অ্যাকোস্টোইলাস্টিক প্রভাব

অ্যাকোস্টোইলাস্টিক প্রভাব (Acoustoelastic Effect)

অ্যাকোস্টোইলাস্টিক প্রভাব হলো এমন একটি ঘটনা যেখানে কোনো স্থিতিস্থাপক পদার্থ প্রাথমিক স্থির (স্থিতিশীল) চাপক্ষেত্রের অধীনে থাকলে সেই পদার্থের ভেতরে শব্দ তরঙ্গের বেগ—দ্রাঘিমাংশ (longitudinal) এবং শিয়ার (shear) উভয় তরঙ্গের বেগ—পরিবর্তিত হয়।

এটি একটি অরৈখিক (non-linear) প্রভাব, যা কোনো অবিচ্ছিন্ন ভরবিশিষ্ট পদার্থে যান্ত্রিক চাপ (stress) ও সসীম বিকৃতি (finite strain)-এর মধ্যে গঠনগত (constitutive) সম্পর্কের ফল।

ক্লাসিক্যাল রৈখিক স্থিতিস্থাপকতা তত্ত্ব অনুযায়ী, অধিকাংশ স্থিতিস্থাপক পদার্থে ক্ষুদ্র বিকৃতি একটি রৈখিক সম্পর্কের মাধ্যমে বর্ণনা করা যায়, যেখানে প্রয়োগকৃত চাপ ও সৃষ্ট বিকৃতির মধ্যে সরল আনুপাতিক সম্পর্ক থাকে। এই সম্পর্ককে সাধারণত **সাধারণীকৃত হুকের সূত্র (Generalised Hooke’s Law)** বলা হয়।

রৈখিক স্থিতিস্থাপক তত্ত্বে দ্বিতীয়-ক্রমের স্থিতিস্থাপক ধ্রুবক (যেমন λ এবং μ) ব্যবহৃত হয়। এই তত্ত্ব অনুসারে, কোনো স্থিতিস্থাপক পদার্থে দ্রাঘিমাংশ ও শিয়ার শব্দ তরঙ্গের বেগ ধ্রুব থাকে এবং প্রয়োগকৃত চাপ দ্বারা প্রভাবিত হয় না।

অন্যদিকে, অ্যাকোস্টোইলাস্টিক প্রভাবের ক্ষেত্রে চাপ ও বিকৃতির সম্পর্ককে উচ্চতর ক্রম পর্যন্ত সম্প্রসারণ করা হয় (অরৈখিক স্থিতিস্থাপকতা তত্ত্ব)। ফলে দ্রাঘিমাংশ ও শিয়ার তরঙ্গের বেগ পদার্থের চাপাবস্থার উপর নির্ভরশীল হয়ে যায়। তবে চাপমুক্ত অবস্থায় (unstressed material) রৈখিক স্থিতিস্থাপক তত্ত্বের ধ্রুব শব্দবেগই পুনরুদ্ধার হয়।

অ্যাকোস্টোইলাস্টিক প্রভাব প্রথম ১৯২৫ সালে Léon Brillouin দ্বারা অনুসন্ধান করা হয়। তিনি দেখান যে হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ প্রয়োগ করলে শব্দ তরঙ্গের বেগ আনুপাতিক হারে হ্রাস পায়। তবে তাঁর তত্ত্বের একটি ফলাফল ছিল—যথেষ্ট বড় চাপ প্রয়োগ করলে শব্দ তরঙ্গের বিস্তার বন্ধ হয়ে যাবে। পরে প্রমাণিত হয় যে এই আপাত-বিরোধী ফলাফলটি সৃষ্টি হয়েছিল এই ভুল অনুমানের কারণে যে স্থিতিস্থাপক ধ্রুবকসমূহ চাপের দ্বারা প্রভাবিত হয় না।

১৯৩৭ সালে Francis Dominic Murnaghan রৈখিক স্থিতিস্থাপক তত্ত্বকে সম্প্রসারিত করে একটি গাণিতিক তত্ত্ব উপস্থাপন করেন, যা সমদিকী (isotropic) স্থিতিস্থাপক পদার্থে সসীম বিকৃতিকেও অন্তর্ভুক্ত করে। এই তত্ত্বে তিনটি তৃতীয়-ক্রমের স্থিতিস্থাপক ধ্রুবক—l, m এবং n—অন্তর্ভুক্ত ছিল।

১৯৫৩ সালে Hughes and Kelly মার্নাঘানের তত্ত্ব ব্যবহার করে পরীক্ষামূলক গবেষণার মাধ্যমে পলিস্টাইরিন, আর্মকো লোহা এবং পাইরেক্সসহ বিভিন্ন স্থিতিস্থাপক পদার্থের উচ্চতর-ক্রমের স্থিতিস্থাপক ধ্রুবকের সাংখ্যিক মান নির্ধারণ করেন। তাদের গবেষণায় হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ এবং একাক্ষীয় সংকোচন (uniaxial compression) প্রয়োগ করা হয়েছিল।