তরঙ্গের প্রকারভেদ (Types of Waves)

তরঙ্গ পদার্থবিদ্যার একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ এবং এটি বিভিন্ন মাধ্যমে বিভিন্ন প্রকারের হতে পারে। তরঙ্গগুলিকে সাধারণত দুটি প্রধান শ্রেণীতে ভাগ করা হয়: যান্ত্রিক তরঙ্গ এবং তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ। (Waves are an essential part of physics and can occur in different forms across various media. They are typically classified into two main categories: mechanical waves and electromagnetic waves.)

যান্ত্রিক তরঙ্গ (Mechanical Waves)

সংজ্ঞা (Definition): যান্ত্রিক তরঙ্গগুলি একটি মাধ্যমের মাধ্যমে চলাচল করে এবং এই মাধ্যমের কণাগুলির কম্পনের মাধ্যমে শক্তি স্থানান্তরিত করে। (Mechanical waves travel through a medium and transfer energy through the vibration of particles in that medium.)

উদাহরণ (Examples): শব্দ তরঙ্গ, পানি তরঙ্গ, ভূমিকম্প তরঙ্গ। (Sound waves, water waves, seismic waves.)

প্রকারভেদ (Types of Mechanical Waves):

1. অনুপ্রস্থ তরঙ্গ (Transverse Waves):

   • বর্ণনা (Description): এই তরঙ্গগুলিতে মাধ্যমের কণাগুলি তরঙ্গের চলাচলের দিকের লম্বভাবে কম্পিত হয়। (In these waves, the particles of the medium vibrate perpendicular to the direction of wave propagation.)
   • উদাহরণ (Example): পানি তরঙ্গ, যেখানে পানির কণাগুলি উপরে এবং নিচে কম্পিত হয়। (Water waves, where water particles move up and down.)
   • বিশেষ বৈশিষ্ট্য (Key Characteristics): তরঙ্গের শীর্ষ (Crest) এবং গর্ত (Trough) গঠন করে। (Forms crests and troughs.)

2. অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ (Longitudinal Waves):

   • বর্ণনা (Description): এই তরঙ্গগুলিতে মাধ্যমের কণাগুলি তরঙ্গের চলাচলের দিকের সমান্তরালভাবে কম্পিত হয়। (In these waves, the particles of the medium vibrate parallel to the direction of wave propagation.)
   • উদাহরণ (Example): শব্দ তরঙ্গ, যেখানে বায়ুর কণাগুলি সংকুচিত (Compression) এবং সম্প্রসারিত (Rarefaction) হয়। (Sound waves, where air particles undergo compression and rarefaction.)
   • বিশেষ বৈশিষ্ট্য (Key Characteristics): সংকোচন এবং প্রসারণ অঞ্চল তৈরি করে। (Creates regions of compression and rarefaction.)

তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ (Electromagnetic Waves)

সংজ্ঞা (Definition): তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গগুলি মাধ্যমে ছাড়াই শূন্যস্থানে ভ্রমণ করতে পারে এবং আলোর গতি (c) তে চলাচল করে। (Electromagnetic waves can travel through a vacuum without a medium and propagate at the speed of light (c).)

উদাহরণ (Examples): আলোক তরঙ্গ, রেডিও তরঙ্গ, এক্স-রে। (Light waves, radio waves, X-rays.)

প্রকারভেদ (Types of Electromagnetic Waves):

1. রেডিও তরঙ্গ (Radio Waves):

   • বর্ণনা (Description): দীর্ঘতম তরঙ্গ দৈর্ঘ্য এবং নিম্নতর বার্তা। (Longest wavelength and lowest frequency.)
   • ব্যবহার (Uses): রেডিও এবং টেলিভিশন সম্প্রচার। (Radio and television broadcasting.)

2. মাইক্রোওয়েভ (Microwaves):

   • বর্ণনা (Description): রেডিও তরঙ্গের চেয়ে ছোট তরঙ্গ দৈর্ঘ্য এবং উচ্চতর বার্তা। (Shorter wavelength and higher frequency than radio waves.)
   • ব্যবহার (Uses): মাইক্রোওয়েভ ওভেন, রাডার প্রযুক্তি। (Microwave ovens, radar technology.)

3. ইনফ্রারেড তরঙ্গ (Infrared Waves):

   • বর্ণনা (Description): দৃশ্যমান আলোর চেয়ে বড় তরঙ্গ দৈর্ঘ্য এবং নিম্নতর বার্তা। (Longer wavelength and lower frequency than visible light.)
   • ব্যবহার (Uses): তাপ সংবেদক, রিমোট কন্ট্রোল। (Heat sensors, remote controls.)

4. দৃশ্যমান আলো (Visible Light):

   • বর্ণনা (Description): মানব চোখের জন্য দৃশ্যমান তরঙ্গ দৈর্ঘ্য। (Wavelength visible to the human eye.)
   • ব্যবহার (Uses): আলোকসজ্জা, ফটোগ্রাফি। (Illumination, photography.)

5. অতিবেগুনী তরঙ্গ (Ultraviolet Waves):

   • বর্ণনা (Description): দৃশ্যমান আলোর চেয়ে ছোট তরঙ্গ দৈর্ঘ্য এবং উচ্চতর বার্তা। (Shorter wavelength and higher frequency than visible light.)
   • ব্যবহার (Uses): জীবাণুমুক্তকরণ, ভিটামিন ডি সংশ্লেষণ। (Sterilization, vitamin D synthesis.)

6. এক্স-রে (X-Rays):

   • বর্ণনা (Description): অতিবেগুনী তরঙ্গের চেয়ে ছোট তরঙ্গ দৈর্ঘ্য এবং উচ্চতর বার্তা। (Shorter wavelength and higher frequency than ultraviolet waves.)
   • ব্যবহার (Uses): চিকিৎসায় অভ্যন্তরীণ ছবি তোলা। (Medical imaging.)

7. গামা রশ্মি (Gamma Rays):

   • বর্ণনা (Description): সবচেয়ে ছোট তরঙ্গ দৈর্ঘ্য এবং সর্বোচ্চ বার্তা। (Shortest wavelength and highest frequency.)
   • ব্যবহার (Uses): ক্যান্সার চিকিৎসা, পারমাণবিক বিকিরণ। (Cancer treatment, nuclear radiation.)

মাধ্যমের কণাগুলো সরল দোল গতিতে কম্পিত হলে যে তরঙ্গের সৃষ্টি হয় তাকে সরল দোল তরঙ্গ (Simple harmonic wave) বা সাইন তরঙ্গ (Sine wave) বলে। সরল দোল তরঙ্গ আবার দুই প্রকারের। যথা—

(১) আড় তরঙ্গ বা অনুপ্রস্থ তরঙ্গ (Transverse waves) এবং 

(২) লম্বিক তরঙ্গ বা অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ (Longitudinal waves)। 

(১) আড় তরঙ্গ বা অনুপ্রস্থ তরঙ্গ : মাধ্যমের কণাগুলো তরঙ্গ গতির অভিমুখের সমকোণে কম্পিত হতে থাকলে সেই তরঙ্গকে আড় তরঙ্গ বা অনুপ্রস্থ তরঙ্গ বলে।

ব্যাখ্যা : চিত্র ১৭.১-এ একটি অনুপ্রস্থ তরঙ্গ দেখান হয়েছে। তরঙ্গের উপর ছোট ছোট তাঁর চিহ্ন দ্বারা কণার কম্পনের অভিমুখ দেখান হয়েছে। তরঙ্গের উপরের দিকে A ও E বিন্দুতে কণার সর্বোচ্চ সরণ ঘটেছে। তরঙ্গের এই বিন্দুগুলোকে তরঙ্গ শীর্ষ বা তরঙ্গ চূড়া (crest) বলে। আবার নিচের দিকে C বিন্দুতে সর্বোচ্চ সরণ ঘটেছে। একে তরঙ্গ পাদ বা তরঙ্গ খাঁজ (Trough) বলে।

এক্ষেত্রে কণার স্পন্দনের অভিমুখ তরঙ্গ প্রবাহের অভিমুখের সমকোণে ঘটেছে। অতএব এটা আড় তরঙ্গ।

উদাহরণ:

 (১) পুকুরের পানিতে ঢিল ছুঁড়লে দেখা যায় যে পানির কণাগুলো উপরে-নিচে দুলতে থাকে এবং এই আন্দোলন কিনারার দিকে অগ্রসর হতে থাকে। সৃষ্ট এরূপ আন্দোলনই আড় তরঙ্গ বা অনুপ্রস্থ তরঙ্গ।

 (২) একটি তার টান করে বেঁধে এর দৈর্ঘ্যের সমকোণে টেনে ছেড়ে দিলে তারে একটি তরঙ্গের সৃষ্টি হবে [চিত্র ১৭.২ ]। লক্ষ করলে দেখা যাবে যে, তারটি এর দৈর্ঘ্যের সাথে সমকোণে আন্দোলিত হচ্ছে। এই আন্দোলন তারের দৈর্ঘ্য বরাবর প্রবাহিত হচ্ছে। সুতরাং টানা তারের এরূপ কম্পন হতে স্পষ্ট যে, এই তরঙ্গ আড় তরঙ্গ।

আড় তরঙ্গ প্রদর্শন (Demonstration of Transverse wave ) : 

পরীক্ষায় সমান দৈর্ঘ্যের কতকগুলো দণ্ড নেয়া হয় যাদের প্রত্যেকের এক মাথায় একটি করে বল এবং অপর মাথায় একটি করে চাকা যুক্ত আছে [ চিত্র ১৭.৩]। চাকাগুলো একটি হাতলযুক্ত ঘূর্ণনক্ষম দণ্ডের সাথে এমনভাবে লাগানো আছে যে চাকাগুলো কম-বেশি উৎকেন্দ্রিক (eccentric) অবস্থায় থাকে অর্থাৎ দণ্ডগুলো এক এক চাকার এক এক স্থান দিয়ে পরানো থাকে এবং দণ্ডগুলো খাড়াভাবে অবস্থান করে। হাতল ঘুরালে চাকাগুলোও ঘুরতে থাকে এবং দণ্ডগুলো উঠা-নামা করে। চাকাগুলো কম-বেশি উৎকেন্দ্রিক হওয়ায় বিভিন্ন দণ্ডের উপরের প্রান্তের বলগুলো একসঙ্গে উপরে উঠে না বা নিচে নামে না— পর্যায়ক্রমে উঠা-নামা করে। ভালভাবে লক্ষ করলে দেখা যাবে যে বলগুলো যে দিকে উঠা-নামা করে তার সমকোণে তরঙ্গ প্রবাহিত হচ্ছে। সুতরাং এস্থলে উদ্ভূত তরঙ্গ আড় তরঙ্গ।