শব্দ ও তরঙ্গ (Sound & Wave)

For Class:9-10

Lesson:7

SOUND & WAVE

(শব্দ ও তরঙ্গ)

[There is nothing but the original book option]

অবশ্যই জানতে হবে-

-      তরঙ্গ ।

-      তরঙ্গ সংশ্লিষ্ট রাশি ।

-      কয়েকটি সম্পর্ক ।

-      শব্দ তরঙ্গ ।

-      প্রতিধ্বনি ।

-      প্রতিধ্বনির ব্যবহার ।

-      শব্দের বেগের পরিবর্তন ।

-      শ্রাব্যতার সীমা ও এদের ব্যবহার ।

-      সুরযুক্ত শব্দ ও তার বৈশিষ্ট্য ।

-      শব্দ দূষণ ।

আলোচনাঃ

Ø  যান্ত্রিক তরঙ্গ সঞ্চালনের জন্য স্থিতিস্থাপক মাধ্যমের প্রয়োজন ।

Ø  তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ সঞ্চালনের জন্য কোনো মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না ।

Ø  প্রতিধ্বনি শোনার জন্য প্রতিফলককে শ্রোতা থেকে কমপক্ষে  বা 16.6m দূরত্বে রাখতে হবে ।

Ø  সমুদ্রের গভীরতা নির্ণয়ের জন্য SONAR নামক যন্ত্র ব্যবহৃত হয় ।

Ø  SONAR এর পূরো নাম Sound Navigation And Ranging. এই যন্ত্রে শব্দোত্তর কম্পাঙ্কের শব্দ প্রেরণ ও গ্রহণের ব্যবস্থা আছে ।

গুরুত্বপূর্ণ সংজ্ঞাঃ

তরঙ্গঃ যে পর্যাবৃত্ত আন্দোলন কোনো জড় মাধ্যমের একস্থান থেকে অন্যস্থানে শক্তি সঞ্চালিত করে কিন্তু মাধ্যমের কণাগুলোকে স্থায়ীভাবে স্থানান্তরিত করে না তাকে তরঙ্গ বলে ।

স্পন্দন গতিঃ পর্যাবৃত্ত গতিসম্পন্ন কোনো কণা যদি তার পর্যায় কালের অর্ধেক সময় যে দিকে চলে, বাকী অর্ধেক সময় তার বিপরীত দিকে চলে তবে সেই গতিকে স্পন্দন গতি বলে ।

[সরল দোলকের গতি, সুরশলাকার কম্পনের গতি স্পন্দন গতি ।]
যান্ত্রিক তরঙ্গঃ কঠিন, তরল বা গ্যাসীয় মাধ্যমে যে তরঙ্গের উদ্ভব হয় তা যান্ত্রিক তরঙ্গ ।

[পানির তরঙ্গ,শব্দ তরঙ্গ প্রভৃতি যান্ত্রিক তরঙ্গ ।]

অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গঃ যে তরঙ্গ কম্পনের দিকের সাথে সমান্তরালভাবে অগ্রসর হয় তাকে অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ বলে । [বায়ু মাধ্যমে শব্দের তরঙ্গ অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গের উদাহরণ ।]

অনুপ্রস্থ তরঙ্গঃ যে তরঙ্গ কম্পনের দিকের সাথে লম্বভাবে অগ্রসর হয় তাকে অনুপ্রস্থ তরঙ্গ বলে ।
[অনুপ্রস্থ তরঙ্গের সর্বোচ্চ ও সর্বনিম্ন বিন্দুকে তরঙ্গশীর্ষ ও তরঙ্গপাদ বলে । অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গে অনুরূপ রাশি হচ্ছে সঙ্কোচন ও প্রসারণ ।]

পূর্ণ স্পন্দনঃ  তরঙ্গের উপরস্থ কোনো কণা একটি নির্দিষ্ট বিন্দু থেকে যাত্রা শুরু করে আবার একই দিক থেকে সেই বিন্দুতে ফিরে এলে তাকে একটি পূর্ণ স্পন্দন বলা হয় ।
পর্যায়কালঃ যে সময় পর পর তরঙ্গের পুনরাবৃত্তি ঘটে । অর্থাৎ যে সময়ে তরঙ্গের উপরস্থ কোন কণার একটি পূর্ণ স্পন্দন সম্পন্ন হয় তাকে পর্যায়কাল বলে ।

কম্পাঙ্কঃ প্রতি সেকেন্ডে যতগুলো পূর্ণ তরঙ্গ সৃষ্টি হয় তাকে তরঙ্গের কম্পাঙ্ক বলে ।

[তরঙ্গ সৃষ্টি হয় কম্পনশীল বস্তু থেকে । তাই কম্পনশীল বস্তুর কম্পাঙ্ক তরঙ্গের কম্পাঙ্কের সমান । কম্পাঙ্কের একক হার্জ (Hz) ।]

1Hz: স্পন্দনশীল কোনো বস্তুকণা এক সেকেন্ডে একটি পূর্ণ স্পন্দন সম্পন্ন করলে তার কম্পাঙ্ককে 1Hz বলে ।

বিস্তারঃ সাম্যাবস্থান থেকে যে কোনো একদিকে তরঙ্গস্থিত কোন কণার সর্বাধিক সরণকে বিস্তার বলে ।
দশাঃ  কোনো একটি তরঙ্গায়িত কণার যে কোনো মুহুর্তের গতির সামগ্রিক অবস্থা প্রকাশক রাশিকে তার দশা বলে ।

[গতির সামগ্রিক অবস্থা বলতে কণার গতির দিক, সরণ, বেগ,ত্বরণ ইত্যাদি বুঝায় । অনুপ্রস্থ তরঙ্গের উর্ধ্বচূড়াসমূহ বা নিম্নচূড়াসমূহ সর্বদা একই দশায় থাকে ।]

তরঙ্গ দৈর্ঘ্যঃ  তরঙ্গের উপর একই দশায় আছে এমন পর পর দু’টি কণার মধ্যবর্তী দূরত্বকে তরঙ্গ দৈর্ঘ্য বলে । অথবা কম্পমান বস্তুর একটি পূর্ণ কম্পনে যে সময় লাগে সেই সময়ে তরঙ্গ যেটুকু দূরত্ব অতিক্রম করে তাকে তরঙ্গ দৈর্ঘ্য বলে । অথবা 1টি পূর্ণ স্পন্দনের সময়ে তরঙ্গের অতিক্রান্ত দূরত্বকে তরঙ্গদৈর্ঘ্য বলে ।
তরঙ্গ বেগঃ নির্দিষ্ট দিকে তরঙ্গ এক সেকেন্ডে যে দূরত্ব অতিক্রম করে তাকে তরঙ্গ বেগ বলে ।

প্রতিধ্বনিঃ যখন কোনো শব্দ মূল শব্দ থেকে আলাদা হয়ে মূল শব্দের পুনরাবৃত্তি করে, তখন ঐ প্রতিফলিত শব্দকে প্রতিধ্বনি বলে । সহজ কথায় প্রতিফলনের জন্য ধ্বনির পুনরাবৃত্তিকে প্রতিধ্বনি বলে ।

শ্রাব্যতার পাল্লাঃ আমাদের কানে যে শব্দ শোনা যায় তার কম্পাঙ্কের সীমা হলো 20Hz থেকে 20,000z । কম্পাঙ্কের এই পাল্লাকে শ্রাব্যতার পাল্লা (Audible Range)বলে ।

শব্দেতরঃ যদি কম্পাঙ্ক 20Hz এর কম হয় তবে তাকে শব্দেতর (Infrasonic)কম্পন বলে ।

শব্দোত্তরঃ যদি কম্পাঙ্ক 20,000Hz এর বেশি হয় তবে তাকে শব্দোত্তর (Ultrasonic) কম্পন বলে ।
আল্ট্রাসনোগ্রফিঃ মানুষের দেহের অভ্যন্তরীণ ছবি এক্স-রে দ্বারা যেমন তোলা যায় তেমন শব্দোত্তর কম্পনের শব্দের সাহায্যে ছবি তুলে রোগ নির্ণয় করা যায় ।

তরঙ্গের বৈশিষ্ট্যঃ

১. মাধ্যমের কণাগুলোর স্পন্দন গতির ফলে তরঙ্গ সৃষ্টি হয় কিন্তু কণাগুলোর স্থায়ী স্থানান্তর হয় না ।
২. যান্ত্রিক তরঙ্গ সঞ্চালনের জন্য মাধ্যম প্রয়োজন ।
৩. তরঙ্গ একস্থান থেকে অন্যস্থানে শক্তি সঞ্চালন করে ।
৪. তরঙ্গের বেগ মাধ্যমের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে ।
৫. তরঙ্গের প্রতিফলন ও প্রতিসরণ ও উপরিপাতন ঘটে ।

তরঙ্গের প্রকারভেদঃ 

তরঙ্গ দুই প্রকার । যথাঃ ১। অনুপ্রস্থ তরঙ্গ ।

                           ২। অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ ।

শব্দ তরঙ্গের বৈশিষ্ট্যঃ 

কোনো বস্তুর কম্পনের ফলে শব্দ তরঙ্গ সৃষ্টি হয় এবং সঞ্চালনের জন্য স্থিতিস্থাপক জড় মাধ্যমের প্রয়োজন হয় । তাই শব্দকে একটি যান্ত্রিক তরঙ্গ বলা হয় । এই তরঙ্গের প্রবাহের দিক এবং কম্পনের দিক একই বলে এটি একটি অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ । শব্দ তরঙ্গের বেগ মাধ্যমের প্রকৃতির উপর নির্ভরশীল । বায়বীয় মাধ্যমে এর বেগ কম, তরলে তার চেয়ে বেশি, কঠিন পদার্থে আরো বেশি । শব্দের তীব্রতা তরঙ্গের বিস্তারের বর্গের সমানুপাতিক । শব্দ তরঙ্গের প্রতিফলন, প্রতিসরণ ও উপরিপাতন সম্ভব । শব্দের বেগ মাধ্যমের তাপমাত্রা ও আর্দ্রতার উপরও নির্ভরশীল ।

প্রতিধনির ব্যবহারঃ

-কূপের গভীরতা নির্ণয় ।
- কুপের পানিপৃষ্ঠের গভীরতা ১৬.৬ কম হলে, প্রতিধ্বনি ভিত্তিক এই পরীক্ষাটি করা সম্ভব হবে না ।ভূ—- - ভূগর্ভের খনিজ পদার্থের সন্ধান ।

শব্দের বেগ যেসব বিষয়ের উপর নির্ভর করেঃ

- মাধ্যমের প্রকৃতিঃ বায়ুতে শব্দের বেগ কম, তরলে তার চেয়ে বেশি আর কঠিন পদার্থে সবচেয়ে বেশি । - - তাপমাত্রাঃ বায়ুর তাপমাত্রা যতো বাড়ে বায়ুতে শব্দের বেগও ততো বাড়ে । এজন্য শীতকাল অপেক্ষা গ্রীষ্মকালে শব্দের বেগ বেশি ।

- বায়ুর আর্দ্রতাঃ বায়ুর আর্দ্রতা বৃদ্ধিপেলে শব্দের বেগ বৃদ্ধিপায় । এজন্য শুষ্ক বায়ুর চেয়ে ভিজা বায়ুতে শব্দের বেগ বেশি ।

শব্দোতর শব্দের ব্যবহারঃ

- সমুদ্রের গভীরতা নির্ণয় ।

- কাপড়ের ময়লা পরিস্কার করা ।

- রোগ নির্ণয়ে ।

- চিকিৎসাক্ষেত্রে ।

সুরযুক্ত শব্দের বৈশিষ্ট্যঃ

সুরযুক্ত শব্দের তিনটি বৈশিষ্ট্য আছে ।
প্রাবল্য বা তীব্রতাঃ প্রাবল্য বা তীব্রতা বলতে শব্দ কতটা জোরে হচ্ছে তা বুঝায় । শব্দ বিস্তারের অভিমুখে লম্বভাবে রাখা একক ক্ষেত্রফলের মধ্য দিয়ে প্রতি সেকেন্ডে যে পরিমাণ শব্দশক্তি প্রবাহিত হয় তাকে শব্দের তীব্রতা বলে ।

তীক্ষ্ণতাঃ সুরযুক্ত শব্দের যে বৈশিষ্ট্য দিয়ে একই প্রাবল্যের খাদের সুর এবং চড়া সুরের মধ্যে পার্থক্য বুঝা যায় তাকে তীক্ষ্ণতা বা পীচ বলে । তীক্ষ্ণতা উৎসের কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে । কম্পাঙ্ক যত বেশি হয়, সুর তত চড়া হয় এবং তীক্ষ্ণতা বা পীচ ততো বেশি হয় ।

গুণ বা জাতিঃ সুরযুক্ত শব্দের যে বৈশিষ্ট্যের জন্য বিভিন্ন উৎস থেকে উৎপন্ন একই প্রাবল্য ও তীক্ষ্ণতাযুক্ত শব্দের মধ্যে পার্থক্য বুঝা যায় তাকে গুণ বা জাতি বলে ।

# শব্দানুভুতির স্থায়িত্বকাল বলতে কি বুঝ ?

উত্তরঃ কোনো ক্ষণস্থায়ী শব্দ বা ধ্বনি কানে শোনার পর সেই শব্দের রেশ প্রায় সেকেন্ড যাবৎ আমাদের মস্তিষ্কে থেকে যায় । একে শব্দানুভুতির স্থায়ীত্বকাল বলে । এই সময়ের মধ্যে অন্য শব্দ কানে এসে পৌঁছালে তা আমরা আলাদা করে শুনতে পাই না ।

# ছোট্ট ঘরে শব্দের প্রতিধ্বনি শোনা যায় না কেন ?

উত্তরঃ প্রতিধ্বনি শোনার জন্য প্রতিফলককে শ্রোতা থেকে কমপক্ষে  বা 16.6m দূরত্বে রাখতে হবে । সাধারণত ছোট ঘরের দৈর্ঘ্য এর তুলনায় কম হয় বলে এতে প্রতিধ্বনি শোনা যায় না ।

# শব্দেতর কম্পাঙ্কের শব্দের ব্যবহার বর্ণনা কর ।

উত্তরঃ শব্দেতর কম্পনের সীমা হচ্ছে 1Hz থেকে 20Hz । এই কম্পনের শব্দ মানুষ শুনতে পায়না তবে কোনো কোনো জীব-জন্তু শুনতে পায় । হাতি এই কম্পনের শব্দ দ্বারা নিজেদের মধ্যে যোগাযোগ রক্ষা করে চলে । কোনোরূপ বিকৃতি ছাড়া এই শব্দ বহুদূর পর্যন্তযেতে পারে । ভূমিকম্প এবং পারমাণবিক বিস্ফোরণের সময় এই শব্দেতর কম্পনের সৃষ্টি হয় এবং প্রবল ঝাকুনির মাধ্যমে ধ্বংস যজ্ঞ চালায় ।

# বাদুরের পথচলার পদ্ধতি বর্ণনা কর ।

উত্তরঃ শব্দের প্রতিধ্বনির সাহায্যেই বাদুর পথ চলে । বাদুর চোখে দেখে না । বাদুর শব্দোত্তর কম্পাঙ্কের শব্দ তৈরি করতে পারে আবার শুনতেও পারে । এই শব্দ আমরা শুনতে পাই না । বাদুর শব্দোত্তর কম্পাঙ্কের শব্দ তৈরি করে সামনে ছড়িয়ে দেয় । ঐ শব্দ কোনো প্রতিবন্ধকে বাধা পেয়ে আবার বাদুরের কাছে চলে আসে । ফিরে আসা শব্দ শুনে বুঝতে পারে যে সামনে কোনো বস্তু আছে কিনা । বাদুর এভাবে তার শিকারও ধরে । যদি বাধা পেয়ে শব্দ ফিরে আসে তবে সে বঝে সামনে কোন প্রতিবন্ধক আছে । আর যদি ফিরে না আসে তবে বুঝতে পারে যে ফাঁকা জায়গা আছে, সেই পথ বরাবর সে উড়ে চলে । বাদুর প্রায় [1,00000 হার্জ কম্পাংকের শব্দ তৈরি করতে ও শুনতে পারে।]

# পুরুষের গলার স্বর মোটা কিন্তু নারী ও শিশুর গলার স্বর তীক্ষ্ণ কেন ?

উত্তরঃ মানুষের গলার স্বরযন্ত্রে দু'টো পর্দা আছে এদেরকে বলে স্বরতন্ত্রী বা Vocal Chord । এই ভোকাল কর্ডের কম্পনে ফলে গলা থেকে শব্দ নির্গত হয় এবং মানুষ কথা বলে । বয়স্কপুরুষদের ভোকাল কর্ড বয়সের সঙ্গে সঙ্গে দৃঢ় হয়ে পড়ে । কিন্তু শিশু বা নারীদের ভোকাল কর্ড দৃঢ় থাকে না, ফলে বয়ষ্ক পুরুষদের গলার স্বরের কম্পাঙ্ক কম এবং নারী বা শিশুদের স্বরের কম্পাঙ্ক বেশি হয় । তাই পুরুষদের গলার স্বর মোটা কিন্তু শিশু বা নারীদের কন্ঠস্বর তীক্ষ ।

গাণিতিক উদাহরণঃ

১। নদীর এক পাড়ে দাঁড়িয়ে এক ব্যক্তি হাততালি দিল । ওই শব্দ নদীর অপর পাড় থেকে ফিরে এসে 1.5s পর প্রতিধ্বনি শোনা গেল । ওই সময় বায়ুতে শব্দের বেগ  হলে নদীটির প্রশস্ততা কত ?

Edited By

Jeion Ahmed

Electrical & Electronic Engineering (EEE)

Chittagong University of Engineering & Technology (CUET)