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 ১৭/৩৯
-
৩২১
এক্স-রশ্মি কে আবিষ্কার করেন?
- ক বেকেরেল
- খ মেরি কুরি
- গ রন্টজেন
- ঘ থমসন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) রন্টজেন
1895 সালে জার্মান বিজ্ঞানী উইলহেলম কনরাড রন্টজেন (Wilhelm Conrad Rontgen) এক্স-রশ্মি আবিষ্কার করেন, যার জন্য তিনি 1901 সালে প্রথম নোবেল পুরস্কার (পদার্থবিজ্ঞান) লাভ করেন।
সুতরাং সঠিক উত্তর রন্টজেন। -
৩২২
S ও S′ জড় প্রসঙ্গ কাঠামোতে আলোর বেগ যথাক্রমে c ও c′। S কাঠামো S′ কাঠামোর সাপেক্ষে X-অক্ষ বরাবর v বেগে গতিশীল হলে —
- ক c′ = c - v
- খ c′ = c + v
- গ c′ = c
- ঘ v = c + c′
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) c′ = c
বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্বের দ্বিতীয় স্বীকার্য অনুযায়ী আলোর বেগ সকল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোতে সমান — S কাঠামো S′-এর সাপেক্ষে যে বেগেই চলুক না কেন, c' = c। -
৩২৩
আইনস্টাইনের স্থির ভর শক্তি সমীকরণ কোনটি?
- ক E0 = m0c2
- খ E = hν
- গ E0 = mc2
- ঘ E = mc2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) E0 = m0c2
আইনস্টাইনের ভর-শক্তি সমতুল্যতা সূত্র অনুসারে কোনো বস্তুর স্থির (নিশ্চল) অবস্থায় তার স্থির ভর m0-এর সাথে সংশ্লিষ্ট শক্তি হলো নিশ্চল শক্তি (rest energy), E0 = m0c2।
বস্তুটি গতিশীল হলে মোট শক্তি হয় E = mc2 = m0c21−v2c2, কিন্তু প্রশ্নে স্থির ভর শক্তি চাওয়া হয়েছে বলে উত্তর E0 = m0c2। -
৩২৪
স্থির কাঠামোর তুলনায় গতিশীল কাঠামোতে ঘড়ি ধীরে চলে---এ ঘটনাকে কী বলে?
- ক দৈর্ঘ্য সংকোচন
- খ ভরের আপেক্ষিকতা
- গ কাল দীর্ঘায়ন
- ঘ সময় সংকোচন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কাল দীর্ঘায়ন
আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুসারে t = t01−v2c2, অর্থাৎ স্থির পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে গতিশীল ঘড়ির সময় ব্যবধান নিস্তব্ধ ঘড়ির চেয়ে বেশি (দীর্ঘ) দেখায়, ফলে গতিশীল ঘড়ি ধীরে চলতে দেখা যায়। এই ঘটনাকে কাল দীর্ঘায়ন (time dilation) বলা হয়।
সুতরাং সঠিক উত্তর কাল দীর্ঘায়ন। -
৩২৫
এক্সরশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য 3 Å হলে এর কম্পাঙ্ক কত ?
- ক 1015 Hz
- খ 1016 Hz
- গ 1018 Hz
- ঘ 1021 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1018 Hz
f = cλ = 3 × 1083 × 10-10 = 1018 Hz -
৩২৬
কোন বিজ্ঞানী শক্তির ক্ষুদ্রতম এককের নাম দেন কোয়ান্টা?
- ক গ্যালিলিও
- খ ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক
- গ ম্যাক্সওয়েল
- ঘ আইনস্টাইন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক
1900 সালে জার্মান বিজ্ঞানী ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক প্রস্তাব করেন যে বিকিরণ শক্তি অবিচ্ছিন্নভাবে নয় বরং ক্ষুদ্রতম বিচ্ছিন্ন একক (packet) আকারে নির্গত ও শোষিত হয়, এবং তিনি এই ক্ষুদ্রতম এককের নাম দেন কোয়ান্টা (quanta)।
সুতরাং সঠিক উত্তর ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক। -
৩২৭
কার পরীক্ষায় ইথারের অস্তিত্ব ভুল প্রমাণিত হয়?
- ক ইয়ং
- খ মাইকেলসন-মর্লি
- গ আইনস্টাইন
- ঘ গ্যালিলিও
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) মাইকেলসন-মর্লি
1887 সালে অ্যালবার্ট মাইকেলসন ও এডওয়ার্ড মর্লি তাদের বিখ্যাত ইন্টারফেরোমিটার পরীক্ষায় আলোক ইথার (luminiferous ether) এর অস্তিত্ব প্রমাণের চেষ্টা করেন, কিন্তু পরীক্ষায় আশানুরূপ কোনো ফ্রিঞ্জ শিফট পাওয়া যায়নি, যা ইথারের অস্তিত্বকে ভুল প্রমাণিত করে এবং পরবর্তীতে আইনস্টাইনের বিশেষ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের ভিত্তি স্থাপন করে।
সুতরাং সঠিক উত্তর মাইকেলসন-মর্লি। -
৩২৮
ফোটনের ক্ষেত্রে---
(i) ফোটনের স্থির ভর শূন্য
(ii) ফোটনের শক্তি, E = hν
(iii) ফোটনের বেগ 3 × 108 ms−1 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: ঘ) i, ii ও iii
ফোটনের বৈশিষ্ট্য যাচাই: (i) ফোটনের স্থির ভর শূন্য — সত্য।
(ii) ফোটনের শক্তি E = hν — সত্য (প্ল্যাঙ্কের কোয়ান্টাম সমীকরণ)।
(iii) ফোটনের বেগ 3 × 108 ms−1 — সত্য, শূন্যস্থানে সকল ফোটন আলোর বেগেই চলে।
তিনটিই সঠিক, তাই সঠিক উত্তর i, ii ও iii। -
৩২৯
কোনো বস্তু আলোর বেগে গতিশীল হলে কোনো স্থির কাঠামোর সাপেক্ষে---
(i) ভর অসীম হবে
(ii) দৈর্ঘ্য অসীম হবে
(iii) সময় অসীম হবে 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
কোনো বস্তু আলোর বেগের (c) কাছাকাছি বা সমান বেগে গতিশীল হলে v → c, ফলে 1−v2c2 → 0।
(i) ভর: m = m01−v2c2 → অসীম — সত্য।
(ii) দৈর্ঘ্য: L = L01−v2c2 → শূন্য (সংকুচিত), অসীম নয় — মিথ্যা।
(iii) সময়: t = t01−v2c2 → অসীম (কাল দীর্ঘায়ন চরমে পৌঁছায়) — সত্য।
সুতরাং সঠিক উত্তর i ও iii। -
৩৩০
মেসনের গড় আয়ু 2 × 10−8 s। 0.8c বেগে গতিশীল মেসনের গড় আয়ু হলো---
- ক 1.56 × 10−8 sec.
- খ 2 × 10−8 sec.
- গ 3.33 × 10−8 sec.
- ঘ (এই অপশনের লেখা docx-এ ছিল না)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 3.33 × 10−8 sec.
কাল দীর্ঘায়ন সূত্র: t = t01−v2c2।
t0 = 2 × 10−8 s, v = 0.8c ⇒ v2c2 = 0.64।
1 − 0.64 = 0.36, 0.36 = 0.6।
t = (2 × 10−8)0.6 = 3.33 × 10−8 s।
সুতরাং সঠিক উত্তর 3.33 × 10−8 sec। -
৩৩১
এক্স-রশ্মির এর একক হলো---
- ক বেকেরেল
- খ নিউটন
- গ রন্টজেন
- ঘ জুল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) রন্টজেন
এক্স-রশ্মি বা গামা রশ্মির বিকিরণ মাত্রা (exposure) পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত একক হলো রন্টজেন (Rontgen, প্রতীক R), যা এক্স-রশ্মি আবিষ্কারক রন্টজেনের নামে নামকরণ করা হয়েছে।
সুতরাং সঠিক উত্তর রন্টজেন। -
৩৩২
একটি ধাতুর প্রারম্ভিক তরঙ্গদৈর্ঘ্য 5200 Å। এই ধাতু থেকে ইলেকট্রন নির্গমন ঘটাতে হলে নিচের কোন উৎস থেকে আলো ফেলতে হবে?
- ক 50 W অবলোহিত
- খ 1 W অবলোহিত
- গ 50 W লাল আলো
- ঘ 1 W অতিবেগুনি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1 W অতিবেগুনি
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় ইলেকট্রন নির্গত হওয়ার শর্ত হলো আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রারম্ভিক (সূচন/থ্রেশহোল্ড) তরঙ্গদৈর্ঘ্য 5200 Å-এর চেয়ে কম হতে হবে (অর্থাৎ কম্পাঙ্ক সূচন কম্পাঙ্কের চেয়ে বেশি), এবং এটি সম্পূর্ণভাবে আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের (কম্পাঙ্কের) উপর নির্ভরশীল, উৎসের ক্ষমতা (তীব্রতা) এর উপর নয়।
অবলোহিত (infrared) আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 7000 Å-এর বেশি এবং লাল আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 6200–7500 Å — উভয়ই 5200 Å-এর চেয়ে বড়, তাই এগুলো যত শক্তিশালী (50 W) উৎস থেকেই আসুক না কেন ইলেকট্রন নির্গত করতে পারবে না।
অতিবেগুনি (ultraviolet) আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 4000 Å-এর কম, অর্থাৎ 5200 Å-এর চেয়ে অনেক ছোট, ফলে এর কম্পাঙ্ক সূচন কম্পাঙ্ক অতিক্রম করে এবং কম ক্ষমতার (1 W) উৎস থেকেও ইলেকট্রন নির্গত হবে।
সুতরাং সঠিক উত্তর 1 W অতিবেগুনি। -
৩৩৩
কোনো ধাতুর পৃষ্ঠে আপতিত ফোটনের শক্তি কার্য অপেক্ষকরের দ্বিগুণ। আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কতগুণ করলে নির্গত ফটো ইলেকট্রনের গতিশক্তি দ্বিগুণ হবে?
- ক 32 গুণ
- খ 23 গুণ
- গ 12 গুণ
- ঘ 2 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 23 গুণ
ধরি কার্য অপেক্ষক W, প্রদত্ত শর্তে প্রাথমিক ফোটন শক্তি E1 = 2W।
আইনস্টাইনের সমীকরণ থেকে প্রাথমিক গতিশক্তি: KE1 = E1 − W = 2W − W = W।
নতুন গতিশক্তি দ্বিগুণ করতে হলে: KE2 = 2 × KE1 = 2W।
নতুন ফোটন শক্তি: E2 = KE2 + W = 2W + W = 3W।
যেহেতু E = hcλ, তাই E ∝ 1λ, সুতরাং E1E2 = λ2λ1 ⇒ 2W3W = λ2λ1 ⇒ λ2 = (23)λ1।
সুতরাং তরঙ্গদৈর্ঘ্য মূল মানের 23 গুণ করতে হবে। -
৩৩৪
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া সংক্রান্ত আইনস্টাইনের সমীকরণটি হলো---
- ক Emax = hν + W0
- খ eV0 + hν = W0
- গ 12 mv2max + W0 = hν
- ঘ Emax + hν = W0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 12 mv2max + W0 = hν
আইনস্টাইনের আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার সমীকরণ: hν = W0 + KEmax, অর্থাৎ আপতিত ফোটনের শক্তি কার্য অপেক্ষক ও ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তির সমষ্টির সমান।
এটিকে পুনর্বিন্যাস করলে পাওয়া যায়: (12)mv2max + W0 = hν, যা অপশন (গ)-এর সাথে হুবহু মিলে যায়।
অন্য অপশনগুলো (ক, খ, ঘ) চিহ্ন/গঠনগতভাবে ভুল — এগুলোতে hν ও W0 এর মধ্যে সম্পর্ক বিপরীত বা অসামঞ্জস্যপূর্ণভাবে উপস্থাপিত হয়েছে।
সুতরাং সঠিক উত্তর 12 mv2max + W0 = hν। -
৩৩৫
সূচন কম্পাঙ্কের আলোর জন্য ধাতু থেকে নির্গত ইলেকট্রনের বেগ হচ্ছে---
- ক শূন্য
- খ অসীম
- গ কম
- ঘ বেশি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) শূন্য
সূচন (থ্রেশহোল্ড) কম্পাঙ্ক ν0 হলো সেই সর্বনিম্ন কম্পাঙ্ক যেখানে ইলেকট্রন কোনোরকম অতিরিক্ত গতিশক্তি ছাড়াই ধাতুর পৃষ্ঠ থেকে সবেমাত্র নির্গত হতে পারে।
আইনস্টাইনের সমীকরণ অনুযায়ী, ν = ν0 হলে KEmax = h(ν−ν0) = h(ν0−ν0) = 0।
যেহেতু গতিশক্তি (12)mv2 = 0, তাই নির্গত ইলেকট্রনের বেগও শূন্য হবে।
সুতরাং সঠিক উত্তর শূন্য। -
৩৩৬
একটি ধাতুর কার্য অপেক্ষক hν0। এর উপর ν কম্পাঙ্কের আলো আপতিত হলে আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ঘটবে যদি---
- ক ν ≥ ν0
- খ ν ≥ 2ν0
- গ ν < ν0
- ঘ ν < ν02
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ν ≥ ν0
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ঘটার মৌলিক শর্ত হলো আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক (ν) ধাতুর সূচন কম্পাঙ্ক (ν0) অপেক্ষা বেশি বা সমান হতে হবে, তবেই hν ≥ hν0 = W0 হয়ে ইলেকট্রন নির্গমনের জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম শক্তি সরবরাহ হবে।
সুতরাং সঠিক শর্ত ν ≥ ν0। -
৩৩৭
সোডিয়ামের সূচন তরঙ্গদৈর্ঘ্য 6800 Å হলে এর কার্য অপেক্ষক কত?
- ক 1.83 eV
- খ 1.81 eV
- গ 1.9 eV
- ঘ 1.6 eV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.83 eV
কার্য অপেক্ষক: W = hcλ0।
λ0 = 6800 Å = 6.8 × 10−7 m।
W = (6.63 × 10−34 × 3 × 108)(6.8 × 10−7) = (19.89 × 10−26)(6.8 × 10−7) = 2.925 × 10−19 J।
eV-এ রূপান্তর: W = (2.925 × 10−19)(1.6 × 10−19) ≈ 1.83 eV।
সুতরাং সঠিক উত্তর 1.83 eV। -
৩৩৮
ইলেকট্রনের বেগ (v) এবং প্রযুক্ত বিভব পার্থক্যের নির্ধারিত বিভব (V)-এর মধ্যে সম্পর্ক হলো---
- ক v = eVm
- খ v = 2eVm
- গ v = eV2m
- ঘ v = ½mV2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) v = 2eVm
ত্বরিত ইলেকট্রনের গতিশক্তি এবং প্রযুক্ত বিভব পার্থক্যের সম্পর্ক থেকে eV = ½mv2 পাওয়া যায়। এখান থেকে v2 = 2eVm, অর্থাৎ v = 2eVm।
সুতরাং সঠিক উত্তর খ। -
৩৩৯
কম্পটন ক্রিয়ায় বিক্ষিপ্ত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য আপতিত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনায়---
- ক কমে যায়
- খ বেড়ে যায়
- গ একই থাকে
- ঘ দ্বিগুণ হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বেড়ে যায়
কম্পটন ক্রিয়ায় আপতিত ফোটন ইলেকট্রনের সাথে সংঘর্ষে নিজের কিছু শক্তি ইলেকট্রনকে দিয়ে দেয়, ফলে বিক্ষিপ্ত ফোটনের শক্তি কমে যায়। যেহেতু E = hcλ, শক্তি কমলে তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়ে।
কম্পটন সূত্র Δλ = (hm0c)(1−cosθ)-এ θ ≠ 0 হলে Δλ সবসময় ধনাত্মক হয়, তাই বিক্ষিপ্ত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য আপতিত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে বেড়ে যায়। উত্তর খ। -
৩৪০
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য হলো---
(i) আলোক তড়িৎ প্রবাহমাত্রা আপতিত আলোর তীব্রতার সমানুপাতিক
(ii) বিভিন্ন ধাতুর জন্য আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার প্রারম্ভ কম্পাঙ্ক বিভিন্ন হয়
(iii) আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় ইলেকট্রন নির্গমন ধাতুর পৃষ্ঠের উপর নির্ভর করে 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
i. আলোক তড়িৎ প্রবাহমাত্রা (একক সময়ে নির্গত ইলেকট্রন সংখ্যা) আপতিত আলোর তীব্রতার সমানুপাতিক — সত্য।
ii. বিভিন্ন ধাতুর কার্য অপেক্ষক (work function) ভিন্ন হওয়ায় তাদের প্রারম্ভ/সূচন কম্পাঙ্কও (threshold frequency, ν0 = Wh) ভিন্ন হয় — সত্য।
iii. ধাতুর পৃষ্ঠের অবস্থা (পরিষ্কার/দূষিত, অক্সাইড আবৃত ইত্যাদি) কার্য অপেক্ষক তথা ইলেকট্রন নির্গমনের হারকে প্রভাবিত করে — সত্য।
তিনটি বিবৃতিই সঠিক হওয়ায় উত্তর ঘ (i, ii ও iii)।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।