29/04/2023
Thermal Radiation - তাপীয় বিকিরণ
পর্ব -১
লেখক: সজল কুমার দাস
১.
আজকের এই লেখাটা থার্মাল রেডিয়েশন বা তাপীয় বিকিরণ নিয়ে। অনেকই হয়তো থার্মাল রেডিয়েশন কি তা জানেন। তবে যারা জানেন না এই লেখাটা তাদের জন্যে। কোনো বস্তু তার তাপমাত্রার কারণে যে রেডিয়েশন নির্গত করে তাকে থার্মাল রেডিয়েশন বলে। প্রতিটি বস্তুই, যাদের তাপমাত্রা (0K) শূন্য কেলভিন এর উপরে তারা তাদের আশপাশে এই রেডিয়েশন নির্গত করে। এবং একইসাথে তাদের চারপাশ থেকে রেডিয়েশন শোষণও করে। যদি কোনো বস্তু তার আশপাশের পরিবেশ থেকে বেশি উত্তপ্ত থাকে তাহলে সেটা ঠান্ডা হতে শুরু করবে, কারণ সেই বস্তুটির এনার্জি নির্গত করার হার তার এনার্জি শোষণ করার হারের চেয়ে বেশি। অর্থাৎ বস্তুটি এনার্জি নির্গত করছে বেশি, শোষণ করছে কম। এবং যখন বস্তুটি পরিবেশের সাথে তাপীয় সাম্যবস্থায় আসে তখন বস্তুটির এনার্জি নির্গত করার হার এবং এনার্জি শোষণ করার হার সমান হয়ে যায়। অর্থাৎ যতটুকু শোষণ একইসাথে ততটুকু নির্গমন। অনেকে মনে করে থাকেন তাপীয় সাম্যবস্থায় বুঝি তাপের আদান প্রদান হয় না। এটা আসলে ভুল কথা। এমনকি কিছু বইতে তাপমাত্রার সঙ্গাটাও এমনভাবে দেওয়া আছে যে, তাপমাত্রা হচ্ছে কোনো বস্তুর তাপীয় অবস্থা, যা নির্ধারণ করে বস্তুটি তাপ গ্রহণ করবে নাকি বর্জন করবে। প্রকৃতপক্ষে শূন্য কেলভিন তাপমাত্রার উপরে থাকা একটা বস্তু সবসময় রেডিয়েশন নির্গত করে এবং একইসাথে শোষনও করে। সেটা তাপীয় সাম্যে থাকুক আর না থাকুক।
২.
আমরা জানি, আলো কোনো বস্তুতে প্রতিফলিত হয়ে আমাদের চোখে আসলে তবেই আমরা বস্তুটিকে দেখতে পাই। এখন যদি কোনো বস্তুকে আমরা একটা অন্ধকার ঘরে রেখে দিই তবে কি বস্তুটিকে দেখতে পাবো? অথবা বোঝার কোনো উপায় আছে যে বস্তুটা ঘরের কোথায় রাখা আছে?
যেহেতু ঘরে প্রতিফলিত হবার মতো আলো নেই, তাই বস্তুটি কোথায় রাখা হয়েছে সেটা বলা যাবে না। তবে একটা উপায় আছে যার দ্বারা বোঝা যাবে বস্তুটি কোথায় রাখা আছে। এবং সেটা হচ্ছে থার্মাল রেডিয়েশন। একটু আগেই আমরা বলেছিলাম শূন্য কেলভিন তাপমাত্রার উপরে থাকা যেকোনো বস্তু সবসময় থার্মাল রেডিয়েশন নির্গত করে। সেই রেডিয়েশনের মাধ্যমেই আমরা বুঝতে পারবো বস্তুটি কোথায় রাখা আছে। এখন তাই যদি হয়, তবে অন্ধকার ঘরে সবসময় থার্মাল রেডিয়েশন নির্গত করা বস্তুটিকে আমরা কেনো দেখতে পারি না? উত্তরটা হলো সাধারণ তাপমাত্রায় ওই বস্তু থেকে যে রেডিয়েশন নির্গত হচ্ছে তা পুরোটাই ইনফ্রারেড রেডিয়েশন। সেখানে কোনো দৃশ্যমান আলো বের হচ্ছে না। তাই সাধারন তাপমাত্রায় অন্ধকার ঘরে বস্তুকে দেখা যায় না। বস্তুর তাপমাত্রাকে বৃদ্ধি করে অনেক উচ্চ তাপমাত্রায় নিয়ে গেলে সেটি ইনফ্রারেড আলোর পাশাপাশি দৃশ্যমান আলোর রেডিয়েশন করতে থাকে। ফলে তার রূপের জেল্লা বাড়ে। এবং বস্তুটি কোথায় আছে তা বোঝা যায়। যদিও অনেক উচ্চ তাপমাত্রায়(1000K এর মতো) বস্তুটিকে দেখা যায়, তবুও সেটি যে রেডিয়েশন নির্গত করে তার বেশিরভাগ রেডিয়েশনই ইনফ্রারেড। তাপমাত্রা আরও বৃদ্ধির সাথে সাথে ম্যাক্সিমাম রেডিয়েশন দৃশ্যমান আলোর দিকে সরে আসে।