আলোর অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন |সাধারণ প্রতিফলন এবং অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলনের মধ্যে পার্থক্য | মরীচিকা

এই আলোচনা পর্বে আমরা আলোর অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন সম্বন্ধে জানবো কিন্তু তার আগে যে কয়েকটি বিষয়ে আমাদের অবশ্যই জেনে নেওয়া প্রয়োজন সেগুলো হলো। ১. আলোকরশ্মি যখন মাধ্যম পরিবর্তন করে তখন আপাতন কোণ যাই হোক না কেন ওই আলোকরশ্মির কিছু অংশ দুই মাধ্যমের বিভেদ তল থেকে প্রতিফলিত হয় এবং বাকি অংশ অন্য মাধ্যমে প্রতিসৃত হয়।

২. যখন আলোক রশ্মি লঘু মাধ্যম থেকে ঘন মাধ্যমে প্রবেশ করে তখন আলোকরশ্মির আপতন কোণের তুলনায় প্রতিসরণ কোণ সর্বদাই ছোট হয়।

৩. আবার আলোকরশ্মি ঘণমাধ্যম থেকে লঘুমাধ্যমে প্রবেশ করলে আপাতন কোণের তুলনায় প্রতিসরণ কোণ সর্বদাই বড় হয়।

৪. আলোকরশ্মি যতবারই মাধ্যম পরিবর্তন করে, ততোবারই প্রতিফলন এবং প্রতিসরণের ঘটনা ঘটতে থাকে।

পাশের ছবিটিতে ঘণমাধ্যম, লঘু মাধ্যম এবং এই দুই মাধ্যমের বিভেদ তল AB

ছবিতে জলের মধ্যে C বিন্দু থেকে CO আলোক রশ্মি AB বিভেদ তলে খুব কম আপাতন কোণে আপতিত হয় OD₁ রশ্মি হিসেবে প্রতিসৃত হল এবং আপতিত রশ্মি কিছু অংশ OR₁ রশ্মি রূপে প্রতিফলিত হলো। MN হল AB বিভেদ তলের O বিন্দুতে আঁকা অভিলম্ব। এখানে আলোক রশ্মি ঘন মাধ্যম জল থেকে লঘুমাধ্যম বায়ুতে আপতিত হওয়ায় সর্বদাই প্রতিসরণ কোণ আপতন কোণের তুলনায় বড় হবে।

এখন আপাতন কোনকে আরও বাড়াতে থাকলে প্রতিসরণ কোন বাড়তে থাকবে এবং সর্বদাই প্রতিসরণ কোণ আপতন কোণের তুলনায় বড় হবে। এছাড়া প্রতি ক্ষেত্রেই আপতিত রশ্মির কিছু অংশের প্রতিফলন ঘটবে। একটি বিশেষ আপতন কোণের প্রতিসৃত রশ্মিটি (OD₂) দুই মাধ্যমের বিভেদতল AB এর গা ঘেঁষে যাবে (অর্থাৎ প্রতিসরণ কোণ 90° হবে) এবং তখনও এই ক্ষীন রশ্মি (OR₂) জলের মধ্যে প্রতিফলিত হবে। এখানে আলোক রশ্মি ঘন মাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে যাওয়ার জন্য আপতন কোণ ∠C₂ON অবশ্যই প্রতিসরণ কোণ ∠MOD₂ ( 90°) এর তুলনায় ছোট হবে। এইভাবে ঘণমাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে যাওয়ার সময় আলোকরশ্মির যে আপাতন কোণের জন্য C₂ON প্রতিসরণ কোণ 90° হয়, সেই বিশেষ আপতন কোণ থেকে দুই মাধ্যমের সংকট কোণ বা সন্ধি কোণ বলে।

সংকট কোণ বা সন্ধি কোণের সংজ্ঞা

আলোক রশ্মি ঘন মাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে প্রতিসৃত হওয়ার সময় ঘণমাধ্যমে যে বিশেষ কোণে আপতিত হলে লঘু মাধ্যমে প্রতিসরণ কোণ 90° হয় অর্থাৎ প্রতিসৃত রশ্মি দুই মাধ্যমের বিভেদ তল স্পর্শ করে যায়, ঘণ মাধ্যমে ওই আপাতন কোনকে ওই মাধ্যমদ্বয়ের সংকট কোণ বা সন্ধি কোণ বলে।

যেহেতু প্রতিসরণ কোণ 90° হলে তা আর প্রতিসরণ কোণ থাকে না, (তখন কোনটি প্রতিফলন কোণ হয়ে যায় অর্থাৎ প্রতিসরণ কোণের মান 90 ডিগ্রির বেশি হওয়া সম্ভব নয়) তাই আপাতন কোনটিকে আরো একটু বাড়ানো হলে আলোক রশ্মিটির সম্পূর্ণ অংশই জলে প্রতিফলিত হবে। এবং আর কোনো প্রতিসৃত রশ্মি পাওয়া যাবে না। ছবিতে ∠C₃ON আপতন কোন এবং ∠NOR₃ প্রতিসরণ কোণ। এই অবস্থায় মাধ্যমদ্বয়ের বিভেদ তল আয়না বা প্রতিফলকের মতো আচরণ করে। এই ঘটনাকে অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন বলে। অর্থাৎ প্রতিফলনের এই ঘটনায় আলোকরশ্মি দুই মাধ্যমের বিভেদ তল থেকে প্রতিফলিত হয়ে আবার ঘনতর মাধ্যমে ফিরে আসে, তাই এই প্রতিফলনকে অভ্যন্তরীণ বলা হয়। এছাড়া দুই মাধ্যমের বিভেদতল থেকে সম্পূর্ণ আলোক রশ্মি প্রতিফলিত হয়ে ফিরে আসে বলে এই প্রতিফলনকে পূর্ণ প্রতিফলন বলা হয়।

অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলনের সংজ্ঞা

ঘণমাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে যাওয়ার সময় আলোকরশ্মি যদি দুই মাধ্যমের বিভেদ তলে মাধ্যম দুটির সংকট কোণের চেয়ে বেশি কোণে আপতিত হয়, তবে ওই আপতিত রশ্মি, দুই মাধ্যমের বিভেদ তলে আপতিত হওয়ার পর ওর সবটুকুই প্রতিফলিত হয়ে আবার ঘণমাধ্যমেই ফিরে আসে। এই ঘটনাকে অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন বলে।

অন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলনের শর্ত

অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন হতে হলে নিচের দুটি শর্ত অবশ্যই পালিত হতে হবে।
১. আলোক রশ্মি কে অবশ্যই ঘণমাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে যেতে হবে।
২. ঘণমাধ্যমের আপাতন কোনটি ওই মাধ্যমটির সন্ধি কোন বা সংকট কোণের চেয়ে বড় হতে হবে।

সাধারণ প্রতিফলন এবং অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলনের মধ্যে পার্থক্য

সাধারণ প্রতিফলন এবং অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন দুটি প্রতিফলনের শর্ত মেনে চলে। কিন্তু সাধারণ প্রতিফলন এবং অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের মধ্যে পার্থক্য বিস্তর। নিচে সাধারণ প্রতিফলন এবং অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের পার্থক্য আলোচনা করা হলো।

সাধারণ প্রতিফলন	অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন
যে কোন মাধ্যম থেকে এসে অন্য মাধ্যমে আলোক রশ্মি আপতিত হলে সাধারন প্রতিফলন ঘটে।	অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন হতে গেলে আলোকরশ্মিকে অবশ্যই ঘন মাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে আপতিত হতে হবে।
যেকোনো কোণেই আপতিত হলে আলোকরশ্মির সাধারণ প্রতিফলন ঘটে।	অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলনে মাধ্যমে আপতন কোণটিকে ওই মাধ্যমের সংকট কোণের চেয়ে বড় হতে হবে।
সাধারণ প্রতিফলনে আপতিত রশ্মির কিছুটা প্রতিফলক তলে শোষিত হয়, কিছু অংশ প্রতিসৃত হয় এবং বাকি অংশটুকু প্রতিফলিত হয়, ফলে প্রতিবিম্ব কম উজ্জ্বল দেখায়।	অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন এর আপতিত রশ্মি কোন অংশে শোষিত বা প্রতিসৃত হয়না, সবটুকুই প্রতিফলিত হয়। ফলে প্রতিবিম্বটি বেশি উজ্জ্বল হয়। আপতিত আলোকরশ্মি সবটুকু প্রতিফলিত হয় বলে এই প্রতিফলনকে পূর্ণ প্রতিফলন বলে।
সাধারণ প্রতিফলনের জন্য প্রতিফলকের প্রয়োজন হয়।	অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলনের জন্য দুই মাধ্যমের বিভেদ তল প্রতিফলকরূপে কাজ করে।

অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলনের কয়েকটি প্রাকৃতিক উদাহরণ

১. ভূসাকালি মাখানো একটি লোহার বলকে জলে ডোবালে চকচকে দেখায়

ভূসাকালি মাখানো কালো রঙের লোহার বলকে জলে ডোবালে বলটির গা চকচকে দেখায়, মনে হয় যেন একটি পারদের বল জলে ডোবানো আছে।
এর কারণ হলো ভূসাকালি মাখানো আছে বলে বলটিকে জলে ডোবালে ওর গায়ে বাতাসের একটা পাতলা স্তর লেগে থাকে। আলোকরশ্মি জল থেকে ওই বায়ুস্তরে গিয়ে পড়ে। অর্থাৎ ঘণমাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে যাওয়ার চেষ্টা করে। যে রশ্মিগুলি সংকট কোণের চেয়ে বেশি কোন করে গিয়ে ওই বায়ুস্তরের বিভেদ তলের উপর পড়ে, অর্থাৎ ঘণমাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে যাওয়ার চেষ্টা করে। যে রশ্মিগুলি সংকট কোণের চেয়ে বেশি কোণ করে গিয়ে ওই বায়ুস্তরের বিভেদ তলের উপর পড়ে, সেগুলির পূর্ণ প্রতিফলন হয়, সেই প্রতিফলিত রশ্মি গুলি যখন চোখে এসে পড়ে তখন বলটিকে চকচকে দেখায়।

মরীচিকা

মরুভূমিতে কিংবা গরমের দিনে পাকা রাস্তা দিয়ে হেঁটে যাওয়ার সময় আমরা মরীচিকা দেখতে পাই। দিনের বেলায় সূর্যের উত্তাপ বালি খুব গরম হয়ে ওঠে, সেই সঙ্গে বালি সংলগ্ন বায়ু খুব উত্তপ্ত হয়ে ওঠে, ফলে ওই বায়ুস্তরের আয়তন বেড়ে যায় এবং ঘনত্ব কমে যায়।
যত উপরে ওঠা যায় বায়ু তত ঠান্ডা হতে থাকে এবং ঘনত্ব তত বাড়তে থাকে। ফলে মরুভূমিতে ভূপৃষ্ঠ সংলগ্ন বায়ুর স্তরের ঘনত্ব সবচেয়ে কম হয় এবং যত উপরের দিকে ওঠা যায় ক্রমশ শীতল ও ঘনতর বায়ু স্তরে অবস্থান করে। আর এই রকম পরিস্থিতিতে মরীচিকা দেখতে পাওয়া যায়।

ধরা যাক মরুভূমিতে বহুদূরে একটি গাছ আছে। গাছটির উপরের অংশ থেকে একটি নিম্নগামী রশ্মি শীতল ঘন বায়ুস্তর থেকে ক্রমশ উত্তপ্ত বায়ুস্তরের যাওয়ার ফলে প্রতিসৃত হবে এবং অভিলম্ব থেকে দূরে সরে যাবে।

কারণ ঘণমাধ্যম থেকে লঘু মাধ্যমে আলোকরশ্মি প্রতিসৃত হলে অভিলম্ব থেকে দূরে সরে যায়। রশ্মিটি এইভাবে প্রতি স্তরে অভিলম্ব থেকে দূরে সরে যেতে যেতে এমন একটি স্তরে এসে পড়বে যখন আপতন কোণটি ওই স্তরের সংকট কোণের চেয়ে বড় হবে।

তখন ওই রশ্মির প্রতিসরণ না হয়ে অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন হবে এবং প্রতিফলিত রশ্মিটি আর নিচের দিকে নেমে উপরের দিকে যেতে থাকবে। এই অবস্থায় রশ্মিটি লঘু মাধ্যম থেকে ঘন মাধ্যমে যেতে থাকে। ফলে একটির পর একটি স্তর অতিক্রম করার সময় ক্রমশ অভিলম্বের দিকে সরতে থাকে। অবশেষে যখন দর্শকের চোখে এসে পড়ে তখন, দর্শক রশ্মিটির বক্রপথ অনুসরণ না করে সোজা দেখে। ফলে, দর্শকের চোখে এই অনুভূতি হবে যেন Q₁ বিন্দু থেকে রশ্মিটি আসছে। Q₁ বিন্দু হবে Q বিন্দুর উল্টো প্রতিবিম্ব। এইভাবে সমস্ত গাছটির একটা উল্টো প্রতিচ্ছবি পাওয়া যাবে। এই প্রতিবিম্বটি হল অসদ প্রতিবিম্ব। তাছাড়া উষ্ণতার অনবরত পরিবর্তন হচ্ছে বলে বায়ুর স্তরগুলির ঘনত্ব ও প্রতিসরাঙ্ক সব সময় পরিবর্তিত হচ্ছে। তাই প্রতিবিম্বটি অল্প কাঁপতে থাকে। এই সব মিলিয়ে মনে হয় যেন জলে গাছটির প্রতিবিম্ব পড়েছে। একে মরীচিকা বলে।

ঠিক এই একই কারণের জন্য গ্রীষ্মকালে প্রচণ্ড সূর্যকিরণে পিচের রাস্তা যখন খুব উত্তপ্ত হয়ে ওঠে তখন রাস্তার দিকে তাকালে দূরে রাস্তাটিকে চকচকে এবং জলে ভিজে গেছে বলে মনে হয়।

অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন সম্পর্কিত প্রশ্নোত্তর