তড়িৎ ও চুম্বক/আলো/আলোর প্রতিসরণ

আলোর প্রতিসরণ ব্যাখ্যা করে কেন একটি লাঠি পানির পৃষ্ঠে ভাঙা দেখায় এবং কেন লেন্সগুলো আলোর তরঙ্গকে একত্রিত বা বিচ্ছুরিত করতে পারে।

প্রতিসরণ দুটি স্বচ্ছ উপাদানের মধ্যে আলোর প্রচারের গতির পার্থক্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়। শূন্যস্থানে আলোর গতি ৩০০,০০০ কিমি/সেকেন্ডের তুলনায় স্বচ্ছ উপাদানে সবসময় ধীর হয়। বাতাসে এই গতি হ্রাস খুবই সামান্য, কিন্তু পানিতে এর গতি প্রায় ২১৫,০০০ কিমি/সেকেন্ড, এবং হীরায় এটি ১২৫,০০০ কিমি/সেকেন্ডে নেমে আসে।

যখন আলোর প্রচারের দিক দুটি উপাদানের মধ্যবর্তী পৃষ্ঠের লম্ব হয়, তখন এটি পরিবর্তিত হয় না:

কিন্তু আলো তত বেশি বিচ্যুত হয় যত বেশি তার প্রাথমিক প্রচারের দিক পৃষ্ঠের লম্ব থেকে বিচ্যুত হয়:

যদি আমাদের মাথা পানির নিচে থাকে এবং আমরা পুলের প্রান্তের দিকে তাকাই, তবে প্রাণীগুলো প্রকৃত অবস্থানের তুলনায় বেশি দূরে মনে হয়:

বিপরীতভাবে, যদি আমরা বাতাসে থাকি এবং পানির নিচে প্রাণীদের দিকে তাকাই, তবে তারা প্রকৃত অবস্থানের তুলনায় কাছাকাছি মনে হয়। এই কারণে পানির পৃষ্ঠে লাঠিগুলো ভাঙা মনে হয়:

এই ছবিতে আমরা দেখতে পাই যে ব্রাশটি পানির পৃষ্ঠে ভাঙা এবং কাচের বক্র পৃষ্ঠ দ্বারা এটি বড় করা হয়েছে, যেন এই পৃষ্ঠটি একটি ম্যাগনিফাইং গ্লাস।

আলো সবসময় ফের্মার নীতি মেনে চলে: আলোর অনুসৃত পথ সব সম্ভাব্য পথের মধ্যে সবচেয়ে ছোট।

একজন লাইফগার্ড সৈকতে আছেন। যদি তিনি যাকে ডুবন্ত অবস্থা থেকে উদ্ধার করতে চান তিনি তার সামনে থাকেন, তবে তিনি সবচেয়ে ছোট পথটি বেছে নেন, যা সৈকতের রেখার লম্ব একটি সরলরেখা। যদি ভবিষ্যতের উদ্ধারকৃত ব্যক্তি তার সামনে না থাকেন, তবে তিনি সরলরেখায় যাবেন না, কারণ তিনি সৈকতে পানিতে সাঁতারের চেয়ে দ্রুত দৌড়াতে পারেন। তাই তিনি একটি ভাঙা রেখা হিসেবে তার গতিপথ বেছে নেন, প্রথমে সৈকতে দৌড়ে প্রায় ভবিষ্যতের উদ্ধারকৃত ব্যক্তির সামনে পৌঁছে, তারপর সাঁতার কাটেন। আলো বাতাস থেকে পানিতে যাওয়ার সময় একই কাজ করে।

বুদ্ধিমত্তা হলো সম্ভাবনার মধ্যে সেরাটি বেছে নেওয়া, বা অন্তত একটি সন্তোষজনক। আলো সবসময় সবচেয়ে ছোট পথ বেছে নেয়, কারণ সময় নষ্ট করার কোনো সুযোগ নেই।

পানি এবং অন্যান্য স্বচ্ছ উপাদানে আলোর গতি হ্রাস ম্যাক্সওয়েল এবং লরেন্টজ সমীকরণ দিয়ে ব্যাখ্যা করা হয়। যখন আলো একটি উপাদানের মধ্য দিয়ে যায়, তখন তার চার্জগুলো গতিশীল হতে শুরু করে এবং নিজেরাই আলোক উৎস হয়ে ওঠে। ঘটনা তরঙ্গ এবং প্ররোচিত তরঙ্গের উপরিপাতনের ফলস্বরূপ তরঙ্গের গতি হ্রাসের কারণ, এবং তাই আলোর প্রতিসরণের কারণ।