আজকে আমরা লেন্সের ফোকাস দূরত্ব ও ক্ষমতা নির্ণয় সম্পর্কে আলোচনা করবো। যা বাউবি এইচএসসি ২৮৭১ পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র ইউনিট ৬ জ্যামিতিক আলোকবিজ্ঞান এর অন্তর্ভুক্ত।
লেন্সের ফোকাস দূরত্ব ও ক্ষমতা নির্ণয়
পরীক্ষণের নাম:
লেন্সের ফোকাস দূরত্ব ও ক্ষমতা নিৰ্ণয়
তত্ত্বঃ
লেন্সের আলোক কেন্দ্র থেকে প্রধান ফোকাস পর্যন্ত দূরত্বকে ফোকাস দূরত্ব বলে। উত্তল লেন্সের ফোকাস দূরত্বের বাইরে বস্তু স্থাপন করলে সর্বদা বাড়ব প্রতিবিম্ব পাওয়া যায় ।
লেন্সের সাধারণ সূত্র থেকে পাই, 1/u + 1/v =1/ f …………………….(1)
এখানে, v = লেন্সের আলোককেন্দ্র থেকে প্রতিবিম্বের দূরত্ব,
u = লেন্সের আলোককেন্দ্র থেকে বস্তুর দূরত্ব এবং
f = পরীক্ষণীয় লেন্সের ফোকাস দূরত্ব।
পরীক্ষা থেকে প্রাপ্ত লক্ষ্যবস্তুর দূরত্বের বিপরীত রাশি 1/u-কে X – অক্ষে এবং প্রতিবিম্বের দূরত্বের বিপরীত রাশি v কে
Y – অক্ষে বসিয়ে লেখ অঙ্কন করলে একটি সরল রেখা পাওয়া যাবে। এই রেখাটি X – অক্ষের যে দূরত্বে ছেদ করে, – Y – অক্ষেরও সেই দূরত্বে ছেদ করে।
ছেদ বিন্দু A-তে 1/v = 0, সুতরাং, 1/u = 1/f, u =f
এবং ছেদ বিন্দু B-তে 1/u = 0, সুতরাং 1/v = 1/f, v =f
অতএব, লেখ চিত্রে মূল বিন্দু থেকে যে কোন অক্ষের ছেদ বিন্দুর দূরত্বের বিপরীত রাশিই উত্তল লেন্সের ফোকাস দূরত্ব।
যন্ত্রপাতি :
আলোক বেঞ্চ, পরীক্ষণীয় উত্তল লেন্স, লেন্স স্ট্যান্ড ও স্ট্যান্ডসহ দুটি সূচালো পিন ।
কার্য পদ্ধতি :
১। প্রথমে আলোক বেঞ্চকে অনুভূমিক সমতলে স্থাপন করতে হবে।
২। লেন্স স্ট্যন্ডে লেন্সকে লাগিয়ে স্টান্ডটি আলোক বেঞ্চের মধ্যে অর্থাৎ 50cm দাগে রাখতে হয়।
৩। স্টান্ডসহ একটি সূচালে পিনকে আলোক বেঞ্চের এক প্রাড়ে অর্থাৎ 100cm এর কাছে রাখতে হয় এবং নিচে উঠা নামা করে এমন ভাবে সমন্বয় করতে হয় যেন পিনটি সূচালো প্রাক্ড লেন্সের অক্ষ বরাবর থাকে। এই পিনটি বস্তু হিসাবে কাজ করে।
৪। এবার লেন্সের অপর প্রাড় থেকে এক চোখ বন্ধ করে মধ্য দিয়ে তাকিয়ে মাথাটি একটু ডানে বামে নড়ালে পিনটির একটি উল্টা বাস্তব প্রতিবিম্ব দেখা যাবে।
৫। এখন যেদিকে চোখ আছে সেদিকের স্ট্যান্ডটিতে অপর পিনটি লাগিয়ে পিনটিকে উপর নীচ করে পিনটি সূচালো প্রাড় লেন্সের অক্ষ বরাবর রাখতে হয় যেন প্রতিবিম্বের সূচালো প্রান্ত্ এবং পিনের সূচালো প্রান্ত্ মুখোমুখী থাকে। এই পিনটি প্রতিবিম্বের অবস্থান নির্দেশ করে ।
৬। এই অবস্থায় পিনের উপর চোখ রেখে চোখকে এপাশ ওপাশ নড়ালে দেখা যাবে পিনের মাথা ও প্রতিবিম্বের মাথার মধ্যে আপেক্ষিক বেগ আছে। যার বেগ বেশী সেটি চোখের নিকটে আছে। সুতরাং পিনের মাথা বেশী নড়লে তাকে ধীরে ধীরে লেন্সের দিকে নিতে হয়। আর প্রতিবিম্ব বেশী নড়লে পিনকে ধীরে ধীরে লেন্স থেকে দূরে সরিয়ে নিতে হয়।
৭। এই ঘটনাটি কয়েকবার পুনরাবৃত্তি করলে এক সময় পিন ও প্রতিবিম্বের মধ্যে কোনো আপেক্ষিক বেগ থাকবেনা। অর্থাৎ লম্বন ত্র“টি দূর হবে। পিনের এই অবস্থানই হলো প্রতিবিম্বের অবস্থান।
৮। এই অবস্থায় বস্তুর অবস্থান, লেন্সের অবস্থান এবং প্রতিবিম্বের অবস্থান ছকে লিপিবদ্ধ করতে হয়।
৯। এবার বস্তুর পিনটিকে লেন্সের একটু কাছে নিয়ে এসে এই নতুন অবস্থানের জন্য আবার প্রতিবিম্বের অবস্থান নির্ধারণের জন্য চোখের কাছে থাকা পিনটিকে আগ পিছ করে এমন অবস্থানে রাখতে হয় যেন মাথা নড়ালেও পিন ও প্রতিবিম্বের মধ্যে কোনো আপেক্ষিক বেগ না থাকে। এই অবস্থায় পুনরায় সকল পাঠ লিপিবদ্ধ করা হয়।
১০। এই ভাবে বস্তু পিনটিকে একটু একটু করে কাছ এনে প্রতিবারের জন্য প্রতিবিম্বের অবস্থান নির্ণয় করে প্রতিটি পাঠ
লিপিবদ্ধ করতে হয়।
ছক :
হিসাব
X – অক্ষের ছেদ বিন্দু থেকে, f 1 = 1/(1/u) =
Y – অক্ষের ছেদ বিন্দু থেকে, f2 = 1/(1/v) =
গড়, f = (f1+f2)/2
ফলাফল:
প্রদত্ত লেন্সের ফোকাস দূরত্ব, f = ……………cm
প্রদত্ত লেন্সের ক্ষমতা, P = 1/f = + …………D
সতর্কতাঃ
১। আলোক বেঞ্চকে অনুভূমিক করা হলো যেন প্রতিবিম্ব ও বস্তুর মাথা একই উলম্বরেখা বরাবর থাকে।
২। বস্তু পিন ও প্রতিবিম্ব পিনের মাথাকে লেন্সের প্রধান অক্ষ বরাবর রাখা হলো যেন প্রতিবিম্ব ও বস্তুর মাথা একই অনুভূমিক রেখা বরাবর থাকে ।
৩। প্রতিবিম্ব পিনের মাথাকে আগ পিছে করে এমন ভাবে রাখা হলো যেন মাথা ডান বাম নাড়ালে প্রতিবিম্ব ও বস্তুর মাথার মধ্যে কোনো আপেক্ষিক বেগ না থাকে।
৪ । প্রতিটি অবস্থানের পাঠ স্কেলের উপর লম্ব বরাবর দেখে লিপিবদ্ধ করা হলো ।