আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ৮ম অধ্যায়। এখানে ৭৭৬টি 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।
৭৭৬ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ৮
পাতা ১৬/৩৯
-
৩০১
ফোটনের ধর্ম---
(i) স্থির ভর শূন্য
(ii) নির্দিষ্ট ভরবেগ আছে
(iii) চার্জবিহীন 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
ফোটনের বৈশিষ্ট্য যাচাই: (i) ফোটনের স্থির ভর শূন্য — সত্য, কারণ ফোটন কখনো স্থির অবস্থায় থাকে না, এটি সবসময় আলোর বেগে চলে।
(ii) ফোটনের নির্দিষ্ট ভরবেগ আছে — সত্য, p = hλ = Ec দ্বারা প্রকাশিত হয়।
(iii) ফোটন চার্জবিহীন — সত্য, ফোটনের কোনো তড়িৎ চার্জ নেই।
তিনটি বিবৃতিই সঠিক, তাই সঠিক উত্তর i, ii ও iii। -
৩০২
ডি ব্রগলির তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সমীকরণ কোনটি?
- ক λ = Ep
- খ λ = hp
- গ λ = hm0c
- ঘ λ = hm0c2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) λ = hp
ডি ব্রগলির অনুসারে যেকোনো গতিশীল কণার সাথে একটি তরঙ্গধর্ম যুক্ত থাকে, যার তরঙ্গদৈর্ঘ্য কণাটির ভরবেগের সাথে ব্যস্তানুপাতিক।
সমীকরণ: λ = hp = h(mv)।
সুতরাং সঠিক উত্তর λ = hp। -
৩০৩
নিচের কোন ধাতু থেকে ফটো ইলেকট্রন নির্গত হবে না?
- ক সিজিয়াম
- খ পটাসিয়াম
- গ অ্যালুমিনিয়াম
- ঘ সোডিয়াম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) অ্যালুমিনিয়াম
সিজিয়াম, পটাসিয়াম, সোডিয়াম — এই ক্ষার ধাতুগুলোর কার্য অপেক্ষক কম (প্রায় 2.0–2.3 eV), তাই সাধারণ দৃশ্যমান আলো (প্রায় 1.8–3.1 eV শক্তির ফোটন) দিয়েই এদের থেকে ফটো ইলেকট্রন নির্গত হয়।
কিন্তু অ্যালুমিনিয়ামের কার্য অপেক্ষক তুলনামূলক বেশি (প্রায় 4.0–4.2 eV), যা দৃশ্যমান আলোর সর্বোচ্চ ফোটন শক্তির চেয়েও বেশি। ফলে সাধারণ দৃশ্যমান আলোতে অ্যালুমিনিয়াম থেকে ফটো ইলেকট্রন নির্গত হবে না, এর জন্য অতিবেগুনি রশ্মি প্রয়োজন।
সুতরাং সঠিক উত্তর অ্যালুমিনিয়াম। -
৩০৪
হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি হলো---
(i) ΔxΔp ≥ h2π
(ii) ΔpΔE ≥ h2π
(iii) ΔEΔt ≥ h2π 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
হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি অনুযায়ী দুটি জোড় (conjugate) ভৌত রাশির অনিশ্চয়তার গুণফলের একটি সর্বনিম্ন সীমা থাকে।
(i) অবস্থান ও ভরবেগ: ΔxΔp ≥ h2π — এটি প্রকৃত ও প্রতিষ্ঠিত সম্পর্ক (মাত্রা মিলে: kg·m/s × m = J·s)।
(iii) শক্তি ও সময়: ΔEΔt ≥ h2π — এটিও প্রতিষ্ঠিত সম্পর্ক (মাত্রা মিলে: J × s = J·s)।
(ii) ΔpΔE — ভরবেগ ও শক্তি একে অপরের জোড় (conjugate) রাশি নয়, এবং মাত্রিক বিশ্লেষণেও (kg·m/s × J) h-এর একক (J·s)-এর সাথে মেলে না। তাই এটি সঠিক নয়।
সুতরাং সঠিক উত্তর i ও iii। -
৩০৫
কোনটি বিকিরণ কোয়ান্টা?
- ক ফোটন
- খ প্রোটন
- গ নিউট্রন
- ঘ ইলেকট্রন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ফোটন
প্ল্যাঙ্কের কোয়ান্টাম তত্ত্ব অনুযায়ী তড়িৎ চৌম্বকীয় বিকিরণ শক্তির ক্ষুদ্রতম বিচ্ছিন্ন একক (কোয়ান্টা) আকারে নির্গত ও শোষিত হয়, এবং বিকিরণের এই কোয়ান্টাকে ফোটন বলা হয়।
সুতরাং সঠিক উত্তর ফোটন। -
৩০৬
h কী নামে পরিচিত?
- ক ডিব্রগলি ধ্রুবক
- খ প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবক
- গ কম্পটন ধ্রুবক
- ঘ ডি-ব্রগলি ধ্রুবক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবক
প্ল্যাঙ্কের কোয়ান্টাম তত্ত্বে E = hν সমীকরণে h হলো একটি সার্বজনীন ধ্রুবক, যাকে প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবক বলা হয় (h = 6.63 × 10−34 J·s)।
সুতরাং সঠিক উত্তর প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবক। -
৩০৭
ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য 6630 Å হলে শক্তি কত?
- ক 1.6 × 10−19 J
- খ 2 × 10−10 J
- গ 3 × 10−19 J
- ঘ 9.1 × 10−31 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 3 × 10−19 J
ফোটনের শক্তি: E = hcλ।
λ = 6630 Å = 6630 × 10−10 m = 6.63 × 10−7 m।
E = (6.63 × 10−34 × 3 × 108)(6.63 × 10−7) = 3 × 10−19 J।
সুতরাং সঠিক উত্তর 3 × 10−19 J। -
৩০৮
ফোটনের ভরবেগ---
- ক p = hλ
- খ p = hcλ
- গ p = λh
- ঘ p = 2eVm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) p = hλ
ফোটনের ভরবেগ ও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সম্পর্ক: p = Ec = (hν)c = hλ।
সুতরাং সঠিক উত্তর p = hλ। -
৩০৯
আপেক্ষিক তত্ত্বের ক্ষেত্রে---
(i) চলমান ঘড়ি নিস্তব্ধ ঘড়ি অপেক্ষা দ্রুত চলে
(ii) চলমান অবস্থায় কোনো বস্তুর দৈর্ঘ্য এর নিস্তব্ধ দৈর্ঘ্য অপেক্ষা ছোট
(iii) গতিশীল কোনো বস্তুর ভর এর নিস্তব্ধ ভর অপেক্ষা 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: গ) ii ও iii
আপেক্ষিক তত্ত্বের ফলাফল যাচাই: (i) চলমান ঘড়ি নিস্তব্ধ ঘড়ি অপেক্ষা দ্রুত চলে — এটি ভুল; বরং কাল দীর্ঘায়নের কারণে চলমান ঘড়ি ধীরে চলে (t = t01−v2c2, অর্থাৎ চলমান ঘড়িতে কম সময় গণনা হয়, অর্থাৎ ধীরগতির মনে হয়)।
(ii) চলমান অবস্থায় বস্তুর দৈর্ঘ্য নিস্তব্ধ দৈর্ঘ্য অপেক্ষা ছোট — সত্য (দৈর্ঘ্য সংকোচন: L = L01−v2c2)।
(iii) গতিশীল বস্তুর ভর নিস্তব্ধ ভর অপেক্ষা বেশি — সত্য (আপেক্ষিক ভর: m = m01−v2c2 > m0)।
সুতরাং সঠিক উত্তর ii ও iii। -
৩১০
চিত্রে একটি আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার ঘটনা দেখানো হয়েছে। প্রাথমিক অবস্থায় অ্যামিটারে কোনো পাঠ পাওয়া গেল না। অ্যামিটারে পাঠ পেতে কী করতে হবে?
- ক আলোক রশ্মির তীব্রতা বাড়াতে হবে
- খ E-এর বিভব বাড়াতে হবে
- গ বিভবের দিক পরিবর্তন করতে হবে
- ঘ আলোক রশ্মির কম্পাঙ্ক বাড়াতে হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আলোক রশ্মির কম্পাঙ্ক বাড়াতে হবে
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় ইলেকট্রন নির্গত হওয়ার প্রধান শর্ত হলো আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক (ν) সংশ্লিষ্ট ধাতুর সূচন কম্পাঙ্ক (ν0) অপেক্ষা বেশি বা সমান হতে হবে (ν ≥ ν0); অন্যথায় আলোর তীব্রতা যত বাড়ানো হোক না কেন কোনো ফটো ইলেকট্রন নির্গত হবে না এবং অ্যামিটারে কোনো পাঠ পাওয়া যাবে না।
যেহেতু প্রাথমিক অবস্থায় অ্যামিটারে কোনো পাঠ পাওয়া যায়নি, তার মানে আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক সূচন কম্পাঙ্কের চেয়ে কম ছিল। সুতরাং পাঠ পেতে হলে আলোক রশ্মির কম্পাঙ্ক বাড়াতে হবে, যাতে তা সূচন কম্পাঙ্ককে অতিক্রম করে।
তীব্রতা বাড়ালে (ক) বা ত্বরক বিভব বাড়ালে (খ) বা বিভবের দিক পরিবর্তন করলে (গ) — এগুলোর কোনোটিই নতুন ফটো ইলেকট্রন সৃষ্টি করতে পারবে না, যদি মূল কারণ কম্পাঙ্ক ঘাটতি হয়। -
৩১১
⚠️[যাচাই দরকার] অ্যামিটারের পাঠ ধীরে ধীরে বাড়াতে থাকলে নিচের কোন গ্রাফটি সঠিক?
- ক (i) i বনাম I সরলরেখা
- খ (ii) বিভব বনাম i নিম্নমুখী বক্ররেখা
- গ (iii) i বনাম সময় t সরলরেখা
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) (i) i বনাম I সরলরেখা
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: অপশনগুলোতে (i)/(ii)/(iii) লেবেলযুক্ত তিনটা আলাদা গ্রাফের রেফারেন্স আছে ("(i) i বনাম I সরলরেখা", "(ii) বিভব বনাম i নিম্নমুখী বক্ররেখা", "(iii) i বনাম সময় t সরলরেখা") কিন্তু raw XML চেক করেও এর বেশি কোনো বর্ণনা/ছবি পাওয়া যায়নি -- এগুলো মূল বইয়ে সম্ভবত তিনটা আলাদা লেবেলড ছবি ছিল যেগুলো এই docx-এ অনুপস্থিত। টেক্সট থেকে যথেষ্ট তথ্য নেই কোন গ্রাফ(গুলো) আসলে সঠিক তা নিশ্চিত করার জন্য। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): আলোর তীব্রতা বাড়ালে ফটোকারেন্ট (i) তীব্রতার সমানুপাতিক বাড়ে (সরলরেখা), নিরোধ বিভবের বিপরীতে কারেন্ট একটা নিম্নমুখী বক্ররেখা, আর স্থির তীব্রতায় সময়ের সাথে কারেন্ট অপরিবর্তিত থাকে। এই যুক্তিতে তিনটা বিবৃতিই সঙ্গত মনে হয় (ঘ), কিন্তু মূল ছবি ছাড়া অপশনের লেবেলগুলো ("i বনাম I", "বিভব বনাম i", "i বনাম t") ঠিক কী বোঝাচ্ছে তা সম্পূর্ণ নিশ্চিত না। -
৩১২
ফটো তড়িৎ প্রক্রিয়ায় আলোর প্রাবল্য বাড়ালে---
- ক আপতিত ফোটনের সংখ্যা বাড়ে
- খ ইলেকট্রনের গতিশক্তি বাড়ে
- গ ফোটনের সংখ্যা অপরিবর্তিত থাকে
- ঘ নির্গত ইলেকট্রনের সংখ্যা কমে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) আপতিত ফোটনের সংখ্যা বাড়ে
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় আলোর প্রাবল্য (তীব্রতা) বাড়ানো মানে একক সময়ে অধিক সংখ্যক ফোটন আপতিত হওয়া, অর্থাৎ আপতিত ফোটনের সংখ্যা বাড়ে।
এর ফলে নির্গত ফটো ইলেকট্রনের সংখ্যা (ফটোকারেন্ট) বাড়ে, কিন্তু প্রতিটি ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি (KEmax = hν − W) শুধু আলোর কম্পাঙ্কের উপর নির্ভরশীল, তীব্রতার উপর নয় — তাই তীব্রতা বাড়ালে গতিশক্তি অপরিবর্তিত থাকে।
সুতরাং সঠিক উত্তর: আপতিত ফোটনের সংখ্যা বাড়ে। -
৩১৩
কোন কণার বিনিময়ের মাধ্যমে তড়িৎ চৌম্বক বল কার্যকর হয়?
- ক প্রোটন
- খ বোসন
- গ ফোটন
- ঘ মিউয়ন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ফোটন
কণা পদার্থবিজ্ঞানের আদর্শ মডেল (Standard Model) অনুসারে তড়িৎ চৌম্বক বল ফোটন কণা বিনিময়ের মাধ্যমে কার্যকর হয়; ফোটন হলো তড়িৎ চৌম্বক বলের বাহক কণা (force carriergauge boson)।
সুতরাং সঠিক উত্তর ফোটন। -
৩১৪
ফটো তড়িৎ ক্রিয়া---
(i) একটি তাৎক্ষণিক ঘটনা
(ii) তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয় না
(iii) বিভিন্ন পদার্থের সূচন কম্পাঙ্ক বিভিন্ন হয় 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
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য যাচাই: (i) এটি একটি তাৎক্ষণিক ঘটনা — সত্য, আলো আপতিত হওয়ার সাথে সাথেই (কোনো লক্ষণীয় সময় বিলম্ব ছাড়াই, 10−9 সেকেন্ডেরও কম সময়ে) ইলেকট্রন নির্গত হয়।
(ii) তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয় না — সত্য, আলোক তড়িৎ ক্রিয়া মূলত আলোর কম্পাঙ্ক ও তীব্রতার উপর নির্ভরশীল, তাপমাত্রার উপর নয়।
(iii) বিভিন্ন পদার্থের সূচন কম্পাঙ্ক বিভিন্ন — সত্য, প্রতিটি ধাতুর কার্য অপেক্ষক আলাদা হওয়ায় সূচন কম্পাঙ্কও আলাদা হয়।
তিনটিই সঠিক, তাই সঠিক উত্তর i, ii ও iii। -
৩১৫
1 Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গের শক্তি কত?
- ক 2 × 10−15 J
- খ 2 × 10−16 J
- গ 2 × 10−17 J
- ঘ 2 × 10−18 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2 × 10−15 J
শক্তি: E = hcλ।
λ = 1 Å = 1 × 10−10 m।
E = (6.63 × 10−34 × 3 × 108)(1 × 10−10) = 19.89 × 10−16 J ≈ 1.989 × 10−15 J ≈ 2 × 10−15 J।
সুতরাং সঠিক উত্তর 2 × 10−15 J। -
৩১৬
কোনো পৃষ্ঠে সূচন কম্পাঙ্ক 8 × 1014 Hz। ওই পৃষ্ঠে 2400 Å-এর আলো আপতিত হলে নির্গত ইলেকট্রনের সর্বাধিক গতিশক্তি হবে---
- ক 1.86 J
- খ 2.98 × 10−19 J
- গ 8.29 × 10−19 J
- ঘ 13.59 × 10−19 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2.98 × 10−19 J
প্রথমে আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক নির্ণয়: ν = cλ = (3 × 108)(2400 × 10−10) = (3 × 108)(2.4 × 10−7) = 1.25 × 1015 Hz।
আইনস্টাইনের সমীকরণ: KEmax = h(ν − ν0) = 6.63 × 10−34 × (1.25 × 1015 − 8 × 1014)।
= 6.63 × 10−34 × (0.45 × 1015) = 2.9835 × 10−19 J ≈ 2.98 × 10−19 J।
সুতরাং সঠিক উত্তর 2.98 × 10−19 J। -
৩১৭
মহাকর্ষীয় বলের পাল্লা কত?
- ক 10−16 m
- খ 10−15 m
- গ অসীম
- ঘ 1015 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) অসীম
চারটি মৌলিক বলের মধ্যে মহাকর্ষীয় বল ও তড়িৎ চৌম্বকীয় বলের পাল্লা অসীম (এরা দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক হারে ক্রমশ কমে গেলেও কখনো শূন্য হয় না); অন্যদিকে সবল ও দুর্বল নিউক্লীয় বলের পাল্লা অত্যন্ত ক্ষুদ্র (প্রায় 10−15 m)।
সুতরাং মহাকর্ষীয় বলের পাল্লা অসীম। -
৩১৮
উদ্দীপকে উল্লিখিত ফোটনের শক্তি কত? (এক গুচ্ছ এক্স-রশ্মির প্রতিটি ফোটনের কম্পাঙ্ক 3 × 1017 Hz)
- ক 1.989 × 10−16 J
- খ 2.89 × 10−16 J
- গ 19.89 × 10−16 J
- ঘ 91.98 × 10−16 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.989 × 10−16 J
ফোটনের শক্তি: E = hν।
ν = 3 × 1017 Hz।
E = 6.63 × 10−34 × 3 × 1017 = 19.89 × 10−17 J = 1.989 × 10−16 J।
সুতরাং সঠিক উত্তর 1.989 × 10−16 J। -
৩১৯
উদ্দীপকে উল্লিখিত ফোটনের---
(i) বেগ, 3 × 108 ms−1
(ii) তরঙ্গদৈর্ঘ্য, 10 Å
(iii) ভরবেগ, 6.63 × 10−25 kg ms−1 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
উদ্দীপকের ফোটনের কম্পাঙ্ক ν = 3 × 1017 Hz।
(i) ফোটনের বেগ — শূন্যস্থানে সকল তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ (ফোটন) সর্বদা আলোর বেগে, অর্থাৎ 3 × 108 ms−1 বেগে চলে — সত্য।
(ii) তরঙ্গদৈর্ঘ্য: λ = cν = (3 × 108)(3 × 1017) = 1 × 10−9 m = 10 Å — সত্য (1 nm = 10 Å)।
(iii) ভরবেগ: p = hλ = (6.63 × 10−34)(1 × 10−9) = 6.63 × 10−25 kg·ms−1 — সত্য।
তিনটিই সঠিক, তাই সঠিক উত্তর i, ii ও iii। -
৩২০
λ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি ফোটনের শক্তি কোনটি?
- ক hλ
- খ hcλ
- গ λhc
- ঘ hλc
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) hcλ
ফোটনের শক্তি E = hν এবং তরঙ্গের বেগ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য-কম্পাঙ্ক সম্পর্ক c = νλ থেকে ν = cλ।
সুতরাং E = hcλ।
সঠিক উত্তর hcλ।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।