ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ওয়েভ, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশন, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ওয়েভের প্রচার

1864 সালে, জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল মহাকাশে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের সম্ভাবনার ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন। তৎকালীন বিদ্যুৎ এবং চুম্বকত্ব সম্পর্কিত সমস্ত পরীক্ষামূলক তথ্য বিশ্লেষণ থেকে প্রাপ্ত সিদ্ধান্তের ভিত্তিতে তিনি এই দাবি করেছেন।

ম্যাক্সওয়েল গাণিতিকভাবে বৈদ্যুতিক গতিবিদ্যার সূত্রগুলিকে একত্রিত করেছিলেন, বৈদ্যুতিক এবং চৌম্বকীয় ঘটনাকে সংযুক্ত করে এবং এইভাবে এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছিলেন যে বৈদ্যুতিক এবং চৌম্বক ক্ষেত্রগুলি, যা সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয়, একে অপরকে উৎপন্ন করে।

প্রাথমিকভাবে, তিনি এই বিষয়টির উপর জোর দিয়েছিলেন যে চৌম্বক এবং বৈদ্যুতিক ঘটনার মধ্যে সম্পর্ক প্রতিসম নয় এবং "এডি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র" শব্দটি প্রবর্তন করেছিলেন, ফ্যারাডে দ্বারা আবিষ্কৃত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক আবেশের ঘটনাটির সত্যই নতুন ব্যাখ্যা প্রদান করে: "চৌম্বকীয় প্রতিটি পরিবর্তন ক্ষেত্রটি একটি ঘূর্ণি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের আশেপাশের স্থানে উপস্থিতির দিকে নিয়ে যায় যার সাথে শক্তির বন্ধ লাইন রয়েছে”।

ম্যাক্সওয়েলের মতে, "পরিবর্তিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র আশেপাশের মহাকাশে একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে" এর বিপরীত বিবৃতিটিও সত্য, কিন্তু এই বিবৃতিটি প্রাথমিকভাবে শুধুমাত্র একটি অনুমান থেকে যায়।

ম্যাক্সওয়েল গাণিতিক সমীকরণগুলির একটি সিস্টেম লিখেছিলেন যা ধারাবাহিকভাবে চৌম্বকীয় এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের পারস্পরিক রূপান্তরের নিয়মগুলিকে বর্ণনা করে, এই সমীকরণগুলি পরে ইলেক্ট্রোডায়নামিক্সের মৌলিক সমীকরণে পরিণত হয় এবং মহান বিজ্ঞানীর সম্মানে "ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ" নামে পরিচিত হতে শুরু করে। তাদের নিচে. ম্যাক্সওয়েলের অনুমান, লিখিত সমীকরণের উপর ভিত্তি করে, বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বেশ কয়েকটি উপসংহার রয়েছে, যা নীচে উপস্থাপন করা হল।

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ বিদ্যমান

ট্রান্সভার্স ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ মহাকাশে থাকতে পারে যা সময়ের সাথে সাথে প্রচার করে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড… তরঙ্গগুলি অনুপ্রস্থ হওয়ার বিষয়টি এই সত্য দ্বারা দেখানো হয়েছে যে চৌম্বকীয় আবেশ B এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি E এর ভেক্টরগুলি পারস্পরিকভাবে লম্ব এবং উভয়ই তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গের প্রচারের দিকের দিকে লম্বভাবে অবস্থিত।

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ একটি সীমিত গতিতে প্রচার করে

একটি প্রদত্ত পদার্থে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের প্রচারের গতি সীমাবদ্ধ এবং পদার্থের বৈদ্যুতিক এবং চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য দ্বারা নির্ধারিত হয় যার মাধ্যমে তরঙ্গটি প্রচার করে। এই ক্ষেত্রে সাইনোসয়েডাল তরঙ্গ λ এর দৈর্ঘ্য একটি নির্দিষ্ট সঠিক অনুপাত λ = υ / f সহ গতি υ এর সাথে সম্পর্কিত এবং ক্ষেত্র দোলনের ফ্রিকোয়েন্সি f এর উপর নির্ভর করে। ভ্যাকুয়ামে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের গতি c হল মৌলিক ভৌত ধ্রুবকগুলির মধ্যে একটি — ভ্যাকুয়ামে আলোর গতি।

যেহেতু ম্যাক্সওয়েল বলেছিলেন যে একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের প্রচারের গতি সসীম ছিল, এটি তার অনুমান এবং সেই সময়ে গৃহীত দীর্ঘ দূরত্বে কর্মের তত্ত্বের মধ্যে একটি দ্বন্দ্ব তৈরি করেছিল, যা অনুসারে তরঙ্গের প্রচারের গতি অসীম হওয়ার কথা ছিল। তাই, ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্বকে স্বল্প-পরিসরের ক্রিয়া তত্ত্ব বলা হয়।

একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ একটি বৈদ্যুতিক এবং চৌম্বক ক্ষেত্র যা পারস্পরিকভাবে একে অপরের মধ্যে রূপান্তরিত হয়।

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গে, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের একে অপরের মধ্যে রূপান্তর একই সময়ে ঘটে, তাই চৌম্বক এবং বৈদ্যুতিক শক্তির আয়তনের ঘনত্ব একে অপরের সমান। অতএব, এটি সত্য যে এর মডিউলি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের আনয়ন পরস্পরের সাথে সম্পর্কিত হয় নিম্নলিখিত সংযোগের মাধ্যমে মহাকাশের যেকোনো স্থানে:

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ শক্তি বহন করে

একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ তার প্রচারের প্রক্রিয়ায় তড়িৎ চৌম্বকীয় শক্তির প্রবাহ তৈরি করে এবং যদি আমরা তরঙ্গের প্রচারের দিকের দিকে লম্বভাবে সমতলের ক্ষেত্রটিকে বিবেচনা করি, তবে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তড়িৎ চৌম্বকীয় শক্তি এটির মধ্য দিয়ে চলে যাবে। সংক্ষিপ্ত সময়. ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক এনার্জি ফ্লাক্স ডেনসিটি হল একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ দ্বারা বাহিত শক্তির পরিমাণ প্রতি ইউনিট সময় প্রতি ইউনিট এলাকা। বেগের মান, সেইসাথে চৌম্বকীয় এবং বৈদ্যুতিক শক্তি প্রতিস্থাপন করে, E এবং B পরিমাণের পরিপ্রেক্ষিতে ফ্লাক্স ঘনত্বের জন্য একটি অভিব্যক্তি পাওয়া সম্ভব।

পয়েন্টিং ভেক্টর - তরঙ্গের শক্তি প্রবাহের ভেক্টর

যেহেতু তরঙ্গ শক্তির প্রচারের দিকটি তরঙ্গের প্রচারের বেগের দিকের সাথে মিলে যায়, তাই ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গে প্রচারিত শক্তি প্রবাহকে তরঙ্গের প্রচারের বেগের মতোই নির্দেশিত ভেক্টর ব্যবহার করে সেট করা যেতে পারে। এই ভেক্টরটিকে "পয়ন্টিং ভেক্টর" বলা হয় - ব্রিটিশ পদার্থবিদ হেনরি পয়ন্টিং এর সম্মানে, যিনি 1884 সালে একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্রের শক্তি প্রবাহের প্রচারের তত্ত্ব তৈরি করেছিলেন। তরঙ্গ শক্তি প্রবাহের ঘনত্ব W/m2 এ পরিমাপ করা হয়।

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গগুলি শরীরের বিরুদ্ধে চাপ দেয় যা তাদের প্রতিফলিত করে বা শোষণ করে

যখন একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র একটি পদার্থের উপর কাজ করে, তখন এতে ছোট ছোট স্রোত উপস্থিত হয়, যা বৈদ্যুতিক চার্জযুক্ত কণাগুলির নির্দেশিত চলাচল। একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের চৌম্বক ক্ষেত্রের এই স্রোতগুলি অ্যাম্পিয়ার বলের ক্রিয়াকলাপের শিকার হয়, যা পদার্থের গভীরে নির্দেশিত হয়। ফলস্বরূপ, অ্যাম্পিয়ার বল চাপ তৈরি করে।

এই ঘটনাটি পরে, 1900 সালে, রাশিয়ান পদার্থবিজ্ঞানী পাইটর নিকোলায়েভিচ লেবেদেভ দ্বারা পরীক্ষামূলকভাবে তদন্ত এবং নিশ্চিত করা হয়েছিল, যার পরীক্ষামূলক কাজটি ম্যাক্সওয়েলের তড়িৎচুম্বকত্বের তত্ত্ব এবং ভবিষ্যতে এর গ্রহণযোগ্যতা এবং অনুমোদন নিশ্চিত করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ছিল।

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ চাপ প্রয়োগ করে তা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডে একটি যান্ত্রিক আবেগের উপস্থিতি অনুমান করা সম্ভব করে তোলে, যা প্রতি ইউনিট আয়তনে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তির ঘনত্ব এবং ভ্যাকুয়ামে তরঙ্গের প্রচারের গতি দ্বারা প্রকাশ করা যেতে পারে:

যেহেতু ভরবেগটি ভরের গতির সাথে সম্পর্কিত, তাই ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ভরের মতো একটি ধারণা প্রবর্তন করা সম্ভব, এবং তারপরে একটি ইউনিট আয়তনের জন্য এই অনুপাতটি (এসটিআর অনুসারে) প্রকৃতির একটি সর্বজনীন নিয়মের চরিত্র ধরে নেবে এবং বৈধ হবে বস্তুর আকার নির্বিশেষে যে কোনো বস্তুগত সংস্থার জন্য। তারপর ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড একটি বস্তুগত শরীরের অনুরূপ — এতে শক্তি রয়েছে W, ভর m, ভরবেগ p, এবং টার্মিনাল বেগ v। অর্থাৎ, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড আসলে প্রকৃতিতে বিদ্যমান পদার্থের একটি রূপ।

ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্বের চূড়ান্ত নিশ্চিতকরণ

1888 সালে প্রথমবারের মতো, হেনরিখ হার্টজ পরীক্ষামূলকভাবে ম্যাক্সওয়েলের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তত্ত্ব নিশ্চিত করেন। তিনি পরীক্ষামূলকভাবে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের বাস্তবতা প্রমাণ করেছিলেন এবং বিভিন্ন মাধ্যমের প্রতিসরণ এবং শোষণের পাশাপাশি ধাতব পৃষ্ঠ থেকে তরঙ্গের প্রতিফলনের মতো তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করেছিলেন।

হার্টজ তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিমাপ করে তড়িচ্চুম্বকিয় বিকিরণ, এবং দেখিয়েছেন যে একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের প্রচারের গতি আলোর গতির সমান। হার্টজের পরীক্ষামূলক কাজ ছিল ম্যাক্সওয়েলের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তত্ত্বের স্বীকৃতির চূড়ান্ত পদক্ষেপ। সাত বছর পর, 1895 সালে, রাশিয়ান পদার্থবিদ আলেকজান্ডার স্টেপানোভিচ পপভ বেতার যোগাযোগ তৈরি করতে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ ব্যবহার করেন।

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ শুধুমাত্র ত্বরিত চলমান চার্জ দ্বারা উত্তেজিত হয়

প্রত্যক্ষ কারেন্ট সার্কিটে চার্জ স্থির গতিতে চলে এবং এই ক্ষেত্রে তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ মহাশূন্যে নির্গত হয় না। সেখানে বিকিরণ হওয়ার জন্য, একটি অ্যান্টেনা ব্যবহার করা প্রয়োজন যেখানে বিকল্প স্রোত, অর্থাৎ স্রোত যে দ্রুত তাদের দিক পরিবর্তন, উত্তেজিত পেতে হবে.

এর সহজতম আকারে, ছোট আকারের একটি বৈদ্যুতিক ডাইপোল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ বিকিরণ করার জন্য উপযুক্ত যেখানে ডাইপোল মুহূর্ত সময়ের সাথে দ্রুত পরিবর্তন হবে। এই জাতীয় ডাইপোলকে আজ "হার্টজিয়ান ডাইপোল" বলা হয়, যার আকার এটি নির্গত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে কয়েকগুণ ছোট।

যখন একটি হার্টজিয়ান ডাইপোল থেকে নির্গত হয়, তখন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তির সর্বাধিক প্রবাহ ডাইপোলের অক্ষের লম্ব একটি সমতলে পড়ে। ডাইপোলের অক্ষ বরাবর ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তির কোন বিকিরণ নেই। হার্টজের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পরীক্ষায়, প্রাথমিক ডাইপোলগুলি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ নির্গত এবং গ্রহণ উভয়ই ব্যবহার করা হয়েছিল, যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের অস্তিত্ব প্রমাণ করে।