প্রশ্নোত্তরঃ বিবিধ

১) আলো যদি তড়িৎ-চুম্বকিয় তরঙ্গ হয় তাহলে তড়িৎ বা চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগে কেন এর দিক পরিবর্তিত হয়না?

উঃ আলো তড়িৎ-চুম্বকিয় তরঙ্গ, এই কথাটার মানে হল যে আলো মূলত দোদুল্যমান তড়িৎ ও চুম্বকক্ষেত্র যা শূন্যে প্রায় $3times10^8$ m/s গতিতে চলে। কিন্তু আলোর (বা ফোটনের) কোন আধান নেই। আর যেহেতু আধান নেই তাই তা শূন্যস্থানে তড়িৎ বা চুম্বক কোন ক্ষেত্রের দ্বারাই প্রভাবিত হয়না। তবে হ্যাঁ, কিছু কিছু পদার্থের মধ্যে তড়িৎ বা চুম্বক ক্ষেত্রের প্রভাবে আলোর পোলারাইজেশনের পরিবর্তন হয় (Kerr এফেক্ট ও ফ্যারাডে এফেক্ট), তবে সেটা সরাসরি আলোর সাথে তড়িৎ বা চুম্বক ক্ষেত্রের ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়ার ফলে হয় না। তড়িৎ বা চুম্বক ক্ষেত্রের প্রভাবে ওই পদার্থসমূহের ধর্মের পরিবর্তন হবার ফলেই তার মধ্যে দিয়ে অতিক্রান্ত আলোর পোলারাইজেশনের পরিবর্তন ঘটে।

২) একটি জল ভর্তি বালতিকে ঘোরালে কেন জল পড়েনা?

উঃ এই প্রশ্নটি দেখতে সহজ মনে হলেও এটার ব্যাখ্যাটা একটু সূক্ষ্ম। আসলে বৃত্তাকার পথে ঘোরার সময় বালতির সর্বোচ্চ বিন্দুতে জল নিচের দিকেই পড়ছে, কিন্তু তার সাথে সাথে বৃত্তের স্পর্শক বরাবরও ওর একটি গতি রয়েছে (tangential) যা জলকে বৃত্তের কেন্দ্র হতে দূরে (সামনের দিকে) নিয়ে যেতে চায়। আর এই দুই রকম গতি এমনই যে তাদের মোট ফলস্বরূপ (অর্থাৎ নিচের দিকে পড়তে পড়তে সামনে দিকে এগিয়ে যাওয়া) জল বৃত্তাকার পথে ঘুরতে থাকে। বালতির ক্ষেত্রেও এই একই কথা প্রযোজ্য, অর্থাৎ বালতির গতিও জলের মতই হবে। সুতরাং জল সদাই বালতির মধ্যেই রয়ে যাবে।

প্রসঙ্গত উল্লেখ্য যে বালতির সর্বোচ্চ বিন্দুতে জলের উপর ক্রিয়াশীল বলদুটো হল – জলের ওজন, এবং বালতির প্রতিক্রিয়া। এই দুটোই কিন্তু ওই মুহূর্তে নিচের দিকেই কাজ করে।

৩) মহাশূন্যে ওজনহীনতা অনুভব হয় কেন?

উঃ প্রথমত চল দেখা যাক আমরা ওজন অনুভব করি কেন? যখন আমরা ভূ-পৃষ্ঠে বা কোন তলের উপর দাঁড়িয়ে থাকি তখন আমাদের ওজন ওই তলের উপর কাজ করে। স্বভাবতই নিউটনের তৃতীয় সূত্র অনুসারে এই ওজনের প্রতিক্রিয়াস্বরূপ ওই তল আমাদের উপরও একটি বল প্রয়োগ করবে। এই প্রতিক্রিয়া বলকেই আমরা ওজন হিসেবে অনুভব করি। সুতরাং যদি কোন কারণে এই প্রতিক্রিয়া বল অনুপস্থিত থাকে তবে আমরা ওজনহীনতা অনুভব করব। যেমন ওপর থেকে লাফিয়ে পড়ার সময় (ফ্রী ফল বা free fall) আমরা ওজনহীনতা অনুভব করতে পারি। একইভাবে লিফ্ট যদি “ফ্রী ফল” করে তবে তাতে দন্ডায়মান ব্যক্তি ওজনহীনতা অনুভব করবে।

মহাশূন্যে ওজনহীনতা অনুভব করার দুটি কারণ বলা যেতে পারে। একটি হল যে, মহাকর্ষ বল দূরত্বের “ইনভার্স স্কোয়ার সূত্র” মেনে চলে। তার ফলে পৃথিবীর কেন্দ্র থেকে বস্তুর দূরত্ব যত বাড়তে থাকে মহাকর্ষ বল ততই কমতে থাকবে। যেমন ধর পৃথিবীর কেন্দ্র থেকে বস্তুর দূরত্ব যদি দুগুণ করা হয় তবে মহাকর্ষ বল চারগুণ কমে যায়। স্বভাবতই এই কারণে মহাশূন্যে পৃথিবীর আকর্ষন বল অনেক কম হবে, যা ওজন কম হবার একটি কারণ (যদি বস্তুটি পৃথিবী বা কোন গ্রহ নক্ষত্র থেকে অনেক অনেক দূরে থাকে তবে)।

চিত্র ১ - কক্ষপথে বস্তুর গতি। কোন নির্দিষ্ট কক্ষপথে থাকতে গেলে বস্তুর একটি নির্দিষ্ট গতিবেগ থাকতে হবে। তার চেয়ে কম বা বেশি গতিবেগ হলে হয় বস্তুটি পৃথিবীর উপর এসে পড়বে বা কক্ষপথ থেকে বাইরে বেড়িয়ে যাবে। — চিত্র ১ – কক্ষপথে বস্তুর গতি। কোন নির্দিষ্ট কক্ষপথে থাকতে গেলে বস্তির একটি নির্দিষ্ট গতিবেগ থাকতে হবে। তার চেয়ে কম বা বেশি গতিবেগ হলে হয় বস্তুটি পৃথিবীর উপর এসে পড়বে বা কক্ষপথ থেকে বাইরে বেড়িয়ে যাবে।

দ্বিতীয় কারণটি পৃথিবীর চারদিকে কক্ষপথে ঘূর্ণায়মান কোন বস্তুর ক্ষেত্রে প্রযোজ্য। কক্ষপথে ঘূর্নায়মান বস্তুর উপর যেহেতু কোন প্রতিক্রিয়া বল কাজ করেনা তাই তা সদাই $g$ ত্বরণে নিচের দিকে নামতে থাকে। এর সাথে সাথে ওর স্পর্শক বরাবর গতির জন্য বস্তুটি নিচে নামতে নামতেও সামনের দিকে এগিয়ে যায়। অর্থাৎ বস্তুর স্পর্শক বরাবর গতি ও নিচের দিকে নামার প্রবণতা এই দুইয়ের মোট প্রভাবে বস্তটি নির্দিষ্ট কক্ষপথ বজায় রেখে ঘুরতে পারে। তবে এর জন্য কক্ষপথে ওই বস্তুর গতির একটি নির্দিষ্ট মান $(v_0)$ থাকতে হবে। যদি গতিবেগ ওই মানের চেয়ে কম হয় $latex (vv_0)$ হয় তবে বস্তুটি কক্ষপথের বাইরে চলে যাবে। শুধুমাত্র গতিবেগের নির্দিষ্ট একটি মানের জন্যেই বস্তুটির নিচে নামার ও সামনে এগিয়ে যাবার প্রবণতা এমন হয়ে যে তা নির্দিষ্ট কক্ষপথে থাকতে পারে। এবং এই কক্ষপথে অভিকর্ষ বলের প্রভাবে কিন্তু বস্তুটি সদাই “ফ্রী ফল” করছে। আর তাই পৃথিবীর চারদিকে ঘূর্ণায়মান রকেট বা স্পেস ষ্টেশনে ওজনহীনতা অনুভুত হয়।

৪) হল এফেক্ট কি?

উঃ যদি কোন তড়িৎবাহীকে ওর মধ্যে দিয়ে প্রবাহীত তড়িতের সাথে উল্লম্বভাবে অবস্থিত একটি চুম্বক ক্ষেত্রে রাখা হয় তবে ওই তড়িৎবাহীতে চুম্বক ক্ষেত্র ও তড়িৎ পরিবহনের অভিমুখ, এই দুইয়ের সাথেই উল্লম্ব একটি তড়িৎ ক্ষেত্র বা বিভব পার্থক্য তৈরি হয়। এই ঘটনাকেই আবিষ্কর্তার নাম অনুসারে “হল এফেক্ট” বলা হয়। নিচের ছবিতে একটি আয়তাকার তড়িৎবাহী দেখানো হয়েছে যাতে $x$ অক্ষ বরাবর তড়িৎ প্রবাহিত হচ্ছে। এবারে যদি ওই পরিবাহীকে $z$ অক্ষ বরাবর প্রযুক্ত একটি চুম্বক ক্ষেত্রে $(B_z)$ রাখা হয় তাহলে দেখা যায় যে $y$ অক্ষ বরাবর ওই পরিবাহীতে একটি নতুন তড়িৎ ক্ষেত্র $(E_y)$ তৈরি হয়েছে। এই ঘটানার নামই হল “হল এফেক্ট”।

“হল এফেক্ট” খুব সহজেই বুঝতে পারা যায়। ধাতব পরিবাহীর মধ্যে তড়িৎ প্রবাহ মূলত ইলেকট্রনের প্রবাহ। যখন কোন চুম্বক ক্ষেত্র নেই তখন ইলেকট্রনগুলো বাইরে থেকে $x$ অক্ষ বরাবর প্রযুক্ত তড়িৎ ক্ষেত্র $E_x$ এর প্রভাবে $x$ অক্ষ বরাবরই চলতে থাকবে। এবারে যদি ওই প্রবাহের সাথে উল্লম্ব ভাবে একটি চুম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হয় তবে স্পষ্টতই লোরেন্‍ৎস বলের প্রভাবে ইলেকট্রনগুলো ছবিতে যেমন দেখানো হয়েছে সেভাবে একদিকে বেঁকে যাবে। এর ফলস্বরূপ পরিবাহীর একদিকে বেশি করে ইলেকট্রন জমা হবে ও সেপাশের মোট আধান অপর পাশের তুলনায় ঋণাত্মক হয়ে যাবে। সুতরাং ওই পরিবাহীতে $y$ অক্ষ বরাবর একটি তড়িৎ ক্ষেত্র সৃষ্টি হবে। মনে কর পরিবাহীতে $x$ অক্ষ বরাবর কারেন্ট $I$ । যদি এর ফলে ইলেকট্রনগুলির $x$ অক্ষ বরাবর গড় গতিবেগ $v$ হয় তবে,

$\displaystyle \frac{I}{A} = nev$ …………….. (1)

এখানে $A$ হল ওই পরিবাহীর প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল এবং $n$ হল ইলেকট্রনের ঘনত্ব, $e$ হল ইলেকট্রনের আধান। এই সমীকরণটিতে $I/A$ হল কারেন্ট ঘনত্ব। যেহেতু $z$ অক্ষ দিয়ে একটি চুম্বক ক্ষেত্রও প্রয়োগ করা হয়েছে সুতরাং ওর জন্য ওই গতিশীল ইলেকট্রনগুলির উপর যে লোরেন্‍ৎস বল কাজ করবে তা ,

$\displaystyle {\bf F} = -e({\bf vtimes B})$

যেহেতু $v$ ও $B$ যথাক্রমে $x$ ও $z$ অক্ষ বরাবর কাজ করছে, তাই এই বলের অভিমুখ হবে $y$ অক্ষের দিকে। এই বলের প্রভাবে পরিবাহীর একপাশে বেশি সংখ্যক ইলেকট্রন জমা হয়ে $y$ অক্ষের দিকে একটি তড়িৎ ক্ষেত্র $E_y$ উৎপন্ন করবে যাকে “হল ফিল্ড” বা তির্যক তড়িৎ ক্ষেত্র বলা হয়। সাম্যাবস্থায় এই তির্যক তড়িৎ ক্ষেত্রের জন্য ইলেকট্রনের উপর প্রযুক্ত বল চুম্বক ক্ষেত্রের দ্বারা প্রযুক্ত বলের সমান ও বিপরীত হয় যাতে ইলেকট্রনগুলি সোজাসুজি $x$ অক্ষ বরাবর চলতে পারে। অতএব,

$\displaystyle eE_y = evB implies E_y = vB$ …………… (2)

যদি $y$ অক্ষ বরাবর পরিবাহীর প্রস্থ $b$ হয় এবং $z$ অক্ষ বরাবর ওর বেধ $t$ হয় তবে “হল ফিল্ডের” জন্য $O$ এবং $P$ বিন্দুর মাঝে যে বিভব পার্থক্য হবে তা,

$\displaystyle V_H = bE_y = vbB$ ………….. (3)

(1) ও (3) নম্বর সমীকরণ ব্যবহার করে,

$\displaystyle V_H = \frac{IvbB}{Ane} = \frac{IvbB}{btne}= \frac{IvB}{tne}$ ………. (4)

যেখানে $A = bt$ । $V_H$ কে বলা হয় “হল ভোল্টেজ”। দেখতেই পাচ্ছ যে এর মান নির্ভর করে $n$ এর উপর। অর্থাৎ হল ভোল্টেজ পরিমাপ করে তার থেকে পরিবাহীতে ইলেকট্রনের ঘনত্ব নির্ণয় করা যায়। শুধু তাই নয় হল ভোল্টেজের চিহ্ন বা অভিমুখ নির্ভর করে ইলেকট্রনগুলির আধান ধনাত্মক কিংবা ঋণাত্মক, তার উপর। তামা, সোনা রূপা ইত্যাদি ধাতুতে হল ভোল্টেজের চিহ্ন থেকে পরিষ্কার বোঝা যায় যে ইলেকট্রনগুলির আধান ঋণাত্মক। অপরপক্ষে সেমিকন্ডাক্টর বা অর্ধপরিবাহীতে ইলেকট্রন ছাড়াও “হোল” ও থাকে যাদের আধান ধনাত্মক। তাই সেখানে “হল” ভোল্টেজের চিহ্ন গুরুত্বপূর্ণ। হল ভোল্টেজের মান ও চিহ্ন ব্যবহার করে অর্ধপরিবাহীতে ইলেকট্রন বা হোলের ঘনত্ব পরিমাপ করা সম্ভব।

One thought on “প্রশ্নোত্তরঃ বিবিধ”

Abu nayeem sikder says:

July 17, 2014 at 4:42 pm

Admin vaia k aabaro onnek onek besi dhonnobad.onek sundor chilo questioner answer gulo. Plz vaia just eivabe chalaia jan plz. 1din ei page ta onek besi famous hobe in sha Allah. Amra sobai aaci ei page er sathe. Just carry on vaiaa.

প্রশ্নোত্তরঃ বিবিধ

Related

One thought on “প্রশ্নোত্তরঃ বিবিধ”

Leave a Reply to Abu nayeem sikder Cancel reply

Share this:

Related

One thought on “প্রশ্নোত্তরঃ বিবিধ”

Leave a Reply to Abu nayeem sikder Cancel reply