত্রে আলোর প্রচারের দিকের পরিবর্তন।

আলোর প্রতিসরণ সম্পর্কে প্রথম উল্লেখ পাওয়া যায় প্রাচীন গ্রীক দার্শনিক অ্যারিস্টটলের রচনায়, যিনি ভেবেছিলেন কেন পানিতে একটি লাঠি ভাঙা বলে মনে হয়।

একটি সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন প্রভাব আছে. আসুন একটি উদাহরণ বিবেচনা করি যখন "গ্লাস (প্রতিসরাঙ্ক) - বায়ু ()" ইন্টারফেসে আলোর প্রতিসরণ ঘটবে। এই ক্ষেত্রে, এবং ঘটনা কোণ α প্রতিসরণ কোণের চেয়ে কম হবে γ (), যেহেতু কাচ একটি অধিক অপটিক্যালি ঘন মাধ্যম (চিত্র 4 দেখুন)।

ভাত। 4. কাচ থেকে বাতাসে পরিবর্তনের সময় আলোর রশ্মির প্রতিসরণ এবং প্রতিফলনের স্কিম

যদি nবাতাসের সাপেক্ষে কাচের প্রতিসরণ সূচক, তারপর কাচের সাপেক্ষে বায়ুর প্রতিসরণকারী সূচক। তাহলে আলোর প্রতিসরণের সূত্রটি নিম্নরূপ লেখা যেতে পারে:

আপতন কোণ বৃদ্ধির সাথে সাথে প্রতিসরণ কোণও বৃদ্ধি পায়, অর্থাৎ, 90-এর কাছাকাছি আপতন কোণে, প্রতিসৃত মরীচি কার্যত অদৃশ্য হয়ে যায় এবং আপতিত বিমের সমস্ত শক্তি প্রতিফলিত শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। এক.

আপতন কোণের সীমিত মান এ ( α ) প্রতিসৃত রশ্মি দুটি মাধ্যমের মধ্যে ইন্টারফেস বরাবর প্রচার করে, অর্থাৎ প্রতিসরণ কোণ ( γ ) 90 এর সমান (চিত্র 5 দেখুন)। যাইহোক, দুটি মিডিয়ার মধ্যে ইন্টারফেস বরাবর একটি প্রতিসৃত রশ্মির প্রচার লক্ষ্য করা কার্যত অসম্ভব, যেহেতু আলোক রশ্মির তীব্রতা 0 এর কাছাকাছি হয়ে যায়।

ভাত। 5. আপতনের সীমিত কোণে কাচ থেকে বাতাসে রূপান্তরের সময় আলোর রশ্মির প্রতিসরণ এবং প্রতিফলনের স্কিম

আপতনের সীমাবদ্ধ কোণ () খুঁজে বের করার সমীকরণটি নিম্নরূপ লেখা যেতে পারে:

যেহেতু প্রতিসরণ কোণ, এবং

উদাহরণস্বরূপ, জলের জন্য, মান n 1.33 এর সমান, তাই, সীমাবদ্ধ কোণের মান সমান:

কাচের জন্য:

একটি হীরার জন্য:

যদি একটি আলোক রশ্মি দুটি মিডিয়ার মধ্যে ইন্টারফেসের উপর সীমাবদ্ধ কোণের চেয়ে বেশি কোণে পড়ে, তবে এই ক্ষেত্রে বিমটি দ্বিতীয় মাধ্যমের মধ্যে প্রবেশ করে না এবং সম্পূর্ণরূপে প্রতিফলিত হয় - সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের ঘটনা। সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের জন্য একটি প্রয়োজনীয় শর্ত হল আলোকীয়ভাবে ঘন মাধ্যম থেকে একটি অপটিক্যালি কম ঘন মাধ্যম পর্যন্ত রশ্মির গতিবিধি।

সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের ঘটনাটি দীর্ঘ দূরত্বে সংকেত প্রেরণ করতে ফাইবার অপটিক্সে ব্যবহৃত হয়। ফাইবারে প্রবেশ করার সময়, ঘটনা মরীচিটি এমন একটি কোণে নির্দেশিত হয় যা সীমাবদ্ধ একের চেয়ে বেশি বলে পরিচিত, যা শক্তির ক্ষতি ছাড়াই মরীচির প্রতিফলন নিশ্চিত করে (চিত্র 6 দেখুন)।

চিত্র 6। অপটিক্যাল ফাইবার ()

ফাইবার অপটিক্স ওষুধেও ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, এই অঙ্গগুলির অঞ্চলগুলিকে আলোকিত বা পর্যবেক্ষণ করার জন্য পেট বা হৃদয়ে একটি হালকা গাইড ঢোকানো হয়।

সামুদ্রিক দূরবীনে, অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন ব্যবহার করা হয় যাতে আলো একটি অপেক্ষাকৃত ছোট যন্ত্রপাতি সহ একাধিক লেন্সের মধ্য দিয়ে যেতে পারে (চিত্র 7 দেখুন)।

গয়নাগুলিতে, পাথরের কাটা নির্বাচন করা হয় যাতে প্রতিটি মুখে সম্পূর্ণ প্রতিফলন দেখা যায়।

ভাত। 7. সামুদ্রিক দূরবীনে আলোর উত্তরণ ()

সারণী 1 বিভিন্ন মাধ্যমে আলোর গতি দেখায়। উদাহরণস্বরূপ, আমরা দেখতে পাই যে জলে আলোর গতি শূন্যের চেয়ে 1.33 গুণ কম; যখন আলো জল থেকে হীরাতে যায়, তখন এর গতি 1.8 ফ্যাক্টর কমে যায়। এটি একটি স্বচ্ছ মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যম থেকে পরিবর্তনের ক্ষেত্রে আলোর গতির পরিবর্তন যা প্রতিসরণের কারণ।

একটি পদার্থের পরম প্রতিসরণ সূচক(n) একটি ভ্যাকুয়ামে আলোর গতির সাথে একটি নির্দিষ্ট মাধ্যমের আলোর গতির অনুপাতের সমান একটি মান।

কোথায় গ- ভ্যাকুয়ামে আলোর গতি; v- একটি নির্দিষ্ট পরিবেশে আলোর গতি।

ট্যাব। 1. বিভিন্ন পরিবেশে আলোর গতি

সারণি 2 বিভিন্ন পদার্থের জন্য আলোর পরম প্রতিসরণ সূচক দেখায়।

ট্যাব। 2. বিভিন্ন পদার্থের জন্য আলোর পরম প্রতিসরণকারী সূচক

অপটিক্যাল ঘনত্ব- স্বচ্ছ বস্তু (স্ফটিক, কাচ, ফটোগ্রাফিক ফিল্ম) বা অস্বচ্ছ বস্তু (ফটোগ্রাফি, ধাতু) দ্বারা আলোর প্রতিফলন দ্বারা আলোর ক্ষয়করণের একটি পরিমাপ।

মাধ্যমটিতে আলোর প্রচারের গতি যত কম হবে, মাধ্যমের অপটিক্যাল ঘনত্ব তত বেশি হবে।

দুটি মিডিয়ার অপটিক্যাল ঘনত্ব যত বেশি আলাদা, তাদের মধ্যকার ইন্টারফেসে আলো তত বেশি প্রতিসৃত হয়।

আসুন আমরা একটি অপটিক্যাল ওয়াশারের মাধ্যমে আলোর প্রতিসরণ বিবেচনা করি (একটি অপটিক্যাল ওয়াশার হল একটি বৃত্তে চিহ্ন সহ একটি সাদা ডিস্ক এবং প্রান্তে একটি ইলুমিনেটর ইনস্টল করা আছে), যার উপর আমরা একটি কাচের অর্ধ-সিলিন্ডার ইনস্টল করব (চিত্র দেখুন) 2)। আসুন আমরা এই অর্ধ-সিলিন্ডারে আলোর একটি সরু রশ্মি নির্দেশ করি: মরীচির কিছু অংশ প্রতিফলিত হবে, এবং অংশটি তার দিক পরিবর্তন করে এর মধ্য দিয়ে যাবে।

ভাত। 2. অপটিক্যাল ওয়াশার ব্যবহার করে প্রতিসরণ পর্যবেক্ষণ

চিত্রে (চিত্র 3 দেখুন) আমরা দেখতে পাই যে রশ্মি তাইঘটনার দিক নির্ধারণ করে আলোর রশ্মি, রশ্মি ঠিক আছে- প্রতিফলিত মরীচির দিক, মরীচি ওবি- প্রতিসৃত মরীচির দিক; এমএন- মরীচির ঘটনা বিন্দুতে লম্ব পুনরুদ্ধার করা হয় তাই... এই সমস্ত রশ্মি একটি সমতলে থাকে - ডিস্ক পৃষ্ঠের সমতল।

প্রতিসৃত রশ্মি দ্বারা গঠিত কোণ এবং রশ্মির আপতন বিন্দুতে পুনরুদ্ধার করা দুটি মাধ্যমের মধ্যকার ইন্টারফেসের লম্বকে বলে প্রতিসরণ কোণ(γ ).

আপতিত রশ্মি এবং আপতন বিন্দুতে পুনরুদ্ধারকৃত লম্বের মধ্যবর্তী কোণকে বলা হয় ঘটনা কোণ.

ভাত। 3. বাতাস থেকে কাঁচে রূপান্তরের সময় আলোর রশ্মির প্রতিসরণ এবং প্রতিফলনের স্কিম

আপনি যদি ঘটনার কোণ বাড়ান ( α ), তারপর প্রতিসরণ কোণ ( γ ).

একটি মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে রূপান্তরের সময় একটি আলোক রশ্মির আপতন কোণ এবং প্রতিসরণের অনুপাত সর্বদা মিডিয়ার অপটিক্যাল ঘনত্বের উপর নির্ভর করে:

আলো যদি কম অপটিক্যালি ঘন মাধ্যম থেকে আরও অপটিক্যালি ঘন মাধ্যম পর্যন্ত যায়, তাহলে প্রতিসরণ কোণ আপতন কোণের চেয়ে কম হবে ();

আলো যদি একটি অধিক অপটিক্যালি ঘন মাধ্যম থেকে কম অপটিক্যাল ঘনত্বে আসে, তাহলে প্রতিসরণ কোণ আপতন কোণের চেয়ে বেশি হবে ()।

স্নেলের আইন (আলোর প্রতিসরণ আইন) বলে যে আপতন কোণের সাইনের সাথে প্রতিসরণ কোণের সাইনের অনুপাত একটি ধ্রুবক মান।

যেখানে, এবং সেই মাধ্যমের নিখুঁত প্রতিসরাঙ্ক সূচক যেখানে আলোক রশ্মি যথাক্রমে, ইন্টারফেস অতিক্রম করার আগে এবং পরে স্থানান্তরিত হয়;

n- প্রথমটির তুলনায় দ্বিতীয় মাধ্যমের আপেক্ষিক প্রতিসরণ সূচক;

এবং - মিডিয়াতে আলোর রশ্মির গতিবেগ যথাক্রমে, ইন্টারফেস অতিক্রম করার আগে এবং পরে।

সমস্যা সমাধানে

সমস্যা 1

গরম মরুভূমিতে, কখনও কখনও একটি মরীচিকা পরিলক্ষিত হয়: একটি জলাধারের পৃষ্ঠটি দূরত্বে প্রদর্শিত হয়। কি শারীরিক ঘটনা যেমন একটি মরীচিকা সৃষ্ট?

সমাধান

মরুভূমির বাতাস দিনের বেলা উত্তপ্ত হয়, গরম বালি থেকে তাপ গ্রহণ করে, তাই বাতাসের নীচের স্তরগুলি কখনও কখনও সবচেয়ে উষ্ণ হয়। তারপর এই নিম্ন স্তরগুলির একটি কম ঘনত্ব আছে, তাই, উপরের স্তরগুলির তুলনায় একটি কম প্রতিসরাঙ্ক সূচক। যে কোনো বস্তুর দ্বারা প্রতিফলিত সূর্যালোক একটি অপটিক্যালি একজাতীয় মাধ্যমে এত বড় বক্রতা অনুভব করতে পারে যে এটি পৃথিবীর পৃষ্ঠের কাছাকাছি উষ্ণ বাতাসের একটি স্তর থেকে সম্পূর্ণ প্রতিফলন ঘটায়। একটি বিভ্রম হবে যে আলোটি আয়না পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত হয়, যা জলাধারের পৃষ্ঠের জন্য নেওয়া হয় (চিত্র 10 দেখুন)।

একাডেমী থেকে একটি ভিডিও পদার্থবিদ্যা পাঠ বিনোদনমূলক বিজ্ঞানপ্রফেসর ড্যানিল এডিসোনোভিচ প্রোগ্রামের আগের সিরিজে শুরু হওয়া আলো সম্পর্কে কথোপকথন চালিয়ে যাচ্ছেন। টিভি দর্শকরা আগেই জানেন আলোর প্রতিফলন কী, কিন্তু আলোর প্রতিসরণ কী? এটি আলোর প্রতিসরণ যা কিছু অদ্ভুত অপটিক্যাল ঘটনাকে ব্যাখ্যা করে যা আমরা আমাদের দৈনন্দিন জীবনে পর্যবেক্ষণ করতে পারি।

আলোর প্রতিসরণ

পানিতে দাঁড়িয়ে থাকা মানুষের পাগুলো আসলে তার চেয়ে খাটো মনে হয় কেন, নদীর তলদেশ দেখলে কাছে মনে হয়? এটা সব আলোর প্রতিসরণ ঘটনা সম্পর্কে. আলো সর্বদা একটি সরল রেখায় যাওয়ার চেষ্টা করে, সবচেয়ে ছোট পথ। কিন্তু একটি ভৌত ​​পরিবেশ থেকে সূর্যের রশ্মির অন্য অংশে যাওয়ার দিক পরিবর্তন করে। এই ক্ষেত্রে, আমরা আলোর প্রতিসরণ এর ঘটনা নিয়ে কাজ করছি। তাই চায়ের গ্লাসে একটি চামচ ভেঙে গেছে বলে মনে হয় - চায়ের চামচের যে অংশটি রয়েছে তার আলো আমাদের চোখে ছুঁয়েছে ভিন্ন কোণে চামচের অংশের আলোর চেয়ে ভিন্ন কোণে যা চায়ের পৃষ্ঠের উপরে থাকে। তরল এই ক্ষেত্রে আলোর প্রতিসরণ জলের সাথে বাতাসের সীমানায় ঘটে। প্রতিফলিত হলে, আলোর একটি রশ্মি সংক্ষিপ্ততম পথে চলে এবং যখন প্রতিসৃত হয়, এটি সবচেয়ে দ্রুত গতিতে চলে। আলোর প্রতিফলন এবং প্রতিসরণের নিয়মগুলি ব্যবহার করে, মানুষ অনেক কিছু তৈরি করেছে, যা ছাড়া আমাদের আজকের জীবন কল্পনা করা যায় না। টেলিস্কোপ, পেরিস্কোপ, অণুবীক্ষণ যন্ত্র, ম্যাগনিফাইং গ্লাস, আলোর প্রতিসরণ এবং প্রতিফলনের নিয়ম না জানলে এগুলি তৈরি করা অসম্ভব। একটি ম্যাগনিফাইং গ্লাস বড় করে কারণ, এর মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, আলোর রশ্মিগুলি বস্তু থেকে প্রতিফলিত রশ্মির চেয়ে বেশি কোণে প্রবেশ করে। এটি করার জন্য, বস্তুটিকে ম্যাগনিফাইং গ্লাস এবং এর অপটিক্যাল ফোকাসের মধ্যে স্থাপন করতে হবে। অপটিক্যাল ফোকাস; এটি সেই বিন্দু যেখানে প্রাথমিকভাবে সমান্তরাল রশ্মিগুলি সংগ্রহের সিস্টেমের মধ্য দিয়ে যাওয়ার পরে (অথবা সিস্টেমটি বিক্ষিপ্ত হলে যেখানে তাদের এক্সটেনশনগুলিকে ছেদ করে) ছেদ করে (ফোকাস)। একটি লেন্স (উদাহরণস্বরূপ, একটি চশমার লেন্স) এর দুটি দিক থাকে, তাই আলোর মরীচিটি দুবার প্রতিসৃত হয় - লেন্সে প্রবেশ করা এবং প্রস্থান করা। লেন্সের পৃষ্ঠটি বাঁকা, অবতল বা সমতল হতে পারে, যা এটিতে আলোর প্রতিসরণের ঘটনাটি ঠিক কীভাবে ঘটে তা নির্ধারণ করে। যদি লেন্সের উভয় দিক উত্তল থাকে তবে এটি একটি সংগ্রহকারী লেন্স। এই ধরনের লেন্সে প্রতিসরণ করলে এক পর্যায়ে আলোক রশ্মি সংগ্রহ করা হয়। একে লেন্সের প্রধান ফোকাস বলা হয়। অবতল পার্শ্বযুক্ত লেন্সকে বিক্ষিপ্ত লেন্স বলে। প্রথম নজরে, এটিতে ফোকাসের অভাব রয়েছে, কারণ এটির মধ্য দিয়ে যাওয়া রশ্মিগুলি ছড়িয়ে পড়ে, পাশের দিকে চলে যায়। কিন্তু যদি আমরা এই রশ্মিগুলিকে পিছনের দিকে পুনঃনির্দেশ করি, তাহলে, আবার লেন্সের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, তারা সেই বিন্দুতে সংগ্রহ করবে, যা এই লেন্সের ফোকাস হবে। মানুষের চোখে একটা লেন্স থাকে, তাকে লেন্স বলে। এটি একটি মুভি প্রজেক্টরের সাথে তুলনা করা যেতে পারে যা একটি পর্দায় একটি ছবি প্রজেক্ট করে - চোখের পিছনের প্রাচীর (রেটিনা)। সুতরাং দেখা যাচ্ছে যে হ্রদটি একটি বিশাল লেন্স যা আলোর প্রতিসরণের ঘটনা ঘটায়। তাই এতে দাঁড়িয়ে থাকা জেলেদের পা ছোট বলে মনে হয়। লেন্সের কারণে আকাশে রংধনুও দেখা যায়। তাদের ভূমিকা জলের ক্ষুদ্রতম ফোঁটা বা তুষার কণা দ্বারা অভিনয় করা হয়। একটি রংধনু ঘটে যখন সূর্যের আলো প্রতিসৃত হয় এবং বায়ুমণ্ডলে ভেসে থাকা পানির ফোঁটা (বৃষ্টি বা কুয়াশা) দ্বারা প্রতিফলিত হয়। এই ফোঁটাগুলি বিভিন্ন রঙের আলোকে বিভিন্ন উপায়ে প্রতিফলিত করে। ফলস্বরূপ, সাদা আলো একটি বর্ণালীতে পচে যায় (আলোর বিচ্ছুরণ ঘটে)। পর্যবেক্ষক, যিনি তার পিছনে আলোর উৎসের দিকে দাঁড়িয়ে আছেন, একটি বহু রঙের আভা দেখেন যা বৃত্তে (আর্কস) স্থান থেকে নির্গত হয়।

আলোর সাথে সম্পর্কিত প্রক্রিয়াগুলি পদার্থবিদ্যার একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান এবং আমাদের দৈনন্দিন জীবনে সর্বত্র আমাদের ঘিরে থাকে। এই পরিস্থিতিতে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হল আলোর প্রতিফলন এবং প্রতিসরণের নিয়ম, যার উপর ভিত্তি করে আধুনিক অপটিক্স। আলোর প্রতিসরণ আধুনিক বিজ্ঞানের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ।

বিকৃতি প্রভাব

এই নিবন্ধটি আপনাকে আলোক প্রতিসরণের ঘটনাটি কী, সেইসাথে প্রতিসরণের নিয়মটি কেমন দেখায় এবং এটি থেকে কী ঘটে তা জানাবে।

শারীরিক ঘটনার মৌলিক বিষয়

যখন একটি রশ্মি ভিন্ন আলোকীয় ঘনত্বের (উদাহরণস্বরূপ, বিভিন্ন চশমা বা জলে) দুটি স্বচ্ছ পদার্থ দ্বারা বিচ্ছিন্ন একটি পৃষ্ঠকে আঘাত করে, তখন কিছু রশ্মি প্রতিফলিত হবে এবং কিছু দ্বিতীয় কাঠামোতে প্রবেশ করবে (উদাহরণস্বরূপ, তারা জল বা গ্লাসে ছড়িয়ে দিন)। এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে যাওয়ার সময়, রশ্মি তার দিকের পরিবর্তন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এটি আলোর প্রতিসরণের ঘটনা।
আলোর প্রতিসরণ এবং প্রতিসরণ বিশেষ করে পানিতে ভালোভাবে দেখা যায়।

পানিতে বিকৃতির প্রভাব

পানিতে থাকা জিনিসগুলোর দিকে তাকালে সেগুলোকে বিকৃত মনে হয়। এটি বায়ু এবং জলের সীমানায় বিশেষভাবে লক্ষণীয়। দৃশ্যত, পানির নিচের বস্তুগুলোকে কিছুটা বিচ্যুত বলে মনে হয়। বর্ণিত দৈহিক ঘটনাটি অবিকল কেন জলের সমস্ত বস্তুকে বিকৃত বলে মনে হয়। যখন রশ্মি কাঁচে আঘাত করে, তখন এই প্রভাব কম লক্ষণীয় হয়।
আলোর প্রতিসরণ হল একটি ভৌতিক ঘটনা যা একটি মাধ্যম (কাঠামো) থেকে অন্য মাধ্যম পর্যন্ত চলাচলের সময় সূর্যের রশ্মির গতিপথের পরিবর্তন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।
এই প্রক্রিয়ার বোধগম্যতা উন্নত করতে, বাতাস থেকে পানিতে পড়ে যাওয়া একটি মরীচির উদাহরণ বিবেচনা করুন (একইভাবে কাচের জন্য)। ইন্টারফেস বরাবর একটি লম্ব অঙ্কন করে, আলোক রশ্মির প্রতিসরণ এবং প্রত্যাবর্তনের কোণ পরিমাপ করা যেতে পারে। এই সূচক (প্রতিসরণ কোণ) পরিবর্তন হবে যখন প্রবাহটি পানিতে প্রবেশ করবে (কাঁচের ভিতরে)।
বিঃদ্রঃ! এই পরামিতিটি সেই কোণ হিসাবে বোঝা যায় যা দুটি পদার্থের বিভাজনের জন্য একটি লম্ব তৈরি করে যখন মরীচিটি প্রথম কাঠামো থেকে দ্বিতীয়টিতে প্রবেশ করে।

মরীচি পাসিং

একই সূচক অন্যান্য পরিবেশের জন্য সাধারণ। এটি পাওয়া গেছে যে এই সূচকটি পদার্থের ঘনত্বের উপর নির্ভর করে। যদি মরীচি একটি কম ঘন কাঠামো থেকে একটি ঘন কাঠামোতে পড়ে, তাহলে সৃষ্ট বিকৃতির কোণটি বেশি হবে। এবং যদি বিপরীতে - তারপর কম।
একই সময়ে, পতনের ঢালের পরিবর্তনও এই সূচককে প্রভাবিত করবে। কিন্তু তাদের মধ্যে সম্পর্ক স্থির থাকে না। একই সময়ে, তাদের সাইনের অনুপাত স্থির থাকবে, যা নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা প্রদর্শিত হয়: sinα / sinγ = n, যেখানে:

• n হল একটি ধ্রুবক মান যা প্রতিটি নির্দিষ্ট পদার্থের (বায়ু, কাচ, জল, ইত্যাদি) জন্য বর্ণনা করা হয়। অতএব, এই মানটি কী হবে তা বিশেষ টেবিল দ্বারা নির্ধারণ করা যেতে পারে;
• α হল আপতন কোণ;
• γ হল প্রতিসরণ কোণ।

এই ভৌত ঘটনা নির্ণয় করার জন্য, প্রতিসরণ আইন তৈরি করা হয়েছিল।

শারীরিক আইন

আলোক প্রবাহের প্রতিসরণ আইন স্বচ্ছ পদার্থের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করা সম্ভব করে তোলে। আইন নিজেই দুটি বিধান নিয়ে গঠিত:

• অগ্রভাগ. রশ্মি (ঘটনা, পরিবর্তিত) এবং লম্ব, যা সীমান্তে ঘটনার বিন্দুতে পুনরুদ্ধার করা হয়েছিল, উদাহরণস্বরূপ, বায়ু এবং জল (গ্লাস, ইত্যাদি), একই সমতলে অবস্থিত হবে;
• দ্বিতীয় অংশ. সীমানা অতিক্রম করার সময় গঠিত একই কোণের সাইনের সাথে আপতন কোণের সাইনের অনুপাতের সূচকটি একটি ধ্রুবক মান হবে।

আইনের বর্ণনা

এই ক্ষেত্রে, এই মুহুর্তে মরীচিটি দ্বিতীয় কাঠামোটিকে প্রথমটিতে ছেড়ে যায় (উদাহরণস্বরূপ, যখন হালকা প্রবাহ বাতাস থেকে, কাচের মধ্য দিয়ে এবং বাতাসে ফিরে যায়), বিকৃতির প্রভাবও ঘটবে।

বিভিন্ন বস্তুর জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি

এই পরিস্থিতিতে প্রধান সূচকটি একটি অনুরূপ প্যারামিটারের সাথে আপতন কোণের সাইনের অনুপাত, তবে বিকৃতির জন্য। উপরে বর্ণিত আইন থেকে নিম্নরূপ, এই সূচকটি একটি ধ্রুবক মান।
একই সময়ে, যখন পতনের ঢালের মান পরিবর্তিত হয়, একই পরিস্থিতি একটি অনুরূপ সূচকের জন্য সাধারণ হবে। এই পরামিতি আছে তাত্পর্যপূর্ণ, যেহেতু এটি স্বচ্ছ পদার্থের একটি অবিচ্ছেদ্য বৈশিষ্ট্য।

বিভিন্ন বস্তুর জন্য সূচক

এই পরামিতিটির জন্য ধন্যবাদ, আপনি কাচের প্রকারের পাশাপাশি বিভিন্ন মূল্যবান পাথরের মধ্যে বেশ কার্যকরভাবে পার্থক্য করতে পারেন। বিভিন্ন পরিবেশে আলো যে গতিতে ভ্রমণ করে তা নির্ধারণের জন্যও এটি গুরুত্বপূর্ণ।

বিঃদ্রঃ! আলোক প্রবাহের সর্বোচ্চ গতি শূন্যে।

এক পদার্থ থেকে অন্য পদার্থে যাওয়ার সময় এর গতি কমে যাবে। উদাহরণস্বরূপ, হীরা, যার সর্বোচ্চ প্রতিসরণ সূচক রয়েছে, ফোটনের প্রচারের গতি বাতাসের চেয়ে 2.42 গুণ বেশি হবে। জলে, তারা 1.33 গুণ ধীরে ধীরে ছড়িয়ে পড়বে। জন্য বিভিন্ন ধরনেরচশমা, এই পরামিতি 1.4 থেকে 2.2 পর্যন্ত।

বিঃদ্রঃ! কিছু চশমার প্রতিসরাঙ্ক সূচক থাকে 2.2, যা হীরার (2.4) খুব কাছাকাছি। অতএব, একটি বাস্তব হীরা থেকে একটি গ্লাস পার্থক্য করা সবসময় সম্ভব নয়।

পদার্থের অপটিক্যাল ঘনত্ব

আলো বিভিন্ন পদার্থের মধ্য দিয়ে প্রবেশ করতে পারে, যা অপটিক্যাল ঘনত্বের বিভিন্ন সূচক দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। আমরা আগেই বলেছি, এই আইনটি ব্যবহার করে, আপনি মাধ্যমের (কাঠামো) ঘনত্বের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করতে পারেন। এটি যত ঘন হবে, কম গতির আলো এতে প্রচার করবে। উদাহরণস্বরূপ, গ্লাস বা জল বাতাসের চেয়ে বেশি আলোকীয়ভাবে ঘন হবে।
এই পরামিতিটি ধ্রুবক হওয়া ছাড়াও, এটি দুটি পদার্থে আলোর গতির অনুপাতও প্রতিফলিত করে। শারীরিক অর্থ নিম্নলিখিত সূত্র আকারে প্রদর্শিত হতে পারে:

এই সূচকটি বলে যে কীভাবে একটি পদার্থ থেকে অন্য পদার্থে স্থানান্তরের সময় ফোটনের প্রচারের গতি পরিবর্তিত হয়।

আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক

যখন আলোকিত প্রবাহ স্বচ্ছ বস্তুর মধ্য দিয়ে চলে, তখন এর মেরুকরণ সম্ভব। আইসোট্রপিক ডাইইলেকট্রিক মিডিয়া থেকে আলোক প্রবাহ চলে গেলে এটি পরিলক্ষিত হয়। মেরুকরণ ঘটে যখন ফোটন কাচের মধ্য দিয়ে যায়।

মেরুকরণ প্রভাব

আংশিক মেরুকরণ পরিলক্ষিত হয় যখন দুটি অস্তরকগুলির মধ্যে ইন্টারফেসে আলোক প্রবাহের ঘটনার কোণ শূন্য থেকে পৃথক হয়। মেরুকরণের মাত্রা নির্ভর করে ঘটনার কোণগুলি কী ছিল তার উপর (ব্রুস্টারের সূত্র)।

সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন

আমাদের সংক্ষিপ্ত ভ্রমণের সমাপ্তি, এটি এখনও একটি সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন হিসাবে যেমন একটি প্রভাব বিবেচনা করা প্রয়োজন.

পূর্ণাঙ্গ প্রদর্শনের ঘটনা

এই প্রভাবটি প্রদর্শিত হওয়ার জন্য, পদার্থের মধ্যে ইন্টারফেসে ঘনত্ব থেকে একটি কম ঘন মাধ্যমের রূপান্তরের মুহূর্তে আলোক প্রবাহের ঘটনার কোণ বৃদ্ধি করা প্রয়োজন। এমন পরিস্থিতিতে যেখানে এই প্যারামিটারটি একটি নির্দিষ্ট সীমাবদ্ধ মান অতিক্রম করে, তখন এই বিভাগের সীমানার উপর ফোটনের ঘটনা সম্পূর্ণরূপে প্রতিফলিত হবে। আসলে, এটি হবে আমাদের কাঙ্ক্ষিত ঘটনা। এটি ছাড়া, ফাইবার অপটিক্স তৈরি করা অসম্ভব ছিল।

উপসংহার

ভাস্বর প্রবাহের আচরণের বৈশিষ্ট্যগুলির ব্যবহারিক প্রয়োগ অনেক কিছু দিয়েছে, বিভিন্ন ধরণের সৃষ্টি করেছে প্রযুক্তিগত ডিভাইসআমাদের জীবন উন্নত করতে। একই সময়ে, আলো মানবতার জন্য তার সমস্ত সম্ভাবনা উন্মুক্ত করেনি এবং এর ব্যবহারিক সম্ভাবনা এখনও পুরোপুরি উপলব্ধি করা যায়নি।

কীভাবে আপনার নিজের হাতে কাগজের বাতি তৈরি করবেন
কিভাবে একটি LED স্ট্রিপের কার্যকারিতা পরীক্ষা করবেন