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 ১৭/৩৪
-
৩২১
নিম্নের কোনটি নিউক্লিয়ার ফিউশান বিক্রিয়ার জন্য সঠিক?
- ক কাঁচ পাত্রে, টেষ্ট টিউবে ঘটানো যায়।
- খ বিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করা সম্ভব হয় না।
- গ শুধু পরমাণু স্থানান্তর ঘটে
- ঘ অনবরত চলতে থাকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করা সম্ভব হয় না।
নিউক্লিয়ার ফিউশন: দুটি হালকা নিউক্লিয়াস (যেমন 2H + 3H → 4He + n + 17.6 MeV) যুক্ত হয়ে ভারী নিউক্লিয়াস গঠন করে ও বিপুল শক্তি নির্গত হয়; প্রতি নিউক্লিয়নে ফিশনের চেয়ে বেশি শক্তি।
ফিউশনের জন্য প্রায় 107 থেকে 108 K তাপমাত্রা লাগে (তাপ-নিউক্লিয়ার বিক্রিয়া), তাই কাচপাত্র বা টেস্টটিউবে ঘটানো যায় না; হাইড্রোজেন বোমায় এটি নিয়ন্ত্রণহীনভাবে ঘটে, নিয়ন্ত্রিত ফিউশন এখনো ব্যবহারিকভাবে সম্ভব হয়নি।
সূর্য ও নক্ষত্রের শক্তির উৎস ফিউশন (প্রোটন-প্রোটন চক্র, 4 1H → 4He)। ফিশন (235U) নিউক্লিয়ার রিয়্যাক্টরে নিয়ন্ত্রণ করা যায়। -
৩২২
একটি তেজস্ক্রিয় পদার্থের অর্ধায়ু 15 দিন। 2.5 gm ওজনের ঐ পদার্থের নিম্নের কত (g) 60 দিন পর্যন্ত থাকবে?
- ক 0.156
- খ 0.312
- গ 0.125
- ঘ 0.250
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.156
এখানে, T = 15 দিন, t = 60 দিন, N0 = 2.5 g
n = tT = 6015 = 4
N = N02n = 2.524 = 2.516 = 0.156 g -
৩২৩
মানবদেহে ক্যান্সার আক্রান্ত কোষ কে ধ্বংস করার জন্য নিম্নে কোন রশ্মি ব্যবহার করা হয়?
- ক আলফা
- খ বিটা
- গ গামা
- ঘ রঞ্জন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) গামা
ক্যান্সার কোষ ধ্বংসে গামা রশ্মি (রেডিওথেরাপি) ব্যবহৃত হয়; সাধারণত 60Co উৎস থেকে নির্গত উচ্চ-শক্তির গামা রশ্মি টিউমারে প্রয়োগ করা হয়।
গামা রশ্মি চার্জহীন, ভরহীন তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ, বেগ c, ভেদন ক্ষমতা সর্বাধিক, আয়নায়ন ক্ষমতা সর্বনিম্ন; তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রে বিক্ষিপ্ত হয় না।
আলফা কণা He নিউক্লিয়াস (+2e), ভেদন ক্ষমতা সর্বনিম্ন; বিটা কণা ইলেকট্রন (−e); রঞ্জন (X) রশ্মি রোগ নির্ণয়ে ব্যবহৃত হয়। -
৩২৪
তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ এর ব্যবহার সম্পর্কে নিম্নে কোনটি সঠিক?
- ক 60Co থাইরয়েড গ্রন্থি রোগের চিকিৎসায় ব্যবহার হয়।
- খ 131I শ্বেত কণিকা অত্যধিক বৃদ্ধি জনিত রোগের চিকিৎসায় ব্যবহার হয়।
- গ 14C বয়স নির্ধারণে ব্যবহার হয়।
- ঘ কীটপতঙ্গের আক্রমণ দমনে ব্যবহার করা যায় না।
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 14C বয়স নির্ধারণে ব্যবহার হয়।
14C (অর্ধায়ু 5730 বছর) দিয়ে প্রাচীন জীবাশ্ম, কাঠ, হাড়ের বয়স নির্ণয় (কার্বন ডেটিং) করা হয়।
131I থাইরয়েড গ্রন্থির রোগ নির্ণয় ও চিকিৎসায়; 60Co ক্যান্সার চিকিৎসায় (গামা উৎস); 32P লিউকেমিয়া (শ্বেত কণিকা অতিবৃদ্ধি) চিকিৎসায়; 24Na রক্ত সঞ্চালন পরীক্ষায়; 99mTc ইমেজিংয়ে।
গামা বিকিরণে পুরুষ কীটপতঙ্গ বন্ধ্যা করে (sterile insect technique) কীটপতঙ্গ দমন করা হয়; খাদ্য সংরক্ষণেও বিকিরণ ব্যবহৃত হয়। -
৩২৫
নিম্নে প্রদত্ত কোন রশ্মির আধানের পরিমাণ সঠিক নয়? (রশ্মি → আধানের পরিমাণ)
- ক α-ray → 3.2 × 10−19 C
- খ β-ray → 1.6 × 10−19 C
- গ γ-ray → আধান নেই
- ঘ X-ray → 1.6 × 10−29 C
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) X-ray → 1.6 × 10−29 C
X-রশ্মি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, আধান নেই; γ-রশ্মিও আধানহীন।
α কণা = হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (2He4), আধান +2e = 3.2 × 10−19 C, ভর 4u
β কণা = ইলেকট্রন, আধান −e = 1.6 × 10−19 C
ভেদন ক্ষমতা: α < β < γ; আয়নীকরণ ক্ষমতা: α > β > γ -
৩২৬
N2O5 এর বিয়োজনের অর্ধায়ু 3400 মিনিট। বিক্রিয়াটির আপেক্ষিক বিক্রিয়া হার K এর মান নিম্নের কোনটি?
- ক 1.7325 × 10−4 s−1
- খ 2.038 × 10−4 min−1
- গ 2.038 × 10−3 s−1
- ঘ 2.038 × 10−3 min−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2.038 × 10−4 min−1
এখানে, অর্ধায়ু T = 3400 min
বিয়োজন প্রথম ক্রম বিক্রিয়া (তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের মতো), তাই K = 0.693T
K = 0.6933400 = 2.038 × 10−4 min−1 (সেকেন্ডে নিলে 3.4 × 10−6 s−1, যা কোনো অপশনে নেই)
শর্টকাট: অর্ধায়ু ও হার ধ্রুবকের একক পরস্পর উল্টো, T মিনিটে দিলে K-এর একক min−1, তাই s−1 অপশনগুলো সরাসরি বাদ। -
৩২৭
নিম্নে উল্লেখিত কোন তেজস্ক্রিয় আইসোটোপের অর্ধায়ু সঠিক নয়?
- ক স্ট্রনসিয়াম 90 : 2.8 × 102 বৎসর
- খ ইউরেনিয়াম 238 : 4.5 × 109 বৎসর
- গ কার্বন 14 : 5.7 × 103 বৎসর
- ঘ রেডিয়াম 226 : 1.6 × 103 বৎসর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) স্ট্রনসিয়াম 90 : 2.8 × 102 বৎসর
স্ট্রনসিয়াম-90 এর অর্ধায়ু প্রায় 28.8 বছর (2.88 × 101 বছর), 2.8 × 102 বছর নয়, তাই ক সঠিক নয়।
অন্যগুলো ঠিক: ইউরেনিয়াম-238: 4.5 × 109 বছর, কার্বন-14: 5730 বছর (5.7 × 103), রেডিয়াম-226: 1600 বছর (1.6 × 103)।
আরও কিছু মান: U-235: 7.1 × 108 বছর, রেডন-222: 3.8 দিন, I-131: 8 দিন, Co-60: 5.27 বছর।
সূত্র: T = 0.693λ, N = N0(12)t/T, গড় আয়ু τ = 1λ = 1.44T। -
৩২৮
নিম্নে উল্লেখিত কোন বল ইলেকট্রনকে নিউক্লিয়াসের সঙ্গে আবদ্ধ করে পরমাণু তৈরি করে?
- ক দুর্বল নিউক্লীয় বল
- খ মহাকর্ষ বল
- গ তাড়িত চৌম্বক বল
- ঘ সবল নিউক্লীয় বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) তাড়িত চৌম্বক বল
প্রকৃতির মৌলিক বল চারটি: মহাকর্ষ, তাড়িত চৌম্বক, সবল নিউক্লীয়, দুর্বল নিউক্লীয়।
ঋণাত্মক ইলেকট্রন ও ধনাত্মক নিউক্লিয়াসের মধ্যে কুলম্ব (তাড়িত চৌম্বক) আকর্ষণ বল ইলেকট্রনকে নিউক্লিয়াসের সাথে আবদ্ধ করে পরমাণু গঠন করে; অণু গঠন ও রাসায়নিক বন্ধনও এই বলে।
সবল নিউক্লীয় বল নিউক্লিয়াসের ভেতরে প্রোটন-নিউট্রনকে বেঁধে রাখে (পাল্লা 10−15 m, সবচেয়ে শক্তিশালী)।
দুর্বল নিউক্লীয় বল বিটা ক্ষয়ের জন্য দায়ী; মহাকর্ষ সবচেয়ে দুর্বল, পাল্লা অসীম।
আপেক্ষিক শক্তি: সবল 1, তাড়িত চৌম্বক 10−2, দুর্বল 10−13, মহাকর্ষ 10−39। -
৩২৯
নিম্নের কোনটি সত্য নয়?
- ক মেসন- অস্থায়ী মূল কণিকা
- খ আলফা কণা- কম্পোজিট কণিকা
- গ পজিট্রন- স্থায়ী মূল কণিকা
- ঘ প্রোটন- স্থায়ী মূল কণিকা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) পজিট্রন- স্থায়ী মূল কণিকা
প্রশ্নের উত্তর-কী অনুযায়ী "পজিট্রন স্থায়ী মূল কণিকা" বক্তব্যটি সত্য নয় ধরা হয়েছে, কারণ পদার্থের ভেতরে পজিট্রন খুব দ্রুত ইলেকট্রনের সাথে মিলে দুটি গামা ফোটনে বিলুপ্ত হয় (e+ + e− → 2γ), তাই কিছু বইয়ে একে অস্থায়ী ধরা হয়।
প্রোটন স্থায়ী (ভর 1.67 × 10−27 kg); মেসন (π, K) অস্থায়ী, ভর ইলেকট্রন ও প্রোটনের মাঝামাঝি; মুক্ত নিউট্রনও অস্থায়ী (অর্ধায়ু প্রায় 10 min)।
কম্পোজিট (যৌগিক) কণিকা: আলফা কণা (2He4 নিউক্লিয়াস), ডিউটেরন, ট্রাইটন।
পজিট্রন ইলেকট্রনের প্রতিকণা: ভর সমান, আধান +e। -
৩৩০
নিম্নের কোনটি গামা রশ্মির ধর্ম নয়?
- ক তরঙ্গদৈর্ঘ্য নেই
- খ আধান নিরপেক্ষ
- গ গতিবেগ আলোর গতিবেগের সমান
- ঘ ভর 9.1 × 10−31 kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ভর 9.1 × 10−31 kg
গামা রশ্মি তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গ, এর স্থির ভর নেই; 9.1 × 10−31 kg হলো ইলেকট্রনের (বিটা কণার) ভর, তাই এটি গামার ধর্ম নয়।
গামা রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য আছে (অতি ক্ষুদ্র, প্রায় 10−10 m-এর কম), আধান নিরপেক্ষ, শূন্যস্থানে বেগ c = 3 × 108 m s−1।
তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রে বিচ্যুত হয় না, ভেদন ক্ষমতা সবচেয়ে বেশি, আয়নায়ন ক্ষমতা সবচেয়ে কম, ফটোগ্রাফিক প্লেটে ক্রিয়া করে।
এই প্রশ্নে "তরঙ্গদৈর্ঘ্য নেই" অপশনটিও আসলে গামার ধর্ম নয়, তবে প্রচলিত উত্তর ভর সংক্রান্ত অপশন। -
৩৩১
যেটি ক্যাথড রশ্মির ধর্ম নয়-
- ক ক্যাথোড রশ্মি প্রতিপ্রভা সৃষ্টি করতে পারে।
- খ ক্যাথোড রশ্মি তাপ উৎপন্ন করে।
- গ ক্যাথোড রশ্মি পরস্পরকে আকর্ষণ করে।
- ঘ ক্যাথোড রশ্মির ভরবেগ আছে।
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ক্যাথোড রশ্মি পরস্পরকে আকর্ষণ করে।
ক্যাথোড রশ্মি ঋণাত্মক আধানযুক্ত ইলেকট্রনের স্রোত, তাই সমধর্মী আধান হিসেবে এরা পরস্পরকে বিকর্ষণ করে, আকর্ষণ নয়।
ধর্ম: সরলরেখায় চলে, ভর ও ভরবেগ আছে (হালকা চাকা ঘোরাতে পারে), তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রে বিক্ষিপ্ত হয়, প্রতিপ্রভা (ফ্লুরোসেন্স) সৃষ্টি করে, বাধা পেলে তাপ উৎপন্ন করে, ধাতুতে আঘাত করলে X-রশ্মি তৈরি করে, ফটোগ্রাফিক প্লেটে ক্রিয়া করে, গ্যাসকে আয়নিত করে।
বেগ আলোর বেগের প্রায় 110 ভাগ; em = 1.76 × 1011 C kg−1 (টমসন)। -
৩৩২
নিম্নের কোনটি নিউক্লিয়ার ফিউশানের বৈশিষ্ট্য?
- ক অত্যাধিক উচ্চ তাপমাত্রায় ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র নিউক্লিয়াসকে উত্তপ্ত করে এই বিক্রিয়া ঘটানো হয়
- খ প্রচুর নিউক্লিয় বর্জ্য পদার্থ অবশেষ থাকে
- গ চেইন বা শিকল বিক্রিয়া যা অনবরত চলতে থাকে
- ঘ পারমাণবিক চুল্লীতে এই বিক্রিয়াকে নিয়ন্ত্রিত করে বিদ্যুৎ শক্তি উৎপাদন করা সম্ভব
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অত্যাধিক উচ্চ তাপমাত্রায় ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র নিউক্লিয়াসকে উত্তপ্ত করে এই বিক্রিয়া ঘটানো হয়
নিউক্লিয় ফিউশনে দুটি হালকা নিউক্লিয়াস (যেমন ডিউটেরিয়াম, ট্রিটিয়াম) যুক্ত হয়ে ভারী নিউক্লিয়াস (হিলিয়াম) গঠন করে এবং প্রচুর শক্তি নির্গত হয়।
বিক্রিয়া ঘটাতে প্রায় 107 K বা তার বেশি তাপমাত্রা লাগে, তাই একে তাপ-নিউক্লিয় বিক্রিয়া বলে; সূর্য ও নক্ষত্রের শক্তির উৎস এবং হাইড্রোজেন বোমার ভিত্তি।
ফিউশনে তেজস্ক্রিয় বর্জ্য প্রায় থাকে না এবং প্রতি একক ভরে ফিশনের চেয়ে বেশি শক্তি পাওয়া যায়।
শিকল বিক্রিয়া ও পারমাণবিক চুল্লিতে নিয়ন্ত্রিত বিদ্যুৎ উৎপাদন এবং প্রচুর তেজস্ক্রিয় বর্জ্য নিউক্লিয় ফিশনের বৈশিষ্ট্য। -
৩৩৩
প্রাকৃতিক তেজস্ক্রিয়তা কে আবিষ্কার করেন?
- ক ডালটন
- খ লর্ড রাদার ফোর্ড
- গ নীলস বোর
- ঘ হেনরি বেকরেল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) হেনরি বেকরেল
1896 সালে ফরাসি বিজ্ঞানী হেনরি বেকরেল ইউরেনিয়াম লবণ থেকে স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ লক্ষ্য করে প্রাকৃতিক তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কার করেন; 'তেজস্ক্রিয়তা' নামটি মেরি কুরির দেওয়া (পোলোনিয়াম ও রেডিয়াম আবিষ্কার, 1898)।
রাদারফোর্ড আলফা, বিটা রশ্মির নামকরণ, নিউক্লিয়াস আবিষ্কার (1911) ও কৃত্রিম নিউক্লিয় রূপান্তর করেন; ডালটন পরমাণুবাদ; বোর পরমাণু মডেল (1913)।
কৃত্রিম তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কার করেন আইরিন কুরি ও ফ্রেডেরিক জোলিও (1934)। তেজস্ক্রিয়তার একক বেকরেল (Bq) = 1 বিভাজন/s, 1 কুরি = 3.7 × 1010 Bq। -
৩৩৪
হাইড্রোজেন পরমাণুর আদি শক্তিস্তর ni থেকে চূড়ান্ত শক্তিস্তর nf-এ স্থানান্তরের ফলে নিম্নলিখিত কোনটির ক্ষেত্রে সর্বাধিক শক্তি নির্গত হয়?
- ক ni = 80, nf = 2
- খ ni = 3, nf = 90
- গ ni = 1, nf = 2
- ঘ ni = 2, nf = 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ni = 2, nf = 1
শক্তি নির্গত হতে হলে অবশ্যই ni>nf হতে হবে, তাই (খ) ও (গ) বাদ যায়। নির্গত শক্তি ΔE=13.6(1nf2−1ni2) eV হিসেবে ni=2→nf=1-এ ΔE=13.6×0.75=10.2 eV, যা ni=80→nf=2-এর প্রাপ্ত মানের (≈3.4 eV) চেয়ে বেশি। -
৩৩৫
2713Al + 42He → 3014Si + ( ) নিউক্লীয় বিক্রিয়াটিতে অনুপস্থিত কণাটি হলো —
- ক আলফা কণা
- খ ইলেক্ট্রন
- গ প্রোটন
- ঘ নিউট্রন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) প্রোটন
ভরসংখ্যা সংরক্ষণে 27+4=31, উৎপাদে 30, বাকি 1। পারমাণবিক সংখ্যা সংরক্ষণে 13+2=15, উৎপাদে 14, বাকি 1। ভরসংখ্যা 1 ও চার্জ 1 বিশিষ্ট কণাটি প্রোটন। -
৩৩৬
14 মিনিট পরে একটি তেজস্ক্রিয় মৌলের 116 অংশ অবশিষ্ট থাকে। এর অর্ধায়ু হবে-
- ক 78 min
- খ 74 min
- গ 72 min
- ঘ 143 min
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 72 min
NN0=116=(12)4, অর্থাৎ 4টি অর্ধায়ুকাল অতিক্রান্ত হয়েছে। সুতরাং 4T1/2=14 min⇒T1/2=144=72 min। -
৩৩৭
অ্যালুমিনিয়াম, হিলিয়াম এবং সিলিকনের পারমাণবিক সংখ্যা যথাক্রমে 13, 2 এবং 14 হলে, 27Al + 4He → 30Si + ( ) নিউক্লিয়ার বিক্রিয়াতে অনুপস্থিত কণা কোনটি?
- ক an α particle
- খ an election
- গ a positron
- ঘ a proton
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) a proton
ভরসংখ্যা সংরক্ষণে 27+4=30+Ax⇒Ax=1 এবং পারমাণবিক সংখ্যা সংরক্ষণে 13+2=14+Zx⇒Zx=1। A=1, Z=1 অর্থাৎ কণাটি একটি প্রোটন। -
৩৩৮
একটি নিউক্লিয়াস একটি নিউট্রন গ্রহণ করে একটি বিটা কণা (β-) নিঃসরণ1 করে ও দুইটি আলফা কণায় পরিণত হয়। আদি নিউক্লিয়াসের A এবং Z যথাক্রমে ছিল-
- ক 6,3
- খ 7,2
- গ 7,3
- ঘ 8,4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 7,3
দুটি আলফা কণা মিলে A=4+4=8, Z=2+2=4 হয়। নিউট্রন গ্রহণে A 1 বাড়ে (Z অপরিবর্তিত) এবং β− নিঃসরণে Z 1 বাড়ে (A অপরিবর্তিত)। তাই আদি নিউক্লিয়াসে A+1=8⇒A=7 এবং Z+1=4⇒Z=3। -
৩৩৯
হাইড্রোজেন পরমাণুর প্রথম বোর কক্ষে ইলেকট্রনের মোট শক্তি −13.6 eV। তৃতীয় বোর কক্ষে মোট শক্তি কত?
- ক −1.5 eV
- খ −3.4 eV
- গ −4.5 eV
- ঘ −40.8 eV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) −1.5 eV
বোর মডেলে En=E1n2। তাই E3=−13.632=−13.69≈−1.5 eV। -
৩৪০
14min শেষে তেজস্ক্রিয় 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
(12)n=116⇒n=4 অর্ধায়ু অতিক্রান্ত হয়েছে। অর্ধায়ু =144=72 min।
পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।