ফোটন: সংজ্ঞা, বৈশিষ্ট্য এবং বৈজ্ঞানিক আবিষ্কার

আপনি নিশ্চয়ই কখনও ফোটনের কথা শুনেছেন। অনেক সময় এটি রসায়নের ক্ষেত্রে এবং অন্যান্য সময় পদার্থবিদ্যার ক্ষেত্রে বলা হয়। কিন্তু আসলে কি একটি ফোটন? এটি আলোর একটি কণা যা একটি শূন্যতার মাধ্যমে প্রচার করে এবং একটি ধ্রুবক গতিতে চলে। এটি সেই ফোটন যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশনকে এক বিন্দু থেকে অন্য বিন্দুতে স্থানান্তরিত করে, বিভিন্ন আকারে নিজেকে প্রকাশ করে যা আমরা নিজের চোখে বা যন্ত্র ব্যবহার করে পর্যবেক্ষণ করতে পারি। এটা ফোটনের জন্য ধন্যবাদ যে আমরা দৃশ্যমান আলো দেখতে পারি এবং ইনফ্রারেড বিকিরণের তাপ বা অতিবেগুনী রশ্মির ক্ষতিকর প্রভাবের মতো ঘটনাগুলি অনুভব করতে পারি।

এর বৈজ্ঞানিক গুরুত্বের কারণে, ফোটনের অধ্যয়ন অগণিত বৈপ্লবিক গবেষণা এবং প্রযুক্তির দরজা খুলে দিয়েছে, যেমন কোয়ান্টাম তত্ত্বের বিকাশ, লেজার নির্মাণ এবং আধুনিক অপটিক্সে অগ্রগতি। এই নিবন্ধে আমরা এর সমস্ত বিবরণ অন্বেষণ করব: বৈশিষ্ট্য, ঐতিহাসিক আবিষ্কার এবং বৈজ্ঞানিক অগ্রগতি, সেইসাথে প্রযুক্তির জগতে এর ভূমিকা।

আপনি ফোটন সম্পর্কে আরো জানতে চান? ফোটনগুলি বিজ্ঞানে কী অবদান রেখেছে এবং কীভাবে তারা বিশ্ব সম্পর্কে আমাদের বোঝার গঠন করেছে সে সম্পর্কে আরও জানতে পড়ুন।

ফোটন কী?

একটি ফোটন হল আলোর একটি কণা যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ বহন করে। আলোর গতিতে ভ্যাকুয়ামের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে, ফোটন আমাদের গ্রহে পৌঁছানো সৌর বিকিরণ, মাইক্রোওয়েভ আকারে আমরা যে সংকেতগুলি পাই এবং পৃথিবীর দূরতম কোণ থেকে আসা গামা রশ্মির মতো বৈচিত্র্যময় ঘটনার জন্য দায়ী। স্থান।

আধুনিক ফোটন তত্ত্ব যতটা আকর্ষণীয় ততটাই জটিল, একটি মৌলিক দ্বৈততা প্রতিফলিত করে: ফোটন কণা এবং তরঙ্গ উভয়েরই কাজ করে। দ্বৈততার এই বৈশিষ্ট্যটি কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার অন্যতম ভিত্তি, যা আমাদেরকে প্রকৃতির বিপুল সংখ্যক ঘটনা বুঝতে সাহায্য করেছে।

শব্দটি ফোটন গ্রীক থেকে আসেফস" যার অর্থ আলো। এই কণা ভরহীন, এটি আলোর গতিতে (প্রায় 299,792 কিলোমিটার প্রতি সেকেন্ডে) ভ্রমণ করতে দেয়। যাইহোক, যদিও এর কোন ভর নেই, তবুও এটি শক্তি বহন করে, যার মাত্রা নির্ভর করে এটি বহন করা বিকিরণের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর।

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বর্ণালীর মধ্যে আমরা গামা রশ্মি থেকে উচ্চ শক্তি সহ, রেডিও তরঙ্গ, নিম্ন শক্তি সহ সবকিছু খুঁজে পাই। এই চরমগুলির মধ্যে, দৃশ্যমান আলো অবস্থিত, যা 400 থেকে 700 এনএম পর্যন্ত এবং যা আমাদের চোখকে রঙের মাধ্যমে পরিবেশকে ক্যাপচার করতে দেয়।

আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ দিক হল যে ফোটনের কোনো বৈদ্যুতিক চার্জ নেই এবং, তাই, বৈদ্যুতিক বা চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা প্রভাবিত হয় না। এই বৈশিষ্ট্যটি তার আচরণের জন্য মৌলিক, যেহেতু এটি এটিকে একটি শূন্যতার মাধ্যমে একটি স্পষ্টভাবে রেকটিলাইন ট্র্যাজেক্টোরি বজায় রাখতে দেয়।

সম্পত্তি এবং আবিষ্কার

ফোটনের বৈশিষ্ট্যগুলির একটি সিরিজ রয়েছে যা এটিকে প্রাথমিক কণার জগতে অনন্য করে তোলে। আমরা যেমন উল্লেখ করেছি, এটি একটি তরঙ্গ এবং একটি কণা হিসাবে উভয়ই কাজ করতে সক্ষম। এই দ্বৈততা বছরের পর বছর ধরে অসংখ্য পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে নিশ্চিত করা হয়েছিল, যেমন বিখ্যাত ডবল স্লিট পরীক্ষা টমাস ইয়াং দ্বারা, যিনি দেখিয়েছিলেন যে ফোটনগুলি যখন দুটি স্লিটের মধ্য দিয়ে যায়, তখন তারা তরঙ্গ হিসাবে কাজ করে যা নিজেদের মধ্যে হস্তক্ষেপ করে, একটি পর্দায় হস্তক্ষেপের নিদর্শন তৈরি করে।

মাইক্রোস্কোপিক স্তরে, ফোটনগুলি কণার মতো আচরণ করে, পরমাণুর সাথে মিথস্ক্রিয়া করে এবং সঠিক পরিমাণে শক্তি মুক্ত করে। আলোর শোষণ বা নির্গমনের মতো ঘটনাগুলিতে, ফোটনগুলি একটি নির্ধারক ভূমিকা পালন করে: যখন একটি পরমাণু শক্তি শোষণ করে, তখন ইলেকট্রনগুলি উচ্চ শক্তির স্তরে উঠে যায় এবং তাদের স্থল অবস্থায় ফিরে আসার পরে, তারা ফোটন নির্গত করে, প্রক্রিয়ায় শোষিত শক্তি মুক্ত করে। .

• Energia: ফোটন দ্বারা বাহিত শক্তি সরাসরি তার ফ্রিকোয়েন্সির সাথে সম্পর্কিত। সূত্র E = hν (যেখানে E হল শক্তি, h হল প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক এবং ν হল ফ্রিকোয়েন্সি) সূত্রের মাধ্যমে আমরা জানি যে ফোটনের কম্পাঙ্ক বাড়লে শক্তি বৃদ্ধি পায়। সুতরাং, দৃশ্যমান আলোর ফোটনের তুলনায় গামা রশ্মির শক্তি অনেক বেশি।
• রৈখিক মুহূর্ত: ফোটনের একটি রৈখিক ভরবেগও রয়েছে যা p = E/c সূত্র দিয়ে সহজেই গণনা করা যায়, যেখানে p হল ভরবেগ, E হল ফোটনের শক্তি এবং c হল আলোর গতি। এই ধারণাটি বিকিরণ চাপের মতো প্রভাবগুলির জন্য চাবিকাঠি, যেখানে ফোটনগুলি তাদের সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করা বস্তুগুলিতে অল্প পরিমাণ বল প্রয়োগ করে।

ফোটন আবিষ্কার একটি জটিল কাজ যা বেশ কয়েকজন বিখ্যাত পদার্থবিদকে জড়িত করেছিল। যদিও ধারণা হালকা পরিমাপ ব্ল্যাক বডি রেডিয়েশনে পরিলক্ষিত অসামঞ্জস্যতা ব্যাখ্যা করার জন্য 1900 সালে ম্যাক্স প্ল্যাঙ্কের দ্বারা প্রাথমিকভাবে এটি প্রস্তাব করা হয়েছিল, এটি আলবার্ট আইনস্টাইন ছিলেন যিনি এই ধারণাটি প্রস্তাব করেছিলেন যে আলো শক্তির ছোট প্যাকেট দ্বারা গঠিত, যাকে তিনি আলোক কোয়ান্টা বলে, 1905 সালে। এই বিপ্লবী ধারণাটি নয়। শুধুমাত্র ব্যাখ্যা ফটোয়েলেক্ট্রিক প্রভাব, কিন্তু আধুনিক কোয়ান্টাম মেকানিক্সের ভিত্তি স্থাপন করে।

ফোটন নামটি পরে, 1926 সালে আমেরিকান পদার্থবিদ দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল গিলবার্ট এন লুইস, যিনি এই আলোক কণাগুলিকে বর্ণনা করার জন্য গ্রীক থেকে উদ্ভূত শব্দটি গ্রহণ করেছিলেন। এর প্রবর্তনের পর থেকে, ধারণাটি পদার্থবিজ্ঞানের বিভিন্ন শাখা দ্বারা ব্যাপকভাবে গৃহীত এবং বিকশিত হয়েছে।

ফোটন আবিষ্কারে সহায়তা করেছেন এমন পদার্থবিদরা

ফোটন সম্পর্কে আবিষ্কারগুলি একক বিজ্ঞানীর কাজ ছিল না, তবে 19 এবং 20 শতক জুড়ে অনেক পদার্থবিদদের কাজের ফলাফল। আমরা যেমন উল্লেখ করেছি, আলবার্ট আইনস্টাইন তিনি আলোক কোয়ান্টাম ধারণার অন্যতম প্রধান প্রবর্তক ছিলেন, ফটোইলেক্ট্রিক প্রভাব ব্যাখ্যা করার জন্য এর অস্তিত্বের প্রস্তাব করেছিলেন। যাইহোক, তার প্রস্তাবগুলি অন্যান্য পদার্থবিদদের পূর্ববর্তী কাজের দ্বারা জানানো হয়েছিল।

সর্বোচ্চ প্লাংক এই আবিষ্কারে তিনি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছিলেন, কারণ ব্ল্যাকবডি বিকিরণ নিয়ে তাঁর কাজ এই ধারণাটি চালু করেছিল যে শক্তি ক্রমাগত প্রবাহিত হয় না, তবে পৃথক অংশে বা কোয়ান্টায় প্রবাহিত হয়। এই ধারণাটি ফোটনের অস্তিত্বের প্রস্তাব করার জন্য আইনস্টাইন গ্রহণ করেছিলেন। প্ল্যাঙ্ক এবং আইনস্টাইন, তাই, ফোটন আবিষ্কারের ইতিহাসে একটি গুরুত্বপূর্ণ স্থান আছে।

পরবর্তীকালে আর্থার কম্পটন 1923 সালে এক্স-রে বিক্ষিপ্ত পরীক্ষাগুলি সম্পাদন করে যা আলোর কর্ণপাসকুলার প্রকৃতির জন্য অতিরিক্ত প্রমাণ প্রদান করে, আলোর কোয়ান্টাম তত্ত্বকে আরও সিমেন্ট করে। এই ফলাফল নিশ্চিত করেছে যে ফোটন আলোর কম্পাঙ্কের সমানুপাতিক শক্তি দিয়ে সমৃদ্ধ ছিল।

একটি আকর্ষণীয় চরিত্র হল বিজ্ঞানী গিলবার্ট এন লুইস, যার কাজের ফলে 'ফোটন' শব্দটি তৈরি হয়। যদিও তার আলোর তত্ত্বটি পরিত্যক্ত হয়েছিল, 'ফোটন' নামটি স্থায়ী ছিল এবং জনপ্রিয় বৈজ্ঞানিক ভাষার অংশ হয়ে উঠেছে।

গতিশীলতা এবং আজ অপারেশন

বর্তমানে, ফোটনের অধ্যয়ন আমাদের কেবল প্রাকৃতিক ঘটনার একটি বড় অংশ বুঝতে দেয়নি, তবে গুরুত্বপূর্ণ প্রযুক্তিগত অগ্রগতির জন্ম দিয়েছে। সবচেয়ে বিশিষ্ট ক্ষেত্র এক ফোটোনিক্স, যা উদ্ভাবনী প্রযুক্তি তৈরি করতে ফোটনের ম্যানিপুলেশনের জন্য নিবেদিত।

এর উন্নয়ন লেজার ফোটনের অধ্যয়ন কীভাবে উল্লেখযোগ্য প্রযুক্তিগত অগ্রগতির দিকে পরিচালিত করেছে তার একটি স্পষ্ট উদাহরণ। লেজার হল একটি অত্যন্ত সুসংগত এবং ক্রমযুক্ত রশ্মিতে ফোটনের ঘনত্ব যার একাধিক প্রয়োগ রয়েছে: ওষুধ থেকে টেলিযোগাযোগ পর্যন্ত।

উপরন্তু, ফোটনগুলি আণবিক দূরত্ব এবং অণুর মধ্যে মিথস্ক্রিয়া পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়, যা জৈব রসায়ন এবং আণবিক ওষুধের মতো ক্ষেত্রে বৈজ্ঞানিক গবেষণার জন্য গুরুত্বপূর্ণ। দ উচ্চ রেজোলিউশন মাইক্রোস্কোপ ফোটন ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে, তারা কাঠামোগুলিকে দুর্দান্ত নির্ভুলতার সাথে কল্পনা করার অনুমতি দেয়, যা জৈব চিকিৎসা গবেষণায় অপরিহার্য।

একটি শিল্প স্তরে, ফোটন সনাক্তকরণ এবং ব্যবহার এছাড়াও যেমন দিক গুরুত্বপূর্ণ অপটিক্যাল যোগাযোগ, যেখানে তথ্য ফোটনের মাধ্যমে প্রেরণ করা হয়। এটি উচ্চ-গতির ইন্টারনেটের মতো প্রযুক্তির ব্যাপক বিকাশের অনুমতি দিয়েছে, যা মূলত ফাইবার অপটিক কেবলগুলির ব্যবহারের উপর নির্ভর করে যার মাধ্যমে ফোটনগুলি ডিজিটাইজড তথ্য বহন করে।

আধুনিক প্রযুক্তিগত অ্যাপ্লিকেশন

ফোটনগুলি বিভিন্ন ক্ষেত্রে তাদের ব্যবহারের জন্য প্রযুক্তিগত ক্ষেত্রে বৈপ্লবিক পরিবর্তন করেছে। এর দুটি উল্লেখযোগ্য অ্যাপ্লিকেশন হল লেজার এবং অপটিক্যাল যোগাযোগ. লেজার, উদাহরণস্বরূপ, অস্ত্রোপচারে সুনির্দিষ্ট কাট করতে বা শিল্পে ঢালাই সঞ্চালনের জন্য অত্যন্ত সংগঠিত ফোটন ব্যবহার করে।

• মেডিসিন: উচ্চ-নির্ভুল লেজারগুলি কম আক্রমণাত্মক অস্ত্রোপচারের অনুমতি দেয়, যখন ফটোথেরাপি বিভিন্ন অবস্থার যেমন ক্যান্সার এবং ত্বকের সমস্যাগুলির চিকিত্সার জন্য ব্যবহৃত হয়।
• টেলিযোগাযোগ: অপটিক্সের অংশ হিসাবে, ফোটনগুলি উচ্চ গতিতে ডেটা স্থানান্তর করার ক্ষেত্রে প্রধান ভূমিকা পালন করে, প্রায়শই ইন্টারনেট বা টেলিভিশন সংকেত প্রেরণের জন্য ফাইবার অপটিক কেবলগুলিতে।
• মাইক্রোস্কোপি: অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপির অগ্রগতির মধ্যে অভূতপূর্ব রেজোলিউশনের সাথে ছবি তোলার জন্য ফোটনের ব্যবহার অন্তর্ভুক্ত, যা বায়োমেডিকাল গবেষণার জন্য মৌলিক।

ফোটন সম্পর্কিত বৈজ্ঞানিক অগ্রগতি আধুনিক বিশ্বে বিভিন্ন ক্ষেত্রে বিপ্লব ঘটিয়েছে, আমাদের চারপাশের বিশ্বকে আরও ভালভাবে বুঝতে সাহায্য করে এবং আমাদের জীবনযাত্রার মান বাড়ায় এমন নতুন প্রযুক্তি আমাদের অফার করে।