আমরা এখন সব জায়গাতেই flourescent লাইট ব্যাবহার করতে দেখি।

কিন্তু আমরা বেশির ভাগই এর কার্যনীতি সম্পরকে জানিনা। এই ভাবনা থেকেই আমার পোস্ট টা লেখেছি। এর ভিতরের রহস্য উন্মোচন করে নির্মল আনন্দ উপোভোগ করুন।
এই article এর মধ্যে, আমরা বের করবো কি করে এই সাদা রঙ এর বাতিটা এত উজ্জ্বল আলো প্রদর্শন করে ।আমরা আরো দেখবো এই bulb কেন আমাদের জন্য সাধারন bulb এর তুলনায় বেশি উপযোগী। এছারা এটা তে আধুনিক প্রযুক্তির প্রয়োগ সম্পর্কেও কিছু জানবো।

আলোকময় জগৎ

আলো এর এই সুন্দর উৎস সম্পরকে জানার আগে চলুননা আলো সম্পর্কেই কিছু জেনে নেয়া যাক।স্বাভাবিক ভাবে বলা যায় যে আলো এক প্রকার শক্তি।যার মূল উৎস মূলত পরমাণুর ভেতরে ইলেট্রন নামক একটি ক্ষুদ্র কনিকার নড়াচড়া।অবশ্য আলো কেও অতি ক্ষুদ্র এক ধরণের গতিশীল কণিকা ধরা হয় যার শক্তি ও ভরবেগ আছে কিন্তু ভর নেই!। এক এক বর্নের আলোর জন্য এই সব আলোর কণিকা এক এক তি গুচ্ছ আকারে আসে।এইসব ক্ষুদ্র কণিকা কে ফোটন (photon) নামে ডাকা হয়।

একটি পরমাণু থেকে তখনি ফোটন নির্গত হয় যখন এর ভিতরে electron গুলা উত্তেজিত হয়।এই electron গুলা 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 এর মধ্যে proton গুলো positive charge যুক্ত। যেহেতু বিপরীত চার্জ পরস্পর কে আকর্ষণ করে তাই electron নিউক্লিয়াস কে কেন্দ্র করে ঘোরে। এই আকর্ষন বল কে বলা হয়, electrostatic force. Orbital গুলো যত শক্তি সম্পন্ন হয় এগুলো নিউক্লিয়াস থেকে তত দূরে থাকে। electron গুলো যখন বাহির থেকে শক্তি প্রাপ্ত হয় তখন এটি নিজের orbital ছেড়ে আরো বেশি শক্তি সম্পন্ন অরবিটাল এ যেতে পারে। আবার যখন এতি শক্তি নির্গত করে তখন এটি কম শক্তি সম্পন্ন orbital এ আসে। এই শক্তি মুলত তাড়িতচৌম্বক-তরঙ্গ(electro magnetic wave) আকারে নির্গত হয়। এই তরঙ্গের বিভিন্ন ধরনের wavelength এর জন্য আমরা বিভিন্ন ধরনের শক্তি পাই। শুধুমাত্র নির্দিষ্ট একটি range এর মধ্যে হলে একে আলো বলে। বাকি wavelength এর শক্তি গুলো আমাদের কাছে দৃশ্যমান না। এই অদৃশ্যমান শক্তি শুধু আমরা অনুভব করি।।যাইহোক , কোন পদার্থের মধ্যে পরমাণু যখন সংঘর্ষে লিপ্ত হয়( এই সংঘর্ষ যুদ্ধ্এর মত না, কোন বস্তু উত্তপ্ত হলেই পরমাণু গুলোর মধ্যে সংঘর্ষ হয়) তখন electron গুলো উত্তেজিত হয়ে যায় অর্থাৎ কিনা শক্তি প্রাপ্ত হয় । তখন এগুলো নিজের orbital ছেড়ে বেশি শক্তি সম্পন্ন orbital এ যায়। কিন্তু electron এর ঘুর্ণন নির্দিষ্ট ছকে বাঁধা, তাই একে আবার আগের শক্তি স্তরে ফিরে আসতে হয়। এসময় এটি আবার শক্তি বিকিরণ করে। এই শক্তির তরঙ্গ দৈর্ঘ্য (wavelength) এর অপর নির্ভর আমরা কোন ধরণের শক্তি পাব। কত সুন্দর এই নিয়ম। আরেকটা confusion দূর করা দরকার। একটু আগে আমি বলেছিলাম আলো একধরণের কণিকা যার নাম photon, আবার এর পরেই বলেছি আলো আসলে তরঙ্গ। প্রকৃত অর্থে আলো দুই রূপ এই আচরণ করে। সুবিধার জন্য আমরা ধরে নিই photon এক ধরনের কণা যা কিনা তরঙ্গ আকারে প্রবাহিত হয় (সাবধান আমার এই বাক্যের কোন scientific ভিত্তি নেই, আমি আলচনার সুবিদার্থে শুধু বলেছি )।
নির্গত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের নির্ভর করে কত টুকু শক্তি বিকির্ণ হয়েছে তার ওপর। আবার বিকির্ণ শক্তির পরিমাণ নির্ভর করে, electron এর অবস্থান ( নির্দিষ্ট অবস্থান) এর ওপর। আবার বিভিন্ন পরমাণুর ক্ষেত্রে electron এর অবস্থান বিভিন্ন হয়। তাই, এক এক রকম পরমাণু এক এক ধরনের আলো বা শক্তি release করবে। আলোর রঙও এর ওপর নির্ভর করে। অন্য কথায়, আমরা বিভিন্ন মৌলের পরমাণু কে উত্তেজিত করে বিভিন্ন ধরনের আল পেতে পারি। This is the basic mechanism at work in nearly all light sources. সাধারণ incandescent বাল্বের সাথে ফ্লুরোসেন্ট বাল্ব( যেগুলা আমরা টিউব লাইট 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 ফ্লুরোসেন্ট বাল্ব এ , এই কাজ টি করা হয় রাসায়নিক ক্রিয়ার মাধ্যমে। অবশ্য এই প্রক্রিয়া অত্যন্ত জটিল এবং বিস্তৃত যা, আমাদের এই ক্ষুদ্র আলোচনার মধ্যে ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করা হবে।

কী আছে এর মধ্যে?

টিউব লাইট এর গাঠনিক উপাদান হল একটা সীলড গ্লাস টিউব। এই টিউব টি বায়ুরোধী। টিউবের মধ্যে থাকে সামান্য পরিমাণ মারকারি(পারদ)। আরো থাকে একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস(সাধারণত argon). এই টিউব টিr ভিতর দিক দিয়ে ফসফর powder এর আবরন দেয়া থাকে। এজন্য একে সাদা দেখা যায়। টিউবের দুই প্রান্তে থাকে দুইটি electrode যা এর মধ্যে তড়িৎক্ষেত্র সৃষ্টি করতে পারে। এই electrode দুটো আবার একটি electrical circuit এর সাথে সংযুক্ত থাকে, এই circuit আবার আমাদের A.C. সাপ্লাই এর সাথে যুক্ত থাকে।


যখন আমরা বাল্বের সুইচ on করি(আসলে সুইচ on-off , কমার্শিয়াল term । 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 উল্টোটা) তখন টিউব এর দুই পাশের electrode এ একটি এমন একটি মাত্রার voltage সৃষ্টি হয় (আসলে potential difference!)যার ফলে টিউবের ইনার্ট গ্যাসের মধ্য দিয়ে electron probahito hoy. আসলে electron গুলো এখানে মাধ্যম ছাড়াই মুক্ত ভাবে প্রবাহিত হয় (বিভব (voltage) পার্থক্যের কারনে)। এর ফলে টিউবের ভিতরে কিছু পারদ গলে যায়(electron গুলো পারদ কে আঘাত করে ফলে শক্তি নির্গত হয়, এর ফলে এতি গলে যায় এবং বাষ্পে পরিনিত হয়)। এই প্রক্রিয়ায় যখন electron যায় তখন এগুলো পারদ বাষ্প এর সাথে সংঘর্ষ ঘটায়। এর ফলে পারদ পরমাণু গুলো উত্তেজিত হয়, এর ফলে এর ভিতরের electron গুলো উচ্চ শক্তি স্তরে যায়। আবার যখন এরা নিজের শক্তিস্তরে ফিরে আসে তখন photon নির্গত করে(আসলে electromagnetic wave এর বিকিরন)।
আমরা আগেই জেনেছি, পরমাণু থেকে যে , electromagnetic wave বের হয়, তার ওয়েভলেংথ নির্ভর করে পরমাণু তে electron, এর সজ্যাবিন্যাস এর ওপর। আর পারদের পরমাণু তে electron এর সজ্যা বিন্যাস এরকম যে, এ থেকে নির্গত, electromagnetic wave , দৃশ্যমান আলোর মত না হয়ে,UVR বা আল্ট্রা ভায়লেট রশ্মির মত হয়। এখন তাহলে এই টিউব থেকে আলো পাবার জন্য আমাদের এর wavelength টা convert করতে হবে।
এখন আমরা বুঝবো, এই ফস্ফর পাউডার কেন প্রয়োজন হয়। এইphosphor powder এর বৈশিষ্টই এমন যে এর ওপর UVR পরলে তা দৃশ্যমান আলো তে transform করবে। (এই phosphor এর এই ধর্মের কারনে একে অনেক কাজে ব্যবহার করা হয়।যেমন একে TV তেও ব্যবহার করা হয়।) । phosphor ছাড়াও এরকম আরো কিছু বস্তু আছে যারা এই রকম কাজ করে। এদের প্রতিপ্রভ বা flourescent বলে। (আমার জানা মতে জিংকসালফাইড একধরনের fluorescent পদার্থ।)
আমরা সাধারণভাবে যে বাল্ব ব্যবহার করি(incandescent বাল্ব) সেগুলোতেও এরকম uvr উৎপন্ন হয়।কিন্তু সেগুলো দৃশ্যমান আলো তে transform করা হয় না বলে এইসব বাতিতে অনেক energy loss হয়। আবার এইসব বাতিতে যে আলো তৈরি হয় সেগুলো লালচে হয়। এর অর্থ হলো এর থেকে অনেক infrared ও তৈরি হয়। এজন্য এইসব বাতির আলো গরম হয়। সেই তুলনায় fluorescent বাতি গুলো অনেক বেশি ভালো। এখানে energy loss অত্যন্ত কম, আলো ততোটা গরম না(এই আলো থেকে infrared কম বের হয়, সেই জন্য এই বাতি গুলোর আলো তে লালচে ভাব না থেকে কিছুটা নীলাভ হয়,) । আমরা এতক্ষন জানলাম কি করে এই টিউব এর মধ্যে electric energy , light energy তে রূপান্তরিত হয়। এখন আমরা জানবো কিভাবে, এর মধ্যে current flow সৃষ্টি হয়।

গ্যাসের মাঝে electron এর খেলা

আগের অংশে আমরা জেনেছি, টিউব এর মধ্যে যে তরিৎ প্রবাহের ফলে electron এর ফ্লো সৃষ্টি হয়, এর কারনে পারদ পরমাণু গুলো electron এর সাথে সংঘর্ষ প্রাপ্ত হয়ে উত্তেজিত হয়। এই ফাঁপা টিঊবের মধ্যে এই যে তড়িৎ প্রবাহ সেটা সাধারন বৈদ্যুতিক তার এর প্রবাহের মতই, তবে সেখানে solid (সাধারণত ধাতু)বস্তুর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হয় আর এখানে সেটা হয় গ্যাস এর মধ্যে দিয়ে। দুই ধরনের পরিবাহি(conductor) দুইটি. তবে গ্যাস conductor আর metal conductor(ধাতব পরিবাহী )এর মাঝে আরো কিছু difference রয়েছে।
মেটাল conductor এ, charge পরিবাহিত হয় মুক্ত electron এর মাধ্যমে, electron গুলো এক পরমাণু থেকে অন্য পরমানুতে লাফ দিয়ে negatively-charged area থেকে positively-charged area তে যায়। আম্অরা জানি যে electron গুলো negatively-charged ,এর অর্থ এরা সবসময় positive charge এর দিকে আকর্ষিত হয়। গ্যাস এর মধ্যেও electrical charge , মুক্ত electron দিয়ে পরিবাহিত হয়, এলেচত্রন গুলো এক্ষেত্রে পরমাণু থেকে মুক্ত হয়ে প্রবাহিত হয়। আবার, গ্যাস এর মধ্য দিয়ে positive বা negative আয়ন ,চার্জ পরিবহন করে (আয়ন হল সেই সকল পরমাণু যেগুলো electron ত্যাগ করেছে বা গ্রহন করেছে।)। আয়ন গুলোও বিপরিতধর্মী charge দ্বারা আকর্ষিত হয়।
এই গ্যাস টিউব এর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত করার জন্য fluorescent light এর দুইটি ব্যাপার নিশচিত করতে হয়,
১. মুক্ত electron এবং আয়ন।
২. টিউব এর দুই প্রান্তে বিভব পার্থক্য( চার্জ এর ঘনত্ব এর পার্থক্য)(voltage)
সাধারনভাবে গ্যাস এর মধ্যে কিছু মুক্ত electron এবং আয়ন থাকেনা, কারন সব পরমানুই চার্জ নিরপেক্ষ ধর্ম প্রদর্শন করে থাকে। যখন আমরা কোন fluorescent lamp এর সুইচ অন করি, তখন এটি কাজ করার জন্য প্রয়োজন অনেক মুক্ত electron টিউব এর দুই পাশের electrode( আগে এর পরিচয় দেয়া হয়েছে) থেকে বের করে আনা।
এর বেশ কিছু পদ্ধতি আছে যেগুলো নিচের সেকশ্অন গুলোতে আলোচনা করা হবে।

Start it up

সাধারন fluorescent lamp design এ, এটিকে জ্বালানোর জন্য starter switch(light এর এক পাশে ছোট্ট একটি যন্ত্র) ব্যাবহার করা হয়(আজকাল অবশ্য এটা দেখা জায় না। নিচের ছবির মাধ্যমে এটার mechanism দেখান হল।
যখন আমরা বাতির সুইচ অন করি তখন, starter এর মধ্য দিয়ে একটি bypass circuit তৈরি হয়।(তখনো গ্যাস টিউব এর মধ্যে কোন circuit তৈরি হয় না।)। এই bypass circuit টিউব এর দু’পাশের electrode এর মধ্য দিয়ে আলাদা ভাবে তৈরি হয়। electrode গুলো সাধারন ফিলামেন্ট
এর মত( যেমন টি আমরা incandescent বাল্ব এ দেখি)। যখন এই bypass circuit দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হয় তখন, বিদ্যুত এই ফিলামেন্ট কে উত্তপ্ত করে। এই তাপে আবার ধাতব পৃষ্ঠের electron মুক্ত হয়ে, গ্যাস এ প্রবেশ করে এবং গ্যাস কে আয়নিত করে।

ঠিক একই সময়ে, বৈদ্যুতিক প্রবাহ starter switch এর মধ্যে কয়েকটি মজাদার পর্যায়ক্রমিক কাণ্ড ঘটায়। আমাদের ব্যবহৃত starter switch আসলে একধরনের ছোট্ট discharge bulb, এর মধ্যে থাকে neon gas । এই বাল্ব এর মধ্যে আছে দু’টা electrode জেগুলা পাশাপাশি অবস্থান করে। যখন প্রাথমিক ভাবে বাইপাস সার্কিট এর মাধ্যমে electricity প্রবাহিত হয়, তখন একটা electrical arc এর সৃষ্টি হয় এবং ইলেক্ট্রড দুটির মাঝে কানেকশান তৈরি করে(এসময় বাইপাস সার্কিট টি তৈরি হয়)। electrical arc হল বিদ্যুত এর ঝলকানি(a flow of charged particles) (এর ফলে আলো সৃষ্টি হয়, থিক জেভাবে মূল টিউব এ হয়)। starter এর দু’টি ইলেক্ট্রড এর মধ্যে একটি দ্বিধাতব পাত এর তৈরি যা উত্তপ্ত হলে বেকে যায়। electrical arc এর সৃষ্টি হলে পাত টি গরম হয় ফলে এটি বেকে যায়।

এর ফলে দুটি ইলেক্ট্রড এর মধ্যে সংযগ হয়। ফলেelectrical arc এর প্রয়োজন পরে না। এর ফলে আর তাপও উৎপন্ন হয় না ফলে পাতটি আবার ঠান্ডা হয়ে সোজা হয়ে যায়।( এভাবে বাইপাস সার্কিট টি আবার খুলে জায়(মানে অই সার্কিট দিয়ে আর কোন electricity transmit করেনা)।)


এই সময় এর মধ্যেই, মূল টিউব এর ফিলামেন্ট গরম হয়ে ভিতরের গ্যাস কে আয়নিত করে, এর ফলে electricity প্রবাহের জন্য এক্তা মাধ্যম তৈরি হয়। এখন এই টিউব এর খালি প্রয়োজন একটা শক্তিশালি voltage kick যাতে টিউব এর দুই পাশের electrode এর মাঝে electric arc তৈরি হতে পারে। তাহলেই অবিচ্ছিন্ন তড়িৎ প্রবাহিত হতে পারবে টিউব এর মধ্য দিয়ে। এই voltage kick টি ballast এর মাধ্যমে তৈরি হয়।(ballast টি আসলে একধরনের transformer). কেল্লা ফতে!!!!!!!! । এইভাবে টিউব এর মধ্যে electric flow শুরু হলে এটি জ্বলে উঠবে(কিভাবে জ্বলে তা আমরা আগেই জেনেছি)
।যখন কারেন্ট বাইপাস সার্কিট দিয়ে যায়, তখন এখানে একটা magnetic field সৃষ্টি হয়। এই magnetic field টা প্রবাহিত তড়িতের পরিমান দ্বারা নিয়ন্ত্রিত। যখন বাইপাস সার্কিট টি ভেস্তে যায় তখন ballast তড়িত প্রবাহ হঠাত করেই বৃদ্ধি করে দেয়। এই কারেন্ট প্রবাহের হঠাত বৃদ্ধি পাওয়া , গ্যাস এর মধ্য দিয়ে electric arc তৈরি তে সাহায্য করে। স্টার্টর এর মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহের পরিবর্তে এসময় electrical current টিউব এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। এর ফলে এর মধ্যে দিয়ে মুক্ত electron প্রবাহিত হয়, এগুল আবার পরমানুর সাথে সংঘর্ষ ঘটায়, ফলে আয়ন সৃষ্টি হয়। ফলস্বরুপ plasma অবস্থার সৃষ্টি হয়(মুক্ত আয়ন আর ইলেক্ট্রন এ ভর্তি গ্যাস)। এভাবে তড়িত প্রবাহের জন্য রাস্তা তৈরি হয়।
Electron এর মুক্ত ভাবে বিচরন এর ফলে এটি ফিলামেন্ট কে গরম রাখে। ফলে আরো মুক্ত electron আস্তেই থাকে। ফলে যতক্ষন A.C. supply থাকবে আর ফিলামেন্ট ঠিক থাকবে ততক্ষন আলো জ্বলতেই থাকবে।
তবে এই ধরনের বাল্বের প্রধান সমস্যা হল এরা জ্বলতে কিছুতা সময় নেয়।
তাই বর্তমানে starter switch এর বদলে অন্য একধরনের পধতি ব্যবহার করা হয়। সেতা নাহয় পরে এক্সময় আলছনা করব!!!!!!!!!!!!!!
(আমি একজন নাদান ব্লগার, লেখা পরেই বুজতেসেন অতি অপরিপক্ক, তাই কিছু ভুল থাকলে ক্ষেমা কইরেন, প্লাস দিলে খুশই হমু, মনে চাইলে কএক্টা কমেন্ট মাইরেন, আর যদি মাইনাস দিবার ইচ্ছা লাগে তয় কারন টা কইয়া যাইয়েন, মাইনাস দেওনের কাম নাই)