আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা ও কোয়ান্টাম তত্ব । YMC - YMC
Tue. May 24th, 2022
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া

আলোক তড়িৎ ক্রিয়া হলো ধাতব পৃষ্টের উপর আলো পড়লে, নির্গত আলোর শক্তি ইলেকট্রন শোষণ করে ধাতব পৃষ্ঠ হতে ইলেকট্রন মুক্ত হয় এই পক্রিয়াটি আলোক তড়িৎ ক্রিয়া । আমাদের এখনকার বিষয়বস্তু হলো আলোক তড়িৎ ক্রিয়া। বিশ শতকের শুরুর দিকে তড়িৎ ক্রিয়া এতটা সহজ বিষয় ছিল না কারণ হলো আমরা আলোর তরঙ্গ ধর্ম দিয়ে তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করেছি । আলোর তরঙ্গ ধর্মের বা চিরায়ত পদার্থবিজ্ঞানের মাধ্যমে তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা সম্ভব নয় । তাই অভির্ভাব হয় কোয়ান্টাম তত্ব এবং কোয়ান্টাম তত্ত্ব সফল ভাবে তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা করতে পারে। আইনস্টাইন কোয়ান্টাম তত্বের মাধ্যমে ফটোতড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা করেন। ফটোতড়িৎ ক্রিয়া অনেক সহজ বিষয় হলেও বিশ শতকের শুরুর দিকে চিরায়ত পদার্থবিজ্ঞানের সাহায্য এর ব্যাখ্যা করা যায়নি । চিরায়ত পদার্থবিজ্ঞানে আলোকে শুধুমাত্র তরঙ্গ হিসাবে জানতো। আলো হচ্ছে এক প্রকারের তরঙ্গ । যখন নিউটন আলোর কণাতত্ত্ব দেন ঠিক তার একশ বছর পর থমাস ইয়াং আলোর তরঙ্গ তত্ত্ব দেন । আলোর তরঙ্গ তত্ত্ব দিয়ে প্রতিফলন , প্রতিসরণ , অপবর্তন , ব্যতিচার ব্যাখ্যা করা যায় । ফলে যুগ যুগ ধরে আলোর তরঙ্গ তত্ত্ব বিজ্ঞানের দুনিয়ায় টিকে ছিলো । তখন কনা শব্দটি উচ্চারণ  করতে কেউ সাহস পায়নি‌ । আলো যদি তরঙ্গ হয় তাহলে আলো তরঙ্গের মতো আচরণ করবে । নদী বা সাগরের ঢেউয়ের কথা বলি , ছোট ছোট ঢেউয়ের আঘাত নদীর পাড়ে থাকা আপনার কোনো কিছুই করতে পারবে না কিন্তু বড় বড় ঢেউ আপনাকে আছড়ে ফেলে দিতে পারবে । ছোট ঢেউ বা বড় ঢেউ বলতে বোঝায় উচ্চতা বা বিস্তার । বড় ঢেউয়ের ফলে তীব্রতা বেশি হবে । তীব্রতা নির্ভর করে তরঙ্গের বিস্তারের উপর । 

 I ∝ A2 

1887 সালে বিজ্ঞানী হার্জ  ক্যাথোড টিউব নিয়ে কাজ করার সময় লক্ষ করলেন ক্যাথোড দন্ডে অতিবেগুনি রশ্মি দ্বারা আঘাত করলে আলোর ঝলকানি দেখতে পাওয়া যায় । হার্জ তো মহা খুশি এটা একটা জাদুর মতো ঘটনা ! হার্জ বুঝতে পারলেন না এটা কীভাবে ঘটলো । 

তার এক বছর পরে 1888 সালে উইলহেম হলওয়াকস একটি পরীক্ষা করেন । তিনি একটি জিংক পাতকে ইলেকট্রোস্কোপ এর সাথে যুক্ত ক‍রেন । অতপর একটি বিশুদ্ধ জিংকের পাতের উপর অতিবেগুনি রশ্মি নিক্ষেপ করে পর্যবেক্ষণ করেন জিংক এর পাতটি প্রাথমিকভাবে ঋণাত্মক চার্জে চার্জিত হলে অতিবেগুনি রশ্নি নিক্ষেপের পর চার্জ নিরপেক্ষ হয় , প্রাথমিকভাবে চার্জ নিরপেক্ষ হলে ধনাত্মক চার্জে চার্জিত হয় এবং প্রাথমিকভাবে ধনাত্মক চার্জে চার্জিত থাকলে আরো বেশি ধনাত্মক চার্জে চার্জিত হয় । এ থেকে তিনি সিদ্ধান্ত নেন অতিবেগুনি রশ্মির প্রভাবে জিংকের পাত থেকে কিছু ঋণাত্মক চার্জ নির্গত হয় ।

1897 সালে ইলেকট্রন আবিষ্কার হলে জে জে টমসন দেখতে পান ক্যাথোডরশ্মি মূলত ইলেকট্রনের স্রোত। 1902 সালে ফিলিপ লেনার্ড ও জে জে টমসন চিরায়ত পদার্থ বিজ্ঞানের সাহায্যে ইলেকট্রন বিচ্ছিন্ন হওয়ার ব্যাখ্যা দেওয়ার চেষ্টা করেন কিন্তু তারা সফল হয়নি । আলো যদি তরঙ্গ হয় তাহলে তরঙ্গের  উচিৎ শক্তি সবাইকে সমান ভাগ করে দিবে যার ফলে ইলেকট্রন ধাতব পৃষ্ঠ হতে ভের হতে সময় লাগবে দিন পর হয়ে যাবে । কিন্তু ঘটনাটি তাৎক্ষণিক ঘটে । 

2

আলোক তড়িৎ ক্রিয়া এর বৈশিষ্ঠ্য দেখে নেই ।

  • ফটোইলেকট্রিক ক্রিয়া একটি তাৎক্ষণিক ঘটনা।
  • আলোক রশ্নি আবর্তন এবং ইলেকট্রনের নির্গমন হওয়ার মধ্যে সময়ের ব্যবধান 3×109 সেকেন্ড ।
  • ফটোইলেকট্রনের গতিশক্তি আপতিত আলোর কম্পাঙ্কের ওপর নির্ভরশীল কিন্তু আলোর তীব্রতার ওপর নির্ভরশীল নয়।
  • যে কোন নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কের জন্য ফটোপ্রবাহ I (Photo current) আপতিত আলোর তীব্রতার সমানুপাতিক ।
  • প্রতি ধাতুর বেলায় একটি নিম্নতম কম্পাঙ্ক আছে, আপতিত আলোর তীব্রতা যাই হোক না কেন তার কম্পাঙ্ক এই নিম্নতম কম্পাঙ্ক থেকে বেশি না হলে ঐ ধাতু থেকে ইলেকট্রন নিঃসৃত হয় না। এটাকে ধাতুর সূচন কম্পাঙ্ক বলে

আলোকে তরঙ্গ ভেবে বিংশ শতাব্দীর দিকে এই সমস্যার সমাধান দিতে গিয়ে বিজ্ঞানীরা হিমশিম খায় । এর জন্য আইনস্টান ম্যাক্স প্লাঙ্কের কোয়ান্টাম তত্ব নিয়ে এগিয়ে আসলেন । ম্যাক্স প্ল্যাংক শক্তিকে প্যাকেট হিসাবে কল্পনা করলেন আর আইনস্টান সে প্যাকেটের বা কোয়ান্টাম নাম দেন ফোটন । প্রতিটা ফোটনের শক্তি hv এর পরিমান । আমরা জানি শক্তি ধ্বংস বা সৃষ্টি হয় না । শক্তি এক রূপ থেকে অন্য রূপে রূপান্তর হয় । তাই ফোটনের শক্তি ইলেকট্রন গ্রহণ করে এবং ধাতব পৃষ্ট হতে বিচ্ছিন্ন হয় । বন্ধন শক্তি থেকে মুক্ত হতে ইলেকট্রন W পরিমাণ শক্তি গ্রহণ করে এবং বাকি শক্তি গতিশক্তি EK হিসাবে নির্গত হবে । ইলেকট্রনের গতিশক্তি আলোর তীব্রতার উপর নয় আলোর কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে । তীব্রতা বাড়ানো হলে ইলেকট্রনের  সংখ্যা বাড়বে । 

আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
Albert Einstein

hv =w0 + ½mv2 

Ek=hv – w

সুতরাং h>w হলে ইলেকট্রন গতিশক্তি নিয়ে ধাতব পৃষ্ঠ হতে বিচ্ছিন্ন হবে । h=w হয় তাহলে ইলেকট্রন ধাতব পৃষ্ট হতে আলগা হবে কিন্তু কোনো গতিশক্তি লাভ করবে না । h<w হলে ইলেকট্রন ধাতব পৃষ্ঠ হতে বিচ্ছিন্ন হবে না । 

রেফারেন্স

**রহস্যময় কোয়ান্টাম মেকানিক্স – মোহাম্মদ ইয়াছিন

3 thoughts on “আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা ও কোয়ান্টাম তত্ব । YMC”
  1. I was more than happy to uncover this great site. I want to to thank you for ones time for this fantastic read!! I definitely savored every part of it and i also have you book-marked to look at new information on your website.

Leave a Reply

Your email address will not be published.