 |
| টিউব লাইট |
টিউব লাইট, স্টার্টার, ব্যালাস্ট এর বিস্তারিত Scientific কর্মপদ্ধতি -
ভূমিকাঃ
টিউব লাইট বা ফ্লুরোসেন্ট বাতি এখন অনেক পপুলার । সেই সাথে Energy Saving লাইট, স্টার্টার, ব্যালাস্ট ও অহরহই আমাদের চোখে পড়ে। এটি আসলে "Mercury vapor lamp" এর সহোদর ভাই যা Gas ডিসচার্জ প্রযুক্তিতে চালিত হয়। কিন্তু আমরা অনেকেই এর Scientific কর্ম পদ্ধতি সম্পর্কে জানিনা।
চলুন তাহলে যাত্রা হোক শুরু।
আলোর Scientific ব্যাখ্যাঃ
 |
| আলোর Scientific ব্যাখ্যাঃ |
আলো কি?
আলোর Source সম্পর্কে জানার আগে চলুন আলো সম্পর্কে কিছু জেনে নেয়া যাক। স্বাভাবিক ভাবে বলা যায় যে আলো এক প্রকার শক্তি। যার মূল source পরমাণুর ভেতরে "Electron" নামক একটি Small কনিকার নড়াচড়া। অবশ্য আলো কেও অতি Small এক ধরণের গতিশীল কণিকা ধরা হয় যার শক্তি ও ভরবেগ আছে কিন্তু ভর নেই। একেক বর্নের আলোর জন্য এই সব আলোর কণিকা এক একটি গুচ্ছ আকারে আসে। এইসব Small কণিকা কে "Photon" নামে ডাকা হয়।
Electron ও Photon -
একটি পরমাণু থেকে তখনি Photon নির্গত হয় যখন এর ভিতরে Electron গুলো উত্তেজিত হয়। এই Electron গুলো পরমাণুর ভিতরে নিউক্লিয়াস এর চারিদিকে ঘোরে। Electron এর এই ঘুর্ণন একটি নির্দিষ্ট বৃত্তাকার পথে হয়। এই বৃত্তাকার পথ কে orbital বলে। Electron গুলো মূলত negative charge যুক্ত আর কেন্দ্রের নিউক্লিয়াস এ যে প্রোটন আর নিউট্রন আছে তা positive charge যুক্ত হয়। যেহেতু বিপরীত Charge পরস্পর কে আকর্ষণ করে তাই Electron, নিউক্লিয়াস কে কেন্দ্র করে ঘোরে। এই আকর্ষন বল কে বলা হয় electrostatic force বা স্থিরতাড়িত শক্তি.
Electron এর শক্তি গ্রহণ ও নিষ্ক্রমনঃ
Orbital গুলো যত শক্তি সম্পন্ন হয় এগুলো Nucleus থেকে ততো দূরে থাকে। Electron গুলো যখন বাইরে থেকে শক্তি গ্রহণ করে তখন এটি নিজের orbital ছেড়ে আরো বেশি শক্তি সম্পন্ন অরবিটাল এ যেতে পারে। আবার যখন এটি শক্তি নির্গত করে তখন এটি কম শক্তি সম্পন্ন orbital এ আসে। এই শক্তি মূলত Electromagnetic wave আকারে নির্গত হয়। এই তরঙ্গের বিভিন্ন ধরনের wavelength এর জন্য আমরা বিভিন্ন ধরনের Power পাই। এই wavelength বা তরঙ্গ দৈর্ঘ্য নির্দিষ্ট একটি সীমার মধ্যে হলে একে আলো বলে। বাকি তরঙ্গ দৈর্ঘ্য এর Power গুলো আমাদের কাছে দৃশ্যমান না। বাকি অদৃশ্যমান Power শুধু আমরা অনুভব করি।
Electron এর উত্তেজনাঃ
Photon এর বিচ্ছুরণ পদ্ধতি
কোন পদার্থের মধ্যে পরমাণু যখন সংঘর্ষে লিপ্ত হয় তখন Electron গুলো উত্তেজিত হয়ে যায় অর্থাৎ কিনা Power প্রাপ্ত হয়। তখন এগুলো নিজের orbital ছেড়ে বেশি Power সম্পন্ন orbital এ যায় কিন্তু electron এর ঘূর্ণন নির্দিষ্ট ছকে বাঁধা। তাই একে আবার আগের Power স্তরে ফিরে আসতে হয়। এসময় এটি আবার Power বিকিরণ করে। এই শক্তির তরঙ্গ দৈর্ঘ্য এর ওপর নির্ভর আমরা কোন ধরণের Power পাব। এই তরঙ্গ দৈর্ঘ্য নির্দিষ্ঠ সীমার মধ্যে হলে আমরা তাকে দৃশ্যমান আলো বলি। ডানপেশের চিত্রটি দেখলে আশাকরি বুঝতে কিছুটা সুবিধে হবে। প্রয়োজনে ছবিতে click করে দেখুন-
আলো কি তরঙ্গ না কণা?
একটা confusion দূর করা দরকার। একটু আগে আমরা জেনেছি আলো একধরণের কণিকা যার নাম photon. আবার এর পরেই শুনছি আলো আসলে Wave বা তরঙ্গ। প্রকৃত অর্থে আলো দুইরূপ আচরণই করতে পারে। এ বিষয়ে বিজ্ঞানীদের বিভিন্ন রকম তাত্ত্বিক বিশ্লেষন আছে। সে গভীরতায় না গিয়ে আমাদের Discussion এর সুবিধার জন্য আমরা ধরে নিচ্ছি Photon এক ধরনের কণা, যা কিনা তরঙ্গ আকারে প্রবাহিত হয়। তবে সুপ্রিয় পাঠক মনে রাখবেন যে এটি শুধুমাত্র বুঝবার সুবিদার্থে উল্লেখ করা, এর বৈজ্ঞানিক কোন ভিত্তি নেই।
আলোর Colour কিভাবে হয়?
নির্গত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে কতটুকু power বিকির্ণ হয়েছে তার ওপর। আবার বিকির্ণ Power এর পরিমাণ নির্ভর করে electron এর নির্দিষ্ট অবস্থান এর ওপর। বিভিন্ন পরমাণুর ক্ষেত্রে electron এর অবস্থান বিভিন্ন হয়। তাই একেক রকম পরমাণু একেক ধরনের আলো বা Power ত্যাগ করবে। আলোর Colour ও এর ওপর নির্ভর করে। অন্য কথায়, আমরা বিভিন্ন মৌলের পরমাণু কে উত্তেজিত করে বিভিন্ন Colour এর আলো পেতে পারি। উদাহরণ হিসাবে LED এর কথা ধরা যায়। এই LED এর Colour বিভিন্ন রকম হতে পারে এবং প্রতিটি ভিন্ন Colour এর LED এর পূর্ণ প্রজ্জ্বলন ভোল্টেজ ও ভিন্ন ভিন্ন।
নিচের চিত্রে আমাদের Visible আলোক বর্ণালীর সারণি তুলে ধরা হলো। এখানে দেখা যাচ্ছে যে আলোক তরঙ্গদৈর্ঘ্য ক্ষুদ্র হয়ে একদম অতিবেগুনি রশ্মির নিকট ঠেকেছে। একই ভাবে তরঙ্গ দৈর্ঘ্য বড় হয়ে Red আলোর উপরে চলে গেছে। এই উভয় সীমার আগে ও পরে আমরা মানুষেরা দেখতে পাই না। কিন্তু এখানে উল্লেখ থাকে যে কিছু কিছু প্রাণী অতিবেগুনি Ray ও অবলোহিত Ray তাদের চোখ দিয়ে দেখতে পায়। যেমন পতঙ্গ অতিবেগুনি Ray দেখতে পায়। আবার যাযাবর গোত্রিয় হাঁস ম্যাগনেটিক নর্থ দেখতে পারে।
 |
| আলোর রং |
টিউব লাইট কে আবিষ্কার করেছিলেন?
একটি Important question এর Answer না দিয়ে সামনে এগুনো ঠিক হবেনা। সেটি হলো টিউবলাইটের আবিষ্কারক কে?
আসলে টিউবলাইট বা Fluorescent Lights সরাসরি আবিষ্কার হয়নি। প্রথমে আবিষ্কৃত হয় Mercury ভ্যাপার ল্যাম্প যার জনক Peter Cooper Hewitt ১৯০১ সালে। কিন্তু তার মধ্যে Fluorescent পদার্থটি ছিল না। যারফলে তখনকার Mercury ভ্যাপার ল্যাম্প গুলো সবুজাভ আলো বিকিরণ করতো। সেসময় এই Mercury ল্যাম্প কে ভিন্নকাজে ব্যবহৃত হতো। তার আগে নিকোলা টেসলা ও টমাস আলভা এডিসন এ নিয়ে কিছু গবেষনা করেছিলেন। কিন্তু তাদের সে গবেষণা বাণিজ্যিক সাফল্য আনতে পারেনি। এছাড়াও আরো অনেক গবেষক লুমিনিসেন্সও Fluorescent নিয়ে গবেষণা করেছেন যা ধারাবাহিক ভাবে টিউবলাইট এর উন্নতি সাধনে ব্যাপক ভূমিকা রেখেছিল।
আবিষ্কারক Peter Cooper Hewitt ও তাঁর আবিষ্কৃত Mercury ভ্যাপার ল্যাম্প
Fluorescent বাল্ব ও সাধারণ বাল্বের মূল পার্থক্য
সাধারণ incandescent বাল্বের সাথে Fluorescent বাল্ব (যাকে আমরা টিউবলাইট বলি) এর পার্থক্য হল- পরমানু কে সক্রিয় বা উত্তেজিত করার প্রসেস এর মধ্যে। সাধারন বাল্ব গুলোতে পরমাণু কে সক্রিয় করা হয় উত্তপ্ত করার মাধ্যমে। আর Fluorescent বাল্বে এই কাজটি করা হয় তড়িত রাসায়নিক ক্রিয়ার মাধ্যমে। অবশ্য এই প্রক্রিয়া অত্যন্ত Critical এবং বিস্তৃত যা আমাদের এই আলোচনার মধ্যে কিছুটা ব্যাখ্যা করার try করবো।
টিউব লাইট system এর উপাদান সমূহ
টিউব লাইট এর গাঠনিক উপাদান হল একটি বায়ুরোধী কাঁচনল যাকে কমন ভাবে বলে সীলড গ্লাস টিউব (SEALED glass tube)। এই টিউব টি বায়ুরোধী। টিউবের মধ্যে থাকে সামান্য পরিমাণ Mercury (পারদ)। আরো থাকে একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস (সাধারণত Argon). এই টিউব টির ভিতর দিক দিয়ে Phosphorus এর আবরন দেয়া থাকে। এজন্য একে সাদা দেখায়। টিউবের দুই প্রান্তে থাকে দুইটি Electrode যা এর মধ্যে তড়িৎক্ষেত্র সৃষ্টি করতে পারে। এই electrode দুটো আবার একটি electrical circuit এর সাথে সংযুক্ত থাকে। Electrical এই সার্কিটে সাধারণত থাকে Starter Switch ও ব্যালাস্ট। এই সার্কিট যুক্ত থাকে আমাদের AC supply এর সাথে। নিচের চিত্রটি দেখলে আমরা কিছু ধারণা লাভ করতে পারবো-
টিউবলাইট সিস্টেমের বিভিন্ন অংশ
এটি magnetic ব্যালাস্ট সম্বলিত পুরানো সিস্টেম। আধুনিক ও উন্নত সিস্টেমে এটি কিছুটা আলাদা তবে মূল অংশ একই। নিচে পর্যায়ক্রমে বর্ণিত হচ্ছে।
চলুন সুইচ অন করি
যখন আমরা টিউবলাইট এর সুইচ on করি তখন শুরু হয় টিউব এর মাঝে Electron এর খেলা। টিউব এর দুই পাশের Electrode এ একটি এমন একটি মাত্রার voltage দেয়া হয় (আসলে potential difference) যার ফলে টিউবের ইনার্ট গ্যাসের মধ্য দিয়ে Electron প্রবাহিত হয়।
আসলে সুইচ on-off কমার্শিয়াল শব্দ। বিজ্ঞান এর ভাষায় এটি হবে switch open এবং switch closed. Switch open থাকার অর্থ circuit টি open বা মুক্ত। অর্থাৎ current flow হবে না। closed switch হল এর উল্টোটি।
Electron গুলো এখানে কোনো মাধ্যম ছাড়াই বিভব পার্থক্যের কারনে মুক্ত ভাবে প্রবাহিত হয়। এর ফলে টিউবের ভিতরে কিছু পারদ বাষ্প হয়ে যায় (electron গুলো পারদ কে আঘাত করে ফলে শক্তি নির্গত হয়, এবং এটি Mercury কে বাষ্পে পরিনিত করে)। এই প্রক্রিয়ায় যখন electron প্রবাহিত হতে থাকে তখন এগুলো পারদ বাষ্প এর সাথে সংঘর্ষ ঘটায়। এর ফলে পারদ পরমাণু গুলো উত্তেজিত হয়। ফলে এর ভিতরের electron গুলো উচ্চ শক্তি স্তরে যায়। আবার যখন এরা নিজের শক্তিস্তরে ফিরে আসে তখন photon নির্গত করে (প্রকৃতপক্ষে electromagnetic wave এর বিকিরন ঘটায়)।
টিউবলাইট এ বৈদ্যুতিক প্রবাহ
আগের অংশে আমরা জেনেছি, টিউব এর মধ্যে যে তরিৎ প্রবাহের ফলে Electron এর Flow হয়। এর কারনে পারদ পরমাণু গুলো Electron এর সাথে সংঘর্ষ প্রাপ্ত হয়ে উত্তেজিত হয়। এই ফাঁপা টিউবের মধ্যে এই যে Electron প্রবাহ সেটা সাধারন বৈদ্যুতিক তার এর প্রবাহের মতই। তবে সেখানে solid বস্তুর মধ্য দিয়ে Electron প্রবাহিত হয় আর এখানে সেটা হয় Gas এর মধ্যে দিয়ে। দুই ধরনের পরিবাহি (conductor) দুই রকম। তবে gas conductor আর metal conductor (ধাতব পরিবাহী) এর মাঝে আরো কিছু Different রয়েছে।
মেটাল conductor এ charge পরিবাহিত হয় মুক্ত electron এর মাধ্যমে। Electron গুলো এক পরমাণু থেকে অন্য পরমানুতে লাফ দিয়ে negatively charged এরিয়া থেকে positively charged এরিয়াতে যায়। আমরা জানি যে Electron গুলো negatively charged এর অর্থ এরা সবসময় positive charge এর দিকে আকর্ষিত হয়। Gas এর মধ্যেও electrical charge মুক্ত electron দিয়ে পরিবাহিত হয় Electron গুলো এক্ষেত্রে পরমাণু থেকে মুক্ত হয়ে প্রবাহিত হয়। আবার Gas এর মধ্য দিয়ে positive বা negative আয়ন Charge পরিবহন করে (আয়ন হল সেই সকল পরমাণু যেগুলো electron ত্যাগ করেছে বা গ্রহন করেছে)।
আয়ন গুলোও বিপরিতধর্মী charge দ্বারা আকর্ষিত হয়। আমরা আগেই জেনেছি, পরমাণু থেকে যে electromagnetic wave বের হয় তার Wave লেংথ নির্ভর করে পরমাণু তে electron এর সজ্জাবিন্যাস এর ওপর। আর পারদের পরমাণু তে electron এর সজ্জাবিন্যাস এমন যে, এ থেকে নির্গত electromagnetic wave দৃশ্যমান আলো না হয়ে UVR বা Ultra ভায়লেট রশ্মি হয়। এখন এই টিউব থেকে আলো পাবার জন্য এই wavelength কে convert করতে হবে যার ফলে তা দৃশ্যমান হবে। এখানেই টিউবলাইটের সাদাপ্রলেপ তথা ফসফরের ভূমিকা আসছে।
নিচের ছবিতে টিউবের মধ্যে কিভাবে Electron Flow হয় তা দেখানো হয়েছে-
 |
| Tube light |
