১৯০০ সালে ম্যাক্স প্লাঙ্ক প্রথম কোয়ান্টাম তত্ত্ব প্রস্তাব করেন। এই তত্ত্ব অনুযায়ী, শক্তি কোনো উৎস থেকে অবিচ্ছিন্নভাবে নির্গত না হয়ে ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র শক্তির প্যাকেট বা গুচ্ছ আকারে নির্গত হয়, যেগুলোকে বলা হয় কোয়ান্টা বা ফোটন। প্রতিটি ফোটনের শক্তি নির্ভর করে বিকিরণের কম্পাঙ্কের উপর।

• প্রতিটি কম্পাঙ্কের জন্য শক্তি প্যাকেটের একটি নির্দিষ্ট সর্বনিম্ন মান থাকে, যা E = hf সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা হয়; এখানে h হলো প্লাঙ্ক ধ্রুবক এবং f হলো বিকিরণের কম্পাঙ্ক।

• প্লাঙ্ক ধ্রুবক (h)-এর মান হলো 6.626 × 10⁻³⁴ জুল-সেকেন্ড।

• শক্তি অবিচ্ছিন্ন না হয়ে বিচ্ছিন্নভাবে নির্গত হয়—এই ধারণাই ছিল শাস্ত্রীয় পদার্থবিজ্ঞানের জন্য এক বৈপ্লবিক আবিষ্কার।

• ১৯০৫ সালে আলবার্ট আইনস্টাইন এই তত্ত্ব ব্যবহার করে আলোক তড়িৎ ক্রিয়া (photoelectric effect)-এর ব্যাখ্যা দেন, যেখানে তিনি প্রমাণ করেন যে আলো কণিকা-স্বভাবও ধারণ করে।

• এই তত্ত্বের সাহায্যে কৃষ্ণবস্তু বিকিরণ (black body radiation) ও ফটো-তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা করা সম্ভব হয়েছে, যা পূর্বে শাস্ত্রীয় তত্ত্ব দ্বারা ব্যাখ্যাত ছিল না।

• তবে কোয়ান্টাম তত্ত্ব দ্বারা আলোর ব্যতিচার, অপবর্তন, বিচ্ছুরণ ও সমবর্তন—এই তরঙ্গ-স্বভাবের ঘটনাগুলি ব্যাখ্যা করা যায় না, কারণ এগুলো আলোর তরঙ্গ ধর্মের সঙ্গে সম্পর্কিত।

• কোয়ান্টাম তত্ত্ব পদার্থবিজ্ঞানে এক নতুন যুগের সূচনা করে এবং পরবর্তীতে কোয়ান্টাম মেকানিক্স বিকাশের ভিত্তি স্থাপন করে।

কোয়ান্টাম তত্ত্ব আলোর প্রকৃতি বোঝার ক্ষেত্রে এক গুরুত্বপূর্ণ বিপ্লব সৃষ্টি করে। এটি আলোর শক্তি বিতরণ ও আলোক-তড়িৎ ক্রিয়ার ব্যাখ্যা প্রদান করে, যা পূর্বের তত্ত্বগুলো ব্যাখ্যা করতে ব্যর্থ ছিল।

• কোয়ান্টাম তত্ত্ব:

  • ১৯০০ সালে ম্যাক্স প্লাঙ্ক আলোর কোয়ান্টাম তত্ত্বের প্রস্তাব দেন।

  • তত্ত্ব অনুসারে শক্তি কোনো উৎস থেকে অবিচ্ছিন্ন তরঙ্গের আকারে না বেরিয়ে ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র শক্তি গুচ্ছ বা প্যাকেট আকারে নিঃসৃত হয়।

  • প্রতিটি কম্পাঙ্কের জন্য এই শক্তি প্যাকেটের একটি সর্বনিম্ন মান থাকে।

  • এই সর্বনিম্ন শক্তি সম্পন্ন কণিকাকে কোয়ান্টাম বা ফোটন বলা হয়।

  • প্লাঙ্কের মতে, কৃষ্ণ বস্তুর বিকিরণ আলাদা আলাদা বা গুচ্ছ গুচ্ছ প্যাকেট আকারে সংঘটিত হয়।

  • ১৯০৫ সালে আইনস্টাইন কোয়ান্টম তত্ত্ব ব্যবহার করে আলোক-তড়িৎ ক্রিয়ার ব্যাখ্যা দেন।

  • এতে আলোর কণা তত্ত্ব পুনর্জীবিত হয়।

• কণা তত্ত্ব (Particle theory):

  • আলো কণার আকারে থাকে, উৎস থেকে সবদিকে নিঃসৃত হয় এবং সরলরেখায় চলে।

  • এটি আলোর বিচ্ছুরণ, ব্যতিচার, অপবর্তন ইত্যাদির ব্যাখ্যা দিতে ব্যর্থ।

• তরঙ্গ তত্ত্ব (Wave theory):

  • আলো তরঙ্গাকারে ইথার নামক কাল্পনিক মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে।

  • তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের ভিন্নতার কারণে আলোর বর্ণ ভিন্ন হয়।

  • এটি আলোর অনেক বৈশিষ্ট্য ব্যাখ্যা করতে সক্ষম হলেও মাইকেলসন-মর্লির পরীক্ষায় ইথারের অস্তিত্ব নেই প্রমাণিত হওয়ায় বিতর্কিত।

• তাড়িতচৌম্বক তত্ত্ব (Electromagnetic theory):

  • গতিশীল তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রের দ্রুত পর্যাবৃত্ত পরিবর্তনের ফলে শক্তি বিকিরণ ঘটে।

  • দৃশ্য তরঙ্গই আলো।

  • এর জন্য কোনো মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না।

  • কিন্তু এটি ফটো-তড়িৎ প্রতিক্রিয়া বা কৃষ্ণ বস্তুর বিকিরণ ব্যাখ্যা করতে ব্যর্থ।

বেগুনী বর্ণের শক্তি সবচেয়ে বেশি কারণ এটি বর্ণালীর সবচেয়ে কম দৈর্ঘ্যের তরঙ্গদৈর্ঘ্য ধারণ করে। আলোতে বিভিন্ন বর্ণের প্রতিটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য আলাদা, এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য যত ছোট, তার শক্তি তত বেশি। বর্ণালীতে সাধারণত সাতটি বর্ণের দেখা পাওয়া যায়: লাল, কমলা, হলুদ, সবুজ, নীল, বেগুনী, এবং বেগুনি বর্ণের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে কম। এর মানে, বেগুনী আলোতে শক্তির পরিমাণ সবচেয়ে বেশি থাকে।

এখানে কিছু পয়েন্ট তুলে ধরা হলো:

• আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও শক্তির মধ্যে পাল্লা আছে: তরঙ্গদৈর্ঘ্য যত ছোট হবে, শক্তি তত বেশি হবে। এটি একটি মৌলিক গাণিতিক সম্পর্ক।

• বেগুনী বর্ণ আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 380–450 ন্যানোমিটার এর মধ্যে থাকে, যা অন্যান্য বর্ণের চেয়ে ছোট।

• লাল বর্ণ এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 620–750 ন্যানোমিটার, যা বেগুনীর চেয়ে অনেক বেশি, ফলে এর শক্তি কম থাকে।

• আলোর শক্তি সূর্য থেকে পৃথিবী পর্যন্ত আসার সময় বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোর বর্ণের মধ্যে তাপীয় কার্যকলাপ সৃষ্টি করে, এবং বেগুনী বর্ণ তার শক্তি এবং তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয় বেশি।

তাহলে, বেগুনী বর্ণের শক্তি সবচেয়ে বেশি এবং এটি অন্যান্য বর্ণগুলির তুলনায় বেশি তেজস্ক্রিয়।