একটি সমবর্তক ফিল্টার স্বচ্ছ কাঠের ভেতর দিয়ে দৃশ্য আরও স্পষ্ট করে

এক মিলিমিটার পুরু বালসা কাঠের একটি পাত, যা থেকে লিগনিন — আলো শোষণকারী উপাদান — সরিয়ে একটি স্বচ্ছ প্লাস্টিক ভরে দেওয়া হয়েছে, তার ভেতর দিয়ে প্রায় 200 মিটার দূরের একটি ভবন চেনা যায়।

তবু দৃশ্যটি দুধসাদা থেকে যায়। আলোকবিজ্ঞানে একে বলে ঝাপসাভাব (haze): আলোর সেই ভাগ, যা পার হয় কিন্তু সোজা পথ থেকে ছিটকে যায়। ঝাপসাভাব যত বেশি, ছবি তত অস্পষ্ট। সুইডেনের কেটিএইচ রয়্যাল ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি (KTH Royal Institute of Technology) ও স্টকহোম বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি দলের কাছে ঝাপসাভাবই সেই বাধা, যা এখনও এই উপাদানকে “কাঠের কাচ” থেকে আলাদা করে রাখে — জানালার জন্য একটি নবায়নযোগ্য বিকল্প। তাঁরা উল্লেখ করেন, সাধারণ কাচ তৈরিতে অনেক শক্তি লাগে এবং তা একটি সসীম সম্পদের ওপর নির্ভর করে: নদীগর্ভের বালি।

নব্বই শতাংশ পার হয়, তার অনেকটাই পথভ্রষ্ট

তাঁদের প্লাস্টিক, PMMA, ফেনানথ্রিন (phenanthrene) নামের একটি অণু দিয়ে মিশ্রিত। এতে এর প্রতিসরাঙ্ক (refractive index) — একটি সংখ্যা, যা ঠিক করে একটি উপাদান আলোকে কতটা জোরে বাঁকায় — বেড়ে প্রায় 1.53 হয়, যা কাঠের কোষপ্রাচীরের প্রতিসরাঙ্কের কাছাকাছি। দুটি উপাদানের প্রতিসরাঙ্ক একই হলে আলো না বেঁকেই একটি থেকে অন্যটিতে পার হয়। আয়তনের মাত্র 8% কাঠ।

সাধারণ, অসমবর্তিত আলোয় পাতটি প্রায় 90% সবুজ আলো (তরঙ্গদৈর্ঘ্য 550 ন্যানোমিটার) এবং 800-এর দিকে প্রায় 92% গাঢ় লাল আলো সঞ্চালন করে। ঝাপসাভাব অবশ্য কমে কেবল বেগুনি আলোয় (400 ন্যানোমিটার) প্রায় 60% থেকে সবুজে 43% এবং গাঢ় লালে প্রায় 30%-এ। লেখকদের হিসাবে, বিরল কিছু ব্যতিক্রম ছাড়া, অন্তত এক মিলিমিটার পুরু সেলুলোজ-সমৃদ্ধ নমুনার এ পর্যন্ত সেরা ঝাপসাভাব প্রায় 50%-এর আশপাশে ঘোরে। তাঁরা লেখেন, ব্যবহারোপযোগী কাঠের কাচের জন্য দরকার অন্তত দশ গুণ কম।

আলোর কম্পন ঘুরিয়ে দেওয়া

আলো একটি তরঙ্গ, যার তড়িৎক্ষেত্র একটি নির্দিষ্ট দিকে দোলে: এটিই এর সমবর্তন (polarization)। একটি সমবর্তক ফিল্টার কেবল একটি দিককে পার হতে দেয়। দলটি সেই দিকটি 0° (কাঠের আঁশ বরাবর) থেকে 90° (আঁশের আড়াআড়ি) পর্যন্ত ঘুরিয়েছে, এবং বেরিয়ে আসা আলো সংগ্রহ করেছে একটি ইন্টিগ্রেটিং স্ফিয়ার (integrating sphere) দিয়ে, একটি ফাঁপা গোলক, যা সব দিক থেকে আলো জড়ো করে।

• আঁশের আড়াআড়ি, গাঢ় লাল আলোয়, 800 ন্যানোমিটারের কাছে, ঝাপসাভাব নেমে আসে প্রায় 21%-এ — লেখকদের মতে, যা ময়লা কাচের মাত্রার কাছাকাছি।
• আঁশ বরাবর, ঝাপসাভাব অনেক বেশি থাকে এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সঙ্গে প্রায় বদলায় না।
• 532 ন্যানোমিটারের একটি আলাদা লেজার দিয়ে ঝাপসাভাব 0°-এ 55.9% থেকে 90°-এ 40.7%-এ নামে; অসমবর্তিত আলো দেয় প্রায় 45%।
• মোট সঞ্চালিত আলো প্রায় নড়ে না। বদলায় কেবল বিচ্যুত হওয়া অংশটুকু।

একটি প্রত্যয়িত প্রামাণ্য নমুনা দুটি সমবর্তনেই একই ঝাপসাভাব দিয়েছে, তাই প্রভাবটি যন্ত্র থেকে আসছে না। সাধারণ, প্রতিসরাঙ্ক না-মেলানো PMMA দিয়ে তৈরি একটি পাত দুই ক্ষেত্রেই ঝাপসা থাকে: আঁশ বরাবর প্রায় 86%, আড়াআড়ি 79%।

তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সঙ্গে ঝাপসাভাব কমে, সবচেয়ে দ্রুত কমে যখন আলো আঁশের আড়াআড়ি সমবর্তিত (90°) এবং প্রায় কমেই না যখন তা আঁশ বরাবর (0°); 532 ন্যানোমিটারে এটি প্রায় 56% থেকে 41%-এ নামে, যখন সঞ্চালন থাকে 86% থেকে 90%-এর মধ্যে। — চিত্র 2, Song et al. (2026), arXiv:2610.33459.

আঁশ বরাবর এক প্রতিসরাঙ্ক, আড়াআড়ি আরেক

দায়ী হলো সেলুলোজ, সেই কেলাসিত কাঠামো, যা যৌগিক উপাদানটিকে তার শক্তি দেয়। সেলুলোজ দ্বিপ্রতিসারী (birefringent): এর প্রতিসরাঙ্ক সমবর্তনের ওপর নির্ভর করে। গবেষণাপত্রে ব্যবহৃত প্রতিনিধিত্বমূলক মান অনুযায়ী, প্লাস্টিক প্রায় 1.53-এ, সেলুলোজ আঁশের আড়াআড়ি প্রায় 1.52 এবং আঁশ বরাবর 1.58: এক দিকে 0.01, অন্য দিকে 0.05 অমিল। তাই আঁশের আড়াআড়ি কম্পিত আলো প্রায় মিলে যাওয়া একটি উপাদানের মুখোমুখি হয় এবং খুব সামান্যই বেঁকে যায়; আঁশ বরাবর, পাঁচ গুণ বড় অমিলটি তাকে বিক্ষিপ্ত করে।

আঁশের আড়াআড়ি, ঝাপসাভাব কমে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বর্গের ব্যস্তানুপাতে, সঙ্গে প্রায় 8 শতাংশ-বিন্দুর একটি ধ্রুবক, যা সম্ভবত পৃষ্ঠের অমসৃণতা থেকে আসে (প্রায় নিখুঁত মিল: R² = 0.994, যেখানে 1 মানে নিখুঁত)। ধ্রুপদি র‍্যালে (Rayleigh) সীমায়, যা বিক্ষেপকগুলোকে — আলোকে পথচ্যুত করা ক্ষুদ্র বৈশিষ্ট্যগুলোকে — অতি নগণ্য ক্ষুদ্র ধরে, সূত্রটি হতো অনেক বেশি খাড়া: তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চতুর্থ ঘাতের ব্যস্তানুপাতে। মৃদুতর ঢালটি বরং খাপ খায় সসীম আকারের, দুর্বল বৈপরীত্যের কণার সঙ্গে, যা র‍্যালে–গানস–ডিবাই (Rayleigh–Gans–Debye) নামের একটি মডেলে বর্ণিত। সরু সিলিন্ডারের ক্ষেত্রে প্রয়োগ করলে, 0.02 থেকে 0.01 পর্যন্ত অমিল ধরে, এটি 50 থেকে 200 ন্যানোমিটারের একটি সাধারণ আকার দেয় — অনুমানের ওপর দাঁড়ানো একটি আন্দাজ, পরিমাপ নয়। তা কাঠের কোষগহ্বরের চেয়ে অনেক ছোট, যেগুলো প্রায় 30 মাইক্রোমিটার চওড়া: বিক্ষেপকগুলো রয়েছে কোষপ্রাচীরের ভেতরে।

বাতাসের ফাঁক উল্টোটা করত: আঁশ বরাবর সরু ফাঁকগুলো আঁশের আড়াআড়ি সমবর্তিত আলোকেই সবচেয়ে বেশি বিক্ষিপ্ত করত। পরীক্ষিত অঞ্চলগুলোতে ইলেকট্রন অণুবীক্ষণ যন্ত্রের ছবিতে প্লাস্টিক ও প্রাচীরের মধ্যে কোনো স্পষ্ট ফাঁক দেখা যায়নি।

প্রাচীরের ভেতরে এক জোড়াতালির নকশা

স্ক্যানিং ইলেকট্রন বিবর্তনে (scanning electron diffraction) একটি ইলেকট্রন রশ্মি 200 ন্যানোমিটার পুরু একটি টুকরোকে প্রতি 30 ন্যানোমিটার অন্তর অতিক্রম করে; প্রতিটি বিন্দুর নকশা দেখায় সেখানে সুবিন্যস্ত সেলুলোজ আছে কি না। দলটি সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইডে ভেজানোসহ ও ভেজানো ছাড়া তৈরি পাতগুলোর তুলনা করেছে; এই ভেজানো প্রাচীরগুলোকে ফুলিয়ে তোলে, যাতে প্লাস্টিক ভেতরে ঢুকতে পারে। সেলুলোজের সংকেত দেখা যায় ভেজানো ছাড়া 98% অবস্থানে, ভেজানোসহ 51%-এ।

প্রক্রিয়াজাত প্রাচীরগুলো এক জোড়াতালির নকশা তৈরি করে: তীক্ষ্ণ কেলাসিত বিন্দুর পাশে দুর্বল বা কোনো সংকেত নেই এমন এলাকা, সম্ভবত প্লাস্টিকে সমৃদ্ধ। ভেজানোটি তবু অপরিহার্য, কারণ এটি প্লাস্টিককে এমন ছিদ্রগুলো ভরাট করতে দেয়, যেগুলো নইলে আলোকে অনেক বেশি জোরে বিক্ষিপ্ত করত। লেখকদের লক্ষ্য হলো ভেজানোটি রেখেই পাশাপাশি থাকা টুকরোগুলোকে আলোকীয়ভাবে একরকম করা।

যে আলো সোজা যায়

আঁশের আড়াআড়ি সমবর্তিত, 150 ফেমটোসেকেন্ড (সেকেন্ডের শত কোটি ভাগের এক ভাগের দশ লক্ষ ভাগের এক ভাগ) স্থায়ী লেজার স্পন্দনগুলো বেরিয়ে আসার সময় মাপা হয়েছে; কাঠের ভেতর দিয়ে এঁকেবেঁকে চলা আলো দেরিতে পৌঁছাত এবং প্রতিটি স্পন্দনকে ছড়িয়ে দিত। সংগ্রাহক চিরটিকে কেন্দ্র থেকে 0.70 মিলিমিটার সরালে আলো কেন্দ্রীয় মানের 19%-এ নেমে আসে, তবু স্পন্দনগুলো 5 থেকে 8 পিকোসেকেন্ড (সেকেন্ডের লক্ষ কোটি ভাগের এক ভাগ) চওড়াই থাকে — ক্যামেরার নিজস্ব প্রায় 4 পিকোসেকেন্ডের অস্পষ্টতার চেয়ে সামান্যই বেশি — কোনো প্রসারণ ছাড়া — আগের পরিমাপে প্রাকৃতিক কাঠের ক্ষেত্রে যা দেখা গিয়েছিল তার বিপরীতে। আলো প্রায় সোজা পথে যায়। প্রায় 20% ঝাপসাভাবে, লেখকদের অনুমান, পাতের ভেতরে একটি ফোটনের দুবার বিক্ষিপ্ত হওয়ার সম্ভাবনা কয়েক শতাংশ।

নতুন প্রস্তুত-প্রণালির বদলে একটি ফিল্টার

এরপর দলটি ঘরের আলোয় পাতের 30 সেন্টিমিটার পেছনে রাখা একটি লোগো ও একটি রঙের কার্ডের ছবি তুলেছে।

একই লোগো ও রঙের কার্ড, 30 সেন্টিমিটার দূর থেকে, কেবল পাতের ভেতর দিয়ে (a), আঁশ বরাবর একটি সমবর্তকসহ (b) এবং আঁশের আড়াআড়ি একটি সমবর্তকসহ (c) দেখা। — চিত্র 5, Song et al. (2026), arXiv:2610.33459.

খালি পাতের ভেতর দিয়ে লোগোটি চেনা যায়, কিন্তু এর লেখা অস্পষ্ট। আঁশ বরাবর ফিল্টার রাখলে লোগোটি আরও ঝাপসা হয়ে যায়। আঁশের আড়াআড়ি ঘোরালে অক্ষরগুলো তীক্ষ্ণ হয় এবং রঙের মাঝের সীমানাগুলো দৃঢ় হয় — একটি ম্লানতর ছবিতে, যা কেবল একটি সমবর্তন রাখার মূল্য।