বরিশাল বোর্ড ২০২১ — ভৌত আলোকবিজ্ঞান সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

কোনো তরঙ্গ সঞ্চালনের সময় মাধ্যমের যে সকল কণা একই সময়ে একই দশায় কম্পিত হয়, সেই কণাগুলোর গতিপথের মধ্য দিয়ে কল্পিত তলকে তরঙ্গমুখ বলে।

মাইক্রোওয়েভ হলো প্রায় 1 mm থেকে 30 cm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গ।

মাইক্রোওয়েভ ওভেনে সাধারণত প্রায় 2.45 GHz কম্পাঙ্কের মাইক্রোওয়েভ ব্যবহৃত হয়, যা খাদ্যের ভেতরে প্রবেশ করতে পারে।

খাদ্যে থাকা পানির অণুগুলো দ্বিমেরু অণু; মাইক্রোওয়েভের পরিবর্তনশীল তড়িৎক্ষেত্রে এরা সেকেন্ডে কোটি কোটি বার ঘূর্ণন ও কম্পন করে।

এই দ্রুত আন্দোলন এবং পার্শ্ববর্তী অণুর সাথে ঘর্ষণের ফলে তাপ উৎপন্ন হয় এবং খাদ্যের ভেতর ও বাইরে প্রায় একসাথে দ্রুত গরম হয়।

এতে কম সময়ে ও কম শক্তিতে রান্না হয় এবং পাত্র তেমন গরম হয় না। এজন্য রান্নার কাজে মাইক্রোওয়েভ ব্যবহার করা হয়।

আমরা জানি,

β_r=λ_rDd

বা, β_r=6.2×10⁻⁷×14×10⁻⁴

বা, β_r=1.55×10⁻³ m

∴ β_r=1.55 mm

অতএব, লাল আলোর ক্ষেত্রে ডোরার প্রস্থ 1.55 mm।

পর্দার যে অংশে ডোরা গঠিত হয় তার দৈর্ঘ্য স্থির ধরে (40 টি লাল ডোরার মোট দৈর্ঘ্য) হিসাব করা হয়েছে।

লাল আলোয় 40 টি ডোরা যে দৈর্ঘ্য দখল করে, একই দৈর্ঘ্যে 40+20=60 টি ডোরা পেতে প্রয়োজনীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ণয় করি।

পর্দায় ডোরা অঞ্চলের দৈর্ঘ্য,

L=N_rβ_r=40×1.55×10⁻³=0.062 m

60 টি ডোরার জন্য,

β′=LN′=0.06260=1.033×10⁻³ m

আবার, β′=λ′Dd

বা, λ′=β′dD=1.033×10⁻³×4×10⁻⁴1

∴ λ′=4.133×10⁻⁷ m=4133 A^̊

এখন সবুজ ও নীল আলোর সীমান্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যে একই দৈর্ঘ্যে সর্বোচ্চ কতটি ডোরা পাওয়া যায় তা দেখি।

আমরা জানি,

N=Lβ=LdλD

সবুজ আলোর ক্ষুদ্রতম তরঙ্গদৈর্ঘ্যে,

N_g=0.062×4×10⁻⁴4.95×10⁻⁷×1=50.1≈50

নীল আলোর ক্ষুদ্রতম তরঙ্গদৈর্ঘ্যে,

N_B=0.062×4×10⁻⁴4.5×10⁻⁷×1=55.1≈55

দেখা যায়, N∝1λ হওয়ায় ডোরা সংখ্যা বাড়াতে কম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো লাগবে। সবুজ আলোয় সর্বোচ্চ প্রায় 50 টি এবং নীল আলোয় সর্বোচ্চ প্রায় 55 টি ডোরা পাওয়া যায়; কোনোটিতেই 60 টি ডোরা পাওয়া যায় না। 60 টি ডোরার জন্য প্রয়োজনীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্য 4133 A^̊, যা নীল আলোর পরিসরের (4500–4950 A^̊) চেয়ে ছোট এবং বেগুনি আলোর পরিসরে (4000–4500 A^̊) পড়ে।

অতএব, আরও 20 টি ডোরা বেশি পেতে সবুজ বা নীল আলো যথেষ্ট নয়; শিক্ষার্থীদের প্রায় 4133 A^̊ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বেগুনি আলো ব্যবহার করতে হবে।