যখন বিষয়টি আসেঅ্যান্টেনাযে প্রশ্নটি নিয়ে মানুষ সবচেয়ে বেশি চিন্তিত, তা হলো "বিকিরণ আসলে কীভাবে উৎপন্ন হয়?" সংকেত উৎস থেকে উৎপন্ন তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্রটি কীভাবে সঞ্চালন লাইন ও অ্যান্টেনার ভেতর দিয়ে সঞ্চারিত হয় এবং অবশেষে অ্যান্টেনা থেকে "বিচ্ছিন্ন" হয়ে একটি মুক্ত স্থানের তরঙ্গ গঠন করে।
১. একক তারের বিকিরণ
ধরা যাক, চিত্র ১-এ দেখানো অনুযায়ী, a প্রস্থচ্ছেদ ক্ষেত্রফল এবং V আয়তনের একটি বৃত্তাকার তারে qv (কুলম্ব/মি³) আধান ঘনত্ব সুষমভাবে বণ্টিত আছে।
চিত্র ১
V আয়তনে থাকা মোট আধান Q, z অক্ষ বরাবর Vz (m/s) সমগতিতে গতিশীল। এটি প্রমাণ করা যায় যে, তারটির প্রস্থচ্ছেদের উপর তড়িৎ ঘনত্ব Jz হলো:
Jz = qv vz （1）
যদি তারটি একটি আদর্শ পরিবাহী দ্বারা গঠিত হয়, তবে তারের পৃষ্ঠে তড়িৎ প্রবাহ ঘনত্ব Js হলো:
Js = qs vz （2）
যেখানে qs হলো পৃষ্ঠ আধান ঘনত্ব। যদি তারটি খুব পাতলা হয় (আদর্শগতভাবে, ব্যাসার্ধ ০), তবে তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎপ্রবাহকে নিম্নরূপে প্রকাশ করা যায়:
Iz = ql vz (3)
যেখানে ql (কুলম্ব/মিটার) হলো প্রতি একক দৈর্ঘ্যের চার্জ।
আমরা প্রধানত পাতলা তার নিয়ে আলোচনা করব, এবং সিদ্ধান্তগুলি উপরের তিনটি ক্ষেত্রে প্রযোজ্য। যদি তড়িৎপ্রবাহ সময়-পরিবর্তনশীল হয়, তবে সময়ের সাপেক্ষে সূত্র (3) এর অন্তরজ নিম্নরূপ:
(4)
az হল আধানের ত্বরণ। যদি তারের দৈর্ঘ্য l হয়, (4) কে নিম্নরূপে লেখা যেতে পারে:
(5)
সমীকরণ (5) হল তড়িৎ প্রবাহ এবং আধানের মধ্যে মৌলিক সম্পর্ক, এবং এটি তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণেরও মৌলিক সম্পর্ক। সহজ কথায়, বিকিরণ তৈরি করার জন্য, একটি সময়-পরিবর্তনশীল তড়িৎ প্রবাহ অথবা আধানের ত্বরণ (বা মন্দন) থাকতে হবে। আমরা সাধারণত সময়-হারমোনিক প্রয়োগে তড়িৎ প্রবাহের কথা উল্লেখ করি, এবং আধানের কথা প্রায়শই ক্ষণস্থায়ী প্রয়োগে উল্লেখ করা হয়। আধানের ত্বরণ (বা মন্দন) তৈরি করার জন্য, তারটিকে অবশ্যই বাঁকানো, ভাঁজ করা এবং বিচ্ছিন্ন হতে হবে। যখন আধান সময়-হারমোনিক গতিতে স্পন্দিত হয়, তখন এটি পর্যায়ক্রমিক আধান ত্বরণ (বা মন্দন) অথবা সময়-পরিবর্তনশীল তড়িৎ প্রবাহও তৈরি করবে। অতএব:
১) যদি আধান চলাচল না করে, তাহলে কোনো তড়িৎ প্রবাহ বা বিকিরণ হবে না।
২) যদি আধানটি স্থির গতিতে চলে:
ক. যদি তারটি সোজা এবং অসীম দৈর্ঘ্যের হয়, তবে কোনো বিকিরণ হয় না।
খ. যদি তারটি বাঁকানো, ভাঁজ করা বা বিচ্ছিন্ন হয়, যেমন চিত্র ২-এ দেখানো হয়েছে, তাহলে বিকিরণ ঘটে।
৩) যদি আধান সময়ের সাথে সাথে স্পন্দিত হয়, তবে তারটি সোজা হলেও আধান বিকিরণ করবে।
চিত্র ২
চিত্র ২(d)-তে দেখানো অনুযায়ী, একটি খোলা তারের সাথে সংযুক্ত একটি স্পন্দিত উৎস পর্যবেক্ষণ করে বিকিরণ প্রক্রিয়া সম্পর্কে একটি গুণগত ধারণা পাওয়া যেতে পারে, যে তারটির খোলা প্রান্ত একটি লোডের মাধ্যমে ভূ-সংযুক্ত করা যায়। যখন তারটিতে প্রাথমিকভাবে শক্তি সঞ্চার করা হয়, তখন উৎস দ্বারা উৎপন্ন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র রেখার প্রভাবে তারের মধ্যে থাকা আধানগুলো (মুক্ত ইলেকট্রন) গতিশীল হয়। যেহেতু আধানগুলো তারের উৎস প্রান্তে ত্বরান্বিত হয় এবং প্রান্তে প্রতিফলিত হয়ে মন্দীভূত হয় (মূল গতির সাপেক্ষে ঋণাত্মক ত্বরণ), তাই এর প্রান্তগুলোতে এবং তারের বাকি অংশ বরাবর একটি বিকিরণ ক্ষেত্র উৎপন্ন হয়। আধানগুলোর ত্বরণ একটি বাহ্যিক বলের উৎস দ্বারা সম্পন্ন হয়, যা আধানগুলোকে গতিশীল করে এবং সংশ্লিষ্ট বিকিরণ ক্ষেত্র তৈরি করে। তারের প্রান্তগুলোতে আধানের মন্দন আবিষ্ট ক্ষেত্রের সাথে সম্পর্কিত অভ্যন্তরীণ বল দ্বারা সম্পন্ন হয়, যা তারের প্রান্তগুলোতে ঘনীভূত আধানের সঞ্চয়ের কারণে ঘটে। তারের প্রান্তগুলোতে আধানের বেগ শূন্যে নেমে আসার সাথে সাথে এই অভ্যন্তরীণ বলগুলো আধানের সঞ্চয় থেকে শক্তি লাভ করে। সুতরাং, তড়িৎ ক্ষেত্রের প্রভাবে আধানের ত্বরণ এবং তারের প্রতিবন্ধকতার অসংলগ্নতা বা মসৃণ বক্রতার কারণে আধানের মন্দনই হলো তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ উৎপন্ন হওয়ার কার্যপ্রণালী। যদিও ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণে তড়িৎ প্রবাহ ঘনত্ব (Jc) এবং আধান ঘনত্ব (qv) উভয়ই উৎস পদ, আধানকে একটি অধিকতর মৌলিক রাশি হিসেবে বিবেচনা করা হয়, বিশেষত ক্ষণস্থায়ী ক্ষেত্রের জন্য। যদিও বিকিরণের এই ব্যাখ্যাটি প্রধানত ক্ষণস্থায়ী অবস্থার জন্য ব্যবহৃত হয়, এটি স্থির-অবস্থার বিকিরণ ব্যাখ্যা করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে।
কয়েকটি চমৎকার সুপারিশ করুনঅ্যান্টেনা পণ্যতৈরি করেছেনআরএফএমআইএসও:
RM-টিসিআর৪০৬.৪
RM-বিসিএ০৮২-4 (0.8-2GHz)
আরএম-এসডব্লিউএ৯১০-২২(৯-১০ গিগাহার্টজ)
২. দ্বি-তার বিকিরণ
চিত্র 3(a)-তে দেখানো অনুযায়ী, একটি অ্যান্টেনার সাথে সংযুক্ত দুই-পরিবাহী ট্রান্সমিশন লাইনে একটি ভোল্টেজ উৎস যুক্ত করুন। এই দুই-তারের লাইনে ভোল্টেজ প্রয়োগ করলে পরিবাহী দুটির মধ্যে একটি তড়িৎ ক্ষেত্র তৈরি হয়। এই তড়িৎ ক্ষেত্র রেখাগুলো প্রতিটি পরিবাহীর সাথে সংযুক্ত মুক্ত ইলেকট্রনগুলোর (যা পরমাণু থেকে সহজেই পৃথক করা যায়) উপর ক্রিয়া করে এবং সেগুলোকে চলতে বাধ্য করে। আধানের এই চলাচল তড়িৎ প্রবাহ তৈরি করে, যা ফলস্বরূপ একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে।
চিত্র ৩
আমরা মেনে নিয়েছি যে তড়িৎ ক্ষেত্ররেখা ধনাত্মক আধান থেকে শুরু হয়ে ঋণাত্মক আধানে শেষ হয়। অবশ্যই, এগুলো ধনাত্মক আধান থেকে শুরু হয়ে অসীমে শেষ হতে পারে; অথবা অসীম থেকে শুরু হয়ে ঋণাত্মক আধানে শেষ হতে পারে; কিংবা এমন বদ্ধ লুপ তৈরি করতে পারে যা কোনো আধান দিয়েই শুরু বা শেষ হয় না। চৌম্বক ক্ষেত্ররেখা সর্বদা তড়িৎ-প্রবাহী পরিবাহীর চারপাশে বদ্ধ লুপ তৈরি করে, কারণ পদার্থবিজ্ঞানে কোনো চৌম্বকীয় আধান নেই। কিছু গাণিতিক সূত্রে, শক্তি এবং চৌম্বক উৎস সম্পর্কিত সমাধানগুলোর মধ্যেকার দ্বৈততা দেখানোর জন্য সমতুল্য চৌম্বকীয় আধান এবং চৌম্বকীয় তড়িৎ প্রবাহের ধারণা দেওয়া হয়।
দুটি পরিবাহীর মধ্যে অঙ্কিত তড়িৎ ক্ষেত্র রেখাগুলো আধানের বন্টন দেখাতে সাহায্য করে। যদি আমরা ধরে নিই যে ভোল্টেজ উৎসটি সাইনুসয়েডাল, তবে আমরা আশা করতে পারি যে পরিবাহী দুটির মধ্যবর্তী তড়িৎ ক্ষেত্রও উৎসের পর্যায়কালের সমান একটি পর্যায়কালসহ সাইনুসয়েডাল হবে। তড়িৎ ক্ষেত্রের প্রাবল্যের আপেক্ষিক মান তড়িৎ ক্ষেত্র রেখাগুলোর ঘনত্ব দ্বারা প্রকাশ করা হয় এবং তীর চিহ্নগুলো আপেক্ষিক দিক (ধনাত্মক বা ঋণাত্মক) নির্দেশ করে। পরিবাহী দুটির মধ্যে সময়-পরিবর্তনশীল তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রের সৃষ্টি একটি তড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গ তৈরি করে যা সঞ্চালন রেখা বরাবর সঞ্চারিত হয়, যেমনটি চিত্র ৩(ক)-তে দেখানো হয়েছে। তড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গটি আধান এবং সংশ্লিষ্ট তড়িৎপ্রবাহের সাথে অ্যান্টেনার মধ্যে প্রবেশ করে। যদি আমরা অ্যান্টেনা কাঠামোর একটি অংশ সরিয়ে ফেলি, যেমনটি চিত্র ৩(খ)-তে দেখানো হয়েছে, তবে তড়িৎ ক্ষেত্র রেখাগুলোর খোলা প্রান্তগুলোকে (ডটেড লাইন দ্বারা দেখানো) "সংযুক্ত" করে একটি মুক্ত-স্থান তরঙ্গ তৈরি করা যেতে পারে। মুক্ত-স্থান তরঙ্গটিও পর্যায়বৃত্ত, কিন্তু এর স্থির-দশা বিন্দু P0 আলোর গতিতে বাইরের দিকে সরে যায় এবং অর্ধ পর্যায়কালে λ/2 দূরত্ব (P1 পর্যন্ত) অতিক্রম করে। অ্যান্টেনার কাছাকাছি, স্থির-দশা বিন্দু P0 আলোর গতির চেয়ে দ্রুত চলে এবং অ্যান্টেনা থেকে দূরে অবস্থিত বিন্দুগুলিতে আলোর গতির কাছাকাছি পৌঁছায়। চিত্র ৪-এ t = 0, t/8, t/4, এবং 3T/8 সময়ে λ/2 অ্যান্টেনার মুক্ত-স্থান বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বন্টন দেখানো হয়েছে।
চিত্র ৪: t = 0, t/8, t/4 এবং 3T/8 সময়ে λ/2 অ্যান্টেনার মুক্ত স্থানের তড়িৎ ক্ষেত্রের বন্টন
কীভাবে নির্দেশিত তরঙ্গগুলো অ্যান্টেনা থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে অবশেষে মুক্ত স্থানে সঞ্চারিত হওয়ার জন্য গঠিত হয়, তা জানা নেই। আমরা নির্দেশিত এবং মুক্ত স্থানের তরঙ্গকে জলতরঙ্গের সাথে তুলনা করতে পারি, যা শান্ত জলাশয়ে পাথর ফেলার মাধ্যমে বা অন্য কোনো উপায়ে সৃষ্টি হতে পারে। একবার জলে আলোড়ন শুরু হলে, জলতরঙ্গ উৎপন্ন হয় এবং বাইরের দিকে সঞ্চারিত হতে শুরু করে। আলোড়ন থেমে গেলেও তরঙ্গগুলো থেমে যায় না, বরং সামনের দিকে সঞ্চারিত হতে থাকে। যদি আলোড়ন অব্যাহত থাকে, তবে ক্রমাগত নতুন তরঙ্গ উৎপন্ন হতে থাকে এবং এই তরঙ্গগুলোর সঞ্চারণ অন্যান্য তরঙ্গের তুলনায় পিছিয়ে পড়ে।
বৈদ্যুতিক গোলযোগের কারণে উৎপন্ন তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য। যদি উৎস থেকে আসা প্রাথমিক বৈদ্যুতিক গোলযোগটি স্বল্পস্থায়ী হয়, তবে উৎপন্ন তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গগুলো সঞ্চালন লাইনের ভেতরে সঞ্চারিত হয়, তারপর অ্যান্টেনার মধ্যে প্রবেশ করে এবং অবশেষে মুক্ত স্থানের তরঙ্গ হিসেবে বিকিরিত হয়, যদিও সেই উদ্দীপনা আর উপস্থিত থাকে না (ঠিক যেমন জলের ঢেউ এবং তাদের দ্বারা সৃষ্ট গোলযোগ)। যদি বৈদ্যুতিক গোলযোগটি অবিচ্ছিন্ন হয়, তবে তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গগুলো অবিচ্ছিন্নভাবে বিদ্যমান থাকে এবং সঞ্চারণের সময় সেগুলোকে ঘনিষ্ঠভাবে অনুসরণ করে, যেমনটি চিত্র ৫-এ দেখানো দ্বিশঙ্কু আকৃতির অ্যান্টেনার ক্ষেত্রে দেখা যায়। যখন তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গগুলো সঞ্চালন লাইন এবং অ্যান্টেনার ভেতরে থাকে, তখন তাদের অস্তিত্ব পরিবাহীর অভ্যন্তরে বৈদ্যুতিক আধানের উপস্থিতির সাথে সম্পর্কিত। কিন্তু, যখন তরঙ্গগুলো বিকিরিত হয়, তখন তারা একটি বদ্ধ চক্র তৈরি করে এবং তাদের অস্তিত্ব বজায় রাখার জন্য কোনো আধান থাকে না। এটি আমাদের এই সিদ্ধান্তে নিয়ে যায় যে:
ক্ষেত্রটির উদ্দীপনার জন্য আধানের ত্বরণ ও মন্দনের প্রয়োজন হয়, কিন্তু ক্ষেত্রটির রক্ষণাবেক্ষণের জন্য আধানের ত্বরণ ও মন্দনের প্রয়োজন হয় না।
চিত্র ৫
৩. ডাইপোল বিকিরণ
আমরা ডাইপোল অ্যান্টেনার উদাহরণ নিয়ে, যে প্রক্রিয়ায় তড়িৎ ক্ষেত্র রেখাগুলো অ্যান্টেনা থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে মুক্ত-স্থান তরঙ্গ গঠন করে, তা ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করি। যদিও এটি একটি সরলীকৃত ব্যাখ্যা, তবুও এটি মানুষকে মুক্ত-স্থান তরঙ্গের উৎপত্তি স্বজ্ঞাতভাবে দেখতে সক্ষম করে। চিত্র ৬(ক)-তে চক্রের প্রথম চতুর্থাংশে তড়িৎ ক্ষেত্র রেখাগুলো λ/৪ পরিমাণ বাইরের দিকে সরে গেলে ডাইপোলের দুটি বাহুর মধ্যে উৎপন্ন তড়িৎ ক্ষেত্র রেখাগুলো দেখানো হয়েছে। এই উদাহরণের জন্য, ধরা যাক গঠিত তড়িৎ ক্ষেত্র রেখার সংখ্যা ৩। চক্রের পরবর্তী চতুর্থাংশে, মূল তিনটি তড়িৎ ক্ষেত্র রেখা আরও λ/৪ পরিমাণ সরে যায় (শুরুর বিন্দু থেকে মোট λ/২ পরিমাণ), এবং পরিবাহীর উপর আধানের ঘনত্ব কমতে শুরু করে। এটিকে বিপরীত আধানের প্রবর্তনের ফলে গঠিত বলে বিবেচনা করা যেতে পারে, যা চক্রের প্রথম অর্ধাংশের শেষে পরিবাহীর উপর থাকা আধানকে বাতিল করে দেয়। বিপরীত আধান দ্বারা উৎপন্ন তড়িৎ ক্ষেত্র রেখার সংখ্যা ৩ এবং এগুলো λ/৪ দূরত্ব অতিক্রম করে, যা চিত্র ৬(খ)-তে ডটেড লাইন দ্বারা দেখানো হয়েছে।
এর চূড়ান্ত ফলাফল হলো, প্রথম λ/4 দূরত্বে তিনটি নিম্নমুখী তড়িৎ ক্ষেত্র রেখা এবং দ্বিতীয় λ/4 দূরত্বে একই সংখ্যক ঊর্ধ্বমুখী তড়িৎ ক্ষেত্র রেখা থাকে। যেহেতু অ্যান্টেনার উপর কোনো মোট আধান নেই, তাই তড়িৎ ক্ষেত্র রেখাগুলো পরিবাহী থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে একত্রিত হয়ে একটি বদ্ধ লুপ তৈরি করতে বাধ্য হয়। এটি চিত্র 6(c)-তে দেখানো হয়েছে। দ্বিতীয়ার্ধে, একই ভৌত প্রক্রিয়া অনুসরণ করা হয়, কিন্তু লক্ষ্য করুন যে দিকটি বিপরীত। এরপর, প্রক্রিয়াটির পুনরাবৃত্তি ঘটে এবং এটি অনির্দিষ্টকালের জন্য চলতে থাকে, যা চিত্র 4-এর অনুরূপ একটি তড়িৎ ক্ষেত্র বিন্যাস তৈরি করে।
চিত্র ৬
অ্যান্টেনা সম্পর্কে আরও জানতে, অনুগ্রহ করে দেখুন:
পোস্ট করার সময়: জুন-২০-২০২৪
