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 ২২/৩৪
-
৪২১
পারমাণবিক সংখ্যা হলো—
- ক নিউক্লিয়াসের নিউট্রন সংখ্যা
- খ নিউক্লিয়াসের নিউক্লিয়ন সংখ্যা
- গ নিউক্লিয়াসের প্রোটন সংখ্যা
- ঘ পরমাণুর ইলেকট্রন সংখ্যা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) নিউক্লিয়াসের প্রোটন সংখ্যা
কোনো মৌলের নিউক্লিয়াসে উপস্থিত প্রোটনের সংখ্যাকে ঐ মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা (Z) বলে। এটি মৌলের পরিচয় নির্ধারণ করে।
নিরপেক্ষ পরমাণুতে ইলেকট্রন সংখ্যাও Z-এর সমান, কিন্তু আয়নে তা ভিন্ন হতে পারে; তাই সংজ্ঞাগতভাবে পারমাণবিক সংখ্যা হলো প্রোটন সংখ্যা। -
৪২২
α-রশ্মি ও β-রশ্মির তুলনা করলে দেখা যায়—
i. β-রশ্মির ভেদন ক্ষমতা অপেক্ষাকৃত বেশি
ii. β-রশ্মির আয়নায়ন ক্ষমতা অপেক্ষাকৃত বেশি
iii. β-কণার গতিবেগ অপেক্ষাকৃত বেশি
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) i ও iii
(i) β-রশ্মির ভেদন ক্ষমতা α-রশ্মির প্রায় 100 গুণ— সঠিক।
(ii) আয়নায়ন ক্ষমতা α-রশ্মির বেশি (β-এর প্রায় 100 গুণ), কারণ α-কণা ভারী ও দ্বিগুণ আধানযুক্ত— ভুল।
(iii) α-কণার বেগ আলোর বেগের প্রায় 5–7%, কিন্তু β-কণার বেগ আলোর বেগের প্রায় 99% পর্যন্ত— সঠিক। -
৪২৩
আলফা রশ্মির ধর্ম হলো—
i. এরা ধনচার্জ বহন করে
ii. এরা তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা বিক্ষিপ্ত হয়
iii. এরা দ্বি-আয়নিত হিলিয়াম পরমাণু
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
আলফা কণা হলো হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (₂⁴He²⁺), অর্থাৎ হিলিয়াম পরমাণু থেকে দুটি ইলেকট্রন সরিয়ে নিলে যা থাকে (দ্বি-আয়নিত হিলিয়াম)— (iii) সঠিক।
এর আধান + 2e— (i) সঠিক। আহিত কণা হওয়ায় তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রে বিক্ষিপ্ত হয়— (ii) সঠিক। -
৪২৪
গামা রশ্মির ধর্ম হলো—
i. গামা রশ্মির কোনো চার্জ নেই
ii. গামা রশ্মি চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা বিক্ষিপ্ত হয়
iii. গামা রশ্মির ভেদন ক্ষমতা আলফা ও বিটা রশ্মির চেয়ে অনেক বেশি
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) i ও iii
গামা রশ্মি অতি ক্ষুদ্র তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গ; এর কোনো আধান নেই— (i) সঠিক।
আধানহীন হওয়ায় তড়িৎ বা চৌম্বক ক্ষেত্রে বিক্ষিপ্ত হয় না— (ii) ভুল।
এর ভেদন ক্ষমতা সর্বাধিক (α-এর প্রায় 10000 গুণ); কয়েক সেন্টিমিটার সীসাও ভেদ করতে পারে— (iii) সঠিক। -
৪২৫
দুই ঘণ্টা পর কোনো তেজস্ক্রিয় বস্তুর প্রাথমিক পরিমাণের 1/16 অংশ অক্ষত থাকে। উক্ত তেজস্ক্রিয় বস্তুর অর্ধায়ু হলো—
- ক 15 মি.
- খ 30 মি.
- গ 45 মি.
- ঘ 60 মি.
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 30 মি.
এখানে,
সময়, t = 2 h = 120 মিনিট
অবশিষ্ট অংশ, N/N₀ = 1/16
অর্ধায়ু, T_(1/2) =?
আমরা জানি,
N/N₀ = (1/2)^(t/(T_(1/2)))
বা, 1/16 = (1/2)⁴ = (1/2)^(120/(T_(1/2)))
বা, 120/(T_(1/2)) = 4
∴ T_(1/2) = 30 মিনিট -
৪২৬
α-কণা হলো—
- ক ₂⁴He
- খ ₁³H
- গ ₂³He
- ঘ ₁²H
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ₂⁴He
আলফা কণা হলো হিলিয়াম নিউক্লিয়াস ₂⁴He, যাতে 2টি প্রোটন ও 2টি নিউট্রন থাকে। এর আধান + 2e এবং ভর প্রায় 4 amu।
₁³H ট্রিটিয়াম, ₁²H ডিউটেরিয়াম এবং ₂³He হিলিয়ামের একটি হালকা আইসোটোপ। -
৪২৭
m_(p) = 1.00728 amu, m_(n) = 1.00876 amu, M(₂⁴He) = 4.00276 amu এবং 1 amu = 931 MeV হলে α-কণার বন্ধন শক্তি—
- ক 27.287 MeV
- খ 37.78 MeV
- গ 39.16 MeV
- ঘ 72.52 MeV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 27.287 MeV
এখানে,
প্রোটনের ভর, m_(p) = 1.00728 amu; নিউট্রনের ভর, m_(n) = 1.00876 amu
α-কণার ভর, M = 4.00276 amu; Z = 2, A − Z = 2
বন্ধন শক্তি, E_(B) =?
আমরা জানি, ভর ত্রুটি
Δm = Zm_(p) + (A − Z)m_(n) − M
বা, Δm = 2 × 1.00728 + 2 × 1.00876 − 4.00276
বা, Δm = 0.02932 amu
বা, E_(B) = Δm × 931 = 0.02932 × 931
∴ E_(B) = 27.29 MeV ≈ 27.287 MeV -
৪২৮
₂₀⁴⁰Ca এবং ₁₉³⁹K হচ্ছে—
- ক আইসোটোপ
- খ আইসোবার
- গ আইসোমার
- ঘ আইসোটোন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আইসোটোন
নিউট্রন সংখ্যা: ₂₀⁴⁰Ca-এ 40 − 20 = 20 এবং ₁₉³⁹K-এ 39 − 19 = 20।
যেসব নিউক্লিয়াসের প্রোটন সংখ্যা ও ভর সংখ্যা ভিন্ন কিন্তু নিউট্রন সংখ্যা সমান, তাদের আইসোটোন বলে। তাই এরা আইসোটোন।
(আইসোটোপ: Z সমান; আইসোবার: A সমান; আইসোমার: Z ও A উভয়ই সমান কিন্তু নিউক্লীয় শক্তিস্তর ভিন্ন।) -
৪২৯
একটি ইলেকট্রন যদি E₂ হতে E₁ শক্তিস্তরে গমন করে তাহলে বিকীর্ণ শক্তির তরঙ্গদৈর্ঘ্য জানা যাবে নিচের কোন সমীকরণের সাহায্যে—
- ক λ = (E₂ − E)/h
- খ λ = hc/E₂ − hc/E₁
- গ λ = c/(h(E₂ − E₁))
- ঘ λ = hc/(E₂ − E₁)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) λ = hc/(E₂ − E₁)
বোরের তৃতীয় স্বীকার্য অনুসারে ইলেকট্রন উচ্চ শক্তিস্তর E₂ থেকে নিম্ন শক্তিস্তর E₁-এ এলে শক্তির পার্থক্য একটি ফোটন রূপে বিকিরিত হয়—
hν = E₂ − E₁
বা, hc/λ = E₂ − E₁ (∵ν = c/λ)
∴ λ = hc/(E₂ − E₁) -
৪৩০
উদ্দীপকের আলোকে ৪৮ এবং ৪৯নং প্রশ্নের উত্তর দাও:
চিত্রে রেডনের তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের লেখ নির্দেশ করা হচ্ছে। যার অর্ধায়ু 3.8 days.
রেডনের তেজস্ক্রিয় ক্ষয় ধ্রুবক নির্দেশ করে—- ক 0.118 d⁻¹
- খ 0.182 d⁻¹
- গ 0.369 d⁻¹
- ঘ 0.693 d⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.182 d⁻¹
এখানে,
অর্ধায়ু, T_(1/2) = 3.8 d
ক্ষয় ধ্রুবক, λ =?
আমরা জানি,
T_(1/2) = 0.693/λ
বা, λ = 0.693/3.8
∴ λ = 0.182 d⁻¹ -
৪৩১
উদ্দীপকের আলোকে ৪৮ এবং ৪৯নং প্রশ্নের উত্তর দাও:
চিত্রে রেডনের তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের লেখ নির্দেশ করা হচ্ছে। যার অর্ধায়ু 3.8 days.
উদ্দীপক অনুসারে কোন সময় ব্যবধানে ক্ষয়ের হার সর্বাধিক হবে?- ক t₄ − t₃
- খ t₀ − t₁
- গ t₂ − t₁
- ঘ t₃ − t₂
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) t₀ − t₁
ক্ষয়ের হার (− dN/dt = λN) উপস্থিত অক্ষত পরমাণুর সংখ্যা N-এর সমানুপাতিক। N সবচেয়ে বেশি থাকে শুরুতে (t₀ থেকে t₁ ব্যবধানে, যখন N = 100% থেকে 85%)।
লক্ষ করি, প্রতিটি ব্যবধানে সমান পরিমাণ (15% N₀) ক্ষয় হয়েছে; যে ব্যবধানে তা সবচেয়ে কম সময়ে ঘটেছে সেখানেই হার সর্বাধিক। N বেশি থাকায় t₀ − t₁ ব্যবধানই সবচেয়ে ছোট, তাই এ ব্যবধানে ক্ষয়ের হার সর্বাধিক (লেখের ঢালও এখানে সবচেয়ে বেশি)। -
৪৩২
তেজস্ক্রিয়া—
i. একটি নিউক্লীয় ঘটনা
ii. একটি সবিরাম ঘটনা
iii. বাহ্যিক কোনো ক্ষেত্র দ্বারা প্রভাবিত হয় না
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) তেজস্ক্রিয়তা নিউক্লিয়াসের অস্থিতিশীলতার কারণে ঘটে, পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাসের সাথে এর সম্পর্ক নেই; তাই এটি নিউক্লীয় ঘটনা— সঠিক।
(ii) তেজস্ক্রিয়তা একটি অবিরাম (নিরবচ্ছিন্ন) ও স্বতঃস্ফূর্ত ঘটনা; 'সবিরাম' (বিরতিসহ) ঘটনা নয়— ভুল।
(iii) তাপ, চাপ, তড়িৎ বা চৌম্বক ক্ষেত্র ইত্যাদি কোনো বাহ্যিক প্রভাবে তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের হার পরিবর্তিত হয় না— সঠিক।
বিঃদ্রঃ বইয়ের উত্তরমালায় (ক) দেওয়া আছে। মূল প্রশ্নে (ii) সম্ভবত 'স্বতঃস্ফূর্ত/অবিরাম ঘটনা' ছিল; মুদ্রিত 'সবিরাম' শব্দ অনুযায়ী (ii) ভুল হওয়ায় এখানে (গ) নেওয়া হয়েছে। -
৪৩৩
α, β ও γ কণার ভেদন ক্ষমতার অনুপাত—
- ক 1000: 100: 1
- খ 100: 1: 1000
- গ 1: 100: 1000
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1: 100: 1000
ভেদন ক্ষমতা কণার আধান ও ভরের উপর নির্ভর করে; আধান ও ভর যত কম, ভেদন ক্ষমতা তত বেশি। γ-রশ্মি আধান ও ভরহীন, তাই এর ভেদন ক্ষমতা সর্বাধিক এবং α-কণা ভারী ও দ্বিগুণ আধানযুক্ত বলে সর্বনিম্ন।
সুতরাং ভেদন ক্ষমতার ক্রম α < β < γ; প্রদত্ত অপশনগুলোর মধ্যে কেবল (গ) 1: 100: 1000 এ ক্রম মেনে চলে। (অনেক বইয়ে এ অনুপাত প্রায় 1: 100: 10000 উল্লেখ করা হয়।) -
৪৩৪
তেজস্ক্রিয় কণার নিউক্লিয়াস থেকে যে কণা নির্গত হলে আধানের পরিমাণ 2 একক এবং ভর 4 একক কমে যায় তা হলো—
- ক ফোটন
- খ বিটা
- গ ইলেকট্রন
- ঘ আলফা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আলফা
আলফা কণা ₂⁴He-এর আধান +2 একক এবং ভর সংখ্যা 4। তাই α-কণা নির্গত হলে নিউক্লিয়াসের পারমাণবিক সংখ্যা 2 এবং ভর সংখ্যা 4 কমে যায়—
_(Z)^(A)X →_(Z − 2)^(A − 4)Y +₂⁴He -
৪৩৫
নিউক্লীয় চুল্লিতে ক্যাডমিয়াম দণ্ড ব্যবহার করা হয়—
- ক নিউট্রনের গতি স্থির রাখার জন্য
- খ নিউট্রনের গতি ত্বরান্বিত করার জন্য
- গ কিছু নিউট্রন শোষণের জন্য
- ঘ সব নিউট্রন শোষণের জন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কিছু নিউট্রন শোষণের জন্য
ক্যাডমিয়াম (বা বোরন) নিউট্রনের উত্তম শোষক। নিউক্লীয় চুল্লিতে নিয়ন্ত্রক দণ্ড হিসেবে ক্যাডমিয়াম দণ্ড ব্যবহার করে অতিরিক্ত কিছু নিউট্রন শোষণ করা হয়, যাতে প্রতিটি ফিশনে গড়ে মাত্র একটি নিউট্রন পরবর্তী ফিশন ঘটায় এবং শৃঙ্খল বিক্রিয়া নিয়ন্ত্রিত থাকে।
সব নিউট্রন শোষণ করলে বিক্রিয়া থেমে যাবে; আর নিউট্রনের গতি কমানোর (মন্দন) কাজ করে মন্দক (ভারী পানি, গ্রাফাইট)। -
৪৩৬
প্রথম তিনটি বোর কক্ষপথের ব্যাসার্ধের অনুপাত হচ্ছে —
- ক 1 : 14 : 19
- খ 1 : 2 : 3
- গ 1 : 4 : 9
- ঘ 1 : 8 : 27
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1 : 4 : 9
বোর কক্ষপথের ব্যাসার্ধ rn = n2h2ε0π me2 ⇒ rn ∝ n2
∴ r1 : r2 : r3 = 12 : 22 : 32 = 1 : 4 : 9 -
৪৩৭
সবচেয়ে শক্তিশালী নন আয়োনাইজিং রেডিয়েশন হলো—
- ক অতিবেগুনি রশ্মি
- খ রাডার
- গ মাইক্রোওয়েভ
- ঘ অবলোহিত রশ্মি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অতিবেগুনি রশ্মি
যেসব বিকিরণের ফোটন শক্তি পরমাণু থেকে ইলেকট্রন সরিয়ে আয়ন তৈরির জন্য যথেষ্ট নয়, তাদের নন-আয়নাইজিং বিকিরণ বলে— যেমন বেতার তরঙ্গ, রাডার, মাইক্রোওয়েভ, অবলোহিত, দৃশ্যমান আলো ও (অধিকাংশ) অতিবেগুনি রশ্মি।
ফোটনের শক্তি E = hν; প্রদত্তগুলোর মধ্যে অতিবেগুনি রশ্মির কম্পাঙ্ক সবচেয়ে বেশি, তাই এটিই সবচেয়ে শক্তিশালী নন-আয়নাইজিং বিকিরণ। -
৪৩৮
₈₃²¹⁰Bi তেজস্ক্রিয় বিকিরণের পর ₈₄²¹⁰Po মৌলটি তৈরি করে। এখানে বিকিরণের ধরন হচ্ছে—
- ক β-decay
- খ α-decay
- গ α and β-decay
- ঘ γ-decay
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) β-decay
বিক্রিয়ায় ভর সংখ্যা অপরিবর্তিত (210) কিন্তু পারমাণবিক সংখ্যা 1 বেড়েছে (83 → 84)।
₈₃²¹⁰Bi →₈₄²¹⁰Po +_(−1)⁰e + ν̅
ভর সংখ্যা ঠিক রেখে পারমাণবিক সংখ্যা 1 বৃদ্ধি পায় কেবল β⁻ ক্ষয়ে; তাই এটি β-decay। -
৪৩৯
9.0 × 10⁻¹³ cm ব্যাসার্ধের একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসের (Z = 50) পৃষ্ঠে তড়িৎ বিভবের মান— [Hints:V = 1/4πε₀ × Ze/r]
- ক 9V
- খ 60V
- গ 9 × 10⁵ V
- ঘ 8 × 10⁶
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 8 × 10⁶
এখানে,
নিউক্লিয়াসের ব্যাসার্ধ, r = 9.0 × 10⁻¹³ cm = 9.0 × 10⁻¹⁵ m
নিউক্লিয়াসের আধান, q = Ze = 50 × 1.6 × 10⁻¹⁹ C
1/4πε₀ = 9 × 10⁹ Nm²C⁻²
বিভব, V =?
আমরা জানি,
V = 1/4πε₀ × Ze/r
বা, V = (9 × 10⁹ × 50 × 1.6 × 10⁻¹⁹)/(9.0 × 10⁻¹⁵)
∴ V = 8 × 10⁶ V -
৪৪০
কোনো একটি তেজস্ক্রিয় পদার্থের অর্ধায়ু 3.8 দিন। 8 দিনে এই পদার্থের শতকরা কত অংশ ক্ষয় হবে?
- ক 68.7%
- খ 86.7%
- গ 76.7%
- ঘ 95.0%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 76.7%
এখানে,
অর্ধায়ু, T_(1/2) = 3.8 d; সময়, t = 8 d
ক্ষয়প্রাপ্ত অংশ =?
আমরা জানি,
N/N₀ = (1/2)^(t/(T_(1/2)))
বা, N/N₀ = (1/2)^(8/3.8) = (0.5)^(2.105) = 0.232
অর্থাৎ অবশিষ্ট থাকে 23.2%।
∴ ক্ষয়প্রাপ্ত অংশ = 100% − 23.2% = 76.8% ≈ 76.7%
পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।