দূরবীক্ষণ যন্ত্র : প্রতিসারক ও প্রতিফলক দূরবীক্ষণ যন্ত্র

আজকে আমরা দূরবীক্ষণ যন্ত্র : প্রতিসারক ও প্রতিফলক দূরবীক্ষণ যন্ত্র সম্পর্কে আলোচনা করবো। যা বাউবি এইচএসসি ২৮৭১ পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র ইউনিট ৬ জ্যামিতিক আলোকবিজ্ঞান এর অন্তর্ভুক্ত।

দূরবীক্ষণ যন্ত্র : প্রতিসারক ও প্রতিফলক দূরবীক্ষণ যন্ত্র

দূরবীক্ষণ যন্ত্র (Telescope)

কোনো বস্তুর প্রকৃত আকার যথেষ্ট বড় হলেও দূর থেকে সেটাকে অত্যড় ছোট দেখায়। কোনো দূরবর্তী বস্তুকে বড় এবং স্পষ্ট দেখবার জন্য দূরবীক্ষণ যন্ত্র ব্যবহার করা হয়। দূরবীক্ষণ যন্ত্র দর্শকের দৃষ্টিশক্তি বাড়াতে সাহায্য করে। এই যন্ত্র বস্তুর একটি অবাড়ব এবং স্পষ্ট প্রতিবিম্ব গঠন করে এবং এই প্রতিবিম্ব দর্শকের চোখে বস্তু অপেক্ষা বৃহত্তর বীক্ষণ কোণ উৎপন্ন করে বলে বস্তুকে বড় দেখায়। প্রকৃত পক্ষে বহু দূরের বস্তুকে দেখার জন্য দূরবীক্ষণ যন্ত্র ব্যবহার করা হয় ।

যৌগিক অণুবীক্ষণ যন্ত্রের মতই দূরবীক্ষণ যন্ত্রে মূলত দুইটি অংশ অভিলক্ষ্য এবং অভিনেত্র। অভিলক্ষ্য দূরবর্তী বস্তুর একটি বাড়ব, উল্টা, এবং ক্ষুদ্র প্রতিবিম্ব গঠন করে আর অভিনেত্রটি বিবর্ধক কাচ হিসাবে কাজ করে এই প্রতিবিম্বের একটি অবাড়ব এবং বিবর্ধিত প্রতিবিম্ব গঠন করে।

দূরবীক্ষণ যন্ত্রকে সাধারণভাবে দুই শ্রেণীতে ভাগ করা যায় যথা: প্রতিসারক দূরবীক্ষণ যন্ত্র এবং প্রতিফলক দূরবীক্ষণ যন্ত্র। প্রতিসারক দূরবীক্ষণ যন্ত্রে অভিলক্ষ্যে একটিমাত্র লেন্স বা একাধিক লেন্সের সমন্বয়ে গঠিত হয়। এই লেন্স বা লেন্সের সমন্বয়ের ফোকাস দূরত্ব বেশী থাকে এবং উন্মেষও বড় হয়। অপর দিকে প্রতিফলক দূরবীক্ষণ যন্ত্রে অভিলক্ষ্য হিসাবে একটি বৃহৎ অবতল দর্পণ বা অধিবৃত্তীয় দর্পণ ব্যবহার করা হয়।

দূরবীক্ষণ যন্ত্র আবার দুই ধরণের কাজে ব্যবহার করা হয়। একটি হলো ভূ-দূরবীক্ষণ যন্ত্র। যার সাহায্যে ভূ-পৃষ্ঠে দূরবর্তী বস্তুকে দেখার জন্য ব্যবহার করা হয়। এর প্রতিবিম্বকে সোজা ও অবাব হয়। ভূ-দূরবীক্ষণ যন্ত্রে সাধারণতঃ প্রতিসারক দূরবীক্ষণ যন্ত্র। অপরটি হলো নভো দূরবীক্ষণ যন্ত্র।

এই দূরবীক্ষণ যন্ত্রকে মহাকাশ গবেষণার ক্ষেত্রে ব্যবহার করা হয়। এর সাহায্যে জ্যোতিষ্ক ইত্যাদি পর্যবেক্ষণ করা হয়। যেহেতু বিভিন্ন গ্যালাক্সিগুলো লক্ষ লক্ষ আলোক বর্ষ দূরে অবস্থিত সেহেতু সেখান থেকে খুব অল্প পরিমাণ আালো আমাদের পৃথিবীতে এসে পৌছায়। তাই এদের পর্যবেক্ষণের জন্য অনেক বেশী উন্মেষ ও ফোকাস দূরত্ববিশিষ্ট অভিলক্ষ্য প্রয়োজন হয়। এই ক্ষেত্রে বৃহৎ আকারের উত্তল লেন্স ব্যবহার করলে এটি অত্যড় ভারী এবং প্রতিসারক তল হওয়ায় প্রতিবিম্বে বর্ণ অপেরণের সৃষ্টি হয়।

অপরদিকে অভিলক্ষ্য হিসাবে গোলীয় প্রতিফলক তল ব্যবহার করা হলে একটি তুলনামূলক অনেক হালকা হয় এবং প্রতিফলক অস্বচ্ছ হওয়ায় কোনো প্রকার বর্ণ অপেরণের সৃষ্টি হয় না। তাই জ্যোতির্বিদ্যা সংক্রাড় গবেষণায় ব্যবহৃত বেশীরভাগ নভো দূরবীক্ষণ যন্ত্র প্রতিফলক।

প্রতিসারক নভো দূরবীক্ষণ যন্ত্রের গঠন ও কার্যপ্রণালী (Construction and Working Principle of Refracting Astronomical Telescope):

গঠন

দুটি উত্তল লেন্স E ও F, সমঅক্ষীয় ভাবে প্রধান অক্ষের উপর অবস্থিত। F, কে অভিলক্ষ্য লেন্স বলে। এর ফোকাস দূরত্ব এবং উন্মেষ অভিনেত্র লেন্স F2 এর ফোকাস দূরত্ব f ও উন্মেষ অপেক্ষা বেশী। লেন্স দুটির মধ্যবর্তী দূরত্ব প্রয়োজন বোধে সমাক্ষয়ভাবে কম বেশী করা যায়।

কার্য প্রণালী :-

ধরি অসীম দূর থেকে দুইটি সমাাল আলোক রশ্মি প্রধান অক্ষ OO’ এর সাথে a কোণ আনত গৌণ অক্ষের সমাাল ভাবে অভিলক্ষ্য লেন্স F, তে আপতিত হয়ে F, লেন্স হতে F, দূরে ফোকাস তলে P বিন্দুতে মিলিত হয়ে PQ বাড়ব, উল্টা ও অতিক্ষুদ্র প্রতিবিম্ব গঠন করে। এই প্রতিবিম্ব অভিনেত্র লেন্স F, এর বস্তু হিসাবে  কাজ করে।

স্বাভাবিক দর্শনের ক্ষেত্রেঃ

চিত্রে স্বাভাবিক দর্শণের ক্ষেত্রে অভিনেত্র লেন্স F2 কে এমন দূরে রাখা হয় যেন PQ প্রতিবিম্ব লেন্সের প্রথম প্রধান ফোকাস fতে অবস্থান করে। ফলে লেন্স দ্বারা প্রতিসৃত রশ্মি সমাাল হয় এবং লেন্সের সামনে অসীম দূরে অসীম বিবর্ধত প্রতিবিম্ব গঠিত হয়।

বিবর্ধনঃ-

ধরা যাক আপতিত আলোকরশ্মি প্রধান অক্ষের সাথে a কোণে আপতিত হয়েছে এবং অসীম বিবর্ধত প্রতিবিম্ব প্রধান অক্ষের সাথে B কোণ করেছে। দূরবীক্ষণ যন্ত্রের ক্ষেত্রে বিবর্ধন বলতে প্রতিবিম্ব এবং বস্তু প্রধান অক্ষের সাথে যে কোণ করে তার অনুপাতকে বুঝায় ।

অতএব বিবর্ধন, |m| =  চোখে বিশ্ব দ্বারা উৎপন্ন কোণ B/চোখে লক্ষ্যবস্তু দ্বারা উৎপন্ন কোণα = tan B/ tan α

α ও B কোণ খুব ছোট হওয়ায় α = tanα এবং B = tan B লেখা যায় ।

বা, |m| = (PQ/O’Q)/(PQ/OQ) = O’Q/OQ

বা, |m| = fo/ fe …………….(1)

সুতরাং অভিলক্ষ্য লেন্সের ফোকাস দূরত্ব যত বেশী এবং অভিনেত্র লেন্সের ফোকাস দূরত্ব যত কম হয় বিবর্ধন তত বেশী হয়।

যন্ত্রের দৈর্ঘ্যঃ

যন্ত্রের দৈর্ঘ্য বলতে অভিলক্ষ্য লেন্স ও অভিনেত্র লেন্সের মধ্যবর্তী দূরত্বকে বুঝায় ।

অতএব, L=OO’ = OQ + O’Q

বা, L = fo + fe …………….(2)

স্পষ্ট দর্শনের ক্ষেত্রেঃ

চিত্রে স্পষ্ট দর্শনের ক্ষেত্রে অভিনেত্র লেন্স F2 কে এমন দূরে রাখা হয় যেন PQ প্রতিবিম্ব লেন্সের প্রথম প্রধান ফোকাস fe এর মধ্যে অবস্থান করে। লেন্সের সামনে একটি অবাস্তব, সোজা ও বিবর্ধিত প্রতিবিম্ব P Q’ গঠিত হয়। F2 কে এমন ভাবে সমন্বয় বরা হয় যেন অবাস্তব প্রতিবিম্ব P’Q’ এর স্পষ্ট দর্শণ দূরত্ব D তে গঠিত হয়।

বিবর্ধনঃ

দূরবীক্ষণ যন্ত্রের ক্ষেত্রে বিবর্ধন বলতে প্রতিবিম্ব এবং বস্তু প্রধান অক্ষের সাথে যে কোণ করে তার অনুপাতকে বুঝায় ।

অতএব বিবর্ধন |m| = চোখে বিম্ব দ্বারা উৎপন্ন কোণ B /চোখে লক্ষ্যবস্তু দ্বারা উৎপন্ন কোণ α = tan B/ tan α

α ও B কোণ খুব ছোট হওয়ায়  α = tana এবং B = tan B লেখা যায় ।

বা, |m| = (PQ/OQ’)/(PQ/OQ) = OQ/OQ’

সৃষ্ট প্রতিবিম্ব অসীমে গঠিত হলে,OQ’ = ue

বা, |m| = fo/ue …………….(3)

আমরা জানি,  1/ -D + 1/ue = 1/ fe

বা, 1/ue = 1/ fe + 1/D

বা, 1/ue = (D + fe)/Dfe

বা, ue = Dfe/(D + fe) …………….(4)

(4) সমীকরণে ue এর মান বসালে, |m| = fo/{ Dfe/(D+fe)}

বা, |m| = fo x (D+fe)/Dfe

যন্ত্রের দৈর্ঘ্যঃ

যন্ত্রের দৈর্ঘ্য বলতে অভিলক্ষ লেন্স ও অভিনেত্র লেন্সের মধ্যবর্তী দূরত্বকে বুঝায়।

L = OO’= OQ+OQ’

বা, L = fo+u₂

বা, L = fo + Dfe/( D+ fe) …………….(5)

প্রতিফলক নভো দূরবীক্ষণ যন্ত্রের গঠন ও কার্যপ্রণালী

প্রতিফলক নভো দূরবীক্ষণ যন্ত্রের বিভিন্ন ধরণের হয়। তার মধ্যে উলেণ্ঢখযোগ্য হলো-

(ক) গ্রেগরীয় দূরবীক্ষণ যন্ত্র

স্কটিশ জ্যোর্তিবিজ্ঞানী ও গণিতজ্ঞ জেম্‌স গ্রেগরী (James Gregory) 1663 খ্রিস্টব্দে তাঁর বইতে প্রথম এ ধরণের দূরবীক্ষণ যন্ত্রের নকশা প্রকাশ করেন। এই নকশা উপর ভিত্তি করে 1673 খ্রিস্টব্দে ব্রিটিশ পদার্থবিজ্ঞানী রবার্ট হুক (Robert Hook) দূরবীক্ষণটি তৈরি করেন।

(খ) নিউটনীয় দূরবীক্ষণ যন্ত্র

1663 খ্রিস্টাব্দে মহাজ্ঞানী নিউটন এই দূরবীক্ষণ তৈরি করেন। এটিই হলো গ্রেগরীয় প্রতিফলক অভিলক্ষ্য ধারণ প্রয়োগ করে প্রথম ব্যবহারযোগ্য প্রতিফলক দূরবীক্ষণ যন্ত্র ।

(গ) ক্যাসাগ্রেইন দূরবীক্ষণ যন্ত্র

1672 খ্রিস্টাব্দে লরেন্ট ক্যাসাগ্রেইন (Lawrent Cassegrain) এই দূরবীক্ষণ যন্ত্রটির নকশা প্রণয়ন করেন।

চিত্রে গ্রেগরীয় দূরবীক্ষণ যন্ত্র ও ক্যাসাগ্রেইন দূরবীক্ষণ যন্ত্রের গঠন দেখানো হলো। আমরা এখানে শুধু মাত্র নিউটনীয় দূরবীক্ষণ যন্ত্র সম্বন্ধে বিষদ আলোচনা করবো।

তবে জেনে রাখা দরকার যে, বর্তমানে পৃথিবীতে বিভিন্ন স্থানের মানমন্দিরগুলোর মধ্যে উলেণ্ঢখযোগ্য একটি নাম- (Roque de los Muchos Observatory (La Palma, Spain)। এর গ্রান টেলিস্কোপিও ক্যানারিয়াস (Gran Telescopio Canarias) দূরবীক্ষণ যন্ত্রটি সবচেয়ে উন্নত দূরবীক্ষণ যন্ত্রগুলোর মধ্যে অন্যতম। বর্তমানে এটি পৃথিবীর সর্ববৃহৎ একক-উন্মেষযুক্ত প্রতিফলক দূরবীক্ষণ যন্ত্র। এর কার্যকর উন্মেষ 10.4m । এই দূরবীক্ষণ যন্ত্রটি সমুদ্রপৃষ্ঠ থেকে প্রায় 2267m উচ্চতার একটি আগ্নেয়গিরির চুড়ায় অবস্থিত।

নিউটনীয় দূরবীক্ষণ যন্ত্রঃ

গঠন:

(৬.৪৭ নং) চিত্রে নিউটনীয় নভো দূরবীক্ষণ যন্ত্র দেখানো হয়েছে। এই দূরবীক্ষণ যন্ত্রে একটি অবতল দর্পণ M, অভিলক্ষ্য হিসাবে কাজ কলে দর্পণটির ফোকাস দূরত্ব বেশী এবং উন্মেষ অনেক বড়। একটি মোটা কাচ নলের একপ্রাড়ে এই দর্পণটি বসানো থাকে। দূরবর্তী যে বস্তুকে লক্ষ্য করা হয় নলটির অপর প্রাড় সেই দিকে রাখা হয়। অবতল দর্পণ এবং তার ফোকাস দূরত্বের মাঝে একটি ছোট সমতল দর্পণ M2 বসানো থাকে। এই দর্পণটি অবতল দর্পণ M, এর প্রধান অক্ষের সাথে 45° কোণে আনত থাকে। একটি ছোট পার্শ্বনলে একটি কম ফোকাস দূরত্বের এবং ক্ষুদ্র উন্মেষের একটি উত্তল লেন্স রাখা হয়। এই লেন্সটি অভিনেত্র হিসাবে কাজ করে।

কার্যপ্রণালী:

বহুদূর থেকে আগত সমাাল আলোকরশ্মি M, অবতল দর্পণে প্রধান অক্ষের সাথে আনত ভাবে আপতিত হয়ে প্রতিফলনের সূত্রানুসারে প্রতিফলিত আলোক রশ্মি গৌণ ফোকাসে মিলিত হবে। কিন্তু পথিমধ্যে 45° কোণে আনত একটি সমতল দর্পণ M, থাকায় আলোক রশ্মি প্রতিফলিত চিত্রানুসারে P বিন্দুতে মিলিত হবে। M, সমতল দর্পণটি প্রধান অক্ষের সাথে 45° কোণে আনত থাকায় প্রধান অক্ষ রেখাটি 90° দিক পরিবর্তন করে। সুতরাং PQ হলো লক্ষ্য বস্তুর বাড়ব প্রতিবিম্ব। পার্শ্বনলকে সমন্বয় (উপর নীচ) করে রাখা উত্তল লেন্স L. কে এমন ভাবে রাখা হয় যেন এর জন্য সৃষ্ট প্রতিবিম্ব অসীমে অথবা স্পষ্ট দর্শনের ন্যূনতম দূরত্বে গঠিত হয়।

বিবর্ধনঃ

দূরবীক্ষণ যন্ত্রের ক্ষেত্রে বিবর্ধন বলতে প্রতিবিম্ব এবং বস্তু প্রধান অক্ষের সাথে যে কোণ করে তার অনুপাতকে বুঝায়। বিশ্ব অসীমে গঠিত হলে, বিবর্ধন |m| = অবতল দর্পণের ফোকাস দূরত্ব/ অভিনেত্র লেন্সের ফোকাস দূরত্ব

বা, |m| = fo/ fe …………….(6)

বিম্ব চোখে স্পষ্ট দর্শনের ন্যূনতম দূরত্বে গঠিত হলে বিবর্ধন,

|m| = fo x (D+fe)/ Dfe …………….(7)

উদাহরণ ১:

একটি দূরবীক্ষণ যন্ত্রের অভিলক্ষ্য ও অভিনেত্র লেন্সের ফোকাস দূরত্ব যথাক্রমে 1m এবং 0.01m । স্বাভাবিক দর্শণে এবং স্পষ্ট দর্শণে ক্ষেত্রে বিবর্ধন ক্ষমতা এবং যন্ত্রের দৈর্ঘ্য বের করন।

সমাধানঃ

দেয়া আছে,

fo =1m, fe = 0.01m, যখন v = ∞ তখন |m| = ? এবং যখন v = D = 0.25m তখন |m| =?

আমরা জানি, স্বাভাবিক দর্শণের জন্য, |m| = fo / fe

মান বসালে, |m| =  1/0.01 = 100

এবং যন্ত্রের দৈর্ঘ্য L = fo+fe

মান বসালে, L = 1 + 0.01 = 1.01m

আমরা জানি, স্পষ্ট দর্শণের জন্য, |m| = fo x (D+ fe)/ Dfe

মান বসালে, |m|=1 x (0.25 +0.01)/( 0.25×0.01) =104

আবার, স্পষ্ট দর্শণের জন্য যন্ত্রের দৈর্ঘ্য L = fo + Dfe/(D+ fe)

মান বসালে, L =1+ (0.25×0.01)/( 0.25 +0.01) =1+0.0096=  1.0096m

উ: 1.0096m

সার-সংক্ষেপ :

নভো দূরবীক্ষণ যন্ত্রের বিবর্ধক ক্ষমতা:

স্বাভাবিক দর্শণের জন্য: |m| = fo/ fe

স্পষ্ট দর্শণের জন্য: |m| = fo x  (D+fe)/Dfe

নভো দূরবীক্ষণ যন্ত্রের দৈর্ঘ্য:

স্বাভাবিক দর্শণের জন্য: L = fo+fe

স্পষ্ট দর্শণের জন্য: L = fo+ Dfe/( D+ fe)

বহুনির্বাচনী প্রশ্ন:-

১। একটি নভো দূরবীক্ষণ যন্ত্রে অভিনেত্রের ব্যাসের তুলনায় অভিলক্ষ্যের ব্যাস

ক. ছোট রাখা হয়

খ. বড় রেখা হয়

গ. সমান রাখা হয়

ঘ. ছোট বা বড় রাখা যেতে পারে

২। নভো দূরবীক্ষণ যন্ত্রে অভিনেত্র ও অভিলক্ষ্যের ফোকাস দূরত্ব যথাক্রমে f এবং f. হলে যন্ত্রের বিবর্ধন প্রায়

ক. fo+fe

খ. fo x  fe

গ. fo/fe

ঘ. fe/ fo