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 ২৬/৩৯
-
৫০১
কোন তত্ত্বের সাহায্যে আলোক তড়িৎ নিঃসরণ ব্যাখ্যা করা যায়?
- ক কণা তত্ত্ব
- খ তড়িৎ চুম্বকীয় তত্ত্ব
- গ তরঙ্গ তত্ত্ব
- ঘ কোয়ান্টাম তত্ত্ব
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) কোয়ান্টাম তত্ত্ব
আলোক তড়িৎ নিঃসরণ ব্যাখ্যা করা যায় কোয়ান্টাম তত্ত্ব দিয়ে; আইনস্টাইন (1905) প্ল্যাঙ্কের কোয়ান্টাম ধারণা ব্যবহার করে এর ব্যাখ্যা দেন এবং 1921 সালে নোবেল পান।
আইনস্টাইনের সমীকরণ: hf = W0 + 12 mv2max, সূচন কম্পাঙ্ক f0 = W0h; নিঃসরণ তাৎক্ষণিক এবং ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি আলোর কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে, তীব্রতার উপর নয়।
তরঙ্গ তত্ত্ব অনুযায়ী তীব্রতা বাড়লে ইলেকট্রনের শক্তি বাড়ার কথা এবং নিঃসরণে সময় লাগার কথা, কিন্তু পরীক্ষালব্ধ ফল এর বিপরীত, তাই তরঙ্গ তত্ত্ব ব্যর্থ। -
৫০২
আপেক্ষিক তত্ত্বের আবিষ্কারক কে?
- ক নিউটন
- খ গ্যালিলিও
- গ লরেঞ্জ
- ঘ আইনস্টাইন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আইনস্টাইন
আপেক্ষিক তত্ত্বের আবিষ্কারক আইনস্টাইন: বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্ব 1905, সাধারণ আপেক্ষিক তত্ত্ব 1915।
বিশেষ তত্ত্বের দুটি স্বীকার্য: (1) সব জড় প্রসঙ্গ কাঠামোতে পদার্থবিজ্ঞানের সূত্র একই, (2) শূন্যস্থানে আলোর বেগ c সব জড় কাঠামোয় সমান, উৎস বা পর্যবেক্ষকের বেগের উপর নির্ভর করে না।
ফলাফল: দৈর্ঘ্য সংকোচন L = L01 − v2c2, কাল দীর্ঘায়ন t = t01 − v2c2, ভর বৃদ্ধি m = m01 − v2c2, E = mc2।
গ্যালিলিও ও নিউটনের আপেক্ষিকতা শুধু নিম্ন বেগে প্রযোজ্য; লরেঞ্জ রূপান্তর সমীকরণ দেন, তত্ত্বের প্রবক্তা নন। -
৫০৩
একটি ধাতু র ওপর সবুজ আলো আপতিত হলে ফটোইলেক্ট্রন নির্গত হয়। নিচের কোন বর্ণের আলো আপতিত হলে ঐ তল থেকে অবশ্যই ফটোইলেক্ট্রন নির্গত হবে?
- ক লাল
- খ হলুদ
- গ নীল
- ঘ কমলা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) নীল
ফটোইলেকট্রিক নিঃসরণের জন্য আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক থ্রেশহোল্ড কম্পাঙ্কের চেয়ে বেশি হতে হয়। দৃশ্যমান বর্ণালিতে সবুজের চেয়ে বেশি কম্পাঙ্ক (কম তরঙ্গদৈর্ঘ্য) কেবল নীল আলোর, তাই নীল আলোয় অবশ্যই ফটোইলেক্ট্রন নির্গত হবে। -
৫০৪
একটি ট্রেনের স্থির অবস্থার দৈর্ঘ্য 100 m। একটি অতি উচ্চ বেগে 80 m দৈর্ঘ্যের একটি সুরঙ্গের মধ্য দিয়ে যায়। সুরঙ্গের দুই প্রান্তে অবস্থিত পর্যবেক্ষকরা লক্ষ্য করেন যে, একটি মুহূর্তে ট্রেনটির দৈর্ঘ্য ঠিক সুরঙ্গের দৈর্ঘ্যের সমান হয়। c-এর এককে ট্রেনের বেগ কত?
- ক 0.866 c
- খ 0.333 c
- গ 0.5 c
- ঘ 0.6 c
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0.6 c
দৈর্ঘ্য সংকোচন সূত্র L=L01−v2c2। শর্তানুসারে L=80 m, L0=100 m, তাই 1−v2c2=80100=0.8⇒1−v2c2=0.64⇒vc=0.36=0.6। সুতরাং v=0.6c। -
৫০৫
একটি বস্তুকণার মোট শক্তি এর স্থির ভর শক্তির দ্বিগুণ। আলোর দ্রুতি c হলে, কণাটির দ্রুতি কত?
- ক 2c3
- খ (32)c
- গ c
- ঘ 2c
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) (32)c
E=2m0c2=γm0c2⇒γ=2⇒11−v2c2=2⇒1−v2c2=14⇒v=32c। -
৫০৬
শূন্য ভর এবং E শক্তিবিশিষ্ট একটি কণার ভরবেগ কোনটি?
- ক Ec
- খ Ec
- গ Ec
- ঘ 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) Ec
শক্তি-ভরবেগ সম্পর্ক E2=(pc)2+(m0c2)2 এ শূন্য ভরের কণার জন্য m0=0 বসিয়ে E=pc⇒p=Ec। -
৫০৭
কত বেগে চললে একটি রকেটের গতিশীল দৈর্ঘ্য এর নিশ্চল দৈর্ঘ্যের অর্ধেক হবে?
- ক 12 c
- খ 32 c
- গ 32 c
- ঘ 34 c
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 32 c
দৈর্ঘ্য সংকোচন L=L01−v2c2। L=L02 বসিয়ে 14=1−v2c2⇒v2c2=34⇒v=32c। -
৫০৮
c2 বেগে চলমান একটি কণার গতিশক্তি কত? দেওয়া আছে: স্থির অবস্থায় কণাটির ভর m0
- ক 0.414m0c2
- খ 0.25m0c2
- গ 1.414m0c2
- ঘ 2.0m0c2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.414m0c2
γ=11−v2c2=11−12=2≈1.414। আপেক্ষিক গতিশক্তি KE=(γ−1)m0c2=0.414 m0c2। -
৫০৯
একটি ধাতু র কার্যাপেক্ষক 6.63eV। ধাতু টির ক্ষেত্রে ফটোইলেক্ট্রন নিঃসরণের সূচন কম্পাঙ্ক কত? দেওয়া আছে: প্লাঙ্কের ধ্রুবক=6.63×10−34 Js
- ক 16×1014Hz
- খ 16×10−14Hz
- গ 1.6×10−19Hz
- ঘ 1.6×1019Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 16×1014Hz
কার্যাপেক্ষক ϕ=6.63 eV=6.63×1.6×10−19 J=1.0608×10−18 J। সূচনা কম্পাঙ্ক f0=ϕh=1.0608×10−186.63×10−34=1.6×1015=16×1014 Hz। -
৫১০
6.63 eV ফোটনের কম্পাঙ্ক হলো-
- ক 1.6×1015 s−1
- খ 1.6×1034 s−1
- গ 4.14×1015 s−1
- ঘ 4.14×1034 s−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.6×1015 s−1
E=hf থেকে f=Eh। প্লাঙ্ক ধ্রুবক h=4.14×10−15 eV⋅s ব্যবহার করে f=6.634.14×10−15≈1.6×1015 s−1। -
৫১১
নিচের কোন তড়িৎ-চু ম্বকীয় বিকিরণের কম্পাঙ্ক সবচেয়ে কম?
- ক গামা
- খ অবলোহিত
- গ অতিবেগুনি
- ঘ এক্স-রে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) অবলোহিত
তড়িৎ-চুম্বকীয় বর্ণালীতে কম্পাঙ্কের ক্রম: গামা > এক্স-রে > অতিবেগুনি > দৃশ্যমান > অবলোহিত। প্রদত্ত বিকল্পগুলোর মধ্যে অবলোহিত রশ্মির কম্পাঙ্ক সবচেয়ে কম। -
৫১২
E শক্তির একটি ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত?
- ক λ = hcE
- খ λ = chE
- গ λ = cEh
- ঘ λ = Ehc2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) λ = chE
ফোটনের শক্তি E=hcλ থেকে λ=hcE=chE। -
৫১৩
নিম্নের কোন উক্তিটি ফোটনের ক্ষেত্রে সঠিক নয়?
- ক শূন্য মাধ্যমে ফোটন আলোর বেগে চলে
- খ ফোটনের ভরবেগ ও শক্তি নেই
- গ ফোটন ক্ণা এবং তরঙ্গ উভয় ধর্ম প্রদর্শন করতে পারে
- ঘ ফোটনের ভর শূন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ফোটনের ভরবেগ ও শক্তি নেই
ফোটনের শক্তি E=hν এবং ভরবেগ p=Ec=hλ থাকে, যদিও এর স্থির ভর শূন্য। তাই “ফোটনের ভরবেগ ও শক্তি নেই” উক্তিটি সঠিক নয়। -
৫১৪
1 m দৈর্ঘ্যের একটি স্কেল তার প্রস্থ বরাবর 0.95c বেগে চলমান হলে ল্যাবে পরিমিত দৈর্ঘ্যের মান কত?
- ক 0m
- খ 0.098m
- গ 0.31m
- ঘ 1.0m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1.0m
দৈর্ঘ্য সংকোচন কেবল গতির দিক বরাবর ঘটে। স্কেলটি তার প্রস্থ বরাবর গতিশীল, অর্থাৎ দৈর্ঘ্য (1m) গতির দিকের সাথে লম্ব, তাই দৈর্ঘ্যের কোনো সংকোচন হবে না এবং পরিমিত দৈর্ঘ্য 1.0m ই থাকবে। -
৫১৫
যদি একটি বস্তু আলোর বেগে ধাবিত হয়, তবে এর ভর হবে-
- ক 0
- খ অপরিবর্তিত
- গ ∞
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ∞
আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুসারে গতিশীল ভর m=m01−v2c2। v→c হলে হর শূন্যের দিকে যায়, ফলে m→∞। -
৫১৬
একটি গতিশীল ইলেক্ট্রনের ভর m e হলে, নিচের কোনটি সঠিক?
- ক m >9.1×10 Kg e -31
- খ m <9.1×10 Kg e -31
- গ m =9.1×10 Kg e -31
- ঘ m <<9.1×10 Kg e
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) m >9.1×10 Kg e -31
9.1×10−31 kg হলো ইলেকট্রনের স্থির ভর (rest mass)। আপেক্ষিকতার সূত্রে গতিশীল কণার ভর m=m01−v2c2, যা স্থির ভরের চেয়ে বেশি। সুতরাং গতিশীল ইলেকট্রনের ভর me>9.1×10−31 kg। -
৫১৭
হাইড্রোজেন পরমানু উত্তেজিত অবস্থা থেকে নিম্নতম শক্তিস্থরে আসলে যে ফোটন নিঃসৃত হয় তার তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত হবে? উত্তেজিত শক্তিস্থর এবং নিম্নতম শক্তিস্থরের শক্তি যথাক্রমে -3.4 eV এবং -13.6 eV। দেওয়া আছে: দেওয়া আছে, প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবক, h=6.63×10−34 J-s এবং আলোর বেগ, c=3.8×108 ms−1
- ক 1.95×10−7 m
- খ 1.21×10−7 m
- গ 1.0×10−7 m
- ঘ 0.15 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1.21×10−7 m
নিঃসৃত ফোটনের শক্তি E=Ei−Ef=(−3.4)−(−13.6)=10.2 eV =10.2×1.6×10−19≈1.632×10−18 J। তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ=hcE=(6.63×10−34)(3.0×108)1.632×10−18≈1.22×10−7 m, যা বিকল্পগুলোর মধ্যে (খ)-এর সবচেয়ে নিকটতম। (প্রশ্নে উল্লিখিত c=3.8×108 সম্ভবত টাইপোগত ভুল — প্রকৃত মান c=3.0×108 ms−1 ধরে হিসাব করা হয়েছে।) -
৫১৮
Higgs প্রক্রিয়া এক ধরনের-
- ক ভর তৈরির প্রক্রিয়া
- খ শক্তি তৈরির প্রক্রিয়া
- গ ইলেকট্রন তৈরির প্রক্রিয়া
- ঘ বল তৈরির প্রক্রিয়া
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ভর তৈরির প্রক্রিয়া
হিগস প্রক্রিয়া (হিগস ক্ষেত্রের সাথে মিথস্ক্রিয়া) মৌলিক কণাগুলোকে ভর প্রদান করে, অর্থাৎ এটি একধরনের ভর সৃষ্টির (mass-generating) প্রক্রিয়া — এখান থেকেই হিগস বোসন কণার ধারণা আসে। -
৫১৯
6630×10−10 m তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি ফোটনের শক্তি কত? দেওয়া আছে: h = 6.63×10−34 J·s
- ক 3 × 10−19 J
- খ 3 × 10−10 J
- গ 10 × 10−10 J
- ঘ 10 × 10−19 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 3 × 10−19 J
ফোটনের শক্তি E=hcλ। এখানে λ=6630×10−10m=6.63×10−7m, h=6.63×10−34J.s, c=3×108ms। সুতরাং E=6.63×10−34×3×1086.63×10−7=3×10−19J। (মূল নথিতে অপশনগুলোর সংখ্যা/সূচক এলোমেলোভাবে টাইপ হয়ে গেছে; হিসাব অনুযায়ী মান 3×10−19J-এর ঘরটিই সঠিক অপশন।) -
৫২০
স্থির অবস্থায় একটি বস্তুকণার ভর 10−24 kg। কণাটি 1.8×108 ms−1 বেগে গতিশীল থাকলে ওই অবস্থায় এর ভর কত হবে?
- ক 1.25 × 10−20 kg
- খ 1.25 × 10−24 kg
- গ 1.0 × 10−24 kg
- ঘ 1.0 × 10−10 kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1.25 × 10−24 kg
আপেক্ষিকতার সূত্রে গতিশীল ভর m=m01−v2c2। এখানে vc=1.8×1083×108=0.6, তাই 1−0.36=0.64=0.8। সুতরাং m=10−240.8=1.25×10−24kg।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।