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 ২৭/৩৯
-
৫২১
কৃষ্ণবস্তুর তাপমাত্রা দ্বিগুণ করলেই বিকিরণ হার কত গুণ বৃদ্ধি পাবে?
- ক 16
- খ 2
- গ 4
- ঘ 10
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 16
স্টেফান-বোল্টজম্যান সূত্র অনুযায়ী বিকিরণ হার E∝T4। তাপমাত্রা দ্বিগুণ (T→2T) হলে E→(2T)4=16T4, অর্থাৎ বিকিরণ হার 16 গুণ বৃদ্ধি পাবে। -
৫২২
চন্দ্রপৃষ্ঠ হতে বিকিরিত সর্বোচ্চ তরঙ্গদৈর্ঘ্য 14μm হলে চন্দ্রপৃষ্ঠের তাপমাত্রা কত? দেওয়া আছে: উইনের সরণ সূত্রের ধ্রুবক 2.9 ×10−3 mk.
- ক 207.1k
- খ 273k
- গ 207.1 °C
- ঘ 273 °F
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 207.1k
উইনের সরণ সূত্র λmaxT=b⇒T=bλmax=2.9×10−314×10−6=207.1 K। -
৫২৩
একটি কণার মোটশক্তি এর স্থির অবস্থার শক্তির দ্বিগুণ। কণাটির দ্রুতি হল-
- ক 2.6×108 m/s
- খ 2.9×108 m/s
- গ 3×108 m/s
- ঘ 6×108 m/s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2.6×108 m/s
মোট শক্তি E=γmc2 এবং স্থিরাবস্থার শক্তি E0=mc2। শর্তমতে γmc2=2mc2⇒γ=2। যেহেতু γ=11−v2c2, তাই 1−v2c2=14⇒v2c2=34⇒v=32c=0.866×3×108≈2.6×108 m/s। -
৫২৪
কোন ধাতুর ক্ষেত্রে ফটোইলেক্ট্রন নিঃঃসরণের সূচন তরঙ্গদৈর্ঘ্য 6000Å. ধাতুটির কার্যপেক্ষক ইলেকট্রন ভোল্টে কত?
- ক 5.5eV
- খ 2.7eV
- গ 5.05eV
- ঘ 2.07eV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2.07eV
সূচন (থ্রেশহোল্ড) তরঙ্গদৈর্ঘ্যে কার্যাপেক্ষক W=hcλ0। λ0=6000 Å=6×10−7 m। W=(6.626×10−34)(3×108)6×10−7=3.313×10−19 J। ইলেকট্রন-ভোল্টে: W=3.313×10−191.6×10−19≈2.07 eV। -
৫২৫
5000Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোকরশ্মির ফোটনের শক্তি হল-
- ক 2.48eV
- খ 2.84eV
- গ 4.25eV
- ঘ 5.1eV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2.48eV
ফোটনের শক্তি E=hcλ। λ=5000 Å=5×10−7 m। E=(6.626×10−34)(3×108)5×10−7=3.976×10−19 J =3.976×10−191.6×10−19≈2.48 eV। -
৫২৬
m ভরের একটি বস্তুকে সম্পূর্ণরূপে শক্তিতে রূপান্তরিত করলে কি পরিমাণ শক্তি নির্গত হবে? আলোর বেগ = c
- ক mc2
- খ mc2
- গ m2c
- ঘ cm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) mc2
আইনস্টাইনের ভর-শক্তি তুল্যতা নীতি অনুসারে m ভরের বস্তুকে সম্পূর্ণরূপে শক্তিতে রূপান্তরিত করলে নির্গত শক্তি E=mc2। (লক্ষণীয়, টাইপো/স্ক্যান-ত্রুটির কারণে বিকল্প (ক) ও (গ) উভয়ই একই মান “mc2” দেখাচ্ছে — এটিই সঠিক উত্তর, বাকি দুই বিকল্প (mc2 ও cm) মাত্রাগতভাবেই ভুল।) -
৫২৭
একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর উত্তেজিত অবস্থায় শক্তি -3.4 eV। ফোটন নিঃঃসরণ করে ইলেকট্রন ভুমি অবস্থায় ফিরে আসে। ভুমিতে শক্তি -13.6 eV। ফোটনের কম্পাঙ্ক হলো?
- ক 2.46×1015 Hz
- খ 4.1×1015 Hz
- গ 8.2×1015 Hz
- ঘ 4.92×1015 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2.46×1015 Hz
নির্গত ফোটনের শক্তি ΔE=Eউত্তেজিত−Eভূমি=(−3.4)−(−13.6)=10.2 eV =10.2×1.6×10−19=1.632×10−18 J। f=ΔEh=1.632×10−186.626×10−34≈2.46×1015 Hz। -
৫২৮
কোনো পদার্থের কার্যাপেক্ষক 1.85 eV। ঐ পদার্থতে সূচন কম্পাঙ্ক কত?
- ক 4.4×1014 Hz
- খ 0.44×1012 Hz
- গ 4.4×1012 Hz
- ঘ উপরের কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4.4×1014 Hz
সূচন কম্পাঙ্ক ও কার্যাপেক্ষকের সম্পর্ক W=hν0 থেকে ν0=Wh=1.85×1.6×10−196.626×10−34≈4.47×1014≈4.4×1014 Hz। -
৫২৯
4200j পরিমাণ তাপ শক্তি 1kg পরিমাণ পানি শোষণ করলেও 1k তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে পানের ভর কি পরিমান বৃদ্ধি পাবে?
- ক 5.7 × 10−7 kg
- খ 4 × 10−14 kg
- গ 4.6 × 10−14 kg
- ঘ 4.6 kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 4.6 × 10−14 kg
ভর-শক্তি তুল্যতা সূত্র E=Δm c2 থেকে Δm=Qc2=4200(3×108)2=42009×1016≈4.67×10−14 kg, যা নিকটতমভাবে বিকল্প (গ)-এর মানের সাথে মেলে। -
৫৩০
A, B দুটি ফোটন পরস্পর বিপরীত দিকে C গতিবেগে চলছে। B ফোটনের সাথে A ফোটনের আপেক্ষিক বেগ কত?
- ক 2C
- খ C
- গ C2
- ঘ 2C3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) C
আপেক্ষিকতাবাদের বেগ যোগের সূত্র অনুসারে vrel=u+v1+uvc2=c+c1+c⋅cc2=2c2=c। আলোর দ্বিতীয় স্বীকার্য অনুযায়ী আলোর বেগ সকল প্রসঙ্গ কাঠামোতেই c থাকে। -
৫৩১
তড়িৎ-চুম্বকীয় তরঙ্গসমূহ সর্বনিম্ন থেকে সর্ববৃহৎ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের হিসেবে সাজানো হলে তা হবে নিম্নরূপ-
- ক Radio Wave, Micro Wave, X-ray, Visible light, Infrared Ray, Gamma Ray
- খ Radio Wave, Micro Wave, Infrared Ray, Visible light, X-Ray, Gamma Ray
- গ Gamma Ray, X-ray, Ultraviolet, Visible light, Infrared Radiation, Micro Wave, Radio Wave
- ঘ Visible light, Radio Wave, Gamma Ray, Micro Wave, X-ray, Infrared Radiation
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) Gamma Ray, X-ray, Ultraviolet, Visible light, Infrared Radiation, Micro Wave, Radio Wave
তড়িৎ-চুম্বকীয় বর্ণালিতে তরঙ্গদৈর্ঘ্য ক্রমবর্ধমান ক্রমে সাজালে ক্রম হয়: গামা রশ্মি (সর্বনিম্ন λ) → এক্স-রে → অতিবেগুনি → দৃশ্যমান আলো → অবলোহিত → মাইক্রোওয়েভ → বেতার তরঙ্গ (সর্ববৃহৎ λ), যা অপশন (গ)-এর সাথে সঙ্গতিপূর্ণ। -
৫৩২
সীমিত ভর বিশিষ্ট কোন বস্তুকনা শূন্যস্থানে আলোর গতিবেগে চলতে পারে না নিচের কোন সমীকরণটি স্ব পক্ষে সবচেয়ে বেশি গ্রহণযোগ্য যুক্তি পাওয়া যাবে?
- ক L = L01 − v2c2
- খ t = t01 − v2c2
- গ m = m01 − v2c2
- ঘ E = mc2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) m = m01 − v2c2
আপেক্ষিকতার ভরবৃদ্ধি সূত্র অনুযায়ী v→c হলে হর 1−v2c2→0, ফলে ভর m→∞ হয়ে যায়। অসীম ভর সম্পন্ন কণাকে ত্বরিত করতে অসীম শক্তি/বল প্রয়োজন, যা বাস্তবে সম্ভব নয় — এ কারণেই সীমিত (স্থির) ভরের কোনো কণা আলোর বেগে পৌঁছাতে পারে না, এবং এটিই সবচেয়ে গ্রহণযোগ্য যুক্তি। -
৫৩৩
কোনো ধাতুর কাৰ্য অপেক্ষক 3.2 ×10−19 J। ঐ ধাতুতে 4500A তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলেক রশ্মি আপতিত হলে নিঃঃসৃত ইলেক্ট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি নির্ণয় কর। দেওয়া আছে: যখন প্লাঙ্কের ধ্রুবকের মান = 6.63 ×10−34 J-s
- ক 0.8×10−19 J
- খ 2.4×10−19 J
- গ 1.0×10−19 J
- ঘ 1.2×10−19 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1.2×10−19 J
আপতিত ফোটনের শক্তি E=hcλ=6.63×10−34×3×1084500×10−10≈4.42×10−19 J। আইনস্টাইনের আলোক তড়িৎ ক্রিয়া সমীকরণ অনুসারে সর্বোচ্চ গতিশক্তি KEmax=E−ϕ=4.42×10−19−3.2×10−19≈1.2×10−19 J। -
৫৩৪
ক্যাথোড রশ্মির ক্ষেত্রে নিচের কোন ধর্মটি সত্য নয়?
- ক ক্যাথোড রশ্মির সরলরেখায় গমন করে
- খ ক্যাথোড রশ্মি পরস্পরকে আকর্ষণ করে
- গ ক্যাথোড রশ্মি তাপ উৎপাদন করে
- ঘ ক্যাথোড রশ্মি ফটোগ্রাফিক প্লেটের উপর ক্রিয়া করে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ক্যাথোড রশ্মি পরস্পরকে আকর্ষণ করে
ক্যাথোড রশ্মি আসলে ঋণাত্মক আধানযুক্ত ইলেকট্রনের স্রোত। সমধর্মী আধান পরস্পরকে বিকর্ষণ করে, আকর্ষণ নয়। তাই “পরস্পরকে আকর্ষণ করে” বক্তব্যটি ভুল, বাকি বৈশিষ্ট্যগুলো (সরলরেখায় গমন, তাপ উৎপাদন, ফটোগ্রাফিক প্লেটে ক্রিয়া) সত্য। -
৫৩৫
5g ভরের সমতুল্য শক্তি কত?
- ক 15 × 108 J
- খ 4.5 × 1014 J
- গ 3 × 1014 J
- ঘ 45 × 1014 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 4.5 × 1014 J
আইনস্টাইনের ভর-শক্তি সমীকরণ E=mc2। m=5g=5×10−3kg, c=3×108ms। E=5×10−3×(3×108)2=5×10−3×9×1016=4.5×1014J। -
৫৩৬
ইউনেস্কো 2005 সালকে আন্তর্জাতিক পদার্থবিজ্ঞান বর্ষ হিসাবে ঘোষণা করেছে। যে পদার্থবিজ্ঞানীর প্রতি সম্মান প্রদর্শনের জন্য এই ঘোষণা করা হয়েছে তিনি হলেন-
- ক Bohr
- খ Einstein
- গ Roentgen
- ঘ Planck
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) Einstein
১৯০৫ সালে আইনস্টাইন আলোক তড়িৎ ক্রিয়া, বিশেষ আপেক্ষিকতা তত্ত্ব ও ব্রাউনীয় গতি সংক্রান্ত যুগান্তকারী তিনটি গবেষণাপত্র প্রকাশ করেন (এই বছরকে “Annus Mirabilis” বা “অলৌকিক বর্ষ” বলা হয়)। এর শতবর্ষ উপলক্ষে UNESCO ২০০৫ সালকে আন্তর্জাতিক পদার্থবিজ্ঞান বর্ষ হিসেবে ঘোষণা করে, আইনস্টাইনের প্রতি সম্মান জানাতে। -
৫৩৭
বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্ব অনুযায়ী একটি বস্তুকণা আলোর গতিতে চলতে পারে না, কারণ-
- ক বেগ অসীম হবে
- খ ভর অসীম হবে
- গ কণা রশ্মি বিকিরণ করে
- ঘ ভর কমে শূন্য হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ভর অসীম হবে
আপেক্ষিকতার তত্ত্ব অনুযায়ী গতিশীল ভর m=m01−v2c2। যখন v→c, তখন হর 1−v2c2→0, ফলে m→∞। অসীম ভরকে আলোর বেগে ত্বরান্বিত করতে অসীম শক্তি প্রয়োজন হবে, যা বাস্তবে সম্ভব নয়। তাই কোনো ভরযুক্ত কণা আলোর গতিতে পৌঁছাতে পারে না। -
৫৩৮
একটি 100 MeV ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত?
- ক 1.24 × 10−14 m
- খ 6.63 × 10−14 m
- গ 2.41 × 10−14 m
- ঘ 1.6 × 10−15 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.24 × 10−14 m
E=hcλ⇒λ=hcE। সুবিধাজনক ধ্রুবক hc=1.24×10−6 eV·m ব্যবহার করে, E=100 MeV=108 eV হলে λ=1.24×10−6108=1.24×10−14 m। -
৫৩৯
নিচের কোন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তড়িৎ চৌম্বকীয় বিকিরন দৃশ্যমান?
- ক 50 nm
- খ 500 nm
- গ 1000 nm
- ঘ 5000 nm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 500 nm
দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য পাল্লা প্রায় 380–750 nm। 50 nm অতিবেগুনি, 1000 nm ও 5000 nm অবলোহিত অঞ্চলে পড়ে, শুধু 500 nm দৃশ্যমান। -
৫৪০
প্লাটিনামের কার্য অপেক্ষক 6.31eV। সর্বোচ্চ কত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো প্লাটিনামের উপর আপতিত হলে, ইলেকট্রন নিঃঃসৃত হবে?
- ক 631 A°
- খ 1970 A°
- গ 1.97 A°
- ঘ 3152 A°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1970 A°
থ্রেশহোল্ড তরঙ্গদৈর্ঘ্য λmax=hcW। hc≈12400 eV·Å এবং W=6.31 eV বসিয়ে λmax=124006.31≈1965 Å≈1970 Å।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।