ভৌত আলোকবিজ্ঞানে আলোক তরঙ্গ সম্পর্কিত প্রশ্ন ও সূত্রের উদাহরণ
আলোর বৈশিষ্ট্য
১. আলো একটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, সুতরাং আলো…
ক. প্রতিফলন অনুভব করে না
খ. প্রতিসরণের অভিজ্ঞতা হয় না
গ. বিস্তারের জন্য কোনো মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না।
D. এর প্রসারণে শক্তি বহন করে না
আলোচনা
আলো একটি তরঙ্গ, তাই অন্যান্য তরঙ্গের মতোই এরও প্রতিফলন ও প্রতিসরণ ঘটে এবং সঞ্চারণের সময় এটি শক্তি বহন করে। আলো একটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, তাই এর সঞ্চারণের জন্য কোনো মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না।
সঠিক উত্তরটি হলো C।
২. নিম্নলিখিত বিবৃতিটির প্রতি মনোযোগ দিন:
১. আলো সরলরেখায় চলে
২. আলো একটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ
৩. আলো শোষিত হতে পারে
৪. আলো বৈদ্যুতিক চার্জ বহন করে।
আলোর বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে সঠিক বিবৃতিটি হলো...
ক. শুধুমাত্র বিবৃতি ১
খ. বিবৃতি ১ এবং ২
গ. বিবৃতি ১, ২ এবং ৩
D. সব বিবৃতিই সত্য
আলোচনা
১. আলো সরলরেখায় চলে।
এই বিবৃতিটি সত্য, কারণ আলো অনুপ্রস্থ তরঙ্গের মতো চললেও এর গতিপথ একটি সরলরেখা। জ্যামিতিক আলোকবিজ্ঞানে (আলোর প্রতিফলন ও প্রতিসরণ) আলোকে এমন একটি রশ্মি হিসেবে দেখানো হয়, যার গতিপথ একটি সরলরেখা।
২. আলো একটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ:
এই বিবৃতিটি সত্য, কারণ আলো একটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, যার সঞ্চালনের জন্য কোনো মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না।
৩. আলো শোষিত হতে পারে:
এই বিবৃতিটি সত্য। আলো এক প্রকার তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ। যান্ত্রিক এবং তড়িৎচুম্বকীয় উভয় প্রকার তরঙ্গই এক স্থান থেকে অন্য স্থানে যাওয়ার সময় শক্তি বহন করে। তাই, আলো যে মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যায়, সেই মাধ্যম এর কিছু শক্তি শোষণ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যখন আলো একটি সমতল দর্পণের দিকে যায়, তখন আলোর বেশিরভাগই প্রতিফলিত হয়, কিন্তু একটি ক্ষুদ্র অংশ দর্পণ দ্বারা শোষিত হয়।
৪. আলো বৈদ্যুতিক আধান বহন করে:
এই বিবৃতিটি মিথ্যা। আলো একটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, এবং তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ স্পন্দিত তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রের দ্বারা উৎপন্ন হয়। ত্বরান্বিত তড়িৎ আধানের দ্বারা তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ নির্গত হয়।
সঠিক উত্তরটি হলো C।
নিখুঁত প্রতিফলন
৩. ডানদিকের ছবিতে একটি অত্যন্ত দামী হীরার গহনা দেখানো হয়েছে, কারণ হীরাটি থেকে প্রতিফলিত আলো খুব ঝলমলে। এই ঘটনাটি ঘটে…
ক. নিখুঁত প্রতিসরণ, যেখানে আলো কম ঘন মাধ্যম থেকে বেশি ঘন মাধ্যমে প্রবেশ করে।
B. পূর্ণ প্রতিসরণ, যেখানে আপতন কোণ সীমানা কোণ অপেক্ষা ক্ষুদ্রতর হয়
গ. নিখুঁত প্রতিফলন যেখানে আলো কম ঘন মাধ্যম থেকে ঘন মাধ্যমে আসে।
D. পূর্ণ প্রতিফলন যেখানে আপতন কোণ সীমানা কোণ অপেক্ষা বৃহত্তর
আলোচনা
আলোর বিচ্ছুরণ এবং পূর্ণ প্রতিফলনের কারণে হীরা থেকে আসা আলো ঝিকমিক করে। পূর্ণ প্রতিফলন ঘটে যখন আলো উচ্চ প্রতিসরাঙ্কের মাধ্যম থেকে নিম্ন প্রতিসরাঙ্কের মাধ্যমে যায়। উদাহরণস্বরূপ, আলো হীরা (যার প্রতিসরাঙ্ক বেশি) থেকে বায়ুতে (যার প্রতিসরাঙ্ক কম) যায়। বিষয়টি আরও ভালোভাবে বোঝার জন্য, নিচের ছবিটি দেখুন।
যখন আলো উচ্চ প্রতিসরাঙ্কের মাধ্যম থেকে নিম্ন প্রতিসরাঙ্কের মাধ্যমে যায়, তখন আলো অভিলম্ব থেকে বেঁকে যায়। আপতন কোণ (i) বেশি হলে প্রতিসরণ কোণ (r) বেশি হয়। একটি নির্দিষ্ট আপতন কোণে প্রতিসরণ কোণ ৯০° হয়। যখন প্রতিসরণ কোণ ৯০° হয়, তখন আপতন কোণকে সংকট কোণ (θk) বা সীমা কোণ বলা হয়। যদি আপতন কোণ সংকট কোণ বা সীমা কোণের চেয়ে বেশি হয়, তবে কোনো আলো প্রতিসরিত হয় না; সমস্ত আলো প্রতিফলিত হয়।
সঠিক উত্তরটি হলো D।
৪. জেলা/শহর পর্যায়ের নিম্ন মাধ্যমিক বিদ্যালয়গুলোর জন্য ২০১১ জাতীয় বিজ্ঞান অলিম্পিয়াডের প্রশ্ন নং ৩৯
নিম্নলিখিত ঘটনাটি, যা নিখুঁত প্রতিফলনের একটি লক্ষণ, তা হলো…
এ. রংধনু
বি. মরীচিকা
সি. রঙিন হ্রদ
ডি. অ্যাস্টিগমাটিজম
আলোচনা
মরীচিকাকে একটি নিখুঁত প্রতিফলন ঘটনা বলা হয়, কারণ এই প্রক্রিয়ায় বাতাস থেকে আসা কোনো আলো রাস্তার পৃষ্ঠ দ্বারা প্রতিসরিত হয় না, বরং মনে হয় যেন সমস্ত আলো রাস্তার পৃষ্ঠ দ্বারা প্রতিফলিত হচ্ছে। মরীচিকা ঘটে কারণ আলো বায়ুর বিভিন্ন স্তরের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে, যেগুলোর ঘনত্বের ভিন্নতার কারণে প্রতিসরাঙ্ক ভিন্ন হয়। বাস্তবে, আলো রাস্তার পৃষ্ঠ দ্বারা প্রতিফলিত হয় না, বরং ভিন্ন প্রতিসরাঙ্কের বায়ুর স্তর দ্বারা প্রতিসরিত (বাঁকানো) হয়।
সঠিক উত্তরটি হলো B।
৪. জেলা/শহর পর্যায়ের নিম্ন মাধ্যমিক বিদ্যালয়গুলোর জন্য ২০১১ জাতীয় বিজ্ঞান অলিম্পিয়াডের প্রশ্ন নং ৩৯
গরমের দিনে অ্যাসফাল্টের রাস্তার উপর তেলের আস্তরণের দৃশ্যটি আদতে একটি পূর্ণ প্রতিফলনের ঘটনা, কারণ…
ক. বায়ুর উপরের স্তরগুলোর প্রতিসরাঙ্ক নিচের স্তরগুলোর প্রতিসরাঙ্ক অপেক্ষা বেশি।
খ. বায়ুর উপরের স্তরগুলোর প্রতিসরাঙ্ক নিচের স্তরগুলোর চেয়ে কম।
গ. পানির ফোঁটা বিভিন্ন প্রতিফলন কোণে বিভিন্ন রং প্রতিফলিত করে।
D. পানির ফোঁটা বিভিন্ন প্রতিসরণ কোণে বিভিন্ন রঙের প্রতিসরণ ঘটায়।
আলোচনা
গরমের দিনে অ্যাসফাল্টের রাস্তায় তেলের আস্তরণের মতো দৃশ্য মরীচিকার একটি উদাহরণ। রাস্তার কাছের বায়ুস্তর এবং তার উপরের বায়ুস্তরের প্রতিসরাঙ্কের পার্থক্যের কারণে মরীচিকা সৃষ্টি হয়।
গরমের দিনে, রাস্তার পৃষ্ঠ তার ঠিক উপরের বাতাসকে উত্তপ্ত করে, ফলে রাস্তার পৃষ্ঠের ঠিক উপরের বায়ুস্তরটি তার উজানের বায়ুস্তরের চেয়ে বেশি গরম হয়ে যায়। এই গরম বায়ুস্তরটির আয়তন বেশি প্রসারিত হয়, ফলে এর ঘনত্ব কমে যায় (কম ঘনত্ব)। এর বিপরীতে, এর উপরের কম গরম বায়ুস্তরটির আয়তন কম প্রসারিত হয়, ফলে এর ঘনত্ব বেড়ে যায় (বেশি ঘনত্ব)। সুতরাং, নিচের বায়ুস্তরটি কম ঘনত্বের এবং উপরের বায়ুস্তরটি বেশি ঘনত্বের হয়।
যেহেতু নিচের বায়ুস্তর (রাস্তার পৃষ্ঠের কাছাকাছি) কম ঘন, তাই আলো এর মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় দ্রুত চলে, অন্যদিকে উপরের বায়ুস্তর বেশি ঘন হওয়ায় আলো এর মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় ধীরে চলে।
প্রতিসরাঙ্কের সূত্রটি হলো: n = c / v, যেখানে n হলো প্রতিসরাঙ্ক, c = শূন্যস্থানে আলোর গতি = ধ্রুবক = 3 x 10⁻¹⁰8 m/s, যেখানে v হলো মাধ্যমে আলোর গতি। এই সূত্র অনুসারে, c-কে এমনভাবে স্থির করা হয় যাতে v বাড়লে n কমে এবং এর বিপরীতক্রমে v কমলে n বাড়ে।
বায়ুর নিচের স্তরে (বড় v) আলো দ্রুত চলে, ফলে এই স্তরের প্রতিসরাঙ্ক কম (ছোট n), অপরদিকে বায়ুর উপরের স্তরে (ছোট v) আলো ধীরে চলে, ফলে এই স্তরের প্রতিসরাঙ্ক বেশি (বড় n)।
সঠিক উত্তরটি হলো A।
প্রতিসরাঙ্ক
৬. বাতাসে একটি দৃশ্যমান আলোক রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য ৫১০ nm। যদি আলোক রশ্মিটি ১.৫ প্রতিসরাঙ্কের কোনো মাধ্যমে প্রবেশ করে, তবে এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিবর্তিত হয়ে… হয়।
এ. ৬৮০ এনএম
বি. ৫১০ এনএম
সি. ৩৪০ এনএম
ডি. ১৭০ এনএম
আলোচনা
এটা জানা যায় যে:
তরঙ্গদৈর্ঘ্য (λ) = 510 nm = 510 x 10-9 মিটার
প্রতিসরাঙ্ক (n) = ১.৫
প্রশ্ন: তরঙ্গদৈর্ঘ্য (λ) পরিবর্তিত হয়ে… হয়।
উত্তর :
তরঙ্গদৈর্ঘ্য (λ) পরিবর্তিত হয়ে ৩৪০ ন্যানোমিটার হয়।
সঠিক উত্তরটি হলো C।
৭. একটি স্বচ্ছ পুকুরের তলদেশে একটি মাছ দেখা যায়। পুকুরটির গভীরতা ২ মিটার এবং প্রতিসরাঙ্ক ৪/৩। যদি মাছটিকে পুকুরের পৃষ্ঠের সাথে প্রায় লম্বভাবে দেখা যায়, তবে মাছটিকে পুকুরের পৃষ্ঠ থেকে কত দূরে দেখা যাবে?
এ. পুলের পৃষ্ঠ থেকে ১ মিটার নিচে
খ. পুলের পৃষ্ঠ থেকে ১.৫ মিটার দূরে
গ. পুলের পৃষ্ঠ থেকে ২ মিটার নিচে
ডি. পুলের পৃষ্ঠ থেকে ২.৬৭ মিটার
আলোচনা
এটা জানা যায় যে:
পুলের প্রতিসরাঙ্ক = ৪/৩
পুলের গভীরতা = ২ মিটার
প্রশ্ন: পুকুরের জলের উপরিভাগ থেকে কত দূর পর্যন্ত মাছ দেখা যায়?
উত্তর :
আপাত দূরত্ব = 1 : n (প্রকৃত দূরত্ব)
আপাত দূরত্ব = ১ : ৪/৩ (২ মিটার)
আপাত দূরত্ব = ১ x ৩/৪ (২ মিটার)
আপাত দূরত্ব = ৩/৪ (২ মিটার)
আপাত দূরত্ব = ৬/৪
আপাত দূরত্ব = ১.৫ মিটার
পুকুরের জল থেকে মাছটি যতদূর দেখা যায় তার দূরত্ব = ১.৫ মিটার
সঠিক উত্তরটি হলো B।
৮. এমন একটি চ্যানেলের মধ্যে দিয়ে আলো সঞ্চারিত হতে পারে যার প্রতিসরাঙ্ক পরিবেশের সাপেক্ষে হলো…
এ. > ১
খ. = ১
গ. < ১
D. = 0
আলোচনা
শূন্যস্থানের প্রতিসরাঙ্ক = ১.০০০০
কোনো মাধ্যমের প্রতিসরাঙ্ক শূন্যস্থানের প্রতিসরাঙ্ক অপেক্ষা বেশি।
সঠিক উত্তরটি হলো A।
আলোর বিচ্ছুরণ
৯. বিচ্ছুরণ কোণ হলো একবর্ণী আলোর দুটি রঙের মধ্যবর্তী কোণ যা নিম্নলিখিত ঘটনার ফলে ঘটে…
A. আলোর মেরুকরণ
খ. আলো শোষণ
গ. আলোর বিচ্ছুরণ
D. আলোর অপবর্তন
আলোচনা
একবর্ণী আলো হলো এমন আলো যার একটিমাত্র রঙ বা তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে। সাদা আলো, যেমন সূর্যের আলো, হলো সমস্ত রঙের একটি সংমিশ্রণ, যার প্রত্যেকটির আলাদা তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা কম্পাঙ্ক রয়েছে। সাদা আলোর দৃশ্যমান বর্ণালীতে (লাল, কমলা, হলুদ, সবুজ, নীল, আকাশি এবং বেগুনি) বিভক্ত হওয়াকে আলোর বিচ্ছুরণ বলা হয়।
প্রিজম, জলের ফোঁটা বা অন্যান্য বস্তুর মাধ্যমে আলোর বিচ্ছুরণ ঘটানো যায়। দৈনন্দিন জীবনে আলোর বিচ্ছুরণের একটি উদাহরণ হলো রংধনু, যেখানে বৃষ্টির ফোঁটার দ্বারা সূর্যের আলো বিচ্ছুরিত হয়।
সঠিক উত্তরটি হলো C।
৪. জেলা/শহর পর্যায়ের নিম্ন মাধ্যমিক বিদ্যালয়গুলোর জন্য ২০১১ জাতীয় বিজ্ঞান অলিম্পিয়াডের প্রশ্ন নং ৩৯
রামধনু দেখতে একটি রঙিন ফিতার মতো, যা একটি অর্ধবৃত্তের আকৃতির। নিচে দেওয়া রামধনুর চারটি রঙের সঠিক ক্রম, ক্ষুদ্রতম থেকে বৃহত্তম ব্যাসার্ধ অনুসারে, হলো…
এ. লাল, কমলা, হলুদ, সবুজ
খ. নীল, বেগুনি, সবুজ, হলুদ
গ. সবুজ, নীল, আকাশি, বেগুনি
ডি. নীল, সবুজ, হলুদ
আলোচনা
রংধনুর রংগুলোর ক্রম হলো লাল, কমলা, হলুদ, সবুজ, নীল, আকাশি এবং বেগুনি।
লাল আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি, আর বেগুনি আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে কম। প্রতিটি রঙের আলোর বিচ্যুতি তার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে।
যখন বৃষ্টির ফোঁটার দ্বারা সাদা সূর্যালোক বিচ্ছুরিত হয়, তখন দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো কম বিচ্যুত হয়, আর ক্ষুদ্রতর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো বেশি বিচ্যুত হয়। লাল আলো সবচেয়ে কম বিচ্যুত হয় কারণ এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেশি, আর বেগুনি আলো সবচেয়ে বেশি বিচ্যুত হয় কারণ এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কম, যেমনটি নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে। ফলে, পর্যবেক্ষকের চোখ উপরের দিকে লাল আলো এবং নিচের দিকে বেগুনি আলো দেখতে পায়।
রামধনুর সব রঙের আলোই আংশিকভাবে বৃত্তাকার, যেখানে লাল আলোর বৃত্তটি উপরে থাকায় এর ব্যাসার্ধ সবচেয়ে বড় এবং বেগুনি আলোর বৃত্তটি নীচে থাকায় এর ব্যাসার্ধ সবচেয়ে ছোট।
বৃহত্তম ব্যাসার্ধ থেকে ক্ষুদ্রতম ব্যাসার্ধ পর্যন্ত হালকা রঙগুলোর ক্রম হলো লাল, কমলা, হলুদ, সবুজ, নীল, আকাশি, বেগুনি।
সঠিক উত্তরটি হলো D।
১১. পানির উপরিভাগের তেল স্তরের হালকা রংগুলো এই ঘটনার কারণে সৃষ্টি হয়...
এ. হস্তক্ষেপ
বি. মেরুকরণ
সি. ডিসপার্সি
ডি. ডিফ্র্যাকশন
আলোচনা
সঠিক উত্তরটি হলো C।
