Science chapter 5: Light for Sight

পঞ্চম অধ্যায়

দেখতে হলে আলো চাই

আমাদের দৈনন্দিন জীবনে আলোর প্রয়োজনের কথা বলে শেষ করা যাবে না। আমরা চোখ বন্ধ করলে কিছুই দেখি না। আবার পুরোপুরি অন্ধকারে চোখ খোলা রাখলেও কিছু দেখতে পাই না। আলো হচ্ছে সেই নিমিত্ত, যার সাহায্যে আমরা দেখতে পাই। তোমরা আগের শ্রেণিগুলোতে আলোর বিভিন্ন ধর্মের সাথে পরিচিত হয়েছ। এই অধ্যায়ে আয়না বা দর্পণের ব্যবহার ছাড়াও আলোর প্রতিসরণ সম্পর্কে আরও কিছু জানবে। এছাড়া চোখের ক্রিয়া, স্পষ্ট দর্শনের নিকটতম বিন্দু, লেন্সের ক্ষমতা, চোখের ত্রুটি এবং লেন্স ব্যবহার করে চোখ ভালো রাখার উপায় জানতে পারবে।

Printed page 116

এই অধ্যায় শেষে আমরা -

• দর্পণের ব্যবহার ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• আলোর প্রতিসরণ ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• দৃষ্টি কার্যক্রমে চোখের ক্রিয়া ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• স্পষ্ট দর্শনের নিকটতম বিন্দু ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• লেন্সের ক্ষমতা ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• চোখের ত্রুটি সৃষ্টির কারণ ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• লেন্স ব্যবহার করে চোখের ত্রুটি সংশোধনের উপায় বর্ণনা করতে পারব ;
• চোখ ভালো রাখার উপায় ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• চোখের ত্রুটি সৃষ্টির কারণ অনুসন্ধান করতে পারব ;
• চোখের প্রতি যত্ন নেব এবং অন্যদের সচেতন করব।

Printed page 117

৫.১ আয়না বা দর্পণের ব্যবহার

আমাদের দৈনন্দিন জীবনে আয়না বা দর্পণের নানা রকম ব্যবহার আছে। বর্তমান পাঠে আমরা আয়না বা দর্পণের দুটি বিশেষ ব্যবহার নিয়ে আলোচনা করব। এ দুটি হলো নিরাপদ ড্রাইভিং এবং পাহাড়ি রাস্তার অদৃশ্য বাঁক বা পার্বত্য সড়কের বিপজ্জনক বাঁকে আয়না বা দর্পণের ব্যবহার।

নিরাপদ ড্রাইভিং

গাড়ি নিরাপদে ড্রাইভিং করার অন্যতম শর্ত হলো নিজ গাড়ির আশপাশে কী ঘটছে সবসময় তা খেয়াল রাখা। গাড়ির আশপাশে কী ঘটছে তা খেয়াল না করলে যে কোনো সময় দুর্ঘটনা ঘটতে পারে। সাধারণত গাড়ির ড্রাইভারের সিটের দরজার সামনের দিকে দুই পাশে সাইড ভিউ মিরর নামে দুটি আয়না বা দর্পণ থাকে। এছাড়া গাড়ির ভিতরে সামনের দিকে মাঝখানেও রিয়ার ভিউ মিরর নামে আরেকটি আয়না বা দর্পণ থাকে। এগুলো গাড়ির দুপাশে এবং পিছনের দিকে দেখার কাজে সাহায্য করে। ফলে ড্রাইভার সামান্য মাথা ঘুরিয়েই চারপাশ দেখতে পারে– তার শরীরে কোনো রকম মোচড় দিতে হয় না বা নাড়াতে হয় না।

Figure: চিত্র ৫.০১: অনিরাপদ ড্রাইভিং

বর্ণনা: স্টিয়ারিং হুইল ধরে বসা একজন চালক শরীর ঘুরিয়ে পাশের দিকে তাকিয়ে আছেন এবং এক হাতে একটি বস্তু কানের কাছে ধরে আছেন। ছবির ওপর একটি বড় লাল ক্রস (×) চিহ্ন আঁকা।

গাড়ির এই আয়নাগুলো ব্যবহার করে ড্রাইভার তার হাত সর্বদা স্টিয়ারিং হুইলে রেখে সামনে বা পিছনের দিকে নজর রাখতে পারে। গাড়ি চালানো শুরু করার আগে ড্রাইভার আয়না বা দর্পণগুলোকে (চিত্র ৫.০২)

Figure: চিত্র ৫.০২: গাড়ির তিনটি আয়না।

বর্ণনা: গাড়ির ভেতরের দৃশ্য। সামনের দিকে মাঝখানে একটি রিয়ার ভিউ মিরর এবং দুই পাশে দুটি সাইড মিরর আঁকা। তিনটি আয়নার ওপরেই সবুজ টিক চিহ্ন আছে; দুই পাশের আয়নার কাছে দুটি বাঁকা কমলা তীর আঁকা। একজন ব্যক্তি আসনে বসে আছেন।

Printed page 118

যথাযথ অবস্থানে ঘুরিয়ে নেয় যেন ড্রাইভিং সিটে বসেই পিছন এবং দুপাশ সঠিকভাবে দেখা যায়।

এর পাশাপাশি আয়নাগুলো ঠিক করে পরিষ্কার করে নিতে হয় যেন কোনো ময়লা বা ধুলাবালি না থাকে। আয়নায় ময়লা থাকলে অন্য গাড়ির প্রতিবিম্বের অবস্থান ঠিকভাবে নাও বোঝা যেতে পারে। গাড়ি কোনো কারণে পিছানোর দরকার হলে প্রথমে তিনটি দর্পণেই চোখ বুলিয়ে নিতে হবে এবং গাড়িটি না থামানো পর্যন্ত সারাক্ষণ তিনটি দর্পণেই প্রয়োজন অনুসারে চোখ রাখতে হয়। তাছাড়া চলন্ত অবস্থায় গাড়ি লেন পরিবর্তন করার আগে এই তিনটি আয়না বা দর্পণের দিকে খেয়াল রাখতে হবে, যেন পিছনের গাড়ির অবস্থান বুঝা যায়।

পাহাড়ি রাস্তার অদৃশ্য বাঁক

পাহাড়ি রাস্তা সাধারণত আঁকাবাঁকা হয়। অনেক সময় এমনও বাঁক থাকে যে রাস্তাটি প্রায় $৯০^\circ$ বেঁকে যায়। তখন সামনের রাস্তা দিয়ে কী আসছে বোঝার কোনো উপায় থাকে না– এই কারণে পাহাড়ি রাস্তায় ড্রাইভিং বিপজ্জনক। ড্রাইভিংকে নিরাপদ করার জন্য পাহাড়ি রাস্তায় বিভিন্ন বাঁকে বড় সাইজের গোলীয় দর্পণ স্ট্যান্ডে দাঁড় করে রাখা হয় (চিত্র ৫.০৩)। ফলে এর কাছাকাছি এসে দর্পণে তাকালে বাঁকের অন্য পাশ থেকে কোনো গাড়ি আসছে কি না সেটি দেখা যায় এবং ড্রাইভার সাবধান হয়ে গাড়ির গতি নিয়ন্ত্রণ করে নিরাপদে গাড়ি চালাতে পারে।

Figure: চিত্র ৫.০৩: পাহাড়ি রাস্তার অদৃশ্য বাঁক

বর্ণনা: একটি আঁকাবাঁকা পাহাড়ি রাস্তা পাহাড়ের গা ঘেঁষে বাঁক নিয়ে এগিয়ে গেছে। রাস্তার ধারে বাঁ দিকে একটি ছোট আয়না স্ট্যান্ডে বসানো আছে এবং রাস্তার ধারে সামনের দিকে একটি বড় আয়তাকার গাঢ় রঙের দর্পণ স্ট্যান্ডে বসানো আছে।

নিজে করো

কাজ: একটা গাড়ির আয়নাগুলো পরীক্ষা করে দেখো। দেখবে এগুলো তোমাদের পরিচিত সমতল আয়না নয়। এর পৃষ্ঠদেশ সামান্য বাঁকা বা এগুলো গোলীয় আয়না। এ কারণে এই আয়নায় সবকিছু একটু ছোট দেখায়, কিন্তু এই আয়নায় অনেক বেশি এলাকা দেখা সম্ভব হয়।

Printed page 119

৫.২ আলোর প্রতিসরণ

তোমরা অষ্টম শ্রেণিতে আলোর প্রতিসরণ এবং তার বাস্তব প্রয়োগ দেখেছ। আমরা জানি, আলোক রশ্মি কোনো স্বচ্ছ ও সমসত্ত্ব মাধ্যমে সব সময় সরলরেখায় চলে। আলো যখন এক স্বচ্ছ মাধ্যম থেকে অন্য কোনো স্বচ্ছ মাধ্যমে লম্বভাবে আপতিত না হয়ে বাঁকাভাবে আপতিত হয়, তখন মাধ্যম দুটির বিভেদতলে এর গতিপথের দিক পাল্টে যায়। আলোক রশ্মির দিক পরিবর্তন করার এই ঘটনাই হলো আলোর প্রতিসরণ।

Figure: চিত্র ৫.০৪: আলোর প্রতিসরণ

লেবেল: N, A, O, B, C, N', বায়ু মাধ্যম, পানি মাধ্যম বর্ণনা: উপরে বায়ু ও নিচে পানি। একটি সরলরেখা NN' পানির তলের ওপর O বিন্দুতে লম্বভাবে আঁকা। A বিন্দু থেকে O বিন্দুতে একটি তির্যক রশ্মি আপতিত হয়েছে। O থেকে পানির ভেতরে একটি রশ্মি OC বরাবর NN'-এর দিকে বেঁকে গেছে; OB একটি বিন্দুরেখা।

৫.০৪ চিত্রটি লক্ষ করো। এখানে উপরে বাতাস এবং নিচে পানি কল্পনা করা হয়েছে।

আলোকরশ্মি A বিন্দু থেকে শুরু করে O বিন্দুতে পড়েছে অর্থাৎ $AO$ আপতিত রশ্মি এবং O বিন্দু হলো আপতন বিন্দু। O বিন্দুর ভিতর দিয়ে পানির তলের উপর $NN'$ লম্ব আঁকা হয়েছে। এখানে প্রথম মাধ্যম বাতাস এবং দ্বিতীয় মাধ্যমটি পানি। পানির ঘনত্ব বাতাস থেকে বেশি হওয়ায় আলোকরশ্মি সোজা $OB$ পথে না গিয়ে $ON'$-এর দিকে সরে এসে $OC$ বরাবর যাবে। এখানে $OC$ হচ্ছে প্রতিসরিত রশ্মি।

চিত্রে $\angle AON$ হলো আপতন কোণ এবং $\angle CON'$ হলো প্রতিসরণ কোণ। এখানে উল্লেখ্য, আলোক রশ্মি যদি $AO$ বরাবর আপতিত না হয়ে $NO$ বরাবর আপতিত হতো তাহলে কিন্তু এটি সোজা $ON'$ বরাবর চলে যেত।

নিজে করো

কাজ: একটি কাপে একটি মুদ্রা রেখে তুমি তোমার মাথাটা এমনভাবে সরিয়ে নাও যেন মুদ্রাটি আর দেখা না যায়। এবারে কাপে পানি ঢালতে থাকো, তুমি এক সময় মুদ্রাটি দেখতে পাবে। শূন্য কাপে আলো সোজাসুজি তোমার চোখে আসতে না পারলেও পানি থাকার কারণে বাঁকা হয়ে সেটি তোমার চোখে পৌঁছাতে পারে।

Printed page 120

প্রতিসরণের সূত্র: প্রতিসরণের সময় আলোর রশ্মির চলাচলের ধর্মকে দুটি সূত্রে প্রকাশ করা যায়।

১. আপতিত রশ্মি, আপতন বিন্দুতে বিভেদ তলের ওপর আঁকা অভিলম্ব এবং প্রতিসরিত রশ্মি একই সমতলে থাকে।

২. এক জোড়া নির্দিষ্ট মাধ্যম এবং নির্দিষ্ট রঙের আলোর জন্য আপতন কোণের সাইন ($\sin\theta$) ও প্রতিসরণ কোণের সাইনের ($\sin\theta'$) অনুপাত সর্বদাই ধ্রুব থাকে।

অর্থাৎ $\dfrac{\sin\theta}{\sin\theta'} = n$ (ধ্রুবক)

দ্বিতীয় সূত্রে $n$ হিসেবে যে ধ্রুব সংখ্যাটির কথা বলা হয়েছে, সেটি হলো নির্দিষ্ট রঙের আলোর জন্য প্রথম মাধ্যমের সাপেক্ষে দ্বিতীয় মাধ্যমের প্রতিসরণাঙ্ক। প্রথম মাধ্যমকে শূন্য মাধ্যম ধরে দ্বিতীয় মাধ্যমের প্রতিসরণাঙ্ক মাপা হলে সেটাকে মাধ্যমের প্রতিসরণাঙ্ক বলা হয়। পানির প্রতিসরণাঙ্ক $১.৩৩$, বাতাসের প্রতিসরণাঙ্ক $১$-এর এত কাছাকাছি যে সেটাকে $১$ ধরা হয়ে থাকে। তবে মনে রেখো, আলোর রং ভিন্ন বলে প্রতিসরণাঙ্কের মানও একটুখানি ভিন্ন হয়।

৫.৩ লেন্স

দুটি গোলীয় পৃষ্ঠ দিয়ে সীমাবদ্ধ কোনো স্বচ্ছ প্রতিসারক মাধ্যমকে লেন্স বলে। অধিকাংশ লেন্স কাচের তৈরি হয়। তবে কোয়ার্টজ এবং প্লাস্টিক দিয়েও আজকাল লেন্স তৈরি হয় এবং এদের ব্যবহার দিন দিন বাড়ছে।

লেন্স সাধারণত দুই ধরনের। (ক) উত্তল বা অভিসারী লেন্স (Convex lens) এবং (খ) অবতল বা অপসারী লেন্স (Concave lens)। নাম দেখেই বোঝা যাচ্ছে উত্তল বা অভিসারী লেন্সে আলোকরশ্মি অভিসারী অর্থাৎ এক বিন্দুতে মিলিত হয়। অন্যদিকে অবতল বা অপসারী লেন্সে আলোকরশ্মি অপসারী অর্থাৎ পরস্পর থেকে দূরে সরে যায়।

Figure: চিত্র ৫.০৫: উত্তল লেন্স এবং তার ফোকাস বিন্দু

লেবেল: (ক), (খ), F বর্ণনা: (ক) অংশে কেবল একটি উত্তল লেন্স আঁকা হয়েছে, যার মাঝখান মোটা এবং প্রান্ত সরু। (খ) অংশে একই আকৃতির লেন্সের বাঁ দিক থেকে কয়েকটি সমান্তরাল আলোকরশ্মি আপতিত হয়ে লেন্সের ডান দিকে একটি বিন্দু F-এ মিলিত হয়েছে।

Printed page 121

চিত্র ৫.০৫-এ দেখানো লেন্সটি হলো উত্তল লেন্স। এই লেন্সের মাঝখানে মোটা ও প্রান্ত সরু, তাই একে কখনো কখনো স্থূলমধ্য লেন্সও বলা হয়। আলোকরশ্মি উত্তল লেন্সের উত্তল পৃষ্ঠে আপতিত হয়। এই লেন্স সমান্তরাল একগুচ্ছ আলোকরশ্মিকে কেন্দ্রীভূত বা অভিসারী করে কোনো একটি বিন্দুতে মিলিত করে (চিত্র ৫.০৫)। এই বিন্দুটি হচ্ছে লেন্সের ফোকাস বিন্দু এবং লেন্সের কেন্দ্র থেকে এই বিন্দুর দূরত্ব হচ্ছে ফোকাস দূরত্ব। উত্তল লেন্সে আলো এক বিন্দুতে মিলিত হওয়ার পর সেটি আবার ছড়িয়ে পড়ে। অন্যদিকে অবতল লেন্সের মাঝখানে সরু ও প্রান্তের দিকটা মোটা (চিত্র ৫.০৬)।

Figure: চিত্র ৫.০৬: অবতল লেন্স এবং তার ফোকাস বিন্দু

লেবেল: (ক), (খ), F বর্ণনা: (ক) অংশে কেবল একটি অবতল লেন্স আঁকা হয়েছে, যার মাঝখান সরু এবং প্রান্ত মোটা। (খ) অংশে লেন্সের বাঁ দিক থেকে আপতিত সমান্তরাল আলোকরশ্মিগুলো লেন্স থেকে বের হয়ে ছড়িয়ে পড়েছে; বাঁ দিকে F চিহ্নিত একটি বিন্দু থেকে অপসারিত রশ্মিগুলো আসছে বলে বিন্দু-রেখায় দেখানো হয়েছে।

এই লেন্সের অবতল পৃষ্ঠে সমান্তরাল আলোকরশ্মি আপতিত হলে সেগুলো অপসারী হয়ে ছড়িয়ে পড়ে। যদি অপসারিত রশ্মিগুচ্ছ সোজা পিছনের দিকে বাড়িয়ে নেওয়া হয়েছে কল্পনা করে নিলে সেগুলো একটি বিন্দুতে মিলিত হচ্ছে বলে মনে হয়। এই বিন্দুটি হচ্ছে অবতল লেন্সের ফোকাস বিন্দু এবং লেন্সের কেন্দ্র থেকে এই বিন্দুর দূরত্ব হচ্ছে ফোকাস দূরত্ব।

সাধারণত লেন্সের পৃষ্ঠগুলো একটি গোলকের অংশ, যার কেন্দ্রকে বক্রতার কেন্দ্র বলে এবং লেন্সের দুই পৃষ্ঠের জন্য দুটি বক্রতার কেন্দ্র। বক্রতার কেন্দ্র দুটির মধ্য দিয়ে গমনকারী কাল্পনিক সরলরেখাই হলো লেন্সের প্রধান অক্ষ। লেন্সের প্রধান অক্ষের সমান্তরাল রশ্মি প্রতিসরণের পর প্রধান অক্ষের যে বিন্দুতে মিলিত হয় (উত্তল লেন্স) বা যে বিন্দু থেকে অপসৃত হচ্ছে বলে মনে হয় (অবতল লেন্স), সেই বিন্দুকে লেন্সের প্রধান ফোকাস বলে। $৫.০৫$ এবং $৫.০৬$ চিত্রে $F$ বিন্দু হলো প্রধান ফোকাস। লেন্সের কেন্দ্র থেকে প্রধান ফোকাস পর্যন্ত দূরত্বই হলো লেন্সের ফোকাস দূরত্ব।

Printed page 122