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 ২৮/৩৯
-
৫৪১
বায়ুশূন্য স্থানে আলোর দ্রুতি 'c'। একটি বস্তুর চলমান ভর বস্তুটির নিশ্চল ভরের দ্বিগুণ হতে হলে এর দ্রুতি হতে হবে-
- ক c2
- খ 2c
- গ 23c
- ঘ 32 c
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 32 c
আপেক্ষিকতার সূত্রে m=m01−v2c2। m=2m0 বসিয়ে: 11−v2c2=2⇒1−v2c2=14⇒v2c2=34⇒v=32c। -
৫৪২
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় নিঃসৃত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি কোন রাশির ওপর নির্ভর করে?
- ক আলোর তীব্রতা
- খ আলোর কম্পাঙ্ক
- গ আলোর উৎসের দূরত্ব
- ঘ ধাতুর আকার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) আলোর কম্পাঙ্ক
Ek(max) = hf − W0 — গতিশক্তি কম্পাঙ্কের ওপর নির্ভরশীল, তীব্রতার ওপর নয়।
তীব্রতা বাড়ালে নিঃসৃত ইলেকট্রনের সংখ্যা বাড়ে, শক্তি নয়।
ফাঁদ: উজ্জ্বল আলোতে বেশি শক্তি — তরঙ্গতত্ত্বের এই ধারণাই আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ভেঙে দিয়েছিল। -
৫৪৩
দ্য ব্রগলি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের রাশিমালা কোনটি?
- ক hp
- খ ph
- গ hp
- ঘ hmc2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) hp
λ = hp = hmv — ভরবেগ বাড়লে তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমে।
ভারী বস্তুর λ এত ছোট যে তরঙ্গধর্ম ধরা পড়ে না; ইলেকট্রনে পড়ে — ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ এরই ফল।
ফাঁদ: লব-হর উল্টে ফেলা। -
৫৪৪
কোন ঘটনাটি আলোর কণাধর্ম প্রমাণ করে?
- ক ব্যতিচার
- খ অপবর্তন
- গ সমবর্তন
- ঘ কম্পটন ক্রিয়া
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) কম্পটন ক্রিয়া
কম্পটন ক্রিয়ায় ফোটন ইলেকট্রনের সাথে কণার মতো সংঘর্ষ করে শক্তি ও ভরবেগ বিনিময় করে — এটি কণাধর্মের প্রমাণ।
আলোক তড়িৎ ক্রিয়াও কণাধর্ম প্রমাণ করে; ব্যতিচার, অপবর্তন ও সমবর্তন তরঙ্গধর্ম।
ফাঁদ: তরঙ্গধর্মের উদাহরণগুলো বেছে নেওয়া। -
৫৪৫
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় সূচন কম্পাঙ্ক (threshold frequency) বলতে বোঝায়—
- ক যে কম্পাঙ্কে প্রবাহ সর্বোচ্চ
- খ যার নিচে ইলেকট্রন নিঃসৃত হয় না
- গ যার উপরে নিঃসরণ বন্ধ হয়
- ঘ আপতিত আলোর গড় কম্পাঙ্ক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) যার নিচে ইলেকট্রন নিঃসৃত হয় না
W0 = hf0; f < f0 হলে ফোটনের শক্তি কার্যাপেক্ষকের চেয়ে কম, তাই তীব্রতা যত বেশিই হোক ইলেকট্রন বের হয় না।
ফাঁদ: বেশি সময় আলো ফেললে শক্তি জমে ইলেকট্রন বেরোবে ভাবা — এটিই ধ্রুপদি তত্ত্বের ভুল ছিল। -
৫৪৬
ফোটনের স্থির ভর (rest mass) কত?
- ক 9.1 × 10−31 kg
- খ 1.67 × 10−27 kg
- গ শূন্য
- ঘ অসীম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) শূন্য
ফোটন আলোর বেগে চলে, তাই আপেক্ষিকতা অনুসারে এর স্থির ভর অবশ্যই শূন্য।
তবে এর ভরবেগ আছে: p = Ec = hλ।
ফাঁদ: ভরবেগ আছে মানেই ভর আছে ভাবা। -
৫৪৭
একটি ধাতুর কার্যাপেক্ষক 2 eV। 5 eV শক্তির ফোটন আপতিত হলে নিঃসৃত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি কত?
- ক 2 eV
- খ 3 eV
- গ 5 eV
- ঘ 7 eV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 3 eV
Ek(max) = hf − W0 = 5 − 2 = 3 eV
ফাঁদ: যোগ করে 7 eV লেখা — কার্যাপেক্ষক বিয়োগ হয়, কারণ ততটুকু শক্তি ইলেকট্রনকে মুক্ত করতেই খরচ হয়। -
৫৪৮
এক্স-রে উৎপাদনে কোন প্রক্রিয়া ঘটে?
- ক আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
- খ আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার বিপরীত
- গ তেজস্ক্রিয় ক্ষয়
- ঘ নিউক্লিয় বিভাজন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার বিপরীত
দ্রুতগামী ইলেকট্রন ধাতব টার্গেটে বাধা পেয়ে গতিশক্তি হারায়, সেই শক্তি ফোটন (এক্স-রে) আকারে নির্গত হয় — অর্থাৎ আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার ঠিক উল্টো।
ন্যূনতম তরঙ্গদৈর্ঘ্য λmin = hceV।
ফাঁদ: এক্স-রেকে নিউক্লিয়াসজাত বিকিরণ ভাবা — ওটি গামা রশ্মি। -
৫৪৯
আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্ব অনুসারে বস্তুর বেগ বাড়লে এর ভর—
- ক কমে
- খ বাড়ে
- গ অপরিবর্তিত থাকে
- ঘ শূন্য হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বাড়ে
m = m01 − v2c2 — v বাড়লে হর কমে, ভর বাড়ে।
v → c হলে ভর অসীমের দিকে যায়, তাই ভরযুক্ত বস্তু আলোর বেগে পৌঁছাতে পারে না।
ফাঁদ: দৈর্ঘ্য সংকোচনের সাথে মিলিয়ে ভরও কমবে ভাবা। -
৫৫০
আলোর বেগের কাছাকাছি গতিশীল বস্তুর দৈর্ঘ্য গতির দিকে—
- ক বাড়ে
- খ সংকুচিত হয়
- গ অপরিবর্তিত থাকে
- ঘ শূন্য হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) সংকুচিত হয়
L = L01 − v2c2 — কেবল গতির দিকে দৈর্ঘ্য সংকুচিত হয়, লম্ব দিকে নয়।
সাথে সময় প্রসারিত হয় (time dilation)।
ফাঁদ: সব দিকেই সংকোচন হয় ভাবা। -
৫৫১
একটি কণার বেগ 0.6c হলে এর ভর স্থির ভরের কত গুণ হবে?
- ক 1.25 গুণ
- খ 1.67 গুণ
- গ 0.8 গুণ
- ঘ 2 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.25 গুণ
m = m01 − 0.36 = m00.64 = m00.8 = 1.25 m0
ফাঁদ: 0.8 দিয়ে গুণ করে 0.8 গুণ লেখা — ভর কখনো কমে না, বাড়ে। -
৫৫২
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় আপতিত আলোর তীব্রতা বাড়ালে কী বাড়ে?
- ক ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি
- খ নিঃসৃত ইলেকট্রনের সংখ্যা
- গ সূচন কম্পাঙ্ক
- ঘ কার্যাপেক্ষক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) নিঃসৃত ইলেকট্রনের সংখ্যা
তীব্রতা মানে প্রতি সেকেন্ডে আপতিত ফোটনের সংখ্যা — তাই নিঃসৃত ইলেকট্রনের সংখ্যা তথা প্রবাহ বাড়ে।
গতিশক্তি নির্ভর করে কেবল কম্পাঙ্কের ওপর।
ফাঁদ: তীব্রতা ও কম্পাঙ্কের ভূমিকা গুলিয়ে ফেলা। -
৫৫৩
হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি অনুসারে Δx·Δp ≥ কত?
- ক h2π
- খ h4π
- গ h
- ঘ hπ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) h4π
Δx·Δp ≥ h4π — অবস্থান ও ভরবেগ একসাথে নির্ভুলভাবে জানা অসম্ভব।
একইভাবে ΔE·Δt ≥ h4π।
ফাঁদ: বোরের কোয়ান্টাম শর্তের h2π বসিয়ে দেওয়া। -
৫৫৪
নিউক্লিয়াসের অভ্যন্তরে ইলেকট্রন থাকতে পারে না কারণ —
(i) ইলেকট্রনের শক্তি 4 MeV-এর অধিক হয় না (ii) ইলেকট্রনের শক্তি 37.6 MeV হতে হবে
(iii) ইলেকট্রনের অবস্থানের অনিশ্চয়তা 2 × 10-14 এর অধিক হবে 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: ঘ) i, ii ও iii
(iii) নিউক্লিয়াসের ভেতরে থাকলে ইলেকট্রনের অবস্থানের অনিশ্চয়তা নিউক্লিয়াসের ব্যাসের সমান, অর্থাৎ Δ x ≤ 2 × 10-14 m।
(ii) তখন Δ p ≥ h2πΔ x থেকে হিসাব করলে ইলেকট্রনের ন্যূনতম শক্তি হতে হবে কয়েক দশক MeV (পাঠ্যবই অনুসারে ≈ 37.6 MeV)।
(i) কিন্তু বিটা ক্ষয়ে নির্গত ইলেকট্রনের শক্তি পরীক্ষায় কখনো প্রায় 4 MeV-এর বেশি পাওয়া যায় না।
এ অসংগতির কারণেই নিউক্লিয়াসে ইলেকট্রন থাকতে পারে না। ∴ i, ii ও iii সঠিক। -
৫৫৫
দুর্বল নিউক্লীয় বল সৃষ্টি হয় —
- ক বিটা ক্ষয়ের জন্য
- খ প্রোটন ক্ষয়ের জন্য
- গ গামা ক্ষয়ের জন্য
- ঘ নিউট্রন ক্ষয়ের জন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বিটা ক্ষয়ের জন্য
দুর্বল নিউক্লীয় বল তেজস্ক্রিয় বিটা ক্ষয়ের জন্য দায়ী — এ বলের প্রভাবে নিউক্লিয়াসের একটি নিউট্রন প্রোটনে পরিণত হয়ে ইলেকট্রন (বিটা কণা) ও অ্যান্টিনিউট্রিনো নির্গত করে: n → p + e- + ν̅। -
৫৫৬
h কী নামে পরিচিত?
- ক ডিরাক 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। -
৫৫৭
আপেক্ষিক তত্ত্বের ক্ষেত্রে---
(i) চলমান ঘড়ি নিশ্চল ঘড়ি অপেক্ষা দ্রুত চলে
(ii) চলমান অবস্থায় কোনো বস্তুর দৈর্ঘ্য এর নিশ্চল দৈর্ঘ্য অপেক্ষা ছোট
(iii) গতিশীল কোনো বস্তুর ভর এর নিশ্চল 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 নিশ্চল 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 নিশ্চল দৈর্ঘ্য অপেক্ষা ছোট — সত্য (দৈর্ঘ্য সংকোচন: L = L01−v2c2)।
(iii) গতিশীল বস্তুর ভর নিশ্চল ভর অপেক্ষা বেশি — সত্য (আপেক্ষিক ভর: m = m01−v2c2 > m0)।
সুতরাং সঠিক উত্তর ii ও iii। -
৫৫৮
চিত্রে একটি আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার ঘটনা দেখানো হয়েছে।
অ্যামিটারের পাঠ ধীরে ধীরে বাড়াতে থাকলে নিচের কোন গ্রাফটি সঠিক?
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) আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক সূচন কম্পাঙ্কের বেশি থাকলে আলোর তীব্রতা (I) বাড়ালে একক সময়ে নির্গত ফটোইলেকট্রনের সংখ্যা সমানুপাতিক হারে বাড়ে, তাই প্রবাহমাত্রা i বনাম I লেখচিত্র মূলবিন্দুগামী সরলরেখা — সঠিক।
(ii) আলোর তীব্রতা বিভবের ওপর নির্ভর করে না, তাই তীব্রতা বনাম বিভবের নিম্নমুখী বক্ররেখা সঠিক নয়।
(iii) অ্যামিটারের পাঠ ধীরে ধীরে বাড়ানো হচ্ছে, অর্থাৎ সময়ের সাথে প্রবাহমাত্রা ক্রমাগত বাড়ছে, তাই i বনাম t লেখচিত্র ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা — সঠিক।
সুতরাং সঠিক উত্তর i ও iii। -
৫৫৯
কোন কণার বিনিময়ের মাধ্যমে তড়িৎ চৌম্বক বল কার্যকর হয়?
- ক প্রোটন
- খ বোসন
- গ ফোটন
- ঘ গ্লুয়ন
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 carrier gauge boson)।
সুতরাং সঠিক উত্তর ফোটন। -
৫৬০
একগুচ্ছ এক্স-রশ্মির প্রতিটি ফোটনের কম্পাঙ্ক 3 × 1017 Hz।
উদ্দীপকে উল্লিখিত ফোটনের শক্তি কত ?- 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
E = hf = 6.63 × 10-34 × 3 × 1017 = 1.989 × 10-16 J
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।