পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ৯ম অধ্যায়। এখানে ৬৬৬টি প্রশ্ন আছে — বোর্ড, ঢাবি, বুয়েট আর মেডিকেল ভর্তি পরীক্ষা থেকে বাছাই করা, প্রতিটার নিচে পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া। উত্তর দেখার আগে নিজে একবার চেষ্টা করে নিও।
৬৬৬ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ৯
পাতা ১/৩৪
-
১
রাদারফোর্ডের বিখ্যাত পরীক্ষায় কী দিয়ে কী আঘাত করা হয়েছিল?
- ক পাতলা সোনার পাতে ইলেকট্রন
- খ সিসার পাতে γ-রশ্মি
- গ অ্যালুমিনিয়াম পাতে নিউট্রন
- ঘ পাতলা সোনার পাতে α-কণা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) পাতলা সোনার পাতে α-কণা
রাদারফোর্ডের নির্দেশে গাইগার ও মার্সডেন পাতলা সোনার পাতে α-কণা নিক্ষেপ করে তাদের বিচ্ছুরণ পর্যবেক্ষণ করেন।
পর্দায় জিংক সালফাইডের প্রলেপ ছিল, যাতে α-কণা পড়লে ক্ষুদ্র আলোর ঝলক দেখা যেত। -
২
পরীক্ষায় সোনার পাত ব্যবহার করা হয়েছিল কেন?
- ক সোনাকে খুব পাতলা পাতে পিটিয়ে নেওয়া যায়
- খ সোনা সবচেয়ে সস্তা ধাতু
- গ সোনা α-কণা শোষণ করে
- ঘ সোনার গলনাঙ্ক সবচেয়ে বেশি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সোনাকে খুব পাতলা পাতে পিটিয়ে নেওয়া যায়
সোনা অত্যন্ত নমনীয়, তাই একে কয়েকশ পরমাণু পুরুত্বের পাতে পরিণত করা যায়।
পাত পুরু হলে α-কণা বহুবার বিচ্ছুরিত হতো এবং ফলাফল ব্যাখ্যা করা যেত না। ভারী নিউক্লিয়াস হওয়ায় বিচ্ছুরণও স্পষ্ট হয়। -
৩
রাদারফোর্ডের পরীক্ষায় বেশিরভাগ α-কণার কী হয়েছিল?
- ক সবগুলোই বড় কোণে বেঁকে গিয়েছিল
- খ প্রায় সোজা পাত ভেদ করে চলে গিয়েছিল
- গ সবগুলোই ফিরে এসেছিল
- ঘ সবগুলোই শোষিত হয়েছিল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) প্রায় সোজা পাত ভেদ করে চলে গিয়েছিল
বেশিরভাগ α-কণাই প্রায় বিনা বাধায় সোজা চলে গিয়েছিল।
এ থেকে সিদ্ধান্ত: পরমাণুর ভেতরটা বেশিরভাগই ফাঁকা। -
৪
অতি অল্প কিছু α-কণা প্রায় ১৮০° ফিরে আসা থেকে কী সিদ্ধান্ত এসেছিল?
- ক পরমাণু নিরেট
- খ পরমাণুর কেন্দ্রে অতি ক্ষুদ্র, ভারী ও ধনাত্মক নিউক্লিয়াস আছে
- গ পরমাণুতে ইলেকট্রন নেই
- ঘ α-কণা ঋণাত্মক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) পরমাণুর কেন্দ্রে অতি ক্ষুদ্র, ভারী ও ধনাত্মক নিউক্লিয়াস আছে
রাদারফোর্ড বলেছিলেন এটি যেন "টিস্যু পেপারে ১৫ ইঞ্চি গোলা ছুড়লে তা ফিরে আসার মতো"।
এত বড় বিকর্ষণ পেতে হলে পরমাণুর সমস্ত ধনাত্মক আধান ও প্রায় সমস্ত ভর অতি ক্ষুদ্র কেন্দ্রে জমা থাকতে হবে — এটিই নিউক্লিয়াস। -
৫
থমসনের "প্লাম পুডিং" মডেল অনুযায়ী পরমাণুর গঠন কেমন ছিল?
- ক ধনাত্মক আধানের গোলকের মধ্যে ইলেকট্রন ছড়ানো
- খ কেন্দ্রে নিউক্লিয়াস, চারপাশে ইলেকট্রন
- গ শুধু ইলেকট্রন দিয়ে গঠিত
- ঘ সম্পূর্ণ ফাঁকা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ধনাত্মক আধানের গোলকের মধ্যে ইলেকট্রন ছড়ানো
থমসনের মতে পরমাণু ছিল একটি সুষমভাবে ছড়ানো ধনাত্মক গোলক, যার ভেতরে ইলেকট্রন কিসমিসের মতো বসানো।
এই মডেলে বড় কোণে বিচ্ছুরণ সম্ভব ছিল না, তাই রাদারফোর্ডের পরীক্ষায় এটি বাতিল হয়ে যায়। -
৬
রাদারফোর্ডের মডেলে ইলেকট্রনের অবস্থান কেমন?
- ক নিউক্লিয়াসের ভেতরে স্থির
- খ পরমাণুর বাইরে
- গ নিউক্লিয়াসের চারপাশে কক্ষপথে ঘুরছে
- ঘ ধনাত্মক গোলকে বসানো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) নিউক্লিয়াসের চারপাশে কক্ষপথে ঘুরছে
রাদারফোর্ড সৌরজগতের অনুরূপ মডেল দেন — কেন্দ্রে নিউক্লিয়াস (সূর্য), চারপাশে ইলেকট্রন কক্ষপথে ঘূর্ণায়মান (গ্রহ)।
কেন্দ্রমুখী বল জোগায় নিউক্লিয়াস ও ইলেকট্রনের মধ্যে কুলম্ব আকর্ষণ। -
৭
রাদারফোর্ড মডেলের সবচেয়ে বড় সীমাবদ্ধতা কোনটি?
- ক ঘূর্ণায়মান ইলেকট্রন বিকিরণ করে শক্তি হারিয়ে নিউক্লিয়াসে পড়ে যাওয়ার কথা
- খ এটি নিউক্লিয়াসের অস্তিত্ব ব্যাখ্যা করে না
- গ এটি ইলেকট্রনের আধান ভুল বলে
- ঘ এটি পরমাণুর ভর ব্যাখ্যা করে না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ঘূর্ণায়মান ইলেকট্রন বিকিরণ করে শক্তি হারিয়ে নিউক্লিয়াসে পড়ে যাওয়ার কথা
ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্বমতে ত্বরিত আধান বিকিরণ করে। কক্ষপথে ঘোরা ইলেকট্রন ত্বরিত, তাই তার শক্তি হারিয়ে সর্পিল পথে নিউক্লিয়াসে পড়ে যাওয়ার কথা — প্রায় 10⁻⁸ সেকেন্ডে।
বাস্তবে পরমাণু স্থায়ী, তাই মডেলটি পরমাণুর স্থায়িত্ব ব্যাখ্যা করতে ব্যর্থ। -
৮
রাদারফোর্ড মডেল অনুযায়ী পরমাণুর বর্ণালি কেমন হওয়ার কথা ছিল?
- ক রেখা বর্ণালি
- খ শুধু একটিমাত্র রেখা
- গ অবিচ্ছিন্ন
- ঘ কোনো বর্ণালিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) অবিচ্ছিন্ন
সর্পিল পথে পড়তে পড়তে ইলেকট্রনের কম্পাঙ্ক ক্রমাগত বদলাত, তাই বর্ণালি হতো অবিচ্ছিন্ন।
কিন্তু বাস্তবে হাইড্রোজেনের বর্ণালি বিচ্ছিন্ন রেখা দিয়ে গঠিত — এটিই মডেলটির দ্বিতীয় বড় ব্যর্থতা। -
৯
α-কণা আসলে কী?
- ক উচ্চ শক্তির ইলেকট্রন
- খ তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ
- গ নিউট্রনের স্রোত
- ঘ হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (2 প্রোটন + 2 নিউট্রন)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (2 প্রোটন + 2 নিউট্রন)
α-কণা হলো হিলিয়াম নিউক্লিয়াস — 2টি প্রোটন ও 2টি নিউট্রন, আধান +2e, ভর 4 u।
ধনাত্মক আধান থাকায় সোনার নিউক্লিয়াসের কাছে গেলে প্রবল কুলম্ব বিকর্ষণ অনুভব করে। -
১০
α-কণা নিউক্লিয়াসের কাছে গিয়ে বিচ্ছুরিত হয় কোন বলের কারণে?
- ক মহাকর্ষ বল
- খ কুলম্ব বিকর্ষণ বল
- গ নিউক্লিয় আকর্ষণ বল
- ঘ চৌম্বক বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কুলম্ব বিকর্ষণ বল
α-কণা ও নিউক্লিয়াস দুটিই ধনাত্মক, তাই তাদের মধ্যে কুলম্ব বিকর্ষণ কাজ করে।
মহাকর্ষ বল এখানে নগণ্য, আর নিউক্লিয় বল অতি স্বল্প পাল্লার — α-কণা সেখানে পৌঁছানোর আগেই ফিরে আসে। -
১১
পরমাণুর ব্যাসার্ধ ও নিউক্লিয়াসের ব্যাসার্ধের অনুপাত প্রায় কত?
- ক 10² : 1
- খ 10⁵ : 1
- গ 10¹⁰ : 1
- ঘ 10 : 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 10⁵ : 1
পরমাণুর ব্যাসার্ধ প্রায় 10⁻¹⁰ m, নিউক্লিয়াসের প্রায় 10⁻¹⁵ m।
অনুপাত 10⁵ : 1 — অর্থাৎ পরমাণু ফুটবল মাঠ হলে নিউক্লিয়াস মাঝখানে রাখা একটি মটরদানার মতো। এজন্যই পরমাণু কার্যত ফাঁকা। -
১২
নিউক্লিয়াসের আয়তন পরমাণুর আয়তনের কত ভাগ?
- ক প্রায় 10⁻⁵ ভাগ
- খ প্রায় অর্ধেক
- গ প্রায় সমান
- ঘ প্রায় 10⁻¹⁵ ভাগ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) প্রায় 10⁻¹⁵ ভাগ
ব্যাসার্ধের অনুপাত 10⁻⁵, আর আয়তন ব্যাসার্ধের ঘনের সমানুপাতিক।
তাই আয়তনের অনুপাত (10⁻⁵)³ = 10⁻¹⁵ — অথচ পরমাণুর প্রায় পুরো ভরই এই ক্ষুদ্র অংশে জমা। -
১৩
রাদারফোর্ডের পরীক্ষা থেকে কোন রাশিটি নির্ণয় করা সম্ভব হয়েছিল?
- ক ইলেকট্রনের ভর
- খ পরমাণুর বর্ণালি
- গ নিউট্রনের অস্তিত্ব
- ঘ নিউক্লিয়াসের আধান ও আকারের ঊর্ধ্বসীমা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) নিউক্লিয়াসের আধান ও আকারের ঊর্ধ্বসীমা
বিচ্ছুরণের কৌণিক বণ্টন থেকে নিউক্লিয়াসের আধান Ze এবং নিকটতম দূরত্ব থেকে আকারের ঊর্ধ্বসীমা পাওয়া যায়।
ইলেকট্রনের ভর মেপেছিলেন থমসন, আর নিউট্রন আবিষ্কার করেন চ্যাডউইক ১৯৩২ সালে। -
১৪
পরমাণুর প্রায় সমস্ত ভর কোথায় কেন্দ্রীভূত?
- ক নিউক্লিয়াসে
- খ ইলেকট্রন মেঘে
- গ সমানভাবে ছড়ানো
- ঘ পরমাণুর পৃষ্ঠে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) নিউক্লিয়াসে
প্রোটন ও নিউট্রনের ভর ইলেকট্রনের প্রায় ১৮৩৬ গুণ, আর তারা সবাই নিউক্লিয়াসে।
তাই পরমাণুর ৯৯.৯% এর বেশি ভর নিউক্লিয়াসে কেন্দ্রীভূত, যদিও তা আয়তনের নগণ্য অংশ দখল করে। -
১৫
বোরের প্রথম স্বীকার্য কী?
- ক ইলেকট্রন যেকোনো কক্ষপথে ঘুরতে পারে
- খ ইলেকট্রন নির্দিষ্ট কিছু স্থির কক্ষপথে ঘোরে এবং তখন বিকিরণ করে না
- গ ইলেকট্রন সবসময় বিকিরণ করে
- ঘ ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসে স্থির থাকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ইলেকট্রন নির্দিষ্ট কিছু স্থির কক্ষপথে ঘোরে এবং তখন বিকিরণ করে না
বোর ধরে নেন ইলেকট্রন কেবল কিছু নির্দিষ্ট অনুমোদিত কক্ষপথে ঘুরতে পারে এবং সেখানে থাকা অবস্থায় শক্তি বিকিরণ করে না।
এই একটিমাত্র অনুমান দিয়েই রাদারফোর্ড মডেলের স্থায়িত্ব সমস্যা কেটে যায়। এদের বলা হয় স্থির কক্ষপথ। -
১৬
বোরের দ্বিতীয় স্বীকার্য অনুযায়ী কোন রাশিটি কোয়ান্টায়িত?
- ক কৌণিক ভরবেগ
- খ রৈখিক ভরবেগ
- গ ভর
- ঘ আধান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কৌণিক ভরবেগ
বোরের কোয়ান্টায়ন শর্ত: mvr = nh2π
অর্থাৎ ইলেকট্রনের কৌণিক ভরবেগ শুধু h2π-এর পূর্ণ গুণিতক হতে পারে। এখান থেকেই কক্ষপথের ব্যাসার্ধ ও শক্তি নির্ধারিত হয়। -
১৭
বোরের তৃতীয় স্বীকার্য কী বলে?
- ক ইলেকট্রন কক্ষপথ বদলাতে পারে না
- খ শক্তি অবিচ্ছিন্নভাবে বিকিরিত হয়
- গ ইলেকট্রন এক কক্ষপথ থেকে অন্যটিতে গেলে শক্তির পার্থক্য ফোটন হিসেবে বিকিরিত বা শোষিত হয়
- ঘ সব কক্ষপথের শক্তি সমান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ইলেকট্রন এক কক্ষপথ থেকে অন্যটিতে গেলে শক্তির পার্থক্য ফোটন হিসেবে বিকিরিত বা শোষিত হয়
কক্ষপথ বদলালে hf = E₂ − E₁
উঁচু স্তর থেকে নিচে নামলে ফোটন নিঃসৃত হয়, নিচ থেকে ওপরে উঠলে ফোটন শোষিত হয়। এখান থেকেই রেখা বর্ণালির ব্যাখ্যা আসে। -
১৮
বোর মডেলে ইলেকট্রনের কেন্দ্রমুখী বল কে জোগায়?
- ক মহাকর্ষ বল
- খ নিউক্লিয় বল
- গ চৌম্বক বল
- ঘ নিউক্লিয়াস ও ইলেকট্রনের মধ্যে কুলম্ব আকর্ষণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) নিউক্লিয়াস ও ইলেকট্রনের মধ্যে কুলম্ব আকর্ষণ
বৃত্তাকার কক্ষপথে থাকতে হলে কুলম্ব আকর্ষণ = কেন্দ্রমুখী বল:
ke²r² = mv²r
এই সমীকরণ ও কোয়ান্টায়ন শর্ত একসাথে সমাধান করেই বোর ব্যাসার্ধ ও শক্তি পাওয়া যায়। -
১৯
প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা n কী নির্দেশ করে?
- ক ইলেকট্রনের আধান
- খ কক্ষপথের ক্রম, যা ব্যাসার্ধ ও শক্তি নির্ধারণ করে
- গ ইলেকট্রনের ভর
- ঘ নিউক্লিয়াসের আকার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কক্ষপথের ক্রম, যা ব্যাসার্ধ ও শক্তি নির্ধারণ করে
n = 1, 2, 3 … হলো কক্ষপথের ক্রম।
এর মান থেকেই ব্যাসার্ধ (r ∝ n²), বেগ (v ∝ 1/n) ও শক্তি (E ∝ −1/n²) সবই নির্ধারিত হয়। -
২০
বোর মডেলে কক্ষপথের ব্যাসার্ধ n-এর সাথে কীভাবে সম্পর্কিত?
- ক r ∝ n
- খ r ∝ 1n
- গ r ∝ n²
- ঘ r ∝ n³
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) r ∝ n²
হাইড্রোজেনের জন্য rn = 0.53n² Å।
তাই কক্ষপথগুলো সমদূরবর্তী নয় — বাইরের দিকে ব্যবধান দ্রুত বাড়তে থাকে।
পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।