আজকের আলোচনার বিষয়ঃ চৌম্বক ডোমেইন। যা বাউবি এইচএসসি ২৮৭১ পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র ইউনিট ৫ চুম্বকত্ব এর অন্তর্ভুক্ত।
চৌম্বক ডোমেইন
যে কোন পদার্থের অভ্যীণ পরমাণুগুলোর ঘূর্ণায়মান ইলেকট্রনগুলো বদ্ধ-তড়িৎপ্রবাহের সৃষ্টি করে। অ্যাম্পিয়ারের উপপাদ্য অনুযায়ী এই সকল পারমাণবিক তড়িৎপ্রবাহকে ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র চুম্বকপাত হিসেবে ধরা যায়। অর্থাৎ যে কোনো পদার্থকেই এরূপ অসংখ্য সম্পূর্ণরূপে অবিন্যড় চুম্বক অক্ষ বিশিষ্ট আণবিক চুম্বক পাতের (প্রকৃতপক্ষে চুম্বক দ্বি- মের) সমষ্টি হিসেবে দেখা যেতে পারে।
ফেরোচৌম্বকত্ব শুধুমাত্র কেলাসিত গঠন (crystalline structure) সম্বলিত কঠিন পদার্থেরই থাকতে পারে। তরল বা বায়বীয় পদার্থ কখনই ফেরোচৌম্বক হতে পারে না। তবে সকল কঠিনের এই ধর্ম নেই। কিছু কিছু ফেরোচৌম্বক পদার্থের মধ্যে পাশাপাশি বহুসংখ্যক পরমাণুর দ্বিপোল মোমেন্টগুলো একদিকে সজ্জিত থাকে। যে অঞ্চলের মধ্যে দ্বিপোল মোমেন্টগুলো একদিকে সজ্জিত থাকে সে অঞ্চলকে ডোমেইন (domain) বলে।
সুতরাং একটি ডোমেইনের নীট মোমেন্ট (Resulting moment) থাকে। যেকোনো একটি ডোমেইনকে যদি আলাদা করা সম্ভব হতো তবে এটি একটি স্থায়ী চুম্বক হিসেবে কাজ করত। এক একটি ডোমেইনে প্রায় 10 6 -109 সংখ্যক পরমাণু থাকে। মোমেন্টগুলোর এ বিশেষ ধরনের একমুখী সজ্জিতকরণ সংঘটিত হয় ঐ অঞ্চলের পরমাণুর ইলেকট্রন স্পিন (Electron spin) এর মধ্যে এক ধরনের মিথস্ক্রিয়ার জন্য। এ মিথষ্ক্রিয়ার নাম বিনিময় যুগলায়ন (Exchange interaction)।
একটি ডোমেইনে সবগুলো মোমেন্ট একদিকে সজ্জিত থাকলেও পাশের ডোমেইনগুলোর নীট মোমেন্টর অভিমুখ ভিন্ন ভিন্ন হয়। [চিত্র ৫.৭]। ফেরোচৌম্বক পদার্থের মধ্যে ডোমেইনগুলো এমনভাবে সজ্জিত থাকে যে এদের মোমেন্টের বীজগাণিতিক যোগফল শূন্য হয়। এ কারণে ফেরোচৌম্বক পদার্থ সাধারণ অবস্থায় চুম্বকত্ব দেখায় না। অর্থাৎ পদার্থটির মধ্যে স্থায়ী চুম্বকের ন্যায় মের থাকে না।
দুটি লৌহখন্ডকে কাছাকাছি আনলেও এদের মধ্যে কোনো আকর্ষণ বা বিকর্ষণ ক্রিয়া লক্ষ্য করা যায় না। কিন্তু একটি স্থায়ী চুম্বকের কোন মের“র কাছে একটি লৌহ খন্ড আনলে আকর্ষণ লক্ষ্য করা যায়। এখানে স্থায়ী চুম্বকের যে মের“র কাছে লৌহখন্ডের যে প্রার্ল্ড আনা হয়েছে, ঐ প্রাড়ে চুম্বক মের বিপরীত মের— আবিষ্ট হয়েছে; এজন্য এদের মধ্যে আকর্ষণ হচ্ছে। এখন আমরা ডোমেইন তত্ত্বের আলোকে আবিষ্ট চুম্বকত্ব ব্যাখ্যা করব।
যখন একখন্ড লৌহ বা কোনো ফেরোচৌম্বক পদার্থকে বহিস্থ কোন চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপন করা হয়, তখন চৌম্বক ক্ষেত্র ফেরোচৌমম্বক পদার্থে প্রবেশ করে ডোমেইনগুলোর ওপর দু ধরনের ক্রিয়া করে।
(১) যে সমড় ডোমেইনের নীট চৌম্বক মোমেন্টের অভিমুখ বহিঃচৌম্বক ক্ষেত্রের সমাাল বা প্রায় সমাাল সেগুলোর আয়তন বৃদ্ধি পায় এবং ভিন্নতর অভিমুখের ডোমেইনগুলোর আয়তন হ্রাস পায়। এ হ্রাস-বৃদ্ধি চিত্র ৫.৭ তে দেখানো হয়েছে। প্রযুক্ত চৌম্বক ক্ষেত্রের মান বৃদ্ধি করে সবগুলো ডোমেইনকে একটি একক ডোমেইনে রপাা করা সম্ভব।
(২) ডোমেইনের আয়তন বৃদ্ধি ছাড়াও চৌম্বক ক্ষেত্র বৃদ্ধি করলে অনেক ডোমেইনের নীট মোমেন্টের অভিমুখ প্রযুক্ত চৌম্বক ক্ষেত্রের অভিমুখে ঘুরে যায়।
এভাবে ডোমেইনের আয়তন বৃদ্ধি এবং বহিঃচৌম্বক ক্ষেত্রের দিকে ডোমেইনের নীট মোমেন্টের ঘূর্ণনের ফলে ফেরোচৌম্বক পদার্থ আবিষ্ট চুম্বকত্ব লাভ করে। এই আবিষ্ট চুম্বকত্বের কারণে ফেরোচৌম্বক পদার্থে স্থায়ী চুম্বকের ন্যায় উত্তর ও দক্ষিণ মের— সৃষ্টি হয় (চিত্র ৫.৭ খ)। চৌম্বক ক্ষেত্র সরিয়ে নিলে আবিষ্ট চুম্বকত্ব হ্রাস পায়; অর্থাৎ ডোমেইনগুলো আবার বিক্ষিপ্ত সজ্জায় ফিরে যায়। কিন্তু ডোমেইনগুলো আর সম্পূর্ণ পূর্বের আয়তন এবং সজ্জায় ফিরে যায় না ।
ক্যাসেট পেণ্টয়ারের টেপে ব্যবহৃত ক্রোমিয়াম ডাই অক্সাইড (CrO2) পদার্থে বহিঃচৌম্বক ক্ষেত্র সরিয়ে নিলেও আবিষ্ট চুম্বকত্বের বেশির ভাগ অটুট থাকে অর্থাৎ এর আবিষ্ট চুম্বকত্ব স্থায়ী হয়।
হিস্টেরিসিসের ভৌত তাৎপর্য ডোমেইনের ধারণার সাহায্যে সুন্দরভাবে ব্যাখ্যা করা যায়।
বহিঃস্থ চুম্বকক্ষেত্রের উপস্থিতিতে ফেরোচৌম্বক সলিডের মধ্যে চুম্বকায়ন নিম্নলিখিত পদ্ধতিতে সম্পাদিত হয়ঃ
(১) প্রযুক্ত চৌম্বক ক্ষেত্রের সাপেক্ষে যথাযথ অবস্থিতিসহ ডোমেইনের সাইজের বৃদ্ধির দ্বারা এবং
(২) প্রযুক্ত চৌম্বক ক্ষেত্র বরাবর বিভিন্ন ডোমেইনের চুম্বকায়নের দিকের ঘুর্ণন দ্বারা।
সার-সংক্ষেপ :
ডোমেইন:
কিছু কিছু ফেরোচৌম্বক পদার্থের মধ্যে পাশাপাশি বহুসংখ্যক পরমাণুর দ্বিপোল মোমেন্টগুলো একদিকে সজ্জিত থাকে। যে অঞ্চলের মধ্যে দ্বিপোল মোমেন্টগুলো একদিকে সজ্জিত থাকে সে অঞ্চলকে ডোমেইন (domain) বলে।
বহুনির্বাচনী প্রশ্নঃ
সঠিক উত্তরের পাশে টিক (√) চিহ্ন দিন
১। ফেরোচৌম্বক পদার্থের মধ্যে বিদ্যমান ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র অঞ্চলগুলোকে বলে-
(ক) হোল
(খ) বিষুবীয় অঞ্চল
(গ) ডোমেইন
(ঘ) ক্রাস্ট্রীয় অঞ্চল
২। ফেরোচৌম্বক পদার্থের ডোমেইনে কতটি পরমাণু থাকে?
(ক) 1016-1017
(খ) 10/16 – 1019
(গ) 1016-1020
(ঘ) 101-10 15