প্রতিদিন আমরা বিভিন্ন উৎস যেমন মানুষ, পাখি, ঘণ্টা, মেশিন, যানবাহন, টেলিভিশন, রেডিও ইত্যাদি থেকে শব্দ শুনি। শব্দ হল শক্তির একটি রূপ যা আমাদের কানে শ্রবণের অনুভূতি সৃষ্টি করে। যান্ত্রিক শক্তি, আলোক শক্তি ইত্যাদির মতো শক্তির অন্যান্য রূপও রয়েছে। আমরা পূর্ববর্তী অধ্যায়গুলিতে যান্ত্রিক শক্তি সম্পর্কে আলোচনা করেছি। তোমাদের শক্তির সংরক্ষণ নীতি সম্পর্কে শেখানো হয়েছে, যা বলে যে আমরা শক্তি সৃষ্টি বা ধ্বংস কোনোটিই করতে পারি না। আমরা শুধুমাত্র এক রূপ থেকে অন্য রূপে পরিবর্তন করতে পারি। তুমি যখন হাততালি দাও, তখন একটি শব্দ উৎপন্ন হয়। তুমি কি তোমার শক্তি ব্যবহার না করেই শব্দ উৎপন্ন করতে পার? শব্দ উৎপন্ন করতে তুমি কোন শক্তির রূপ ব্যবহার করেছ? এই অধ্যায়ে আমরা শিখব কিভাবে শব্দ উৎপন্ন হয় এবং কিভাবে এটি একটি মাধ্যমে প্রেরিত হয় এবং আমাদের কান দ্বারা গৃহীত হয়।

১১.১ শব্দের উৎপত্তি

কার্যকলাপ ১১.১

• একটি টিউনিং ফর্ক নাও এবং একটি রাবারের প্যাডে এর দাঁত আঘাত করে এটিকে কম্পিত কর। এটিকে তোমার কানের কাছে নিয়ে আসো।

• তুমি কি কোনো শব্দ শুনতে পাচ্ছ?

• কম্পমান টিউনিং ফর্কের একটি দাঁত তোমার আঙুল দিয়ে স্পর্শ কর এবং তোমার অভিজ্ঞতা বন্ধুদের সাথে ভাগ কর।

• এখন, একটি টেবিল টেনিস বল বা একটি ছোট প্লাস্টিকের বল একটি সুতা দিয়ে একটি অবলম্বন থেকে ঝুলাও [একটি বড় সুচ এবং একটি সুতা নাও, সুতার এক প্রান্তে একটি গিঁট দাও, এবং তারপর সুচের সাহায্যে বলের ভিতর দিয়ে সুতা চালাও]। একটি কম্পমান টিউনিং ফর্কের দাঁত দিয়ে বলটিকে স্পর্শ কর (চিত্র ১১.১)।

• কী ঘটে তা লক্ষ্য কর এবং বন্ধুদের সাথে আলোচনা কর।

চিত্র ১১.১: ঝুলন্ত টেবিল টেনিস বলকে স্পর্শ করছে এমন একটি কম্পমান টিউনিং ফর্ক।

কার্যকলাপ ১১.২

• একটি বিকার বা গ্লাসে প্রান্ত পর্যন্ত পানি ভরো। কম্পমান টিউনিং ফর্কের একটি দাঁত দিয়ে পানি পৃষ্ঠকে স্পর্শ কর, যেমন চিত্র ১১.২-এ দেখানো হয়েছে।

• এরপর কম্পমান টিউনিং ফর্কের দাঁতগুলো পানিতে ডুবাও, যেমন চিত্র ১১.৩-এ দেখানো হয়েছে।

• উভয় ক্ষেত্রে কী ঘটে তা লক্ষ্য কর।

• কেন এটি ঘটে তা বন্ধুদের সাথে আলোচনা কর।

চিত্র ১১.২: কম্পমান টিউনিং ফর্কের একটি দাঁত পানি পৃষ্ঠ স্পর্শ করছে।

চিত্র ১১.৩: কম্পমান টিউনিং ফর্কের উভয় দাঁত পানিতে ডোবানো।

উপরের কার্যকলাপগুলি থেকে তুমি কী সিদ্ধান্তে আসো? একটি কম্পমান বস্তু ছাড়া কি তুমি শব্দ উৎপন্ন করতে পার?

উপরের কার্যকলাপগুলিতে আমরা টিউনিং ফর্কে আঘাত করে শব্দ উৎপন্ন করেছি। আমরা বিভিন্ন বস্তুকে টান দিয়ে, আঁচড় দিয়ে, ঘষে, ফুঁ দিয়ে বা ঝাঁকিয়ে দিয়েও শব্দ উৎপন্ন করতে পারি। উপরোক্ত কার্যকলাপ অনুযায়ী আমরা বস্তুগুলির সাথে কী করি? আমরা বস্তুগুলিকে কম্পিত করি এবং শব্দ উৎপন্ন করি। কম্পন বলতে একটি বস্তুর একপ্রকার দ্রুত পিছনে-সামনে গতি বোঝায়। মানুষের কণ্ঠস্বরের শব্দ স্বরতন্ত্রীতে কম্পনের কারণে উৎপন্ন হয়। যখন একটি পাখি তার ডানা ঝাপটায়, তুমি কি কোনো শব্দ শুনতে পাও? ভেবে দেখ একটি মৌমাছির সাথে伴随 উৎপন্ন গুঞ্জন শব্দ কীভাবে উৎপন্ন হয়। একটি টানা রাবার ব্যান্ড যখন টানা হয় তখন এটি কম্পিত হয় এবং শব্দ উৎপন্ন করে। যদি তুমি কখনো এটি না করে থাকো, তবে এটি কর এবং টানা রাবার ব্যান্ডের কম্পন লক্ষ্য কর।

কার্যকলাপ ১১.৩

• বিভিন্ন ধরনের বাদ্যযন্ত্রের একটি তালিকা তৈরি কর এবং বন্ধুদের সাথে আলোচনা কর যে যন্ত্রের কোন অংশ কম্পিত হয়ে শব্দ উৎপন্ন করে।

১১.২ শব্দের সঞ্চারণ

শব্দ কম্পমান বস্তু দ্বারা উৎপন্ন হয়। যে বস্তু বা পদার্থের মধ্য দিয়ে শব্দ প্রেরিত হয় তাকে মাধ্যম বলে। এটি কঠিন, তরল বা গ্যাসীয় হতে পারে। শব্দ একটি মাধ্যমে উৎপত্তিস্থল থেকে শ্রোতার দিকে চলে। যখন একটি বস্তু কম্পিত হয়, এটি তার চারপাশের মাধ্যমের কণাগুলিকে কম্পিত করে। কণাগুলি কম্পমান বস্তু থেকে কান পর্যন্ত পুরো পথ ভ্রমণ করে না। কম্পমান বস্তুর সংস্পর্শে থাকা মাধ্যমের একটি কণা প্রথমে তার সাম্যাবস্থা থেকে সরে যায়। এটি তারপর সংলগ্ন কণার উপর একটি বল প্রয়োগ করে। যার ফলে সংলগ্ন কণাটি তার বিশ্রামের অবস্থান থেকে সরে যায়। সংলগ্ন কণাকে সরণ করার পর প্রথম কণাটি তার মূল অবস্থানে ফিরে আসে। মাধ্যমের মধ্য দিয়ে শব্দ তোমার কানে পৌঁছানো পর্যন্ত এই প্রক্রিয়া চলতে থাকে। মাধ্যমের মধ্যে একটি শব্দের উৎস দ্বারা সৃষ্ট ব্যাঘাত মাধ্যমের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে, মাধ্যমের কণাগুলি নয়।

তরঙ্গ হল একটি ব্যাঘাত যা একটি মাধ্যমে তখন চলে যখন মাধ্যমের কণাগুলি প্রতিবেশী কণাগুলিকে গতিশীল করে। তারা পালাক্রমে অন্যদের মধ্যে অনুরূপ গতি উৎপন্ন করে। মাধ্যমের কণাগুলি নিজেরা সামনের দিকে অগ্রসর হয় না, কিন্তু ব্যাঘাতটি সামনের দিকে বাহিত হয়। মাধ্যমের মধ্য দিয়ে শব্দের সঞ্চারণের সময় এটিই ঘটে, তাই শব্দকে একটি তরঙ্গ হিসাবে কল্পনা করা যেতে পারে। শব্দ তরঙ্গ মাধ্যমের কণাগুলির গতি দ্বারা চিহ্নিত হয় এবং এগুলিকে যান্ত্রিক তরঙ্গ বলে।

বায়ু হল সবচেয়ে সাধারণ মাধ্যম যার মধ্য দিয়ে শব্দ ভ্রমণ করে। যখন একটি কম্পমান বস্তু সামনের দিকে চলে, এটি তার সামনের বাতাকে ঠেলে এবং সংকুচিত করে উচ্চ চাপের একটি অঞ্চল সৃষ্টি করে। এই অঞ্চলটিকে সংকোচন (C) বলে, যেমন চিত্র ১১.৪-এ দেখানো হয়েছে। এই সংকোচন কম্পমান বস্তু থেকে দূরে সরে যেতে শুরু করে। যখন কম্পমান বস্তুটি পিছনের দিকে চলে, এটি নিম্ন চাপের একটি অঞ্চল সৃষ্টি করে যাকে বিরলন (R) বলে, যেমন চিত্র ১১.৪-এ দেখানো হয়েছে। বস্তুটি দ্রুত পিছনে-সামনে চলার সাথে সাথে বাতাসে সংকোচন ও বিরলনের একটি ধারা সৃষ্টি হয়। এগুলি মাধ্যমের মধ্য দিয়ে প্রচারিত শব্দ তরঙ্গ তৈরি করে।

চিত্র ১১.৪: একটি কম্পমান বস্তু মাধ্যমের মধ্যে সংকোচন $(C)$ এবং বিরলন $(R)$-এর একটি ধারা সৃষ্টি করছে।

সংকোচন হল উচ্চ চাপের অঞ্চল এবং বিরলন হল নিম্ন চাপের অঞ্চল। চাপ একটি প্রদত্ত আয়তনে একটি মাধ্যমের কণার সংখ্যার সাথে সম্পর্কিত। মাধ্যমের কণার ঘনত্ব বেশি হলে চাপ বেশি হয় এবং তদ্বিপরীত। সুতরাং, শব্দের সঞ্চারণকে মাধ্যমের ঘনত্বের পরিবর্তন বা চাপের পরিবর্তনের সঞ্চারণ হিসাবে কল্পনা করা যেতে পারে।

১১.২.১ শব্দ তরঙ্গ হল অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ

কার্যকলাপ ১১.৪

• একটি স্লিংকি নাও। তোমার বন্ধুকে এক প্রান্ত ধরে রাখতে বল। তুমি অন্য প্রান্তটি ধরে রাখো।

• এখন স্লিংকিটিকে প্রসারিত কর যেমন চিত্র ১১.৫(ক)-এ দেখানো হয়েছে। তারপর তোমার বন্ধুর দিকে এটি একটি তীক্ষ্ণ ধাক্কা দাও।

• তুমি কী লক্ষ্য কর? যদি তুমি তোমার হাত সরিয়ে স্লিংকিটিকে পর্যায়ক্রমে ঠেলে এবং টেনে নিয়ে যাও, তুমি কী পর্যবেক্ষণ করবে?

• যদি তুমি স্লিংকির উপর একটি বিন্দু চিহ্নিত কর, তুমি লক্ষ্য করবে যে স্লিংকির উপর বিন্দুটি ব্যাঘাতের প্রচারের দিকের সমান্তরালে পিছনে-সামনে চলবে।

(ক)

(খ)

চিত্র ১১.৫: একটি স্লিংকিতে অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ।

যে অঞ্চলগুলিতে কুণ্ডলীগুলি কাছাকাছি হয়ে যায় সেগুলিকে সংকোচন (C) বলে এবং যে অঞ্চলগুলিতে কুণ্ডলীগুলি আরও দূরে থাকে সেগুলিকে বিরলন (R) বলে। আমরা ইতিমধ্যেই জানি, শব্দ মাধ্যমের মধ্যে সংকোচন ও বিরলনের একটি ধারা হিসাবে প্রচারিত হয়। এখন, আমরা একটি স্লিংকিতে ব্যাঘাতের প্রচারকে মাধ্যমের মধ্যে শব্দের প্রচারের সাথে তুলনা করতে পারি। এই তরঙ্গগুলিকে অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ বলে। এই তরঙ্গগুলিতে মাধ্যমের পৃথক কণাগুলি ব্যাঘাতের প্রচারের দিকের সমান্তরালে একটি দিকে চলে। কণাগুলি এক স্থান থেকে অন্য স্থানে যায় না কিন্তু তারা কেবল তাদের বিশ্রামের অবস্থানের চারপাশে পিছনে-সামনে দোলন করে। শব্দ তরঙ্গ ঠিক এভাবেই প্রচারিত হয়, তাই শব্দ তরঙ্গ হল অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ।

আরও একটি ধরনের তরঙ্গ রয়েছে, যাকে বলা হয় অনুপ্রস্থ তরঙ্গ। একটি অনুপ্রস্থ তরঙ্গে কণাগুলি তরঙ্গ প্রচারের বরাবর দোলন করে না কিন্তু তরঙ্গ চলার সাথে সাথে তাদের গড় অবস্থানের চারপাশে উপরে-নিচে দোলন করে। সুতরাং, একটি অনুপ্রস্থ তরঙ্গ হল সেই তরঙ্গ যেখানে মাধ্যমের পৃথক কণাগুলি তরঙ্গ প্রচারের দিকের লম্বভাবে তাদের গড় অবস্থানের চারপাশে চলে। যখন আমরা একটি পুকুরে একটি নুড়ি ফেলি, তখন তুমি পানির পৃষ্ঠে যে তরঙ্গগুলি দেখো তা অনুপ্রস্থ তরঙ্গের একটি উদাহরণ। আলো একটি অনুপ্রস্থ তরঙ্গ কিন্তু আলোর জন্য, দোলনগুলি মাধ্যমের কণা বা তাদের চাপ বা ঘনত্বের নয় - এটি একটি যান্ত্রিক তরঙ্গ নয়। তুমি উচ্চ শ্রেণীতে অনুপ্রস্থ তরঙ্গ সম্পর্কে আরও জানবে।

১১.২.২ একটি শব্দ তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য

আমরা একটি শব্দ তরঙ্গকে বর্ণনা করতে পারি এর

• কম্পাঙ্ক
• বিস্তার এবং
• দ্রুতি দ্বারা।

একটি শব্দ তরঙ্গকে গ্রাফিক আকারে চিত্র ১১.৬(গ)-এ দেখানো হয়েছে, যা দেখায় কিভাবে ঘনত্ব এবং চাপ পরিবর্তিত হয় যখন শব্দ তরঙ্গ মাধ্যমের মধ্যে চলে। মাধ্যমের ঘনত্ব এবং চাপের গড় মানের উপরে এবং নিচে, একটি প্রদত্ত সময়ে মাধ্যমের ঘনত্ব এবং চাপ দূরত্বের সাথে পরিবর্তিত হয়। চিত্র ১১.৬(ক) এবং

চিত্র ১১.৬(খ) যথাক্রমে ঘনত্ব এবং চাপের পরিবর্তনগুলিকে উপস্থাপন করে, যখন একটি শব্দ তরঙ্গ মাধ্যমের মধ্যে প্রচারিত হয়।

সংকোচন হল সেই অঞ্চল যেখানে কণাগুলি একত্রে জড়ো হয় এবং চিত্র ১১.৬(গ)-এ বক্ররেখার উপরের অংশ দ্বারা উপস্থাপিত হয়। শীর্ষটি সর্বাধিক সংকোচনের অঞ্চলকে উপস্থাপন করে। সুতরাং, সংকোচন হল সেই অঞ্চল যেখানে ঘনত্ব এবং চাপ উভয়ই বেশি। বিরলন হল নিম্ন চাপের অঞ্চল যেখানে কণাগুলি ছড়িয়ে পড়ে এবং উপত্যকা, অর্থাৎ চিত্র ১১.৬(গ)-এ বক্ররেখার নিম্ন অংশ দ্বারা উপস্থাপিত হয়। একটি শীর্ষকে তরঙ্গের শীর্ষ এবং একটি উপত্যকাকে তরঙ্গের গর্ভ বলে।

দুটি পরপর সংকোচন (C) বা দুটি পরপর বিরলন (R) এর মধ্যবর্তী দূরত্বকে তরঙ্গদৈর্ঘ্য বলে, যেমন চিত্র ১১.৬(গ)-এ দেখানো হয়েছে, তরঙ্গদৈর্ঘ্য সাধারণত $\lambda$ (গ্রিক অক্ষর ল্যাম্বডা) দ্বারা প্রকাশ করা হয়। এর এসআই একক হল মিটার (মি)।

হাইনরিখ রুডল্ফ হার্টজ ১৮৫৭ সালের ২২ ফেব্রুয়ারি জার্মানির হামবুর্গে জন্মগ্রহণ করেন এবং বার্লিন বিশ্ববিদ্যালয়ে শিক্ষা লাভ করেন। তিনি তাঁর পরীক্ষার মাধ্যমে জে.সি. ম্যাক্সওয়েলের তড়িৎ-চৌম্বক তত্ত্ব নিশ্চিত করেন। তিনি রেডিও, টেলিফোন, টেলিগ্রাফ এবং এমনকি টেলিভিশনের ভবিষ্যৎ উন্নয়নের ভিত্তি স্থাপন করেন। তিনি আলোক-তড়িৎ ক্রিয়াও আবিষ্কার করেন যা পরে আলবার্ট আইনস্টাইন ব্যাখ্যা করেন। কম্পাঙ্কের এসআই এককটি তাঁর সম্মানে হার্টজ নামকরণ করা হয়।

কম্পাঙ্ক আমাদের বলে একটি ঘটনা কত ঘন ঘন ঘটে। ধর তুমি একটি ঢোল বাজাচ্ছ। একক সময়ে তুমি কতবার ঢোল বাজাচ্ছ তাকে তোমার ঢোল বাজানোর কম্পাঙ্ক বলে। আমরা জানি যে যখন শব্দ একটি মাধ্যমের মধ্য দিয়ে প্রচারিত হয়, তখন

চিত্র ১১.৬: শব্দ ঘনত্ব বা চাপের পরিবর্তন হিসাবে প্রচারিত হয় যেমন (ক) এবং (খ)-এ দেখানো হয়েছে, (গ) গ্রাফিকভাবে ঘনত্ব এবং চাপের পরিবর্তনগুলিকে উপস্থাপন করে।

মাধ্যমের ঘনত্ব একটি সর্বাধিক মান এবং একটি সর্বনিম্ন মানের মধ্যে দোলন করে। ঘনত্বের সর্বাধিক মান থেকে সর্বনিম্ন মানে পরিবর্তন, তারপর আবার সর্বাধিক মানে পরিবর্তন, একটি সম্পূর্ণ দোলন তৈরি করে। একক সময়ে এই ধরনের দোলনের সংখ্যা হল শব্দ তরঙ্গের কম্পাঙ্ক। যদি আমরা প্রতি একক সময়ে আমাদের অতিক্রম করা সংকোচন বা বিরলনের সংখ্যা গণনা করতে পারি, আমরা শব্দ তরঙ্গের কম্পাঙ্ক পাব। এটি সাধারণত $v$ (গ্রিক অক্ষর, নিউ) দ্বারা প্রকাশ করা হয়। এর এসআই একক হল হার্টজ (প্রতীক, Hz)।

দুটি পরপর সংকোচন বা বিরলন দ্বারা একটি নির্দিষ্ট বিন্দু অতিক্রম করতে যে সময় লাগে তাকে তরঙ্গের পর্যায়কাল বলে। অন্য কথায়, আমরা বলতে পারি যে মাধ্যমের ঘনত্ব বা চাপের একটি সম্পূর্ণ দোলন সম্পন্ন করতে তরঙ্গের যে সময় লাগে তাকে শব্দ তরঙ্গের পর্যায়কাল বলে। এটি $T$ প্রতীক দ্বারা প্রকাশ করা হয়। এর এসআই একক হল সেকেন্ড (s)। কম্পাঙ্ক এবং পর্যায়কাল নিম্নরূপ সম্পর্কিত:

$$ v=\frac{1}{T} $$

একটি অর্কেস্ট্রায় একটি বেহালা এবং একটি বাঁশি উভয়ই একই সময়ে বাজানো হতে পারে। উভয় শব্দ একই মাধ্যম, অর্থাৎ বাতাসের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে এবং একই সময়ে আমাদের কানে পৌঁছায়। উৎস নির্বিশেষে উভয় শব্দ একই গতিতে ভ্রমণ করে। কিন্তু আমরা যে শব্দগুলি গ্রহণ করি সেগুলি ভিন্ন। এটি শব্দের সাথে যুক্ত বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের কারণে। তীক্ষ্ণতা হল বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে একটি।

মস্তিষ্ক কিভাবে একটি নির্গত শব্দের কম্পাঙ্ক ব্যাখ্যা করে তাকে তার তীক্ষ্ণতা বলে। উৎসের কম্পন যত দ্রুত, কম্পাঙ্ক তত বেশি এবং তীক্ষ্ণতা তত বেশি, যেমন চিত্র ১১.৭-এ দেখানো হয়েছে। সুতরাং, একটি উচ্চ তীক্ষ্ণতার শব্দ প্রতি একক সময়ে একটি নির্দিষ্ট বিন্দু অতিক্রম করা আরও সংখ্যক সংকোচন এবং বিরলনের সাথে মিলে যায়।

বিভিন্ন আকার এবং অবস্থার বস্তুগুলি বিভিন্ন কম্পাঙ্কে কম্পিত হয়ে বিভিন্ন তীক্ষ্ণতার শব্দ উৎপন্ন করে।

গড় মানের উভয় পাশে মাধ্যমের সর্বাধিক ব্যাঘাতের পরিমাণকে তরঙ্গের বিস্তার বলে। এটি সাধারণত A অক্ষর দ্বারা প্রকাশ করা হয়, যেমন চিত্র ১১.৬(গ)-এ দেখানো হয়েছে। শব্দের জন্য এর একক হবে ঘনত্ব বা চাপের একক।

চিত্র ১১.৭: নিম্ন তীক্ষ্ণতার শব্দের কম্পাঙ্ক কম এবং উচ্চ তীক্ষ্ণতার শব্দের কম্পাঙ্ক বেশি।

একটি শব্দের জোর বা মৃদুতা মূলত এর বিস্তার দ্বারা নির্ধারিত হয়। শব্দ তরঙ্গের বিস্তার নির্ভর করে একটি বস্তুকে কত বল দিয়ে কম্পিত করা হয় তার উপর। যদি আমরা একটি টেবিল হালকাভাবে আঘাত করি, আমরা একটি মৃদু শব্দ শুনি কারণ আমরা একটি শব্দ তরঙ্গ উৎপন্ন করি

চিত্র ১১.৮: মৃদু শব্দের বিস্তার ছোট এবং জোরালো শব্দের বিস্তার বড়।

কম শক্তি (বিস্তার) সহ। যদি আমরা টেবিলে জোরে আঘাত করি আমরা একটি জোরালো শব্দ শুনি। তুমি বলতে পারো কেন? একটি শব্দ তরঙ্গ তার উৎস থেকে ছড়িয়ে পড়ে। এটি উৎস থেকে দূরে সরে যাওয়ার সাথে সাথে এর বিস্তার এবং এর জোর কমে যায়। জোরালো শব্দ একটি বড় দূরত্ব ভ্রমণ করতে পারে কারণ এটি উচ্চ শক্তির সাথে যুক্ত। চিত্র ১১.৮ একই কম্পাঙ্কের একটি জোরালো এবং একটি মৃদু শব্দের তরঙ্গ আকার দেখায়।

শব্দের গুণ বা স্বরবর্ণ হল সেই বৈশিষ্ট্য যা আমাদের একই তীক্ষ্ণতা এবং জোরের দুটি ভিন্ন শব্দকে পৃথক করতে সক্ষম করে। যে শব্দটি আরও মনোরম তাকে সমৃদ্ধ গুণের শব্দ বলে। একটি একক কম্পাঙ্কের শব্দকে স্বর বলে। যে শব্দটি বিভিন্ন কম্পাঙ্কের মিশ্রণের কারণে উৎপন্ন হয় তাকে সুর বলে এবং এটি শুনতে মনোরম। কোলাহল কানের জন্য অপ্রীতিকর! সঙ্গীত শুনতে মনোরম এবং সমৃদ্ধ গুণের।

শব্দের দ্রুতি সংজ্ঞায়িত করা হয় একক সময়ে একটি তরঙ্গের উপর একটি বিন্দু, যেমন একটি সংকোচন বা একটি বিরলন, দ্বারা অতিক্রান্ত দূরত্ব হিসাবে।

আমরা জানি,

$$ \begin{aligned} \text { speed , $v=$ } & =\frac{\text { distance }}{\text { time }} \\ & =\frac{\lambda}{T}=\lambda \times \frac{1}{T} \end{aligned} $$

এখানে $\lambda$ হল শব্দ তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য। এটি শব্দ তরঙ্গ দ্বারা তরঙ্গের একটি পর্যায়কাল $(T)$-এ অতিক্রান্ত দূরত্ব। সুতরাং,

$$ \begin{aligned} v & =\lambda v(\because \frac{1}{T}=v) \\ \text{ or } \quad v & =\lambda v \end{aligned} $$

অর্থাৎ, দ্রুতি $=$ তরঙ্গদৈর্ঘ্য $\times$ কম্পাঙ্ক।

একই ভৌত অবস্থায় একটি প্রদত্ত মাধ্যমের মধ্যে সমস্ত কম্পাঙ্কের জন্য শব্দের দ্রুতি প্রায় একই থাকে।

উদাহরণ ১১.১ একটি শব্দ তরঙ্গের কম্পাঙ্ক $2 kHz$ এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য $35 cm$। এটি $1.5 km$ ভ্রমণ করতে কত সময় নেবে?

সমাধান:

প্রদত্ত,

কম্পাঙ্ক, $v=2 kHz=2000 Hz$

তরঙ্গদৈর্ঘ্য, $\lambda=35 cm=0.35 m$

আমরা জানি যে তরঙ্গের দ্রুতি, $v$ $=$ তরঙ্গদৈর্ঘ্য $\times$ কম্পাঙ্ক

$v=\lambda v$

$$=0.35 m 2000 Hz=700 m / s$$

তরঙ্গ দ্বারা একটি দূরত্ব, $d$ $1.5 km$ ভ্রমণ করতে যে সময় লাগে তা হল

$t=\frac{d}{v}=\frac{1.5 \times 1000 m}{700 m s^{-1}}=\frac{15}{7} s=2.1 s$।

সুতরাং শব্দ $2.1 s$ সময় নেবে $1.5 km$ দূরত্ব ভ্রমণ করতে।

প্রতি সেকেন্ডে একক ক্ষেত্রফলের মধ্য দিয়ে যাওয়া শব্দ শক্তির পরিমাণকে শব্দের তীব্রতা বলে। আমরা কখনো কখনো “জোর” এবং “তীব্রতা” শব্দগুলি পরস্পর পরিবর্তনযোগ্যভাবে ব্যবহার করি, কিন্তু তারা এক নয়। জোর হল কানের শব্দের প্রতি প্রতিক্রিয়ার একটি পরিমাপ। এমনকি যখন দুটি শব্দের তীব্রতা সমান হয়, আমরা একটি শব্দকে অন্যটির চেয়ে জোরালো হিসাবে শুনতে পারি শুধুমাত্র কারণ আমাদের কান এটি ভালভাবে শনাক্ত করে।

১১.২.৩ বিভিন্ন মাধ্যমে শব্দের দ্রুতি

শব্দ একটি মাধ্যমের মধ্য দিয়ে একটি সসীম গতিতে প্রচারিত হয়। বজ্রপাতের শব্দ আলোর চমক দেখা যাওয়ার কিছু পরে শোনা যায়। সুতরাং, আমরা বুঝতে পারি যে শব্দ আলোর গতির চেয়ে অনেক কম গতিতে ভ্রমণ করে। শব্দের দ্রুতি নির্ভর করে যে মাধ্যমের মধ্য দিয়ে এটি ভ্রমণ করে তার বৈশিষ্ট্যের উপর। তুমি উচ্চ শ্রেণীতে এই নির্ভরতা সম্পর্কে শিখবে। একটি মাধ্যমের মধ্যে শব্দের দ্রুতি মাধ্যমের তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। আমরা কঠিন থেকে বায়বীয় অবস্থায় যাওয়ার সাথে সাথে শব্দের দ্রুতি হ্রাস পায়। যেকোনো মাধ্যমের তাপমাত্রা বাড়ালে শব্দের দ্রুতি বৃদ্ধি পায়। উদাহরণস্বরূপ, বাতাসে শব্দের দ্রুতি $0^{\circ} C$-এ ৩৩১ $m s^{-1}$ এবং $22^{\circ} C$-এ $344 m s^{-1}$। ২৫ ºC তাপমাত্রায় বিভিন্ন মাধ্যমে শব্দের দ্রুতি সারণি ১১.১-এ তালিকাভুক্ত করা হয়েছে। তোমাকে মানগুলি মুখস্থ করার প্রয়োজন নেই।

সারণি ১১.১: ২৫ ºC তাপমাত্রায় বিভিন্ন মাধ্যমে শব্দের দ্রুতি

১১.৩ শব্দের প্রতিফলন

শব্দ একটি কঠিন বা তরল থেকে প্রতিফলিত হয় যেমন একটি রাবারের বল একটি দেয়াল থেকে প্রতিফলিত হয়। আলোর মতো, শব্দ একটি কঠিন বা তরলের পৃষ্ঠে প্রতিফলিত হয় এবং তুমি পূর্ববর্তী শ্রেণীতে যে প্রতিফলনের নিয়মগুলি পড়েছ সেগুলি অনুসরণ করে। যে দিকগুলিতে শব্দ আপতিত হয় এবং প্রতিফলিত হয় তারা প্রতিফলক পৃষ্ঠের অভিলম্বের সাথে সমান কোণ তৈরি করে, এবং তিনটি একই সমতলে থাকে। শব্দ তরঙ্গের প্রতিফলনের জন্য একটি বড় আকারের বাধা প্রয়োজন যা পালিশ বা রুক্ষ হতে পারে।

কার্যকলাপ ১১.৫

• দুটি অভিন্ন নল নাও, যেমন চিত্র ১১.৯-এ দেখানো হয়েছে। তুমি চার্ট পেপার ব্যবহার করে নল তৈরি করতে পার। নলগুলির দৈর্ঘ্য যথেষ্ট দীর্ঘ হওয়া উচিত যেমন দেখানো হয়েছে।

• সেগুলিকে একটি দেয়ালের কাছে একটি টেবিলের উপর সাজাও। একটি নলের খোলা প্রান্তের কাছে একটি ঘড়ি রাখ এবং অন্য নলের মাধ্যমে ঘড়ির শব্দ শুনতে চেষ্টা কর।

• নলগুলির অবস্থান এমনভাবে সামঞ্জস্য কর যাতে তুমি ঘড়ির শব্দ সবচেয়ে ভালোভাবে শুনতে পাও।

• এখন, আপতন কোণ এবং প্রতিফলন কোণ পরিমাপ কর এবং কোণগুলির মধ্যে সম্পর্ক দেখ।

• ডানদিকের নলটিকে উল্লম্বভাবে একটি ছোট উচ্চতায় তুলে নাও এবং দেখ কী ঘটে।

(একটি ঘড়ির পরিবর্তে, কম্পন মোডে একটি মোবাইল ফোনও ব্যবহার করা যেতে পারে।)

চিত্র ১১.৯: শব্দের প্রতিফলন

১১.৩.১ প্রতিধ্বনি

যদি আমরা একটি উপযুক্ত প্রতিফলক বস্তুর কাছে, যেমন একটি উঁচু ভবন বা পাহাড়, চিৎকার করি বা হাততালি দিই, আমরা কিছুক্ষণ পরে একই শব্দ আবার শুনব। আমরা যে এই শব্দ শুনি তাকে প্রতিধ্বনি বলে। শব্দের অনুভূতি আমাদের মস্তিষ্কে প্রায় ০.১ সেকেন্ড স্থায়ী হয়। একটি স্বতন্ত্র প্রতিধ্বনি শুনতে মূল শব্দ এবং প্রতিফলিত শব্দের মধ্যবর্তী সময় ব্যবধান অন্তত $0.1 s$ হতে হবে। যদি আমরা একটি প্রদত্ত তাপমাত্রায়, যেমন $22^{\circ} C$-এ বাতাসে, শব্দের দ্রুতি $344 m / s$ ধরি, শব্দটিকে বাধায় গিয়ে প্রতিফলনের পর শ্রোতার কানে ফিরে আসতে হবে $0.1 s$ পরে। সুতরাং, শব্দ দ্বারা উৎপত্তিস্থল থেকে প্রতিফলক পৃষ্ঠ পর্যন্ত এবং ফিরে আসা পর্যন্ত মোট অতিক্রান্ত দূরত্ব অন্তত $(344 m / s) \times 0.1 s=34.4 m$ হওয়া উচিত। সুতরাং, স্বতন্ত্র প্রতিধ্বনি শুনতে, শব্দের উৎস থেকে বাধার ন্যূনতম দূরত্ব এই দূরত্বের অর্ধেক হতে হবে, অর্থাৎ $17.2 m$। এই দূরত্ব বাতাসের তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হবে। ধারাবাহিক বা একাধিক প্রতিফলনের কারণে একাধিকবার প্রতিধ্বনি শোনা যেতে পারে। বজ্রের গর্জন বিভিন্ন প্রতিফলক পৃষ্ঠ, যেমন মেঘ এবং ভূমি থেকে শব্দের ধারাবাহিক প্রতিফলনের কারণে হয়।

১১.৩.২ ধ্বনি-প্রতিধ্বনি

একটি বড় হলঘরে সৃষ্ট একটি শব্দ দেয়াল থেকে বারবার প্রতিফলনের ফলে স্থায়ী হবে যতক্ষণ না এটি এমন একটি মানে কমে যায় যেখানে এটি আর শোনা যায় না। এই স্থায়িত্বের ফলে যে বারবার প্রতিফলন হয় তাকে ধ্বনি-প্রতিধ্বনি বলে। একটি অডিটোরিয়াম বা বড় হলে অত্যধিক ধ্বনি-প্রতিধ্বনি অত্যন্ত অবাঞ্ছিত। ধ্বনি-প্রতিধ্বনি কমাতে, অডিটোরিয়ামের ছাদ এবং দেয়ালগুলি সাধারণত শব্দ-শোষক উপাদান যেমন সংকুচিত ফাইবারবোর্ড, রুক্ষ প্লাস্টার বা পর্দা দিয়ে আবৃত থাকে। আসনের উপাদানগুলিও তাদের শব্দ শোষণ বৈশিষ্ট্যের ভিত্তিতে নির্বাচন করা হয়।

উদাহরণ ১১.২ একজন ব্যক্তি একটি খাড়া পাহাড়ের কাছে হাততালি দিলেন এবং $2 s$ পরে প্রতিধ্বনি শুনলেন। যদি শব্দের দ্রুতি, $v$, $346 m s^{-1}$ ধরা হয়, তবে ব্যক্তি থেকে খাড়া পাহাড়ের দূরত্ব কত?

সমাধান:

প্রদত্ত, শব্দের দ্রুতি, $v=346 m s^{-1}$

প্রতিধ্বনি শুনতে সময় লাগে, $t=2 s$

শব্দ দ্বারা অতিক্রান্ত দূরত্ব

$=v \times t=346 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1} \times 2 \mathrm{~s}=692 \mathrm{~m}$

$2 s$-এ শব্দকে খাড়া পাহাড় এবং ব্যক্তির মধ্যবর্তী দূরত্বের দ্বিগুণ ভ্রমণ করতে হয়। সুতরাং, খাড়া পাহাড় এবং ব্যক্তির মধ্যবর্তী দূরত্ব $=692 m / 2=346 m$।

১১.৩.৩ শব্দের একাধিক প্রতিফলনের ব্যবহার

১. মেগাফোন বা লাউডহেলার, হর্ন, বাদ্যযন্ত্র যেমন ট্রাম্পেট এবং শেহনাই, সবই শব্দকে সব দিকে ছড়িয়ে না দিয়ে একটি নির্দিষ্ট দিকে পাঠানোর জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, যেমন চিত্র ১১.১০-এ দেখানো হয়েছে।

মেগাফোন

চিত্র ১১.১০: একটি মেগাফোন এবং একটি হর্ন।

এই যন্ত্রগুলিতে, একটি নল এবং তারপর একটি শঙ্কু আকৃতির খোলা অংশ ধারাবাহিকভাবে শব্দকে প্রতিফলিত করে উৎস থেকে বেশিরভাগ শব্দ তরঙ্গকে শ্রোতাদের দিকে সামনের দিকে পরিচালিত করে।

২. স্টেথোস্কোপ হল একটি চিকিৎসা যন্ত্র যা শরীরের ভিতরে উৎপন্ন শব্দ শোনার জন্য ব্যবহৃত হয়, প্রধানত হৃদয় বা ফুসফুসে। স্টেথোস্কোপে রোগীর হৃদস্পন্দনের শব্দ শব্দের একাধিক প্রতিফলনের মাধ্যমে ডাক্তারের কানে পৌঁছায়, যেমন চিত্র ১১.১১-এ দেখানো হয়েছে।

চিত্র ১১.১১: স্টেথোস্কোপ

৩. সাধারণত কনসার্ট হল, সম্মেলন কক্ষ এবং সিনেমা হলের ছাদগুলি বক্র করা হয় যাতে প্রতিফলনের পর শব্দ হলের সব কোণায় পৌঁছায়, যেমন চিত্র ১১.১২-এ দেখানো হয়েছে। কখনো কখনো মঞ্চের পিছনে একটি বক্র শব্দ বোর্ড স্থাপন করা হতে পারে যাতে শব্দ, শব্দ বোর্ড থেকে প্রতিফলনের পর, হলের প্রস্থ জুড়ে সমানভাবে ছড়িয়ে পড়ে (চিত্র ১১.