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 ১৫/৩৪
-
২৮১
হাইড্রোজেনের আইসোটোপ ট্রিটিয়ামে কয়টি নিউট্রন থাকে?
- ক 0
- খ 1
- গ 2
- ঘ 3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2
হাইড্রোজেনের তিনটি আইসোটোপ: প্রোটিয়াম 1H1 (নিউট্রন 0), ডিউটেরিয়াম 1H2 (নিউট্রন 1), ট্রিটিয়াম 1H3 (নিউট্রন 2)।
নিউট্রন সংখ্যা = A − Z = 3 − 1 = 2
ট্রিটিয়াম তেজস্ক্রিয় (β− ক্ষয়, অর্ধায়ু প্রায় 12.3 বছর); আইসোটোপে প্রোটন সংখ্যা একই, নিউট্রন সংখ্যা ভিন্ন। -
২৮২
90Th234 নিউক্লিয়াসে ইলেক্ট্রনের সংখ্যা-
- ক 234
- খ 144
- গ 90
- ঘ 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0
নিউক্লিয়াসে থাকে শুধু প্রোটন ও নিউট্রন (নিউক্লিয়ন); ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসের বাইরে কক্ষপথে থাকে, তাই নিউক্লিয়াসে ইলেকট্রন সংখ্যা 0।
90Th234-এ প্রোটন Z = 90, নিউট্রন N = A − Z = 234 − 90 = 144, নিরপেক্ষ পরমাণুতে কক্ষীয় ইলেকট্রন 90।
β− ক্ষয়ে নির্গত ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসে আগে থেকে থাকে না, n → p + e− + থেকে সৃষ্টি হয়। -
২৮৩
ফিশনে একটি ইউরেনিয়াম নিউক্লিয়াস থেকে নির্গত শক্তি প্রায়-
- ক 50 MeV
- খ 150 MeV
- গ 200 MeV
- ঘ 250 MeV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 200 MeV
একটি U235 নিউক্লিয়াসের ফিশনে প্রায় 200 MeV শক্তি নির্গত হয় (ভর হ্রাস ≈ 0.2 u, E = Δmc2)।
92U235 + 0n1 → 56Ba141 + 36Kr92 + 30n1 + 200 MeV
1 kg U235 থেকে প্রায় 8 × 1013 J; শৃঙ্খল বিক্রিয়ার জন্য নির্গত নিউট্রন দায়ী, নিয়ন্ত্রণে ক্যাডমিয়াম/বোরন দণ্ড। -
২৮৪
কোনটির এক্স-রে এর একক?
- ক নিউটন
- খ জুল
- গ রন্টজেন
- ঘ ভোল্ট
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) রন্টজেন
এক্স-রে (আয়নায়ক বিকিরণ) এর এক্সপোজার বা পরিমাণের একক রন্টজেন (R); 1 R = বায়ুর 1 kg-এ 2.58 × 10−4 C আধান সৃষ্টিকারী বিকিরণ।
তেজস্ক্রিয়তার একক বেকেরেল (Bq) ও কুরি (Ci), শোষিত মাত্রার একক গ্রে (Gy), সমতুল্য মাত্রার একক সিভার্ট (Sv)।
এক্স-রে উচ্চ কম্পাঙ্কের তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 0.01–10 nm; উচ্চবেগের ইলেকট্রন ভারী ধাতুর লক্ষ্যে আঘাত করলে উৎপন্ন হয়। -
২৮৫
নিম্নের কোনটি 1 MeV-এর সমান?
- ক 1.6×10−13 J
- খ 1.6×1013 J
- গ 1.6×10−19 J
- ঘ 1.6×1019 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.6×10−13 J
এখানে, 1 eV = 1.6 × 10−19 J
1 MeV = 106 eV = 106 × 1.6 × 10−19 = 1.6 × 10−13 J
1 u ভর শক্তিতে রূপান্তরিত হলে 931.5 MeV পাওয়া যায়; 1 keV = 1.6 × 10−16 J। -
২৮৬
14 মিনিট শেষে তেজস্ক্রিয় পলোনিয়াম (Polonium)-এর 116 অংশ অবশিষ্ট থাকে। মৌলটির অর্ধায়ু কত?
- ক 78 min
- খ 87 min
- গ 72 min
- ঘ 143 min
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 72 min
এখানে, t = 14 min, NN0 = 116 = (12)4 ⇒ n = 4 অর্ধায়ু
T½ = tn = 144 = 72 min = 3.5 min
সূত্র: N = N0(12)tT½, T½ = 0.693λ। -
২৮৭
ইউরেনিয়ামের গড় আয়ু 6.4935×109 y। এর অর্ধায়ু কত?
- ক 4×108 y
- খ 4.5×109 y
- গ 6.4×1019 y
- ঘ 6.4×109 y
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 4.5×109 y
এখানে, গড় আয়ু τ = 6.4935 × 109 y
T½ = 0.693 τ = 0.693 × 6.4935 × 109 = 4.5 × 109 y -
২৮৮
সূর্যের মধ্যে ফিউশন বিক্রিয়ায় হাইড্রোজেন থেকে কোনটি তৈরি হয়?
- ক নিয়ন
- খ হিলিয়াম
- গ অক্সিজেন
- ঘ নাইট্রোজেন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) হিলিয়াম
সূর্যের কেন্দ্রে প্রায় 1.5 × 107 K তাপমাত্রায় প্রোটন-প্রোটন চক্রে চারটি হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াস যুক্ত হয়ে একটি হিলিয়াম নিউক্লিয়াস তৈরি করে।
4 1H1 → 2He4 + 2e+ + 2ν + শক্তি; ভরত্রুটি Δm শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, E = Δmc2।
প্রতি চক্রে প্রায় 26.7 MeV শক্তি নির্গত হয়, এটাই সূর্যের শক্তির উৎস।
ফিউশনে হালকা নিউক্লিয়াস যুক্ত হয়, ফিশনে ভারী নিউক্লিয়াস ভেঙে যায়। -
২৮৯
নিউক্লীয় চুল্লিতে ক্যাডমিয়াম দণ্ড ব্যবহার করা হয়-
- ক নিউট্রনের গতি স্থির রাখার জন্য
- খ কিছু ইলেকট্রন শোষণের জন্য
- গ নিউট্রনের গতি দ্রাবিত করার জন্য
- ঘ কিছু নিউট্রন শোষণের জন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) কিছু নিউট্রন শোষণের জন্য
নিউক্লীয় চুল্লিতে ক্যাডমিয়াম বা বোরনের দণ্ডকে নিয়ন্ত্রক দণ্ড বলে; এগুলো অতিরিক্ত নিউট্রন শোষণ করে শৃঙ্খল বিক্রিয়ার হার নিয়ন্ত্রণ করে।
দণ্ড যত ভিতরে ঢোকানো হয় তত বেশি নিউট্রন শোষিত হয়, বিক্রিয়া ধীর হয়; সম্পূর্ণ ঢোকালে বিক্রিয়া বন্ধ হয়।
নিউট্রনের গতি কমানোর কাজ করে মডারেটর: ভারী পানি, গ্রাফাইট বা বেরিলিয়াম।
জ্বালানি 235U, শীতলকারক হিসেবে পানি বা CO2 ব্যবহৃত হয়। -
২৯০
হাইড্রোজেন পরমাণুতে প্রথম ও দ্বিতীয় উত্তেজিত স্তরের শক্তির অনুপাত—
- ক 1:4
- খ 4:1
- গ 9:4
- ঘ 4:9
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 9:4
এখানে, প্রথম উত্তেজিত স্তর n = 2, দ্বিতীয় উত্তেজিত স্তর n = 3 (ভূমি স্তর n = 1)।
En = −13.6n2 eV ⇒ E2 = −13.622 = −3.4 eV, E3 = −13.632 = −1.51 eV
∴ E2 : E3 = 14 : 19 = 9 : 4
শর্টকাট: En ∝ 1n2, তাই E2 : E3 = 32 : 22 = 9 : 4 (n-এর বর্গের উল্টো অনুপাত)। -
২৯১
কোনটি সবচেয়ে কম ভেদনযোগ্যতা সম্পন্ন রশ্মি?
- ক আলফা রশ্মি
- খ এক্স-রে
- গ বিটা রশ্মি
- ঘ গামা রশ্মি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) আলফা রশ্মি
আলফা রশ্মি হলো হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (2 প্রোটন + 2 নিউট্রন), আধান +2e; ভর বেশি বলে এর ভেদনক্ষমতা সবচেয়ে কম, সাধারণ কাগজ বা কয়েক cm বাতাসেই আটকে যায়।
আয়নায়ন ক্ষমতার ক্রম: α > β > γ, আর ভেদনক্ষমতার ক্রম: γ > β > α।
বিটা রশ্মি (ইলেকট্রন) কয়েক mm অ্যালুমিনিয়ামে, গামা রশ্মি (তড়িৎচুম্বকীয়, আধানহীন) কয়েক cm সীসায় বাধা পায়।
এক্স-রে গামার চেয়ে কম শক্তিসম্পন্ন, তবে আলফার চেয়ে অনেক বেশি ভেদনক্ষম। -
২৯২
ইলেকট্রন নিম্ন কক্ষপথ থেকে উচ্চ কক্ষপথে প্রবেশ করলে কী ঘটে ?
- ক শক্তির বিচ্ছুরণ
- খ শক্তির আদান-প্রদান হয় না
- গ শক্তির শোষণ
- ঘ শক্তির বিকিরণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) শক্তির শোষণ
উচ্চ কক্ষপথের শক্তি নিম্ন কক্ষপথের চেয়ে বেশি। তাই ইলেকট্রনকে নিম্ন থেকে উচ্চ কক্ষপথে যেতে হলে দুই স্তরের শক্তির পার্থক্যের সমান শক্তি শোষণ করতে হয়; উল্টো দিকে গেলে শক্তি বিকিরিত হয়। -
২৯৩
পারমাণবিক চুল্লিতে কোন মৌল জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয়?
- ক পেট্রোলিয়াম
- খ ইউরেনিয়াম-235
- গ অক্সিজেন
- ঘ হাইড্রোজেন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ইউরেনিয়াম-235
পারমাণবিক চুল্লিতে জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয় ইউরেনিয়াম-235 (23592U), যা মন্থর নিউট্রন শোষণ করে ফিশনে ভেঙে প্রতি বিভাজনে প্রায় 200 MeV শক্তি ও 2−3টি নিউট্রন দেয়।
শৃঙ্খল বিক্রিয়া চালু রাখতে মডারেটর (গ্রাফাইট, ভারী পানি) নিউট্রনের গতি কমায়, আর ক্যাডমিয়াম বা বোরন দণ্ড অতিরিক্ত নিউট্রন শোষণ করে বিক্রিয়ার হার নিয়ন্ত্রণ করে।
প্লুটোনিয়াম-239-ও জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয়।
হাইড্রোজেন ফিউশনের জ্বালানি (সূর্যে), পেট্রোলিয়াম রাসায়নিক জ্বালানি। -
২৯৪
কোন কণা "ঈশ্বর কণা" নামে পরিচিত?
- ক লেপ্টন কণা
- খ হিগস বোসন কণা
- গ বোসন কণা
- ঘ মেসন কণা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) হিগস বোসন কণা
হিগস বোসন কণাকে "ঈশ্বর কণা" (God particle) বলা হয়। এটি হিগস ক্ষেত্রের কোয়ান্টাম, যার সাথে মিথস্ক্রিয়ার ফলেই অন্য মৌলিক কণা ভর লাভ করে; 2012 সালে CERN-এর LHC-তে এটি শনাক্ত হয়।
মৌলিক কণাগুলো দুই শ্রেণির: ফার্মিয়ন (কোয়ার্ক, লেপ্টন; স্পিন 12) ও বোসন (স্পিন পূর্ণসংখ্যা)।
লেপ্টন হলো ইলেকট্রন, মিউয়ন, টাউ ও নিউট্রিনো; মেসন হলো কোয়ার্ক-অ্যান্টিকোয়ার্ক যুগলে গঠিত হ্যাড্রন।
বোসন শ্রেণিটি ব্যাপক (ফোটন, গ্লুয়ন, W, Z, হিগস), তাই শুধু "বোসন" উত্তর হিসেবে নির্দিষ্ট নয়। -
২৯৫
কোন কণার বিনিময়ের মাধ্যমে তড়িৎচৌম্বক বল কার্যকর হয়?
- ক বোসন
- খ নিউট্রন
- গ ফোটন
- ঘ প্রোটন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ফোটন
তড়িৎচৌম্বক বল কার্যকর হয় ফোটন বিনিময়ের মাধ্যমে। ফোটন এ বলের বাহক কণা: ভরহীন, আধানহীন, স্পিন 1, পাল্লা অসীম।
চারটি মৌলিক বলের বাহক: মহাকর্ষ বল: গ্র্যাভিটন (প্রস্তাবিত); তড়িৎচুম্বকীয় বল: ফোটন; দুর্বল নিউক্লীয় বল: W ও Z বোসন; সবল নিউক্লীয় বল: গ্লুয়ন।
সবল নিউক্লীয় বল সবচেয়ে শক্তিশালী কিন্তু পাল্লা ≈ 10−15 m; মহাকর্ষ দুর্বলতম কিন্তু পাল্লা অসীম।
ফোটনও একটি বোসন, তবে "বোসন" একটি পুরো শ্রেণি, তাই নির্দিষ্ট উত্তর ফোটন। -
২৯৬
নিউট্রন নির্গত হয়?
- ক পরমাণু উত্তেজিত হলে
- খ গামা নির্গমনের সময়
- গ বিটা ক্ষয়ের কারণে
- ঘ ফোটন শোষণের সময়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ফোটন শোষণের সময়
নিউক্লিয়াস উচ্চ শক্তির ফোটন (γ) শোষণ করলে ফটো-বিভাজন ঘটে এবং নিউট্রন নির্গত হয়, যেমন 21H + γ → 11H + 10n; এজন্য ফোটনের শক্তি নিউট্রনের বন্ধন শক্তির চেয়ে বেশি হতে হয়।
বিটা ক্ষয়ে নিউক্লিয়াসের নিউট্রন প্রোটনে পরিণত হয়ে ইলেকট্রন ও প্রতি-নিউট্রিনো নির্গত হয়, আর গামা নির্গমনে কেবল উত্তেজিত নিউক্লিয়াস শক্তি হারায়; এ দুটিতে নিউট্রন বের হয় না।
নিউট্রন আধানহীন, ভর 1.675 × 10−27 kg, আবিষ্কারক চ্যাডউইক (1932)। -
২৯৭
নিচের কোনটি তেজস্ক্রিয় রশ্মি নয়?
- ক আলফা কণা
- খ এক্স রে
- গ বিটা রশ্মি
- ঘ গামা রশ্মি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) এক্স রে
এক্স-রে তেজস্ক্রিয় রশ্মি নয়, কারণ এটি নিউক্লিয়াস থেকে আসে না; দ্রুতগামী ইলেকট্রন ধাতব টার্গেটে হঠাৎ বাধা পেলে কৃত্রিমভাবে উৎপন্ন হয়।
তেজস্ক্রিয় রশ্মি তিনটি: আলফা (42He নিউক্লিয়াস, ধনাত্মক), বিটা (ইলেকট্রন, ঋণাত্মক) ও গামা (আধানহীন তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ)।
ভেদন ক্ষমতা γ > β > α, আয়নায়ন ক্ষমতা α > β > γ।
তেজস্ক্রিয় ক্ষয় N = N0e−λt, অর্ধায়ু T1/2 = 0.693λ। -
২৯৮
নিউক্লিয়াস-এর আবিষ্কারক কে?
- ক আর্নেস্ট রাদারফোর্ড
- খ জে. জে. থমসন
- গ ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক
- ঘ আলবার্ট আইনস্টাইন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) আর্নেস্ট রাদারফোর্ড
আর্নেস্ট রাদারফোর্ড 1911 সালে α-কণা বিচ্ছুরণ পরীক্ষা থেকে নিউক্লিয়াস আবিষ্কার করেন: পরমাণুর প্রায় সমস্ত ভর ও সমগ্র ধনাত্মক আধান কেন্দ্রে অতিক্ষুদ্র স্থানে ঘনীভূত।
নিউক্লিয়াসের ব্যাসার্ধ R = R0A1/3, R0 = 1.2 × 10−15 m; পরমাণুর তুলনায় প্রায় 105 গুণ ছোট।
জে. জে. থমসন ইলেকট্রন (1897), চ্যাডউইক নিউট্রন (1932) এবং রাদারফোর্ড প্রোটন (1919) আবিষ্কার করেন। -
২৯৯
দুর্বল নিউক্লিয়ার বল সৃষ্টির জন্য দায়ী হল-
- ক প্রোটন ক্ষয়
- খ গামা ক্ষয়
- গ বিটা ক্ষয়
- ঘ নিউট্রন ক্ষয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) বিটা ক্ষয়
দুর্বল নিউক্লীয় বলের সবচেয়ে পরিচিত প্রকাশ বিটা ক্ষয়। নিউক্লিয়াসের ভিতরে নিউট্রন প্রোটনে (বা প্রোটন নিউট্রনে) রূপান্তরিত হয়ে ইলেকট্রন/পজিট্রন ও নিউট্রিনো নির্গত হয়: n → p + e− + ।
এই বলের বাহক কণা W+, W− ও Z0 বোসন, পাল্লা প্রায় 10−18 m, আপেক্ষিক সবলতা সবল নিউক্লীয় বলের প্রায় 10−13 গুণ।
গামা ক্ষয় তড়িৎচৌম্বক বলের এবং নিউক্লিয়াসের বন্ধন সবল নিউক্লীয় বলের ফল। -
৩০০
কোন বিজ্ঞানীকে রেডিও অ্যাক্টিভিটির (Radioactivity) এর জনক বলা হয়?
- ক Henri Becquerel
- খ Marie Curie
- গ Ernest Rutherford
- ঘ William Conrad Roentgen
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Henri Becquerel
হেনরি বেকরেলকে তেজস্ক্রিয়তার জনক বলা হয়; তিনি 1896 সালে ইউরেনিয়াম লবণ থেকে স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ আবিষ্কার করেন।
তেজস্ক্রিয়তার SI একক বেকরেল (Bq), 1 Bq = 1 বিঘটন/সেকেন্ড; পুরোনো একক কুরি, 1 Ci = 3.7 × 1010 Bq।
মাদাম কুরি ও পিয়েরে কুরি রেডিয়াম ও পোলোনিয়াম আবিষ্কার করেন; রাদারফোর্ড α ও β রশ্মি শনাক্ত করে পরমাণুর নিউক্লিয়াস মডেল দেন; রনজেন X-রশ্মি আবিষ্কার করেন।
ক্ষয় সূত্র N = N0e−λt, অর্ধায়ু T = 0.693λ।
পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।