পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন

অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন (ইংরেজি: total internal reflection) হলো সেই ঘটনা যখন আলো ঘন মাধ্যম থেকে হালকা মাধ্যমে প্রবেশের সময়ে দুই মাধ্যমের বিভেদতলে অভিলম্বের সাথে সংকট কোণের চেয়ে বেশি কোণে আপতিত হয় তখন আপতিত আলোকরশ্মির প্রায় সবটুকুই প্রতিফলিত হয়ে পুনরায় ঘন মাধ্যমে ফিরে আসে। আলোর এই ধর্মকে অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন বলে। আলোর আপতন কোণ সংকট কোণের চেয়ে কম হলে আলো প্রতিসৃত হয়, সমান হলে প্রতিফলিত রশ্মি দুই মাধ্যমের বিভেদতল ঘেঁষে যায়, আর বেশি হলে ঐ আলো পরবর্তী মাধ্যমে প্রবেশ না করে পূনরায় পূর্বের মাধ্যমে ফিরে আসে।এটি আলোক রশ্মির একটি নিয়মিত ঘটনা।

বিবরণ

যদিও পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন যে কোনও ধরনের তরঙ্গের বেলায়ই ঘটতে পারে যা (উদাঃ) মাইক্রোওয়েভ ^[১] এবং শব্দ তরঙ্গ সহ তির্যকভাবে আপতিত হলেই যেকোন তরঙ্গের ক্ষেত্রেই ঘটতে পারে, ^[২] হালকা তরঙ্গের ক্ষেত্রে এটি সর্বাধিক পরিচিত।

পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের কিছু শর্ত

পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন সংঘটিত হতে প্রধানত দুটি শর্ত রয়েছে, যথা:

আলোকরশ্মিকে অবশ্যই ঘন মাধ্যম থেকে ঘন ও তুলনামূলক হালকা মাধ্যমের বিভেদ তলে আপতিত হতে হবে।
আপতন কোণ ক্রান্তি বা সংকট কোণের চেয়ে বড় হতে হবে।

সংকট কোণ বা ক্রান্তি কোণ

নির্দিষ্ট রঙের আলোক রশ্মি ঘন মাধ্যম থেকে হালকা মাধ্যমে প্রতিসরিত হওয়ার সময় আপতন কোণের যে মানের জন্য প্রতিসরণ কোণের মান এক সমকোণ হয় অর্থাৎ প্রতিসরিত রশ্মি বিভেদ তল ঘেঁষে চলে যায় তাকে ঐ রঙের জন্য হালকা মাধ্যমের সাপেক্ষে ঘন মাধ্যমের সংকট কোণ বা ক্রান্তি কোণ (critical angle) বলে।

অন্যভাবে বলা যায়, আলোক রশ্মি যখন ঘন স্বচ্ছ মাধ্যম থেকে হালকা স্বচ্ছ মাধ্যমে প্রবেশ করে তখন আপতন কোণের যে মানের জন্য প্রতিসরণ কোণের মান ৯০° হয় অর্থাৎ প্রতিসরিত রশ্মিটি বিভেদ তল বরাবর চলে যায় তখন ঐ আপতন কোণকে সংকট কোণ বলে।

সংকট কোণ বা ক্রান্তি কোণকে θ_c দ্বারা প্রকাশ করা হয়। θ_c = sin^-1 (n₁/n₂)

ব্যবহার

অপটিক্যাল ফাইবার হল একধরনের অতিসূক্ষ্ম এবং নমনীয় কাচ তন্তু। এর মাধ্যমে আলোর পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের ধর্মকে কাজে লাগিয়ে তথ্য পরিবহনের কাজ করা হয়। আলোক রশ্মি যখন কাচ তন্তুর এক প্রান্তদিয়ে প্রবেশ করে তখন তন্তুর ভিতরের পৃষ্ঠে বারাবার এর পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন ঘটে ঠিক যতক্ষন না তা অপর প্রান্ত দিয়ে নির্গত হয়। এভাবে আলোকরশ্মি ফাইবারটির সম্পূর্ণ দৈর্ঘ্য অতিক্রম করে। চিকিৎসকরা মানবদেহের বিশেষ কোন অংশ পরীক্ষা করতে অপটিকাল ফাইবার ব্যবহার করে থাকেন।

ক্রিকেটে এর ব্যবহার রয়েছে।

মরীচিকার দৃষ্টিবিভ্রম

মরীচিকা হচ্ছে আলোর পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের ফল। মরুভূমির উপরের স্তরে বাতাসের ঘনত্ব বেশি, তাই প্রতিসরণাঙ্ক বেশি। নিচের স্তরে বাতাস উত্তপ্ত কম, তাই প্রতিসরণাঙ্কও কম। যদিও উত্তপ্ত বাতাস হালকা হয়ে উপরে উঠে যায়, কিন্তু মরুভূমির উত্তপ্ত বালুর কারণে তার কাছাকাছি বাতাস উপরের বাতাস থেকে উত্তপ্ত থাকে। মরুভূমির কোনো গাছ থেকে আলো প্রতিটি স্তরে প্রতিসরিত হওয়ার সময় প্রতিসরণ কোণ বেড়ে যায় এবং একেবারে শেষের স্তরে এসে আলোর পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন হয়ে যেতে পারে। বেশি প্রতিসরণাঙ্কের থেকে কম প্রতিসরণাঙ্কের মাধ্যমে যাওয়ার সময় দূর থেকে দেখা হলে আপতন কোণের মান বেশি হওয়ার কারণে ক্রান্তি কোণকে অতিক্রম করার সম্ভাবনা বেশি থাকে। তাই মরীচিকাকে দূর থেকে দেখা যায়, কাছে এলে দেখা যায় না। যেহেতু কোনো মানুষ দূরের একটি গাছের দিকে তাকালে সরাসরি গাছটি দেখতে পাবে এবং পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের কারণে কারণে গাছের একটি প্রতিবিম্ব গাছের নিচেও দেখতে পাবে। মনে হবে নিচে পানি আছে। কাছে গিয়ে দেখা যাবে কোনও পানি নেই।

আরও দেখুন

তথ্যসূত্র

↑ R.P. Feynman, R.B. Leighton, and M. Sands, 1963–2013, The Feynman Lectures on Physics, California Institute of Technology, Volume II,টেমপ্লেট:Tsp § 33-6.
↑ Antich, Peter P.; Anderson, Jon A.; Ashman, Richard B.; Dowdey, James E.; Gonzales, Jerome; Murry, Robert C.; Zerwekh, Joseph E.; Pak, Charles Y. C. (২০০৯)। "Measurement of mechanical properties of bone material in vitro by ultrasound reflection: Methodology and comparison with ultrasound transmission"। Journal of Bone and Mineral Research। 6 (4): 417–426। ডিওআই:10.1002/jbmr.5650060414। পিএমআইডি 1858525। .

গ্রন্থপঞ্জি

S. Bochner (June 1963), "The significance of some basic mathematical conceptions for physics", Isis, 54 (2): 179–205; জেস্টোর 228537.
M. Born and E. Wolf, 1970, Principles of Optics, 4th Ed., Oxford: Pergamon Press.
C.B. Boyer, 1959, The Rainbow: From Myth to Mathematics, New York: Thomas Yoseloff.
J.Z. Buchwald (December 1980), "Experimental investigations of double refraction from Huygens to Malus", Archive for History of Exact Sciences, 21 (4): 311–373.
J.Z. Buchwald, 1989, The Rise of the Wave Theory of Light: Optical Theory and Experiment in the Early Nineteenth Century, University of Chicago Press, আইএসবিএন ০-২২৬-০৭৮৮৬-৮.
O. Darrigol, 2012, A History of Optics: From Greek Antiquity to the Nineteenth Century, Oxford, আইএসবিএন ৯৭৮-০-১৯-৯৬৪৪৩৭-৭.
R. Fitzpatrick, 2013, Oscillations and Waves: An Introduction, Boca Raton, FL: CRC Press, আইএসবিএন ৯৭৮-১-৪৬৬৫-৬৬০৮-৮.
R. Fitzpatrick, 2013a, "Total Internal Reflection", University of Texas at Austin, accessed 14 March 2018.
A. Fresnel, 1866 (ed.টেমপ্লেট:Tsp H. de Senarmont, E. Verdet, and L. Fresnel), Oeuvres complètes d'Augustin Fresnel, Paris: Imprimerie Impériale (3 vols., 1866–70), vol.টেমপ্লেট:Tsp1 (1866).
E. Hecht, 2002, Optics, 4th Ed., Addison Wesley, আইএসবিএন ০-৩২১-১৮৮৭৮-০.
C. Huygens, 1690, Traité de la Lumière (Leiden: Van der Aa), translated by S.P. Thompson as Treatise on Light, University of Chicago Press, 1912; Project Gutenberg, 2005. (Cited page numbers match the 1912 edition and the Gutenberg HTML edition.)
F.A. Jenkins and H.E. White, 1976, Fundamentals of Optics, 4th Ed., New York: McGraw-Hill, আইএসবিএন ০-০৭-০৩২৩৩০-৫.
T.H. Levitt, 2013, A Short Bright Flash: Augustin Fresnel and the Birth of the Modern Lighthouse, New York: W.W. Norton, আইএসবিএন ৯৭৮-০-৩৯৩-৩৫০৮৯-০.
H. Lloyd, 1834, "Report on the progress and present state of physical optics", Report of the Fourth Meeting of the British Association for the Advancement of Science (held at Edinburgh in 1834), London: J. Murray, 1835, pp. 295–413.
I. Newton, 1730, Opticks: or, a Treatise of the Reflections, Refractions, Inflections, and Colours of Light, 4th Ed. (London: William Innys, 1730; Project Gutenberg, 2010); republished with Foreword by A. Einstein and Introduction by E.T. Whittaker (London: George Bell & Sons, 1931); reprinted with additional Preface by I.B. Cohen and Analytical Table of Contents by D.H.D. Roller, Mineola, NY: Dover, 1952, 1979 (with revised preface), 2012. (Cited page numbers match the Gutenberg HTML edition and the Dover editions.)
H.G.J. Rutten and M.A.M.টেমপ্লেট:Tspvan Venrooij, 1988 (fifth printing, 2002), Telescope Optics: A Comprehensive Manual for Amateur Astronomers, Richmond,VA: Willmann-Bell, আইএসবিএন ৯৭৮-০-৯৪৩৩৯৬-১৮-৭.
J.A. Stratton, 1941, Electromagnetic Theory, New York: McGraw-Hill.
W. Whewell, 1857, History of the Inductive Sciences: From the Earliest to the Present Time, 3rd Ed., London: J.W. Parker & Son, vol. 2.
E. T. Whittaker, 1910, [https://archive.org/details/historyoftheorie00whitrich A History of the Theories of Aether and Electricity: From the Age of Descartes to the Close of the Nineteenth Century, London: Longmans, Green, & Co.

বহিঃসংযোগ

Mr. Mangiacapre, "Fluorescence in a Liquid" (video, 1m‍28s), uploaded 13 March 2012.টেমপ্লেট:Tsp (Fluorescence and TIR of a violet laser beam in quinine water.)
PhysicsatUVM, "Frustrated Total Internal Reflection" (video, 37s), uploaded 21 November 2011.টেমপ্লেট:Tsp ("A laser beam undergoes total internal reflection in a fogged piece of plexiglass...")
SMUPhysics, "Internal Reflection" (video, 12s), uploaded 20 May 2010.টেমপ্লেট:Tsp (Transition from refraction through critical angle to TIR in a 45°-90°-45° prism.)

[feynman-1963-1] R.P. Feynman, R.B. Leighton, and M. Sands, 1963–2013, The Feynman Lectures on Physics, California Institute of Technology, Volume II,টেমপ্লেট:Tsp § 33-6.

[antich-et-al-1991-2] Antich, Peter P.; Anderson, Jon A.; Ashman, Richard B.; Dowdey, James E.; Gonzales, Jerome; Murry, Robert C.; Zerwekh, Joseph E.; Pak, Charles Y. C. (২০০৯)। "Measurement of mechanical properties of bone material in vitro by ultrasound reflection: Methodology and comparison with ultrasound transmission"। Journal of Bone and Mineral Research। 6 (4): 417–426। ডিওআই:10.1002/jbmr.5650060414। পিএমআইডি 1858525। .

[১]

[২]