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 ২০/৩৪
-
৩৮১
1 u ভর সম্পূর্ণ শক্তিতে রূপান্তরিত হলে কত শক্তি পাওয়া যায়?
- ক 931.5 MeV
- খ 931.5 keV
- গ 931.5 eV
- ঘ 931.5 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 931.5 MeV
E = mc2; m = 1 u = 1.66 × 10−27 kg
E ≈ 1.49 × 10−10 J = 931.5 MeV
ফাঁদ: একক eV বা keV ধরা — পরিমাণটি মেগা-ইলেকট্রন ভোল্ট মাত্রার। -
৩৮২
বোরের পরমাণু মডেল অনুসারে ইলেকট্রনের কোণীয় ভরবেগ কোনটির পূর্ণ গুণিতক?
- ক h2π
- খ h
- গ h4π
- ঘ hc
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) h2π
বোরের কোয়ান্টাম শর্ত: mvr = nh2π, n = 1, 2, 3…
এ শর্ত থেকেই কক্ষপথের ব্যাসার্ধ ও শক্তিস্তর নির্ধারিত হয়।
ফাঁদ: h4π হলো অনিশ্চয়তা নীতির ধ্রুবক, বোরের শর্তের নয়। -
৩৮৩
গামা রশ্মি নির্গমনে নিউক্লিয়াসের কী পরিবর্তন হয়?
- ক A কমে, Z কমে
- খ A অপরিবর্তিত, Z বাড়ে
- গ A ও Z কোনোটিই বদলায় না
- ঘ A বাড়ে, Z অপরিবর্তিত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) A ও Z কোনোটিই বদলায় না
γ রশ্মি নিউক্লিয়াসের উত্তেজিত অবস্থা থেকে শক্তি নির্গমন মাত্র — কোনো কণা বের হয় না।
তাই ভর সংখ্যা ও পারমাণবিক সংখ্যা দুটোই অপরিবর্তিত থাকে, কেবল শক্তি কমে।
ফাঁদ: সব তেজস্ক্রিয় ক্ষয়েই মৌল বদলায় ভাবা। -
৩৮৪
বোরের স্বীকার্য অনুসারে অনুমোদিত কক্ষপথে ইলেকট্রনের কৌণিক ভরবেগ কত?
- ক L = nh/2π
- খ L = 2πn/h
- গ L = 2π/hn
- ঘ L = 2h/π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) L = nh/2π
বোরের দ্বিতীয় স্বীকার্য (কৌণিক ভরবেগের কোয়ান্টায়ন) অনুসারে, ইলেকট্রন কেবল সেসব কক্ষপথেই ঘুরতে পারে যেখানে এর কৌণিক ভরবেগ h/2π-এর পূর্ণসংখ্যার গুণিতক—
L = mvr = nh/2π
এখানে n = 1,2,3,… প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা, h = প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক, m = ইলেকট্রনের ভর, v = বেগ এবং r = কক্ষপথের ব্যাসার্ধ। -
৩৮৫
আলফা কণা বিক্ষেপণ পরীক্ষা কে করেন?
- ক থমসন
- খ বোর
- গ রাদারফোর্ড
- ঘ কুরি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) রাদারফোর্ড
১৯১১ সালে রাদারফোর্ড (তাঁর সহকারী গাইগার ও মার্সডেনের মাধ্যমে) পাতলা সোনার পাতের উপর আলফা কণা নিক্ষেপ করে বিক্ষেপণ পরীক্ষা করেন।
অধিকাংশ আলফা কণা সোজা চলে গেলেও খুব অল্প সংখ্যক কণা বড় কোণে বিক্ষিপ্ত হয়। এ থেকে তিনি সিদ্ধান্তে আসেন যে পরমাণুর কেন্দ্রে অতি ক্ষুদ্র, ভারী ও ধনাত্মক আধানযুক্ত নিউক্লিয়াস রয়েছে। -
৩৮৬
হাইড্রোজেন পরমাণুর ভূমি স্তরের শক্তি কত?
- ক −13.6 eV
- খ −13.6 J
- গ −13.6 N
- ঘ 13.6 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) −13.6 eV
বোর মডেল অনুসারে হাইড্রোজেন পরমাণুর n-তম কক্ষপথে ইলেকট্রনের মোট শক্তি—
E_(n) = − 13.6/n² eV
ভূমি স্তরে n = 1, তাই E₁ = − 13.6 eV। ঋণাত্মক চিহ্ন নির্দেশ করে যে ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসের সাথে আবদ্ধ। শক্তির একক জুল বা eV; নিউটন বলের একক, তাই (গ) বাদ। -
৩৮৭
হাইড্রোজেন পরমাণুর প্রথম বোর কক্ষে ইলেকট্রনের মোট শক্তি −13.6 eV হলে, দ্বিতীয় বোর কক্ষে মোট শক্তি কত হবে?
- ক −1.5 eV
- খ −3.4 eV
- গ −4.5 eV
- ঘ −40.8 eV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) −3.4 eV
এখানে,
প্রথম কক্ষে শক্তি, E₁ = − 13.6 eV
দ্বিতীয় কক্ষের জন্য n = 2
দ্বিতীয় কক্ষে শক্তি, E₂ =?
আমরা জানি,
E_(n) = E₁/n²
বা, E₂ = (−13.6)/2² = (−13.6)/4
∴ E₂ = − 3.4 eV -
৩৮৮
যখন একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াস থেকে একটি বিটা কণা নির্গত হয় তখন—
- ক পারমাণবিক সংখ্যা এক কমে যায়
- খ ভর সংখ্যা এক কমে যায়
- গ পরমাণবিক সংখ্যা এক বেড়ে যায়
- ঘ পারমাণবিক সংখ্যা দুই কমে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) পরমাণবিক সংখ্যা এক বেড়ে যায়
বিটা ক্ষয়ে নিউক্লিয়াসের ভেতরে একটি নিউট্রন প্রোটনে রূপান্তরিত হয় এবং একটি ইলেকট্রন (β-কণা) ও একটি প্রতিনিউট্রিনো নির্গত হয়—
₀¹n →₁¹p +_(−1)⁰e + ν̅
ফলে প্রোটন সংখ্যা তথা পারমাণবিক সংখ্যা এক বেড়ে যায়, কিন্তু নিউক্লিয়ন সংখ্যা একই থাকায় ভর সংখ্যা অপরিবর্তিত থাকে—
_(Z)^(A)X →_(Z + 1)^(A)Y +_(−1)⁰e -
৩৮৯
তেজস্ক্রিয়তার বৈশিষ্ট্য—
i. এটি একটি স্বতঃস্ফূর্ত এবং আকস্মিক ঘটনা
ii. তেজস্ক্রিয় পরমাণুর অবক্ষয়ের হার ওই সময়ে উপস্থিত অক্ষত পরমাণুর ব্যস্তানুপাতিক
iii. তেজস্ক্রিয় অবক্ষয় অবিরাম চলতে থাকবে যতক্ষণ পর্যন্ত এটি একটি স্থায়ী মৌলে পরিণত না হয়
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ ii ও iii
- গ i ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) i ও iii
(i) তেজস্ক্রিয় ক্ষয় স্বতঃস্ফূর্ত ও আকস্মিক (random); কোন নিউক্লিয়াস কখন ভাঙবে তা আগে থেকে বলা যায় না— সঠিক।
(ii) তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের সূত্র অনুসারে ক্ষয়ের হার উপস্থিত অক্ষত পরমাণুর সংখ্যার সমানুপাতিক, ব্যস্তানুপাতিক নয়— ভুল।
−dN/dt ∝ N বা, −dN/dt = λN
(iii) স্থায়ী (অতেজস্ক্রিয়) মৌলে পরিণত না হওয়া পর্যন্ত ক্ষয় অবিরাম চলতে থাকে— সঠিক। -
৩৯০
কোনো তেজস্ক্রিয় মৌলের অর্ধায়ু ও গড় আয়ুর মধ্যে সম্পর্ক হলো—
- ক এরা সমানুপাতিক
- খ এরা ব্যস্তানুপাতিক
- গ এরা বর্গের সমানুপাতিক
- ঘ সমান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) এরা সমানুপাতিক
অর্ধায়ু T_(1/2) = 0.693/λ এবং গড় আয়ু τ = 1/λ।
∴ T_(1/2) = 0.693 τ
যেহেতু 0.693 একটি ধ্রুব সংখ্যা, তাই অর্ধায়ু গড় আয়ুর সমানুপাতিক। -
৩৯১
A, B ও C তিনটি তেজস্ক্রিয় মৌলের অর্ধায়ু যথাক্রমে T_(A),T_(B) ও T_(C) এবং তাদের ক্ষয় ধ্রুবক যথাক্রমে λ_(A),λ_(B) ও λ_(C)। নিচের কোন সম্পর্কটি সঠিক?
- ক T_(B) > T_(A) > T_(C)
- খ T_(C) > T_(A) > T_(B)
- গ T_(C) > T_(B) > T_(A)
- ঘ T_(A) > T_(B) > T_(C)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) T_(C) > T_(B) > T_(A)
আমরা জানি, T = 0.693/λ, অর্থাৎ T ∝ 1/λ। ক্ষয় ধ্রুবক যত বড়, অর্ধায়ু তত ছোট।
যেহেতু λ_(A) > λ_(B) > λ_(C), তাই T_(C) > T_(B) > T_(A)। -
৩৯২
নিচের কোনটি তেজস্ক্রিয় রশ্মি নয়?
- ক আলফা রশ্মি
- খ বিটা রশ্মি
- গ গামা রশ্মি
- ঘ এক্স রশ্মি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) এক্স রশ্মি
তেজস্ক্রিয় নিউক্লিয়াস স্বতঃস্ফূর্তভাবে আলফা (α), বিটা (β) ও গামা (γ) রশ্মি নিঃসরণ করে।
এক্স-রশ্মি নিউক্লিয়াস থেকে আসে না; উচ্চ বেগের ইলেকট্রন কোনো ধাতব লক্ষ্যবস্তুতে আঘাত করলে পরমাণুর ভেতরের স্তরের ইলেকট্রনের স্থানান্তরে বা মন্দনের ফলে এক্স-রশ্মি উৎপন্ন হয়। তাই এটি তেজস্ক্রিয় রশ্মি নয়। -
৩৯৩
তেজস্ক্রিয় ক্ষয় সূত্র হলো—
- ক N = N₀e^(−λt)
- খ N = N₀e^(−λT)
- গ N₀ = Ne^(−λT)
- ঘ ক ও খ উভয়ই
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) N = N₀e^(−λt)
তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের সূত্র: −dN/dt = λN। সমাকলন করে পাই—
N = N₀e^(−λt)
এখানে N₀ = প্রাথমিক (t = 0 সময়ে) অক্ষত পরমাণুর সংখ্যা, N = t সময় পরে অক্ষত পরমাণুর সংখ্যা এবং λ = ক্ষয় ধ্রুবক। সূত্রে যেকোনো সময় t ব্যবহৃত হয়, নির্দিষ্টভাবে অর্ধায়ু T নয়। -
৩৯৪
উদ্দীপকের আলোকে ১১নং ও ১২নং প্রশ্নের উত্তর দাও:
₈₆²²²A →₈₂²⁰⁶B + 8 ₀¹n + (α)
বিক্রিয়ায় কয়টি α কণা বের হবে?- ক 2টি
- খ 4টি
- গ 6টি
- ঘ 8টি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2টি
ধরি, x সংখ্যক α-কণা (₂⁴He) নির্গত হয়। বিক্রিয়ায় ভর সংখ্যা ও পারমাণবিক সংখ্যা সংরক্ষিত থাকে।
ভর সংখ্যার সংরক্ষণ থেকে,
222 = 206 + 8 × 1 + 4x
বা, 4x = 222 − 214 = 8
∴ x = 2
পারমাণবিক সংখ্যা যাচাই: 86 = 82 + 8 × 0 + 2 × 2 = 86 ✓। সুতরাং 2টি α-কণা বের হবে। -
৩৯৫
উদ্দীপকের আলোকে ১১নং ও ১২নং প্রশ্নের উত্তর দাও:
₈₆²²²A →₈₂²⁰⁶B + 8 ₀¹n + (α)
কয়টি β-কণা নিঃসৃত হবে?- ক 0টি
- খ 2টি
- গ 4টি
- ঘ 16টি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0টি
ধরি, y সংখ্যক β-কণা (_(−1)⁰e) নির্গত হয়। ১১নং প্রশ্ন থেকে α-কণা 2টি।
পারমাণবিক সংখ্যার সংরক্ষণ থেকে,
86 = 82 + 8 × 0 + 2 × 2 + y × (− 1)
বা, 86 = 86 − y
∴ y = 0
সুতরাং কোনো β-কণা নিঃসৃত হবে না। -
৩৯৬
নিচের কোন নিউক্লিয়াসে নিউট্রন ও প্রোটনের সংখ্যা সমান?
- ক ₁₃²⁷Al
- খ ₃⁷Li
- গ ₂⁴He
- ঘ ₁¹H
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ₂⁴He
₂⁴He-এ প্রোটন Z = 2 এবং নিউট্রন A − Z = 4 − 2 = 2; অর্থাৎ সমান।
অন্যগুলোতে— Al: 13 ও 14; Li: 3 ও 4; H: 1 ও 0 (১৩নং প্রশ্ন দ্রষ্টব্য)। -
৩৯৭
₁₁²³Na পরমাণুতে নিউক্লিয়ন আছে—
- ক 11 টি
- খ 12 টি
- গ 23 টি
- ঘ 34 টি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 23 টি
নিউক্লিয়াসের প্রোটন ও নিউট্রনকে একত্রে নিউক্লিয়ন বলে এবং নিউক্লিয়ন সংখ্যাই ভর সংখ্যা A।
₁₁²³Na-এ A = 23; অর্থাৎ 11টি প্রোটন ও 23 − 11 = 12টি নিউট্রন মিলে মোট 23টি নিউক্লিয়ন আছে। -
৩৯৮
হাইড্রোজেন পরমাণুর ১ম উত্তেজিত ও ২য় উত্তেজিত কক্ষপথের ব্যাসার্ধের অনুপাত—
- ক 1: 2
- খ 1: 4
- গ 4: 9
- ঘ 9: 6
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 4: 9
ভূমিস্তর n = 1; সুতরাং ১ম উত্তেজিত স্তর n = 2 এবং ২য় উত্তেজিত স্তর n = 3।
আমরা জানি, বোর কক্ষপথের ব্যাসার্ধ r_(n) = n²r₁, অর্থাৎ r_(n) ∝ n²।
r₂/r₃ = 2²/3² = 4/9
∴ r₂:r₃ = 4:9
বিঃদ্রঃ বইয়ের উত্তরমালায় (খ) 1: 4 দেওয়া আছে, যা ভূমিস্তর ও ১ম উত্তেজিত স্তরের অনুপাত। ১ম ও ২য় উত্তেজিত স্তরের ক্ষেত্রে সঠিক উত্তর 4: 9। -
৩৯৯
চিত্রে প্রোটেকটিনিয়াম এর প্রোটন সংখ্যা কত?
- ক 95
- খ 91
- গ 90
- ঘ 89
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 91
₉₂²³⁸U থেকে একটি α-কণা (₂⁴He) নির্গত হলে পারমাণবিক সংখ্যা 2 কমে এবং ভর সংখ্যা 4 কমে—
₉₂²³⁸U →₉₀²³⁴Th +₂⁴He
এরপর Th থেকে একটি β-কণা (_(−1)⁰e) নির্গত হলে পারমাণবিক সংখ্যা 1 বাড়ে, ভর সংখ্যা অপরিবর্তিত থাকে—
₉₀²³⁴Th →₉₁²³⁴Pa +_(−1)⁰e
সুতরাং প্রোটেকটিনিয়ামের (Pa) প্রোটন সংখ্যা 91। -
৪০০
চার্জ নিরপেক্ষ রশ্মি কোনটি?
- ক আলফা
- খ বিটা
- গ গামা
- ঘ ক্যাথোড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) গামা
আলফা রশ্মি ধনাত্মক আধানযুক্ত হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (+2e), বিটা রশ্মি ও ক্যাথোড রশ্মি ঋণাত্মক আধানযুক্ত ইলেকট্রনের স্রোত (−e)।
গামা রশ্মি উচ্চ শক্তির তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গ (ফোটন), যার কোনো আধান নেই; তাই এটি তড়িৎ বা চৌম্বক ক্ষেত্রে বিক্ষিপ্ত হয় না।
পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।