এইচ এস সি পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্র ৮ম অধ্যায় আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা

আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা introduction to modern physics



সূচীপত্র

ভূমিকা (Introduction)

ঊনবিংশ শতাব্দীর শেষ দশকের পূর্ব পর্যন্ত ডালটনের মতানুসারে মৌলের ক্ষুদ্রতম অংশের নাম ছিল পরমাণু। পরমাণু অবিভাজ্য এবং চার্জ নিরপেক্ষ। ১৮৯৭ খ্রিস্টাব্দে জে, জে, টমসনের পরীক্ষায় প্রমাণিত হলো যে, পরমাণুর চেয়ে হালকা কণিকা বিদ্যমান এবং এর চার্জ রয়েছে। সুতরাং পরমাণু অবিভাজ্য হতে পারে না এবং পরমাণু চার্জ নিরপেক্ষ হলেও চার্জহীন নয়। এখান থেকেই মূলতঃ

আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা। পরবর্তিতে ১৯০০ খ্রিস্টাব্দে ম্যাক্স প্ল্যাংক (Max Planck)-এর কোয়ান্টাম তত্ত্ব, ১৯০৫ খ্রিস্টব্দে আইনস্টাইন ((Einstein))-এর আপেক্ষিক তত্ত¡, এছাড়াও বিজ্ঞানী বোর (Bohr), দ্য ব্রগলী (De Broglie), কম্পটন (Compton), হাইজেনবার্গ (Hisenberg) প্রমুখ বিজ্ঞানীর অবদানে আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান সমৃদ্ধিলাভ করে। আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের এই অধ্যায়ে আমরা আপেক্ষিক তত্ত্ব, প্ল্যাংকের তত্ত্ব, দ্য ব্রগলীর তত্ত্ব, কম্পটন তত্ত্ব, হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি সম্বন্ধে জানবো এবং এই তত্ত্ব গুলোর প্রয়োগ সম্বন্ধে জ্ঞান লাভ করবো।


পাঠ ৮.১:প্রসঙ্গ কাঠামো
Frame of Reference


এ পাঠের শেষে তুমি-
  • জড় প্রসঙ্গ কাঠামো ও অজড় প্রসঙ্গ কাঠামো ব্যাখ্যা করতে পারবে।
৮.১.১: প্রসঙ্গ কাঠামো, জড় প্রসঙ্গ কাঠামো ও অজড় প্রসঙ্গ কাঠামো (Frame of Reference, Inertial Frame of
Reference and Non-Inertial Frame of Reference):
প্রসঙ্গ কাঠার্মেকে দুই র্ভগে র্ভগ করা যা । (ক) জড় প্রসঙ্গ কাঠার্মে এবং (খ) অজড় প্রসঙ্গ কাঠামো
(ক) জড় প্রসঙ্গ কাঠামো:
যে প্রসঙ্গ কাঠামোতে জড়তার সূত্র বা নিউটনের সূত্র প্রযোজ্য তাকে জড় প্রসঙ্গ কাঠামো বলে। অন্য ভাবে বলা যায় যে, যদি কোনো পর্যবেক্ষক (পারিপাশ্বিক কাঠামোর সাথে তুলনা না করে) কোনো ভৌত পরীক্ষা দ্বারা প্রমাণ করতে না পারে যে সে গতিশীল কিনা তবে সে যে কাঠামোতে অবস্থিত তা জড় প্রসঙ্গ কাঠামো।

উদাহরণ স্বরূপ ধরা যাক, একটি ট্রেন সমবেগে গতিশীল। ট্রেনটি এমনভাবে চলছে যেন কোনোরূপ শব্দ বা ঝাকুনি না হয়। এই অবস্থায় ট্রেনটির কোনো বিন্দুকে প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করে এই ট্র্রেনে অবস্থিত কোনো পর্যবেক্ষকের অবস্থান এবং গতিশীল পর্যবেক্ষকের গতি পরিমাপ করা যায়। সে যদি ট্রেনে স্থির অবস্থায় দাঁড়িয়ে বা বসে থাকে তবে তার পক্ষে বলা সম্ভব নয় যে সে গতিশীল কি না। এখানে আরো লক্ষণীয় যে, যদি পর্যবেক্ষক ট্রেনের সাপেক্ষে গতিশীল থাকে এবং ট্রেনের বাইরের দিকে না তাকায় তবে তার পক্ষে বলা সম্ভব নয় যে সে ট্রেনের গতির দিকে না ট্রেনের গতির বিপরীত দিকে চলছে।
এখানে আরো একটি পরীক্ষা সম্পন্ন করা যেতে পারে যা জড় প্রসঙ্গ কাঠামো সম্বন্ধে আরো পরিস্কার ধারণা জন্মাবে।

তাহলো ট্রেনটি সমবেগে চলা অবস্থা ট্রেনে অবস্থিত পর্যবেক্ষক যদি একটি বলকে খাড়া উপর দিকে ছুঁড়ে দেয় তবে সেই বলটি তার হাতেই ফিরে আসবে। আবার ট্রেনটি যদি থেমে থাকতো তাহলোও খাড়া উপর দিকে ছুঁড়ে দেয় বলটি তার হাতে ফিরে আসবে। কারণ যখন বলটি তার হাতে ছিল পর্যবেক্ষকসহ বলটির বেগও ট্রেনের বেগের সমান ছিল অর্থাৎ বলটিও অনুভূমিক বরাবর সমবেগে চলছিল। বলটিকে খাড়া উপর দিকে ছুড়ে দিলে বলটি উলম্ব বরাবর একটি বেগ প্রাপ্ত হলো কিন্তু বলটির অনুভূমিক বেগ অপরিবর্তিত ছিল। 

বলটি নীচে ফিরে আসতে যে সময় লেগেছে সে সময় ট্রেনটি অনুভূমিক ভাবে যে দূরত্ব গেছে, পর্যবেক্ষক এবং বলটিও সেই দূরত্ব গেছে। তাই বলটি ঠিক পর্যবেক্ষকের হাতেই এসে
পড়বে। ফলে সে নিজেকে স্থির বলে মনে করবে। তাই সেই পর্যবেক্ষক কোনো অবস্থাতেই প্রমাণ করতে পারবে না যে সে গতিশীল না স্থির অবস্থায় আছে। আরো সহজ ভাবে বলা যায় যে স্থির বা সমবেগে গতিশীল উভয় ক্ষেত্রেই নিউটনের গতি সূত্রগলো সমভাবে প্রযোজ্য হবে। এই জাতীয় কাঠামোকে জড় প্রসঙ্গ কাঠামো বলে।

(খ) অজড় প্রসঙ্গ কাঠামো:
ত্বরান্বিত বা ঘূর্ণনশীল প্রসঙ্গ কাঠামোকে অজড় প্রসঙ্গ কাঠামো বলে।
অজড় প্রসঙ্গ কাঠামো হলো সেই প্রসঙ্গ কাঠামো যে কাঠামোতে নিউটনের গতি সূত্রগুলো সমভাবে প্রযোজ্য হয় না। আমরা কাঠামোকে জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর ট্রেনের উদাহরণটিকে আবার বিবেচনা করি। আমরা দেখেছি ট্রেনটি স্থির থাকলে বা সমবেগে গতিশীল থাকলে পর্যবেক্ষকের ছুঁড়ে দেয়া বলটি তার হাতে এসে পড়তো। কিন্তু যতক্ষণ বলটি বাতাসে ছিল তারমধ্যে ট্রেনটি যদি তার গতিবেগ পরিবর্তন করতো অর্থাৎ বেগ বৃদ্ধি বা হ্রাস ঘটাতো তাহলে তার প্রভাব বলের উপর পড়তো না। 

তাই বলটি উলম্ব গতির সাথে সমবেগে অনুভূমিক বরাবর চলতো। ফলে ট্রেনে ত্বরণ সৃষ্টি হলে বলটি নীচে ফিরে আসতে যে সময় লেগেছে সে সময় ট্রেনটি অনুভূমিক ভাবে যে দূরত্ব গেছে, পর্যবেক্ষক সেই দূরত্ব যাবে। কিন্তু বলটি তার চেয়ে কম অনুভূমিক দূরত্ব অতিক্রম করবে এবং ট্রেনের মন্দন হলে বলটি ট্রেন ও পর্যবেক্ষকের চেয়ে বেশী অনুভূমিক দূরত্ব অতিক্রম করবে। তাই বলটি পর্যবেক্ষকের হাতে পড়বে না। এর থেকে পর্যবেক্ষক সহজেই অনুভব করতে পারবে যে সে গতিশীল আছে।

আরো একটু ভাবা যাক, একজন ঘুমন্ত ব্যাক্তিকে লিফ্টে উঠিয়ে লিফ্ট চালু করা হলো। এরপর ব্যাক্তিটির ঘুম ভাঙ্গলে তার পক্ষে বোঝা সম্ভব নয় যে সে উপরে উঠছে না নীচে নামছে নাকি থেমে আছে। এই অবস্থায় কোনো পরীক্ষা দিয়ে তার গতীয় অবস্থা জানা সম্ভব নয়। কিন্তু লিফ্টটি যখন থামবে তখন সে ঠিক বুঝতে পারবে যে, সে গতিশীল ছিল। শুধু তাই নয়, লিফ্টটি উপরে উঠছিল না নামছিল তাও সে বুঝতে পারবে।

রাস্তা দিয়ে সমবেগে চলন্ত গাড়িতে বসে থাকলে এবং বাইরে না তাকালে গাড়ির গতীয় অবস্থা জানা সম্ভব নয়। কিন্তু যদি এই অবস্থায় গাড়িটি বাঁক নেয় তবে আরোহী একটি কেন্দ্রবিমুখী বল অনুভব করবে। ফলে একটি কেন্দ্রমুখী ত্বরণের সৃষ্টি হবে এবং তার থেকে সে তার গতীয় অবস্থা জানতে পারবে। সুতরাং ত্বরান্বিত বা ঘূর্ণনশীল প্রসঙ্গ কাঠামো স্থির প্রসঙ্গ কাঠামো উভয় ক্ষেত্রে নিউটনের গতি সূত্রগুলো সমভাবে প্রযোজ্য হবে না। এই জাতীয় কাঠামো জড় প্রসঙ্গ কাঠামো নয়। এই জাতীয় কাঠামোকে অজড় প্রসঙ্গ কাঠামো বলে।

সারসংক্ষেপ 

প্রসঙ্গ কাঠামো : কোনো বস্তুর গতি বর্ণনার জন্য ত্রিমাত্রিক স্থানে যে নির্দিষ্ট স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা বিবেচনা করা হয় অর্থাৎ যে সুদৃঢ় ত্রিমাত্রিক কাঠামোর সাপেক্ষে বস্তুর গতি বর্ণনা করা যায় তাকে প্রসঙ্গ কাঠামো বলে। জড় প্রসঙ্গ কাঠামো: যে প্রসঙ্গ কাঠামোতে জড়তার সূত্র বা নিউটনের সূত্র প্রযোজ্য তাকে জড় প্রসঙ্গ কাঠামো বলে। অন্য ভাবে বলা যায় যে, যদি কোন পর্যবেক্ষক (পারিপাশ্বিক কাঠামোর সাথে তুলনা না করে) কোন ভৌত পরীক্ষা দ্বারা প্রমাণ করতে না পারে যে সে গতিশীল কিনা তবে সে যে কাঠামোতে অবস্থিত তা জড় প্রসঙ্গ কাঠামো। অজড় প্রসঙ্গ কাঠামো: ত্বরান্বিত বা ঘূর্ণনশীল প্রসঙ্গ কাঠামোকে অজড় প্রসঙ্গ কাঠামো বলে। 

বহুনির্বাচনী প্রশ্ন

১। নীচের কোনটি জড় প্রসঙ্গ কাঠামো উদাহরণ নয়?
ক. সমবেগে একটি লিফ্টে আরোহন বা অবরোহনের ক্ষেত্রে লিফ্টকে প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করলে।
খ. সমবেগে গতিশীল একটি বাসকে প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করলে।
গ. একটি স্পন্দিত সরল দোলকের ববকে প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করলে।
ঘ. সমবেগে চলন্ত সাইকেলের বসার সীটের কোনো বিন্দুকে প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করলে।
২। নীচের কোনটি জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর উদাহরণ?
ক. সমত্বরণে একটি লিফ্টে আরোহন বা অবরোহনের ক্ষেত্রে লিফ্টকে প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করলে।
খ. সমবেগে গতিশীল একটি বাসকে প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করলে।
গ. একটি স্পন্দিত সরল দোলকের ববকে প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করলে।
ঘ. সমবেগে চলন্ত সাইকেলের রীমের কোনো বিন্দুকে প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করলে।

পাঠ ৮.১     ১গ ২খ

পাঠ ৮.২:মাইকেলসন-মোরলে পরীক্ষা
Michelson-Morley Experiment

এ পাঠের শেষে তুমি-
  • মাইকেলসন-মোরলে পরীক্ষা বর্ণনা করতে পারবে।
  • মাইকেলসন-মোরলে পরীক্ষার ফলাফল বিশ্লেষণ করতে পারবে।








সারসংক্ষেপ 

মাইকেলসন-মোরলে পরীক্ষার ঋণাত্মক ফলাফল গ্যালিলিও এর বেগ রূপান্তর সূত্র অকার্যকর করে দেয়। হাইগেনসেরইথার মাধ্যমে আলোর তরঙ্গ মতবাদের মৃত্যু ঘটে। আইনস্টাইনের আপেক্ষিক তত্ত্বের  দ্বিতীয় সূত্রের সত্যতা প্রমাণিত হয়।

বহুনির্বাচনী প্রশ্ন

১। মাইকেলসন-মোরলে পরীক্ষায় সমতল দর্পণ দুটির মধ্যে একটির আলোক পথের মাঝে একটি কাচফলক রাখা হয়
কেন?
ক. আলোর পথ পরিবর্তনের করার জন্য খ. আলোকীয় পথ সমান করার জন্য
গ. আলোর ব্যাতিচার ঘটানোর জন্য ঘ. আলোর অপবর্তন দূর করার জন্য
২। মাইকেলসন-মোরলে পরীক্ষায় প্রমাণিত হয় যে,
i. আলোর বেগ পরম বেগ
ii. এক প্রকার তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গ
iii. ইথারের কোনো অস্তিত্ব নাই
নীচের কোনটি সঠিক?
ক. i ও ii খ. ii ও iii গ. i ও iii ঘ. i, ii ও iii


পাঠ ৮.২     ১খ ২গ

পাঠ ৮.৩:আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতা তত্ত্ব
Einstein’s Theroy of Relativity

এ পাঠের শেষে তুমি-
  •  আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত¡ ব্যাখ্যা করতে পারবে।
৮.৩.১: আপেক্ষিকতার নীতি(Principle of Relativity):
আমরা যখন কোনো বস্তুর অবস্থান বা বেগ পরিমাপ করি তখন কোনো স্থির বিন্দুকে প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করি। ঐ প্রসঙ্গ কাঠামো সাপেক্ষে বস্তুটির রৈখিক দূরত্বকে তার অবস্থান বলি এবং প্রসঙ্গ কাঠামো সাপেক্ষে বস্তুটির রৈখিক দ্রুতিকে বেগ বলি। কিন্তু এই মহাবিশ্বে কোনো কিছুই স্থির নয়। সুতরাং পরম স্থির বলে কোনো অবস্থান পাওয়া সম্ভব নয় যাকে স্থির প্রসঙ্গ কাঠামো হিসাবে বিবেচনা করা যায়। তাই আমরা প্রসঙ্গ কাঠামোর সাপেক্ষে যা পরিমাপ করি তা পরম নয়। অর্থাৎ আমরা সব সময় অবস্থান বা বেগকে আপেক্ষিকভাবে পরিমাপ করি।

চিরায়ত বল বিদ্যার মতে স্থান, ভর ও সময় ধ্র“ব রাশি। কিন্তু ১৯০৫ সালে আইনস্টাইন এই ধারণার আমূল পরিবর্তন ঘটান। তার তত্ত¡ অনুসারে স্থান, ভর ও সময় ধ্র“ব রাশি নয়। এগুলো সকলই আপেক্ষিক। বেগের পরিবর্তনের সাথে সাথে এদের পরিবর্তন হয়। কেবল মাত্র শূন্য মাধ্যমে আলোর বেগই পরম বেগ। উচচ গতিশীল (আলোর কাছাকাছি বেগে) বস্তুর ক্ষেত্রে এই ধারণা পরীক্ষালব্ধমানের সাথে সপূর্ণভাবে মিলে যায়। আইনস্টইনের এই তত্ত¡কে আপেক্ষিক বলা হয়।

পরমাণবিক ও নিউক্লিয় পদার্থবিজ্ঞানে এই তত্তে¡র গুরুত্ব অপরিসীম। আইনস্টাইন তার আপেক্ষিক তত্তে¡ বলেন প্রাকৃতিক নিয়মাবলীর গাণিতিক সূত্রসমূহ সকল জড় কাঠামোতে অভিন্ন। এটাই আপেক্ষিকতার নীতি। ১৯১৬ সালে আইনস্টাইন আপেক্ষিকতার আরো একটি তত্ত¡ উপস্থাপন করেন। মহাকর্ষ, নাক্ষত্রিক গতিপ্রকৃতি, সম্প্রসারণশীল মহাবিশ্বের ধারণা ইত্যাদি এই তত্তে¡র ভিত্তিতে ব্যাখ্যা প্রদান করা যায়।

সুতরাং আইনস্টাইন তার আপেক্ষিক তত্ত¡কে দু’ভাগে ভাগ করেন, যথা
১) বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্ব (Special Theory of Relativity)
২) সার্বিক আপেক্ষিক তত্ত্ব (General Theory of Relativity)

বিশেষ আপেক্ষিক  তত্ত্বে মূলতঃ স্থির জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর সাপেক্ষে সমবেগে গতিশীল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর কোনো ঘটনা বিশ্লেষণ বা কোনো ভৌতরাশির পরিমাপ সংক্রান্ত আলোচনা। ভর, সময়, দৈর্ঘ্য, বেগ ও শক্তির আপেক্ষিকতা ইত্যাদি বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্বের অন্তর্ভুক্ত। অপরদিকে সার্বিক আপেক্ষিক  তত্ত্বে মূলতঃ স্থির জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর সাপেক্ষে অসমবেগে গতিশীল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর কোনো ঘটনা বিশ্লেষণ বা কোনো ভৌতরাশির পরিমাপ সংক্রান্ত আলোচনা।

মহাকর্ষ, নাক্ষত্রিক গতিপ্রকৃতি, সম্প্রসারণশীল মহাবিশ্বের ধারণা ইত্যাদির ব্যাখ্যা ইত্যাদি সার্বিক আপেক্ষিক তত্ত্বের অন্তর্ভুক্ত। স্থির জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর সাপেক্ষে অসমবেগে গতিশীল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোটি যখন সমবেগে গতিশীল হয় তখন সার্বিক আপেক্ষিক  তত্ত্বেটি বিশেষ আপেক্ষিক  তত্ত্বে পরিণত হয়। সুতরাং বলা যায়, বিশেষ আপেক্ষিক  তত্ত্বের হলো সার্বিক আপেক্ষিক  তত্ত্বের একটি বিশেষ রূপ। আমরা এই অধ্যায়ে শুধু বিশেষ আপেক্ষিক  তত্ত্বে নিয়ে আলোচনা করবো।
ঘূর্ণনশীল বা তরান্বিত প্রসঙ্গ কাঠামোর জন্য যে আপেক্ষিক তত্ত্ব তাকে সার্বিক আপেক্ষিক তত্ত্ব বলে।

৮.৩.২: বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্বের স্বীকার্য:
আইনস্টাইনের বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্ব দুটি মৌলিক স্বীকার্যের উপর প্রতিষ্ঠিত। ১৯০৫ সালে আইনস্টাইন এই দুটি স্বীকার্য প্রদান করেন।

প্রথম স্বীকার্যঃ- স্থির বা গতিশীল সকল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোতে পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক সূত্রসমূহ অপরিবর্তিত থাকে। দ্বিতীয় স্বীকার্যঃ- শূন্য মাধ্যমে আলোর বেগ সকল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর পর্যবেক্ষকের জন্য একই এবং তা আলোর উৎস বা পর্যবেক্ষকের গতির উপর নির্ভরশীল নয়।
প্রথম স্বীকার্যের ব্যাখ্যাঃ- প্রথম স্বীকার্য অনুসারে সকল জড় কাঠামো পর¯পর সমতুল্য। পরম স্থির কোন কাঠামো থাকতে পারেনা। সুতরাং সকল গতিই আপেক্ষিক এবং সকল স্থিতিই আপেক্ষিক। ধরা যাক দুজন পর্যবেক্ষক পর¯পরের সাপেক্ষে ধ্রূব বেগে গতিশীল। এই দুজনের মধ্যে কে গতিশীল এবং কে স্থির তা পর¯পরের পক্ষে নির্ণয় করা অসম্ভব।

 একটি সমবেগে গতিশীল ট্রেনযাত্রী কামরার ভেতরে কোনো পরীক্ষা দিয়ে প্রমাণ করতে পারবেনা যে ট্রেনটি স্থির না গতিশীল। উদাহরণ স্বরূপ ধরা যাক স্থির অবস্থায় থাকা ট্রেনের পর্যবেক্ষক ট্রেনে বসে একটি বলকে উপরদিকে ছুড়ছে এবং পতন কালে লুফে নিচ্ছে। সে দেখবে বলটি সোজা উপরে কিছুদুর উঠে আবার সেই পথে তার হাতে নেমে আসছে। একই পরীক্ষণ যদি সমবেগে গতিশীল ট্রেনের পর্যবেক্ষক সম্পন্ন করতেন তবে তিনিও তাই দেখতেন। সুতরাং সে পর্যবেক্ষকের পক্ষে বলা সম্ভব নয় যে তিনি গতিশীল কি গতিশীল নন। পদার্থবিজ্ঞানের সকল পরীক্ষার ফল ট্রেনটি স্থির থাকলেও যা হবে
ট্রেনটি সুষম বেগে গতিশীল থাকলেও তাই পাওয়া যাবে। সুতরাং পর¯পরের সাথে সমবেগে গতিশীল সকল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোতে পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলো একইরূপ সমীকরণ দিয়ে প্রকাশ করা যায়।

দ্বিতীয় স্বীকার্যের ব্যাখ্যাঃ এই স্বীকার্য অনুসারে স্থানাঙ্ক কাঠামোর উপর আলোর গতি নির্ভর করেনা। স্থির কাঠামোর সাপেক্ষে আলোর বেগ যা হবে, যে কোন দিকে যে কোন চলমান কাঠামোর সাপেক্ষে আলোর বেগ তাই হবে। আলোক উৎস গতিশীল হলেও পর্যবেক্ষকের কাছে আলোরে বেগের কোনো পরিবর্তন ঘটবেনা। অর্থাৎ আলোর বেগ পরম বেগ।

সারসংক্ষেপ 

বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্বের স্বীকার্য:
প্রথম স্বীকার্যঃ- স্থির বা গতিশীল সকল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোতে পদার্থ বিজ্ঞানের মৌলিক সূত্রসমূহ অপরিবর্তিত থাকে।
দ্বিতীয় স্বীকার্যঃ- শূন্য মাধ্যমে আলোর বেগ সকল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর পর্যবেক্ষকের জন্য একই এবং তা আলোর উৎস বা পর্যবেক্ষকের গতির উপর নির্ভরশীল নয়।

বহুনির্বাচনী প্রশ্ন

১। বিশেষ আপেক্ষিক তত্তের স্বীকার্য কয়টি?
ক. ১টি খ. ২টি গ. ৩টি ঘ. ৪টি
২। আপেক্ষিক তত্ত¡ কত প্রকার?
ক. ১টি খ. ২টি গ. ৩টি ঘ. ৪টি

পাঠ ৮.৩     ১খ ২খ

পাঠ ৮.৪:গ্যালিলিও রূপান্তর
Gallilean Transformation

এ পাঠের শেষে তুমি-
  • গ্যালিলিও রূপান্তর ব্যাখ্যা করতে পারবে।
৮.৪.১: গ্যালিলিও রূপান্তর (Gallilean Transformation):

যদি কোনো ঘটনা একই সাথে দুটি পৃথক জড় প্রসঙ্গ কাঠামো থেকে পর্যবেক্ষণ করা হয় যখন কাঠামো দুটি পর¯পরের সাথে v বেগে X-অক্ষ বরাবর গতিশীল, তবে স্বাভাবিক ভাবেই দুটি কাঠামোতে দুই প্রকার দুই সেট স্থানাংক পাওয়া যাবে। উক্ত ঘটনার জন্য দুই সেট স্থানাংকের মধ্যে সম্পর্ক স্থাপনের জন্য যে সমীকরণ পাওয়া যায় তাকে গ্যালিলিও রূপান্তর সমীকরণ বলে। আমরা বাস্তবে যে ঘটনাগুলো পর্যবেক্ষণ করি এবং অনুভব করি গ্যালিলিও রূপান্তর বিধি দ্বারা গ্রহণযোগ্য ব্যাখ্যা পাওয়া যায়। আমরা পরে দেখবো যে, যেসব বস্তুর বেগ আলোর বেগের সাথে তুলনীয় নয় তাদের ক্ষেত্রে গ্যালিলিও রূপান্তর বিধি প্রযোজ্য।

সারসংক্ষেপ



বহুনির্বাচনী প্রশ্ন


পাঠ ৮.৪      ১গ ২ক

পাঠ ৮.৫ :লরেন্টজ রূপান্তর
Lorentz Transformation

এ পাঠের শেষে তুমি-
  •  লরেন্টজ রূপান্তর ব্যাখ্যা করতে পারবে।
যেহেতু গ্যালিলিও রূপান্তর বিধি আইনস্টাইনের বিশেষ আপে≠ক্ষিক তত্তে¡র দ্বিতীয় স্বীকার্যের পরিপন্থী। তাই আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্তের দ্বিতীয় স্বীকার্য মেনে নেয়া হয় তাহলে ভিন্ন ধরনের রূপান্তর বিধির অবতারণা করা প্রয়োজন। লরেঞ্জ আলোর বেগকে পরমবেগ বিবেচনা করে তার রূপান্তর বিধি উপস্থাপন করেন। তিনি আরো ধরে নেন যে, গতিশীল কাঠামোর ঘড়ির সময় এবং স্থির কাঠামোর ঘড়ির সময় এক হতে পারেনা। 

কারণ উভয় কাঠামোতেই আলোর বেগ সমান। আবার যেহেতু জড় কাঠামোতে পদার্থবিজ্ঞানের সকল সূত্র সমভাবে প্রযোজ্য সেহেতু গতিশীল কাঠামোর পর্যবেক্ষকের পক্ষে তার ঘড়ির সময়ের ভিন্নতা অনুধাবন করা সম্ভব নয়। সুতরাং লরেঞ্জ ধারণা করেন যে গতিশীল কাঠামোর ঘড়ির প্রতি সেকেন্ডের মান স্থির কাঠামোর ঘড়ির প্রতি সেকেন্ডের মানের চেয়ে ভিন্ন হবে। সুতরাং t ≠ t যা গ্যলিলিও রূপান্তর বিধি মানা হয়নি। তাছাড়া লরেঞ্জ আইনস্টেইনের দ্বিতীয় স্বীকার্য সমর্থন করেন।

লরেঞ্জ গ্যলিলিওর একমাত্রিক ও রৈখিক রূপান্তর বিধিগুলো একটি ধ্র“বকের মাধ্যমে প্রকাশ করেন। এই ধ্রূবকটি অবস্থান ও সময়ের উপর নির্ভরশীল এবং গতিশীল কাঠামোর বেগের উপর নির্ভরশীল হতে পারে। যেহেতুগতিশীল কাঠামোর বেগ অপরিবর্তিত থাকে সেহেতু উভয় ক্ষেত্রেই এই ধ্র“বক একই। যদি ধ্রূবকের মান একক হয় তবে লরেঞ্জ রূপান্তর বিধি এবং গ্যলিলিও রূপান্তর বিধি অভিন্ন হবে। লরেঞ্জ রূপান্তর বিধিগুলো লেখা যায়।






আপেক্ষিক তত্তের প্রমাণগুলো অনুধাবণ করার জন্য নীচের বিষয়গুলো অত্যন্ত যত্মের সাথে মনে রাখতে হবে।
১। প্রায় সকল ক্ষেত্রেই স্থির কাঠামোর পর্যবেক্ষক গতিশীল কঠামোর বিষয়গুলো পরিমাপ করে।
২। যে পর্যবেক্ষক যে কাঠামোতে থাকে সে তার কাঠামোতে থাকা ঘড়ির সময়কে অনুসরণ করে।
৩। স্থির কাঠামোর পর্যবেক্ষক স্থির কাঠামোতে থাকা বিষয়গুলো পরিমাপের যে মান পাবে, গতিশীল কাঠামোর পর্যবেক্ষক গতিশীল কাঠামোতে থাকা একই বিষয়গুলো পরিমাপের একই মান পাবে।
৪। লরেঞ্জ রূপান্তর বিধিতে কাঠামোর বেগ v এর স্থলে v বসালে লরেঞ্জ-এর বিপরীত রূপান্তর বিধি পাওয়া যায়।

সারসংক্ষেপ


বহুনির্বাচনী প্রশ্ন

পাঠ ৮.৫     ১খ ২ক

পাঠ ৮.৬ :দৈর্ঘ্য ও সময়ের আপেক্ষিকতা : দৈর্ঘ্য সংকোচন, কাল দীর্ঘায়ন
Relativity of Length and Time: Length Contraction, Time Dilation.

এ পাঠের শেষে তুমি-
  • আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুসারে দৈর্ঘ্য সংকোচন বর্ণনা করতে পারবে।
  • আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুসারে কাল দীর্ঘায়ন বর্ণনা করতে পারবে।
৮.৬.১: আপেক্ষিক তত্ত্ব অনুসারে দৈর্ঘ্য ও সময়ের আপেক্ষিকতা ((Relativistic Length & Time According to the Theory of Relativity):

লরেঞ্জ রূপান্তর বিধি অনুসারে, স্থানাঙ্ক এবং সময়াঙ্ক জড় কাঠামোর আপেক্ষিক বেগের উপর নির্ভরশীল। সুতরাং দৈর্ঘ্য এবং সময় পরম হতে পারে না। দৈর্ঘ্য ও সময়ের আপেক্ষিকতার বিষয়গুলো আইনস্টইনের বিশেষ আপেক্ষিক তত্তে¡র সাহায্যে ব্যাখা করা যায়।









সারসংক্ষেপ

বহুনির্বাচনী প্রশ্ন


পাঠ ৮.৬     ১ক ২ক

পাঠ ৮.৭ :ভরের আপেক্ষিকতা : ভরবৃদ্ধি ও ভর শক্তি সম্পর্ক : E = mc2
The Relativity of Mass: Increase of Mass and Mass-Energy Relation: E = mc2

এ পাঠের শেষে তুমি-
  • আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুসারে ভর বৃদ্ধি বর্ণনা করতে পারবে।
  • আইনস্টাইনের ভর শক্তি সম্পর্ক E mc 2 ব্যাখ্যা করতে পারবে।
৮.৭.১ ভরের আপেক্ষিকতা (The Relativity of Mass):
ভরের পরিমাপ সকল কাঠামোতে সমান নয় অর্থাৎ ভর পরম নয়। দুটি জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর মধ্যে যদি
আপেক্ষিক গতি থাকে তবে একই ভরের কোনো বস্তু দুই কাঠামোতে অবস্থিত দুইজন পর্যবেক্ষকের নিকট বস্তুটির পরিমাপকৃত বস্তুর ভর সমান হবে না। স্থির জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর পর্যবেক্ষকের নিকট বস্তুর ভর গতিশীল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর পর্যবেক্ষকের পরিমাপকৃত বস্তুর ভর অপেক্ষা বেশী হয়।










সারসংক্ষেপ


বহুনির্বাচনী প্রশ্ন

পাঠ ৮.৭     ১ঘ ২ঘ

পাঠ ৮.৮:কালো বস্তুর বিকিরণ : প্ল্যাঙ্ক এর কোয়ান্টাম তত্ত্ব
Black Body Radiation: Quantum Theory of Max Plank

৮.৮.১: কৃষ্ণ বস্তু বিকিরণ (Black Body Radiation):
যে বস্তু এর উপর আপতিত সকল তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের তাড়িতচৌম্বক বিকিরণ শোষন করে অর্থাৎ কোন প্রতিসরণ বা প্রতিফলন হয় না তাকে কৃষ্ণ বস্তু বলে। কৃষ্ণ বস্তু থেকে সকল কম্পাংকের বিকিরণ
সুষম ভাবে নিঃসরণ করে। কৃষ্ণ বস্তু যে বিকিরণ নিসঃরণ করে তাকে কৃষ্ণ বস্তুর বিকিরণ বলে। কৃষ্ণ বস্তু একটি আদর্শ বিকিরক। প্রকৃত পক্ষে কৃষ্ণ বস্তু একটি আদর্শগত ধারণা। এমন কোনো পৃষ্ঠ নাই যা আদর্শ কৃষ্ণ বস্তুর ন্যায় আচরণ করে। প্রদীপের কালি আপতিত বিকিরণের ৯৬% শোষণ করে। প্লাটিনামের কালি আপতিত বিকিরণের ৯৮% শোষন করে।
১৮৫৮ সালে কার্শপ (Kirchoff) কৃষ্ণ বস্তু সম্পর্কে দুটি সূত্র আবিস্কার করেন। সূত্র দুটি হলোঃ








সারসংক্ষেপ


বহুনির্বাচনী প্রশ্ন

১. কৃষ্ণ বস্তুর -

পাঠ ৮.৮     ১ঘ ১ক

পাঠ ৮.৯ :পাঠ ৮.৯ :আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
Photo Electric Effect

এ পাঠের শেষে তুমি-
  • আলোক তড়িৎ ক্রিয়া বর্ণনা করতে পারবে।
  • আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যায় চিরায়ত তরঙ্গ তত্ত্বের সীমাবদ্ধতা বর্ণনা করতে পারবে।
  • কোয়ান্টাম তত্ত¡ অনুসারে আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার আইনস্টাইনের ব্যাখ্যা বর্ণনা করতে পারবে।
৮.৯.১: আলো তড়িৎ ক্রিয়া ( Photo Electric Effect)
কোনো ধাতব পৃষ্ঠে উপযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যরে আলো ফেললে তার থেকে ইলেকট্রন নির্গত হয়। এই ঘটনাকে
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া বলে। আলোতড়িৎ ক্রিয়ায় নিঃসৃত ইলেকট্রনগুলোকে ফটোইলেকট্রন (Photoelectron) বলে। উপযুক্ত ব্যবস্থার সাহায্যে ফটোইলেকট্রনগুলোর একমুখী স্রোত তৈরি করা যায়। এর ফলে যে তড়িৎ প্রবাহের সৃষ্টি হয় তাকে আলোতড়িৎ প্রবাহ (Photoelectric current) বলে।










সারসংক্ষেপ

আলো তড়িৎ ক্রিয়া : কোনো ধাতব পৃষ্ঠে উপযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যরে আলো ফেললে তার থেকে ইলেকট্রন নির্গত হয়। এই ঘটনাকে আলোক তড়িৎ ক্রিয়া বলে। ফটোইলেকট্রন: আলোতড়িৎ ক্রিয়ায় নিঃসৃত ইলেকট্রনগুলোকে ফটোইলেকট্রন বলে।
আলোতড়িৎ প্রবাহ: উপযুক্ত ব্যবস্থার সাহায্যে ফটোইলেকট্রনগুলোর একমুখী স্রোত তৈরি করা যায়। এর ফলে যে তড়িৎ প্রবাহের সৃষ্টি হয় তাকে আলোতড়িৎ প্রবাহ বলে।

বহুনির্বাচনী প্রশ্ন

পাঠ ৮.৯      ১গ ২ক

পাঠ ৮.১০:আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের গুরুত্বপূর্ণ বিষয়
Some Important Facts of Mordern Physics

এ পাঠের শেষে তুমি-
  •  দ্য ব্রগলীর তরঙ্গ ধারণা ব্যাখ্যা করতে পারবে।
  •  কম্পটন ক্রিয়া ব্যাখ্যা করতে পারবে।
  •  হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি ব্যাখ্যা করতে পারবে।
৮.১০.১: আলোর দ্বৈত প্রকৃতি (Dual Nature of Light)
আমরা জানি আলোর উপরিপাতনের ফলে ব্যাতিচার (interference), অপবর্তন (difference) ঘটে। আলায়
আলোয় মিথস্ক্রিয়ার (interaction)) ফলে এইরূপ হয়। ব্যতিচার, অপবর্তন এবং অন্যান্য আলোকীয় ঘটনা
যেমন, প্রতিফলন (reflaction), প্রতিসরণ (refraction), পোলারায়ণ (polarization) এর পরীক্ষামূলক ফলাফল থেকে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হওয়া যায় যে, আলো তরঙ্গাকারে গতিশীল সুতরাং এই ঘটনাগুলো তরঙ্গ তত্ত¡ এবং বিকিরণের তাড়িতচৌম্বক তত্ত্ব দিয়ে সম্পূর্ণরূপে ব্যাখ্যা করা যায়।














সারসংক্ষেপ


বহুনির্বাচনী প্রশ্ন

পাঠ ৮.১০     ১ঘ ২ঘ ৩ক

চূড়ান্ত মূল্যায়ন: ৮


    চূড়ান্ত মূল্যায়নঃ   ১গ ২ক ৩ঘ ৪ঘ ৫গ ৬ক ৭খ ৮খ ৯গ ১০গ


গাণিতিক সমস্যাঃ







এই পোস্টটি পরিচিতদের সাথে শেয়ার করুন

পূর্বের পোস্ট দেখুন পরবর্তী পোস্ট দেখুন
এই পোস্টে এখনো কেউ মন্তব্য করে নি
মন্তব্য করতে এখানে ক্লিক করুন

অর্ডিনেট আইটির নীতিমালা মেনে কমেন্ট করুন। প্রতিটি কমেন্ট রিভিউ করা হয়।

comment url