বর্ণালি কাকে বলে | পারমাণবিক বর্ণালি কত প্রকার ও কি কি

বর্ণালি কি (What is spectrum)

বর্ণালি : সূর্যের আলাে সরু ছিদ্র পথে কাচের প্রিজমের মধ্য দিয়ে প্রতিসরিত হওয়ার সময় তা প্রিজম দ্বারা বিচ্ছুরিত (dispersion) হয়ে রঙধনুর মতাে সাত বর্ণের (VIBGYOR—বেনীআসহকলা) প্রশস্ত ব্যান্ড সৃষ্টি করে।

সূর্যের আলাের বিচ্ছুরণের ফলে সৃষ্ট বিভিন্ন বর্ণের এ সমাবেশকে বর্ণালি (Spectrum) বলা হয়। এক্ষেত্রে সৃষ্ট বর্ণালি অবিচ্ছিন্ন ও এতে সব স্পন্দন সংখ্যার আলাে থাকে।

বিচ্ছুরণের জন্য একটি প্রিজম এবং বর্ণালি রেকর্ডের জন্য একটি ফটোগ্রাফিক প্লেট থাকে। বর্ণালির ফটোগ্রাফকে স্পেকট্রোগ্রাফ বলে।

পারমাণবিক বর্ণালি : পারমাণবিক বর্ণালি সূর্যালােকের বর্ণালির মতাে অবিচ্ছিন্ন নয়। পারমাণবিক বর্ণালিতে কয়েকটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলাে থাকে। এরূপ বর্ণালিতে প্রত্যেক রঙিন রেখা একটি বিশেষ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিকিরণের জন্য হয়। তাই এরূপ রেখার সারিকে পারমাণবিক রেখা বর্ণালি (Line spectrum) বলে।

পারমাণবিক বর্ণালি সৃষ্টি : কোনাে গ্যাস বা বাষ্পকে উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে বা তার মধ্য দিয়ে বৈদ্যুতিক স্ফুলিঙ্গ চালনা করলে যে আলাে বের হয়, তাতে সব স্পন্দন-সংখ্যার আলাে থাকে না।

প্রিজম বা অনুরূপ যন্ত্রের মধ্যদিয়ে চালনা, করলে সৃষ্ট বর্ণালিতে বেশ কিছু একক বা যৌথ লাইন দেখা যায়, যাদের অবস্থান নির্দিষ্ট অর্থাৎ যাদের স্পন্দন-সংখ্যা নির্দিষ্ট।

পরীক্ষা দ্বারা প্রমাণিত হয়েছে যে, বর্ণালির একক লাইনগুলাে (line spectrum) পরমাণু হতে উৎপন্ন। এজন্য এদেরকে পারমাণবিক রেখা বর্ণালি বা পারমাণবিক বর্ণালি (atomic spectrum) বলা হয়।

অপরদিকে বর্ণালিতে যে সমস্ত যৌথ লাইন (band spectra) দেখা যায়, তা প্রকৃতপক্ষে পরস্পরের অতি নিকটে অবস্থিত অনেক একক লাইনের সমষ্টি এবং তা অণু হতে সৃষ্ট এবং তাকে আণবিক বর্ণালি (molecular spectrum) বলা যেতে পারে।

সাধারণত যৌগের বর্ণালি এভাবে নেয়া হয় না। বিদ্যুৎ চৌম্বকীয় বিকিরণের বিভিন্ন এলাকায় ভিন্ন ভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করে যৌগের বিভিন্ন বর্ণালি গ্রহণ করা হয়।

বিজ্ঞানীরা প্রমাণ করেন যে, প্রত্যেক মৌলের নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যপূর্ণ রেখা বর্ণালি আছে। বর্ণালির প্রতি রঙিন রেখা নির্দিষ্ট তরঙ্গ-দৈর্ঘ্যের বা নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কের আলাে শক্তির সাথে সম্পর্কযুক্ত।

তাই বিভিন্ন উদ্বায়ী ধাতব ক্লোরাইডকে বুনসেন বার্নারের শিখায় উত্তপ্ত করলে বিভিন্ন ধাতব আয়ন বিভিন্ন বর্ণযুক্ত শিখা সৃষ্টি করে। যেমন- সােডিয়াম আয়ন থেকে সােনালী হলুদ, পটাশিয়াম আয়ন থেকে হালকা বেগুনি এবং ক্যালসিয়াম আয়ন থেকে ইটের মতাে লাল শিখা উৎপন্ন হয়।

পারমাণবিক বর্ণালির প্রকারভেদ (Atomic spectrum)

পারমাণবিক বর্ণালি দু প্রকার। যেমনা:-

(১) আলাের বিচ্ছুরণ-বর্ণালি (Emission spectra) : এটি উজ্জ্বল বর্ণের রেখার হয়।

(২) আলাের শোষণ-বর্ণালি (Absorption spectra) : এটি কালাে বর্ণের রেখার হয় ।

(১) আলাের বিচ্ছুরণ বর্ণালি (Emission spectra)

তড়িৎচুম্বকীয় শক্তিতে উদ্দীপিত পরমাণুর বিকিরিত আলাে শক্তি দ্বারা বিচ্ছুরণ বর্ণালি সৃষ্টি হয়। বিভিন্ন পরমাণুকে নিম্নরূপে দু’ভাবে উদ্দীপিত করে স্পেকট্রোমিটারে রেখা বর্ণালি পাওয়া যায় :

১। নিম্ন চাপে কোনাে গ্যাস বা বাম্পকে বৈদ্যুতিক স্ফুলিঙ্গ দ্বারা উত্তপ্ত করে। যেমন H, এর বর্ণালি ।

হাইড্রোজেনের পারমাণবিক বর্ণালি (Hydrogen’s Atomic Spectrum): একটি কাচ নলে নিম্ন চাপে রাখা হাইড্রোজেন গ্যাসের ভেতর উচ্চ শক্তির বিদ্যুৎ . চালনা করা হলে ঐ গ্যাসের ভেতর থেকে গােলাপী বর্ণের আলাের বিকিরণ ঘটে।

এ বিকিরিত আলােকে স্পেকট্রোস্কোপের প্রিজমের মধ্য দিয়ে এর পর্দার ফটোগ্রাফিক প্লেটে ফেললে কতগুলাে সুস্পষ্ট রঙিন আলাে রেখা দেখা যায়। এসব রঙিন আলাের রেখাকে হাইড্রোজেনের রেখা বর্ণালি বলে।

এদের মধ্যে ১টি লাল বর্ণের ( λ= 656.3 nrm), ১টি আসমানি বর্ণের ( λ= 486.1nm), ১টি নীল বর্ণের ( λ= 434.1 nm) এবং ১টি বেগুনি বর্ণের ( λ= 410.1 nm) রেখা সুস্পষ্ট দেখা যায়। এছাড়া 364.6 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সূক্ষ্ম রেখা ও দেখা যায়। এ উজ্জ্বল আলােক রেখাগুলাের সমাহারকে হাইড্রোজেনের রেখা বর্ণালি বা পারমাণবিক বর্ণালি বলা হয়।

২। কোনাে পদার্থকে উচ্চতাপমাত্রায় উত্তপ্ত করে এর পরমাণুকে উদ্দীপিত করা হয়। যেমন সােডিয়াম ক্লোরাইড লবণকে শিখায় উত্তপ্ত করে প্রাপ্ত বর্ণালি। এক্ষেত্রে প্রথমে বাষ্পীভূত সােডিয়াম আয়ন নিকটস্থ ঋণাত্মক আয়ন থেকে ইলেকট্রন নিয়ে পরমাণুতে পরিণত হয়। এরপর বর্ণালি সৃষ্টি করে।

(২) আলাের শােষণ বর্ণালি (Absorption spectra)

সব তরঙ্গদৈর্ঘ্যবিশিষ্ট দৃশ্যমান আলােকে কোনাে মৌলের বৈদ্যুতিক ফুলিঙ্গ গ্যাসীয় বা বাষ্পীয় অবস্থায় অথবা পদার্থের দ্রবণের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত করার পর ঐ নির্গত আলােকে স্পেকট্রোমিটারে বিশ্লেষণ করলে কতগুলাে কালাে বর্ণের সূক্ষ্ম রেখাযুক্ত বর্ণালি পাওয়া যায়।

এক্ষেত্রে বস্তুর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত দৃশ্যমান আলাে থেকে সংশ্লিষ্ট বস্তু দ্বারা শােষিত তড়িৎ-চুম্বকীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্যসমূহের অভাবেই ঐ কালাে বর্ণের সূক্ষ্ম রেখাযুক্ত বর্ণালি পাওয়া যায়।

এক্ষেত্রে, বস্তুর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত দৃশ্যমান আলাে থেকে সংশ্লিষ্ট বস্তু দ্বারা শােষিত তড়িৎ-চুম্বকীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্যসমূহের অভাবেই ঐ কালাে বর্ণের রেখা সৃষ্টি হয়েছে।

তাই এরূপ বর্ণালিকে আলাে শােষণ বর্ণালি বলে। যেমন, NaCl এর দ্রবণ থেকে নির্গত সূর্যালােককে স্পেকট্রোমিটারে বিশ্লেষণ করলে যে কালাে সূক্ষ্ম রেখাযুক্ত দুটি হলুদ বর্ণালি পাওয়া যায়, এদের তরঙ্গদৈর্ঘ্য হয় 589.6 nm ও 590.0 nm. সূর্যালােকের হলুদ বর্ণের তরঙ্গদৈর্ঘ্য শােষণের ফলে এটি সৃষ্টি হয়েছে।

H-বর্ণালির ব্যাখ্যা: আলােক সম্পর্কীয় প্লাঙ্কের তত্ত্বের সাহায্যে বিজ্ঞানী বাের হাইড্রোজেনের পারমাণবিক বর্ণালির ব্যাখ্যায় বলেন যে, উচ্চ বিদ্যুৎ শক্তির প্রভাবে হাইড্রোজেন অণু (H2) প্রথমে পরমাণুতে (H) পরিণত হয়।

পরে হাইড্রোজেনের অসংখ্য পরমাণুর ইলেকট্রন বিভিন্ন পরিমাণে শক্তি শােষণ করে উদ্দীপিত হয়ে তাদের বিভিন্ন উচ্চ শক্তিস্তরে লাফিয়ে চলে। শক্তির উৎস সরিয়ে নিলে উদ্দীপিত ইলেকট্রনগুলাে থেকে শক্তির বিকিরণ ঘটতে থাকে। ফলে ইলেকট্রনগুলাে বিভিন্ন নিম্ন শক্তিস্তরে ফিরে আসে।

তখন অসংখ্য H-পরমাণুর বিভিন্ন উচ্চ শক্তিস্তরের ইলেকট্রন একই নিম্ন শক্তিস্তরে ফিরতে পারে। ফলে সৃষ্ট রেখা বর্ণালির পাশাপাশি রেখাগুলাে বিভিন্ন দৈর্ঘ্যের হয়।

বিভিন্ন বিজ্ঞানী হাইড্রোজেনের রেখা বর্ণালির চিত্র আবিষ্কার করেন, তাঁদের নামানুসারে হাইড্রোজেনের রেখা বর্ণালির বিভিন্ন নাম আছে, যেমন (i) উদ্দীপিত ইলেকট্রন শক্তি হারিয়ে ১ম শক্তিস্তরে ফিরে আসলে তখন H-বর্ণালিতে যে রেখাসমূহ পাওয়া যায়, তাদের সমাহারকে লাইমেন সিরিজ বলে।

তদ্রুপ উচ্চ শক্তিস্তর থেকে ইলেকট্রনসমূহ ২য়, ৩য়, ৪র্থ ও ৫ম শক্তিস্তরে ফিরে আসার ফলে সৃষ্ট বর্ণালিকে যথাক্রমে (ii) বামার সিরিজ, (iii) প্যাশ্চেন সিরিজ, (iv) ব্র্যাকেট সিরিজ, (iv) ফুড সিরিজ বলা হয়।

প্রশ্নঃ রেখা বর্ণালী কাকে বলে?

উত্তর: যে সকল বর্ণালীতে বিচ্ছিন্নভাবে পরপর কতগুলো আলোক রেখা দেখা যায় তাকে রেখা বর্ণালী বলে।

প্রশ্নঃ অবিচ্ছিন্ন বর্ণালী কী?

উত্তরঃ যে সকল বর্ণালীতে দৃশ্যমান অঞ্চলের সব কম্পাঙ্কের অংশ বিদ্যমান থাকে তাকে অবিচ্ছিন্ন বর্ণালী বলে।

প্রশ্নঃ পারমাণবিক বর্ণালী কী?

উত্তরঃ পরমাণুর ইলেকট্রন এক শক্তি স্থর থেকে অন্য শক্তি স্থরে শক্তির শোষণ বা বিকিরণের ফলে সৃষ্ট বর্ণালী হল পারমাণবিক বর্ণালী।

প্রশ্নঃ লাইম্যান সিরিজ কী?

উত্তরঃ উদ্দীপিত ইলেকট্রন যখন উচ্চ শক্তির কক্ষপথ হতে শক্তি বিকিরণ করে প্রথম শক্তিস্তর বা কক্ষপথে ফিরে আসে তখন বিকিরণ বর্ণালীর প্রাপ্ত রেখাসমূহকে লাইম্যান সিরিজ বলে।

প্রশ্নঃ বামার সিরিজ কাকে বলে?

উত্তরঃ উদ্দীপিত ইলেকট্রন শক্তি বিকিরণ করে উচ্চ শক্তিস্তর হতে দ্বিতীয় শক্তিস্তরে ফিরে আসলে যে কতগুলো বিকিরণ বর্ণালীর রেখা পাওয়া যায় তাকে বামার সিরিজ বলে।

প্রশ্নঃ প্যাশ্চেন সিরিজ কাকে বলে?

উত্তরঃ উদ্দীপিত ইলেকট্রন শক্তি বিকিরণ করে ৩য় শক্তিস্তরে ফিরে এলে বিকিরণ বর্ণালীর রেখা পাওয়া যায়। একে প্যাশ্চেন সিরিজ বলে।

প্রশ্নঃ পারমাণবিক বর্ণালী বিচ্ছিন্ন রেখার সমন্বয়ে গঠিত কেন?

উত্তরঃ কোন গ্যাস বা বাষ্পকে বৈদ্যুতিক আর্কের মধ্যে রাখলে যে আলোর বিকিরণ হয় তার মধ্যে কতগুলো নির্দিষ্ট তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের আলো থাকে। অর্থাৎ ভিন্ন ভিন্ন তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের আলোর সমষ্টি পাওয়া যায়। তখন এক একটি আলোক রেখা নির্দিষ্ট তরঙ্গ দৈর্ঘ্য বিশিষ্ট তরঙ্গের স্থান দখল করবে। তাই পারমাণবিক বর্ণালী কতগুলো বিচ্ছিন্ন রেখা।

প্রশ্নঃ রংধনু কীভাবে সৃষ্টি হয়?

উত্তরঃ বৃষ্টির পরে পূর্বাকাশে রংধনু দেখা যায়। বৃষ্টির পর মেঘমুক্ত আকাশে জলকণার উপর যখন সূর্যের আলো আপতিত হয় তখন জলকণা প্রিজমের মত কাজ করে সূর্যের সাদা আলোকে সাতটি রং এ বিশ্লিষ্ট করে। যার ফলে সাত রং-এর রংধনু সৃষ্টি হয়।

প্রশ্নঃ বর্ণালী কোনো মৌলের শনাক্তকারী বৈশিষ্ট্য কীভাবে?

উত্তর: কতগুলো ভিন্ন ভিন্ন মৌলের গ্যাস বা বাষ্পকে উত্তপ্ত করলে সবগুলো পরমাণুর ইলেকট্রনের ধাপান্তর ঘটবে। কিন্তু প্রত্যেকটি পরমাণুর ইলেকট্রনীয় কাঠামো আলাদা। তাই ইলেকট্রন যখন উচ্চ শক্তিস্তরে যায় তখন আলাদা মৌলের পরমাণুতে পার্শ্ববর্তী ইলেকট্রন ও নিউক্লিয়াসের সাথে বিক্রিয়ার প্রভাব সম্পূর্ণ আলাদা।

তাই উত্তেজিত ইলেকট্রন যখন পূর্বাবস্থায় ফিরে আসে তখন বিক্ষিপ্ত রঙিন বর্ণালী ও সম্পূর্ণ আলাদা হয়। যা দিয়ে ঐ পরমাণুগুলোকে শনাক্ত করা যায়।

প্রশ্নঃ কোন বর্ণের আলোতে ফটোসিনথেসিস সবচেয়ে ভাল হয়?

উত্তরঃ আমরা জানি, দৃশ্যমান আলোর  মধ্যে বেগুনী বর্ণের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে কম। আর ফটোসিনথেসিস ক্ষুদ্র তরঙ্গদৈর্ঘ্যরে আলোতে ভালো হয়। তাই বেগুনী বর্ণের আলোতে ফটোসিনথেসিস সবচেয়ে ভাল হয়। অপরদিকে লাল বর্ণের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি হওয়ায় লাল আলোতে ফটোসিনথেসিস সবচেয়ে কম হয়।

প্রশ্নঃ কোন পরমাণুতে শোষণ ও বিকিরণ দুই ধরনের বর্ণালী পাওয়াই সম্ভব- ব্যাখ্যা কর।

উত্তরঃ কোন পরমাণুকে উত্তেজিত করলে ইলেকট্রন নিম্ন শক্তিস্তর থেকে উচ্চ শক্তিস্তরে গমন করে। এই সময় ইলেকট্রন নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তি শোষণ করে তাই শোষণ বর্ণালী পাওয়া যায়।

আবার ইলেকট্রন সব সময় সর্বনিম্ন শক্তি অবস্থায় থাকতে চায়। তাই শোষিত শক্তি বিকিরণ করে পূর্বের অবস্থায় ফিরে আসে। ফলে বিকিরণ বর্ণালী পাওয়া যায়। সুতরাং, বলা যায় পরমাণুতে শোষণ ও বিকিরণ উভয় ধরনের বর্ণালীই পাওয়া যায়।