পদার্থবিজ্ঞান অধ্যয়ন নির্দেশিকা/তরঙ্গ
তরঙ্গ
[সম্পাদনা]তরঙ্গ হলো যেকোনো পর্যায়ক্রমিক আন্দোলনের গতি, যেমন: একটি স্প্রিং, একটি দোলনা, পানির তরঙ্গ, বৈদ্যুতিক তরঙ্গ, শব্দের তরঙ্গ, আলোর তরঙ্গ ইত্যাদি।
যেকোনো পর্যায়ক্রমিক তরঙ্গ, যার বিস্তার সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয় এবং যার গতিপথ সাইন তরঙ্গের মতো হয়, তাকে গাণিতিকভাবে এইভাবে প্রকাশ করা যায়
R(t , θ) = R Sin (ωt + θ)
- ন্যূনতম তরঙ্গ উচ্চতা বা তরঙ্গপাদ (গ্রাফ বা তরঙ্গের নিম্নবিন্দু) পাওয়া যায় 0, π, 2π,… কোণে
F(R,t,θ) = 0 হয় যখন θ = nπ - সর্বোচ্চ তরঙ্গ উচ্চতা বা তরঙ্গ শীর্ষ (গ্রাফ বা তরঙ্গের উচ্চবিন্দু) পাওয়া যায় π/2, 3π/2, ... কোণে
F(R,t,θ) = R যখন কোণ,θ = (2n+1)π/2 - তরঙ্গদীর্ঘ (পরপর দুটি তরঙ্গশীর্ষ বা তরঙ্গপাদের দূরত্ব) λ = 2π
λ = 2π — একটি বৃত্ত বা একটি তরঙ্গ
2λ = 2(2π) — দুটি বৃত্ত বা দুটি তরঙ্গ
kλ = k2π — k সংখ্যক বৃত্ত বা k সংখ্যক তরঙ্গ
- তরঙ্গের সংখ্যা,
k - বেগ (অথবা কৌণিক বেগ),
ω = 2πf - কম্পাঙ্ক,
f = 1/t - সময়
t = 1/f
তরঙ্গের বেগ, কম্পাঙ্ক ও তরঙ্গদীর্ঘের গুনফলের সমান। এটি বোঝা যায় এইভাবে যে, একটি নির্দিষ্ট দূরত্ব (এই ক্ষেত্রে তরঙ্গদৈর্ঘ্য) কত ঘন ঘন অতিক্রম করা হয়।
কম্পাঙ্ক বেগ ও তরঙ্গদীর্ঘের ভাগফলের সমান।
পর্যায়কাল কম্পাঙ্কের বিপরীত।
চলকসমুহ
[সম্পাদনা]| λ : | তরঙ্গদীর্ঘ (m) |
| v : | তরঙ্গ বেগ (m/s) |
| f : | কম্পাঙ্ক (1/s), (Hz) |
| T : | পর্যায়কাল (s) |
পদের সংজ্ঞা
[সম্পাদনা]| তরঙ্গদীর্ঘ (λ): কোনো তরঙ্গের পরপর দুটি, একই দশা সম্পন্ন কণার মধ্যকার দূরত্বকে তরঙ্গ দৈর্ঘ্য (Wave length) বলা হয়। অর্থাৎ, পরপর দুটি তরঙ্গচূড়া বা পর পর দুটি তরঙ্গখাঁজের মধ্যবর্তী দূরত্ব হলো তরঙ্গদৈর্ঘ্য। একক: মিটার (m)। আলোর ক্ষেত্রে, λ আমাদের বলে দেয় রঙটি কি। |
| তরঙ্গ বেগ: যে বেগে তরঙ্গ এক স্থান থেকে অন্য স্থানে সঞ্চালিত হয়। একক: মিটার প্রতি সেকেন্ড (m/s)। |
| দোলনের কম্পাঙ্ক (বা কম্পাঙ্ক)(f): প্রতি সেকেন্ডে তরঙ্গশীর্ষের বা তরঙ্গপাদের যত বার পুনরাবৃত্তি ঘটে। একক: সেকেন্ড-1 = (1/s) = হার্জ (Hz)। শব্দের f তীক্ষ্ণতা নির্দেশ করে। কম্পাঙ্কের বিপরীত রাশি হলো পর্যায়কাল। |
| দোলনকাল (পর্যায়কাল)(T): একটি তরঙ্গশীর্ষ বা তরঙ্গপাদ একটি নির্দিষ্ট বিন্দু দিয়ে অতিক্রমের যতক্ষণ পর ওপর একটি তরঙ্গশীর্ষ বা তরঙ্গপাদ ঐ একই বিন্দু দিয়ে অতিক্রম করে। একক: সেকেন্ড(s)। পর্যায়কালের বিপরীত রাশি হলো কম্পাঙ্ক। পর্যায়কাল প্রকাশের জন্য বড় ইটালিক অক্ষরের 'T' দ্বারা প্রকাশ করা হয়। |
| বিস্তার(A): তরঙ্গস্থিত কোন কণা সাম্যাবস্থা থেকে যেকোনো এক দিকে সর্বোচ্চ যে দূরত্ব অতিক্রম করে। একক: মিটার (m)। |
স্থির তরঙ্গের ক্ষেত্রে তরঙ্গের শীর্ষ বিন্দু ও পাদ বিন্দুকে অ্যান্টিনোড (antinode) বলে আর মাঝের যে তরঙ্গস্থিত কণা নাড়াচাড়া করে না তাদের নোড (Node) বলে। কিছু তরঙ্গের উদাহরণ: পানির তরঙ্গ, শব্দ তরঙ্গ, আলোক তরঙ্গ, ভূকম্প তরঙ্গ, আঘাত তরঙ্গ(শক ওয়েভ), তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ ইত্যাদি।
দোলন
[সম্পাদনা]একটি তরঙ্গকে দোলনশীল বলা হয়, যার মানে হলো এটি নিয়মিত এবং পুনরাবৃত্তভাবে সামনে-পেছনে (বা একদিকে-অন্যদিকে) গতিশীল থাকে। এই দোলন কোনো অবস্থান, বল বা পরিমাণের চূড়ান্ত সীমার মধ্যে হতে পারে। বিভিন্ন ধরণের তরঙ্গের দোলন প্রক্রিয়াও ভিন্ন হয়। অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ: যে তরঙ্গে তরঙ্গস্থিত কণা তরঙ্গের দিকের সাথে সমান্তরালে স্পন্দিত হয়। যেমন: শব্দ তরঙ্গ, স্প্রিং য়ের তরঙ্গ ইত্যাদি। অনুপ্রস্থ তরঙ্গ: ভিন্ন হয়। অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ: যে তরঙ্গে তরঙ্গস্থিত কণা তরঙ্গের দিকের সাথে সমকোনে বা লম্ব ভাবে স্পন্দিত হয়। যেমন: আলোক তরঙ্গ।
উপরিপাতন
[সম্পাদনা]যখন দুটি তরঙ্গ একটি অপরটির উপর সমপাতিত হয় তাকে উপরিপাতন বলে। এটা গঠনমূলক উপরিপাতন ও বিনাশমূলক উপরিপাতন এই দুই ভাগে বিভক্ত।
গঠনমূলক উপরিপাতন:যখন দুটি তরঙ্গ একটি অপরটির উপর নিখুত ভাবে সমপাতিত হয়ে আরও শক্তিশালী তরঙ্গ সৃষ্টি করে তাকে গঠনমূলক উপরিপাতন বলে।
বিনাশমূলক উপরিপাতন: যখন দুটি তরঙ্গ পরস্পর সমপাতিত হয়ে একে অপরকে বাতিল করে দেয় তাকে বিনাশমূলক উপরিপাতন বলে। এটা কেবল তখনই ঘটে যখন দুটি তরঙ্গের মধ্যবর্তী কোণ ১৮০ ডিগ্রি হয়।
অনুরণন
[সম্পাদনা]বাস্তব জীবনে তরঙ্গ সাধারণত গঠনমূলক ও বিনাশমূলক উপরিপাতনের এক বিশৃঙ্খল মিশ্রণ তৈরি করে এবং দ্রুত ক্ষীণ হয়ে যায়। তবে নির্দিষ্ট কিছু তরঙ্গদৈর্ঘ্যে স্থির তরঙ্গ তৈরি হয়, যার ফলে অনুরণন (resonance) ঘটে। এই তরঙ্গগুলো নিজের ভেতরেই প্রতিফলিত হয়ে নিজেদের শক্তিশালী করে এবং সর্বোচ্চ বিস্তারে পৌঁছে যায়।
অনুরণন (Resonance) হলো জোরপূর্বক কম্পনের একটি বিশেষ অবস্থা, যখন বস্তুটিতে প্রয়োগকৃত নিয়মিত বাহ্যিক বলের কম্পনসংখ্যা, বস্তুটির প্রাকৃতিক কম্পনসংখ্যার সমান হয়। এর ফলে বস্তুটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে অধিক বিস্তার নিয়ে কম্পিত হতে থাকে।