অষ্টম শ্রেণী: পরিবেশ ও বিজ্ঞান অধ্যায় 1.4 আলো ব্যাখ্যামূলক প্রশ্নোত্তর মান ৩
অধ্যায় 1.4: আলো — ব্যাখ্যামূলক প্রশ্ন ও উত্তর (মান ৩)
1. আলোর প্রতিসরণের সূত্র দুটি লেখো। দ্বিতীয় সূত্রটি গাণিতিক আকারে দেখাও। (২+১)
প্রথম সূত্র: আপতিত রশ্মি, প্রতিসৃত রশ্মি এবং আপতন বিন্দুতে দুই মাধ্যমের বিভেদতলের ওপর অঙ্কিত অভিলম্ব সর্বদা একই সমতলে থাকে।
দ্বিতীয় সূত্র (স্নেলের সূত্র): দুটি নির্দিষ্ট মাধ্যম এবং একটি নির্দিষ্ট বর্ণের আলোর ক্ষেত্রে, আপতন কোণের সাইন (sine) ও প্রতিসরণ কোণের সাইন (sine)-এর অনুপাত সর্বদা ধ্রুবক থাকে।
গাণিতিক রূপ:
যদি আপতন কোণ $i$ এবং প্রতিসরণ কোণ $r$ হয়, তবে—
$\frac{\sin i}{\sin r} = \mu$ (ধ্রুবক)
এই ধ্রুবক $\mu$-কে প্রথম মাধ্যমের সাপেক্ষে দ্বিতীয় মাধ্যমের প্রতিসরাঙ্ক বলা হয়।
2. চিত্রসহ লঘু মাধ্যম থেকে ঘন মাধ্যমে আলোর প্রতিসরণ ব্যাখ্যা করো।
আলোক রশ্মি যখন লঘু মাধ্যম (যেমন- বায়ু) থেকে ঘন মাধ্যমে (যেমন- কাঁচ বা জল) প্রবেশ করে, তখন প্রতিসৃত রশ্মিটি অভিলম্বের দিকে সরে আসে।
এর ফলে প্রতিসরণ কোণ ($r$), আপতন কোণ ($i$)-এর চেয়ে ছোট হয়।
শর্ত: $i > r$ এবং চ্যুতি কোণ $\delta = i – r$।
[Image of refraction of light from rare to denser medium diagram]
3. কাঁচের স্ল্যাবের মধ্য দিয়ে আলো গেলে কোনো বর্ণালী সৃষ্টি হয় না কেন? চিত্রসহ বোঝাও।
কাঁচের স্ল্যাবের দুটি প্রতিসারক তল পরস্পর সমান্তরাল হয়। সাদা আলো স্ল্যাবের প্রথম তলে আপতিত হয়ে সাতটি বর্ণে বিশ্লিষ্ট হয় (বিচ্ছুরণ)। কিন্তু দ্বিতীয় তল দিয়ে নির্গত হওয়ার সময় বিপরীতমুখী প্রতিসরণের ফলে ওই সাতটি বর্ণ আবার একত্রিত হয়ে সাদা আলো হিসেবেই নির্গত হয়।
স্ল্যাবে আপতিত রশ্মি এবং নির্গত রশ্মি পরস্পর সমান্তরাল থাকে, কেবল রশ্মির পার্শ্বসরণ ঘটে। কোনো কৌণিক বিচ্যুতি না হওয়ায় বর্ণালী সৃষ্টি হয় না।
[Image of refraction through glass slab diagram]
4. অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলনের শর্ত দুটি লেখো এবং সংকট কোণের সংজ্ঞা দাও। (২+১)
শর্ত:
১. আলোক রশ্মিকে অবশ্যই ঘন মাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে যেতে হবে।
২. ঘন মাধ্যমে আপতন কোণের মান মাধ্যম দুটির সংকট কোণের চেয়ে বড় হতে হবে।
সংকট কোণ: আলোক রশ্মি ঘন মাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে প্রতিসৃত হওয়ার সময়, আপতন কোণের যে নির্দিষ্ট মানের জন্য প্রতিসরণ কোণের মান ৯০° হয় (অর্থাৎ প্রতিসৃত রশ্মি বিভেদতল ঘেঁষে যায়), তাকে সংকট কোণ বলে।
5. মরুভূমিতে মরীচিকা কীভাবে সৃষ্টি হয়? ব্যাখ্যা করো।
দিনের বেলা মরুভূমির বালি প্রচণ্ড গরম হয়ে যায়। ফলে বালির সংলগ্ন বায়ুস্তর উত্তপ্ত ও হালকা (লঘু) হয় এবং উপরের স্তরের বাতাস তুলনামূলক ঠান্ডা ও ভারী (ঘন) থাকে।
দূরের কোনো গাছ থেকে আসা আলোকরশ্মি ওপরের ঘন স্তর থেকে নিচের লঘু স্তরে আসার সময় প্রতিসরণের ফলে ক্রমশ অভিলম্ব থেকে দূরে সরে যায়। এভাবে নামতে নামতে একসময় আপতন কোণ সংকট কোণের চেয়ে বড় হয়ে যায় এবং আলোর অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন ঘটে।
প্রতিফলিত রশ্মি বাঁকা পথে দর্শকের চোখে পৌঁছালে দর্শক গাছের একটি উল্টো প্রতিবিম্ব বালির ওপর দেখতে পান এবং সেখানে জল আছে বলে ভ্রম হয়। একেই মরীচিকা বলে।
[Image of formation of mirage diagram]
6. উত্তল লেন্সকে অভিসারী লেন্স এবং অবতল লেন্সকে অপসারী লেন্স বলা হয় কেন?
উত্তল লেন্স (অভিসারী): একগুচ্ছ সমান্তরাল আলোক রশ্মি উত্তল লেন্সের মধ্য দিয়ে যাওয়ার পর প্রতিসৃত হয়ে একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে (ফোকাস) মিলিত হয়। রশ্মিগুলোকে একবিন্দুতে জড়ো করে বা অভিসারী করে বলে একে অভিসারী লেন্স বলে।
অবতল লেন্স (অপসারী): সমান্তরাল আলোক রশ্মিগুচ্ছ অবতল লেন্সের মধ্য দিয়ে যাওয়ার পর চারদিকে ছড়িয়ে পড়ে। প্রতিসৃত রশ্মিগুলোকে পেছন দিকে বাড়ালে মনে হয় তারা একটি বিন্দু থেকে অপসৃত হচ্ছে। রশ্মিগুলোকে ছড়িয়ে দেয় বা অপসারী করে বলে একে অপসারী লেন্স বলে।
[Image of convex and concave lens light ray diagram]
7. চিত্রসহ দেখাও, কীভাবে একটি উত্তল লেন্স বিবর্ধিত ও অসদ বিম্ব গঠন করে (আতশ কাঁচের নীতি)।
কোনো বস্তুকে উত্তল লেন্সের আলোককেন্দ্র ($O$) এবং ফোকাস ($F$)-এর মধ্যে রাখলে লেন্সটি ওই বস্তুর একটি সোজা, বিবর্ধিত (বড়) এবং অসদ প্রতিবিম্ব গঠন করে।
বস্তু থেকে আসা আলোক রশ্মি লেন্সে প্রতিসরণের পর অপসারী হয়ে যায়, কিন্তু তাদের পেছন দিকে বাড়ালে তারা একটি বিন্দুতে মিলিত হয়, যেখানে অসদ বিম্বটি তৈরি হয়। আতশ কাঁচ এই নীতিতেই কাজ করে।
8. প্রিজমের মধ্য দিয়ে আলোর বিচ্ছুরণ চিত্রসহ বর্ণনা করো।
একটি সরু ছিদ্রপথে আসা সাদা আলোক রশ্মিগুচ্ছকে কাঁচের প্রিজমের একতলে ফেললে, দ্বিতীয় তল থেকে সাতটি বিভিন্ন রঙের আলো নির্গত হয়। একে আলোর বিচ্ছুরণ বলে।
পর্দার ওপর নিচে থেকে ওপরের দিকে রংগুলো হলো: বেগুনি (V), নীল (I), আকাশী (B), সবুজ (G), হলুদ (Y), কমলা (O), লাল (R)। একে সংক্ষেপে VIBGYOR বা বেনীআসহকলা বলে।
লাল আলোর চ্যুতি সবচেয়ে কম (সবার উপরে থাকে) এবং বেগুনি আলোর চ্যুতি সবচেয়ে বেশি (সবার নিচে থাকে)।
[Image of dispersion of light through prism diagram]
9. মানুষের চোখের প্রধান তিনটি অংশের (কর্নিয়া, আইরিস, রেটিনা) কাজ উল্লেখ করো।
১. কর্নিয়া (Cornea): চোখের সামনের স্বচ্ছ অংশ। এটি আলোকরশ্মিকে চোখের ভেতরে প্রবেশ করতে সাহায্য করে এবং আলোর প্রতিসরণ ঘটায়।
২. আইরিস (Iris): এটি চোখের তারারন্ধ্রকে ছোট বা বড় করে চোখের ভেতরে প্রবেশ করা আলোর পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করে (যেমন উজ্জ্বল আলোতে ছোট এবং কম আলোতে বড় হয়)।
৩. রেটিনা (Retina): চোখের পেছনের আলোকসংবেদী পর্দা। এখানে বস্তুর উল্টো প্রতিবিম্ব গঠিত হয় এবং অপটিক নার্ভের মাধ্যমে মস্তিষ্কে দর্শন অনুভূতি পাঠায়।
[Image of human eye structure diagram]
10. হ্রস্বদৃষ্টি বা মায়োপিয়া (Myopia) কী? এটি কীভাবে দূর করা যায়? চিত্রসহ লেখো।
সমস্যা: যে দৃষ্টিতে চোখ কাছের বস্তু স্পষ্ট দেখতে পায় কিন্তু দূরের বস্তু স্পষ্ট দেখতে পায় না, তাকে হ্রস্বদৃষ্টি বা মায়োপিয়া বলে। এতে প্রতিবিম্ব রেটিনার সামনে গঠিত হয়।
প্রতিকার: উপযুক্ত ফোকাস দৈর্ঘ্যের অবতল লেন্স (Concave Lens) যুক্ত চশমা ব্যবহার করলে এই ত্রুটি দূর হয়। অবতল লেন্স আলোকরশ্মিকে কিছুটা অপসারী করে দেয়, ফলে প্রতিবিম্বটি ঠিক রেটিনার ওপর গঠিত হয়।
11. সদবিম্ব ও অসদবিম্বের মধ্যে তিনটি পার্থক্য লেখো।
| বিষয় | সদবিম্ব (Real Image) | অসদবিম্ব (Virtual Image) |
| ১. উৎপত্তি | আলোক রশ্মি প্রকৃতপক্ষে মিলিত হলে গঠিত হয়। | রশ্মি অপসৃত হচ্ছে বলে মনে হলে গঠিত হয়। |
| ২. পর্দা | পর্দায় ফেলা যায়। | পর্দায় ফেলা যায় না। |
| ৩. প্রকৃতি | বস্তুর সাপেক্ষে উল্টো হয়। | বস্তুর সাপেক্ষে সোজা হয়। |
12. রামধনু কীভাবে সৃষ্টি হয়? এটি দিনের কোন সময় দেখা যায়? (২+১)
সৃষ্টি: বৃষ্টির পর বাতাসে ভেসে থাকা অসংখ্য ক্ষুদ্র জলকণা প্রিজমের মতো আচরণ করে। সূর্যের সাদা আলো এই জলকণাগুলোর মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় প্রথমে প্রতিসৃত হয়, পরে জলকণার ভেতরে অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন ঘটে এবং শেষে আবার প্রতিসরণের মাধ্যমে বিচ্ছুরিত হয়ে সাতটি রঙে ভেঙে রামধনু তৈরি করে।
সময়: সাধারণত সকালে বা বিকেলে যখন সূর্য দিগন্তের কাছাকাছি থাকে, তখন সূর্যের বিপরীত দিকের আকাশে রামধনু দেখা যায়।
13. জলের মধ্যে সোজা লাঠি ডোবালে বাঁকা দেখায় কেন? চিত্রসহ ব্যাখ্যা করো।
লাঠির নিমজ্জিত অংশ (ঘন মাধ্যম) থেকে আলোক রশ্মি বায়ুতে (লঘু মাধ্যম) আসার সময় প্রতিসরণের নিয়ম অনুযায়ী অভিলম্ব থেকে দূরে সরে যায় এবং আমাদের চোখে পৌঁছায়।
আমাদের চোখ আলোক রশ্মির এই বাঁকা পথ ধরতে পারে না, সোজা পথে দেখে। ফলে লাঠির নিমজ্জিত অংশের প্রতিটি বিন্দুকে তার আসল অবস্থানের চেয়ে কিছুটা ওপরে উঠে এসেছে বলে মনে হয়। তাই লাঠিটিকে বাঁকা দেখায়।
14. হীরকের সংকট কোণ $24.5^{\circ}$ বলতে কী বোঝো? হীরে চকচক করার কারণ কী? (১+২)
অর্থ: হীরক থেকে বায়ুতে আলো যাওয়ার সময় আপতন কোণ $24.5^{\circ}$ হলে প্রতিসরণ কোণ $90^{\circ}$ হবে।
চকচক করার কারণ: হীরের প্রতিসরাঙ্ক খুব বেশি এবং সংকট কোণ খুব কম (মাত্র $24.5^{\circ}$)। হিরেকে বিশেষ জ্যামিতিক আকারে কাটা হয়। ফলে বাইরে থেকে আলো একবার হিরের ভেতরে ঢুকলে, তা হিরের ভেতরের বিভিন্ন তলে $24.5^{\circ}$-এর বেশি কোণে আপতিত হয়। ফলে বারবার অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন ঘটে। শেষে কিছু নির্দিষ্ট তল দিয়ে সব আলো একসাথে বেরিয়ে আসে, তাই হিরে অত্যন্ত উজ্জ্বল দেখায়।
15. ক্যামেরা ও মানুষের চোখের মধ্যে তিনটি সাদৃশ্য বা মিল লেখো।
১. লেন্স: ক্যামেরা ও চোখ—উভয়ক্ষেত্রেই উত্তল লেন্স ব্যবহার করা হয়।
২. শাটার ও চোখের পাতা: ক্যামেরার শাটার যেমন আলো প্রবেশ নিয়ন্ত্রণ করে, চোখের পাতা এবং আইরিসও একইভাবে আলো নিয়ন্ত্রণ ও সুরক্ষা প্রদান করে।
৩. পর্দা: ক্যামেরায় ফিল্ম বা সেন্সরের ওপর যেমন প্রতিবিম্ব গঠিত হয়, চোখের ক্ষেত্রে রেটিনার ওপর প্রতিবিম্ব গঠিত হয়। উভয়ক্ষেত্রেই প্রতিবিম্ব সদ ও উল্টো হয়।