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 ৩২/৩৯
-
৬২১
সবল নিউক্লীয় বলের ক্ষেত্রে নিম্নের কোন কণাটি ক্রিয়া করে?
- ক গ্রাভিটন
- খ ফোটন
- গ মেসন
- ঘ গ্লুয়ন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) গ্লুয়ন
সবল নিউক্লীয় বল কোয়ার্কসমূহকে একত্রে বেঁধে নিউক্লিয়ন (প্রোটন, নিউট্রন) গঠন করে এবং নিউক্লিয়নগুলোকেও নিউক্লিয়াসে ধরে রাখে।
এই বলের ক্ষেত্র কণা (বাহক কণা) হলো গ্লুয়ন (gluon), যা কোয়ার্কসমূহের মধ্যে বিনিময় হয়। -
৬২২
ফোটনের দ্বারা সংঘর্ষের পর একটি ফটো ইলেকট্রন নিঃসরণের সময় প্রায়---
- ক 10−3 sec
- খ 10−4 sec
- গ 10−1 sec
- ঘ 10−9 sec
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 10−9 sec
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া একটি তাৎক্ষণিক ঘটনা। ফোটন ইলেকট্রনের সাথে সংঘর্ষে তার সম্পূর্ণ শক্তি একবারে ইলেকট্রনকে দিয়ে দেয়, ফলে শক্তি জমা হওয়ার জন্য কোনো অপেক্ষা করতে হয় না এবং প্রায় 10−9 s সময়ের মধ্যেই ফটো ইলেকট্রন নির্গত হয়।
সুতরাং সঠিক উত্তর 10−9 sec। -
৬২৩
কোনটি সবল নিউক্লীয় বলের বৈশিষ্ট্য নয় ?
- ক এটি শুধু আকর্ষণধর্মী
- খ বিনিময় কণা গ্লুয়ন
- গ এই বল অত্যন্ত তীব্র
- ঘ এই বলের পাল্লা অসীম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) এই বলের পাল্লা অসীম
সবল নিউক্লীয় বল অত্যন্ত তীব্র, আকর্ষণধর্মী এবং গ্লুঅন (নিউক্লিয়নের ক্ষেত্রে মেসন) বিনিময়ের মাধ্যমে কাজ করে। কিন্তু এর পাল্লা অত্যন্ত ক্ষুদ্র — প্রায় 10-15 m (নিউক্লিয়াসের আকারের সমান); অসীম নয়। -
৬২৪
প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবকের সঙ্গে নিচের কোন রাশিটির মাত্রা অভিন্ন?
- ক রৈখিক ভরবেগ
- খ কৌণিক ভরবেগ
- গ শক্তি
- ঘ ক্ষমতা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কৌণিক ভরবেগ
প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক h-এর একক J·s = kg·m2s।
কৌণিক ভরবেগ L = Iω-এরও একক kg·m2s, অর্থাৎ প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবকের মাত্রা কৌণিক ভরবেগের মাত্রার অনুরূপ।
এ কারণেই হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি এবং বোরের পরমাণু মডেলে কৌণিক ভরবেগের কোয়ান্টায়ন (L = nh2π) সূত্রে h সরাসরি ব্যবহৃত হয়। -
৬২৫
ফোটনের শক্তি (E) বনাম কম্পাঙ্কের (ν) লেখচিত্র---
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ)
প্ল্যাঙ্কের সমীকরণ অনুসারে ফোটনের শক্তি E = hν।
এটি একটি সরল সমানুপাতিক সম্পর্ক, যেখানে h (প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক) ধ্রুব ঢাল হিসেবে কাজ করে।
তাই E বনাম ν লেখচিত্র মূলবিন্দু (উৎসবিন্দু) দিয়ে যাওয়া একটি ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা, অর্থাৎ গ-এর লেখচিত্র। -
৬২৬
আপতিত রশ্মির কম্পাঙ্ক স্থির হলে ফটোতড়িতের প্রবাহমাত্রা বনাম আলোর তীব্রতা অনুসারে কোন লেখটি সঠিক?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ)
আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক (ν > ν0) স্থির রেখে তীব্রতা বাড়ালে একক সময়ে আপতিত ফোটনের সংখ্যা বাড়ে, ফলে নির্গত ফটোইলেকট্রনের সংখ্যাও সমানুপাতিক হারে বাড়ে (প্রতিটি ফোটন একটি করে ইলেকট্রন নির্গত করে)।
যেহেতু ফটোতড়িৎ প্রবাহ ∝ নির্গত ইলেকট্রনের সংখ্যা, তাই প্রবাহমাত্রা তীব্রতার সমানুপাতিক — অর্থাৎ উৎসবিন্দু থেকে ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা। (খ-এর লেখচিত্র) -
৬২৭
ইলেকট্রনটির গতিশক্তি কত?
- ক 5.454 × 10−14 J
- খ 54.54 × 10−14 J
- গ 5.454 × 10−13 J
- ঘ 54.54 × 10−13 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 5.454 × 10−14 J
বইয়ে এই প্রশ্নের সাথে কোনো উদ্দীপক/তথ্য দেওয়া নেই (মূল সৃজনশীল উদ্দীপক থেকে নেওয়া)। ধরা যাক ইলেকট্রনটি 0.8c বেগে গতিশীল (m0 = 9.1 × 10−31 kg)।
আমরা জানি,
Ek = (m − m0)c2 = m0c2(11 − v2c2 − 1)
= 9.1 × 10−31 × (3 × 108)2 × (10.6 − 1)
= 8.19 × 10−14 × 0.666
∴ Ek ≈ 5.454 × 10−14 J
বিঃদ্রঃ বইয়ে প্রশ্নের প্রয়োজনীয় তথ্য অনুপস্থিত; উত্তরটি অপশনের সাথে সামঞ্জস্য রেখে নির্ধারিত। -
৬২৮
একটি ধাতুর কার্য অপেক্ষক 1.5 × 10−23 J এবং আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য 570 nm হলে নির্গত ইলেকট্রনের গতিশক্তি কত?
- ক 3.48 × 10−19 J
- খ 10 × 10−19 J
- গ 11.27 × 10−20 J
- ঘ None
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 3.48 × 10−19 J
আপতিত ফোটনের শক্তি E = hcλ = 6.626×10−34 × 3×108570×10−9 = 1.9878×10−255.7×10−7 ≈ 3.487×10−19 J।
আইনস্টাইনের সমীকরণ: KEmax = E − W = 3.487×10−19 − 1.5×10−23 J।
যেহেতু W = 1.5×10−23 J, ফোটনের শক্তির তুলনায় প্রায় নগণ্য (প্রায় 10000 গুণ ছোট), তাই KEmax ≈ 3.487×10−19 J ≈ 3.48×10−19 J। -
৬২৯
হলোগ্রাফি সৃষ্টিতে কোন রশ্মি ব্যবহৃত হয়?
- ক এক্স রশ্মি
- খ গামা রশ্মি
- গ ক্যাথোড রশ্মি
- ঘ লেজার রশ্মি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) লেজার রশ্মি
হলোগ্রাফি হলো ত্রিমাত্রিক প্রতিবিম্ব ধারণ ও পুনর্গঠনের পদ্ধতি, এতে লেজার রশ্মি ব্যবহৃত হয়।
লেজার আলো একবর্ণী, সুসংগত (coherent), সমদশা ও অত্যন্ত সমান্তরাল — এই সুসংগততার জন্যই বস্তু-রশ্মি ও প্রসঙ্গ-রশ্মির ব্যতিচার নকশা ফিল্মে ধরে রাখা যায়।
লেজার উদ্দীপিত বিকিরণের মাধ্যমে তৈরি হয়, কাজ করে জনসংখ্যার ব্যতিক্রম (population inversion) নীতিতে।
লেজারের অন্য ব্যবহার: অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ, চক্ষু ও সার্জারি, বারকোড রিডার। -
৬৩০
কোন মৌলিক বলের কারণে নিউট্রিনো ও বিটা কণা নির্গত হয়?
- ক দুর্বল নিউক্লীয় বল
- খ মহাকর্ষ বল
- গ তড়িৎ চুম্বকীয় বল
- ঘ সবল নিউক্লীয় বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) দুর্বল নিউক্লীয় বল
বিটা ক্ষয়ে (β-decay) একটি নিউট্রন প্রোটনে রূপান্তরিত হয়ে একটি ইলেকট্রন (বিটা কণা) ও একটি প্রতি-নিউট্রিনো নির্গত করে (অথবা এর বিপরীত প্রক্রিয়া)।
এই প্রক্রিয়াটি দুর্বল নিউক্লীয় বলের (weak nuclear force) মাধ্যমে সংঘটিত হয়, যার বাহক কণা W ও Z বোসন। -
৬৩১
কোনো কণার গতিশক্তি এর স্থিরাবস্থায় শক্তির দ্বিগুণ। সেক্ষেত্রে কণাটির গতিশীল ভর স্থির ভরের---
- ক দ্বিগুণ
- খ তিন গুণ
- গ চার গুণ
- ঘ নয় গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) তিন গুণ
গতিশক্তি KE = 2E0 = 2m0c2। মোট শক্তি E = E0 + KE = m0c2 + 2m0c2 = 3m0c2।
E = γm0c2 হওয়ায় γ = 3।
আপেক্ষিক (গতিশীল) ভর m = γm0 = 3m0। অর্থাৎ গতিশীল ভর স্থির ভরের তিন গুণ। -
৬৩২
আলোক তড়িৎক্রিয়া আলোর কোন ধর্ম ব্যাখ্যা করে ?
- ক কণা
- খ তরঙ্গ
- গ বিকিরণ
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কণা
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া তরঙ্গ তত্ত্ব দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায় না; আইনস্টাইন আলোকে ফোটন কণার স্রোত ধরে এটি ব্যাখ্যা করেন। তাই এ ক্রিয়া আলোর কণা ধর্ম প্রমাণ করে। -
৬৩৩
কোনো বস্তু আলোর দ্রুতিতে চললে এর ভর —
- ক অর্ধেক হবে
- খ শূন্য হবে
- গ অসীম হবে
- ঘ দ্বিগুণ হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) অসীম হবে
আপেক্ষিক ভর: m = m0√(1 - v2c2)
v = c হলে হর √(1 - 1) = 0, ফলে m = m00 = ∞। অর্থাৎ ভর অসীম হবে — এজন্যই কোনো বস্তুকণা আলোর বেগে চলতে পারে না। -
৬৩৪
পরস্পরের সাপেক্ষে ধ্রুব বেগে গতিশীল যে প্রসঙ্গ কাঠামোতে নিউটনের গতিসূত্র অর্জন করা যায় তাকে কী বলা হয় ?
- ক ত্রিমাত্রিক প্রসঙ্গ কাঠামো
- খ জড় প্রসঙ্গ কাঠামো
- গ গতিশীল প্রসঙ্গ কাঠামো
- ঘ চতুর্মাত্রিক প্রসঙ্গ কাঠামো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) জড় প্রসঙ্গ কাঠামো
যে প্রসঙ্গ কাঠামো স্থির থাকে বা পরস্পরের সাপেক্ষে ধ্রুব বেগে গতিশীল (ত্বরণহীন) এবং যেখানে নিউটনের গতিসূত্রগুলো খাটে, তাকে জড় প্রসঙ্গ কাঠামো বলে। -
৬৩৫
শূন্যস্থানে সকল জড়প্রসঙ্গ কাঠামোতে আলোর দ্রুতি c এর মান কী হয় ?
- ক একই থাকে
- খ জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর বেগ বৃদ্ধি পেলে আলোর দ্রুতি বেড়ে যায়
- গ জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর বেগ বৃদ্ধি পেলে আলোর দ্রুতি কমে যায়
- ঘ আলোর রং ভেদে দ্রুতি পরিবর্তিত হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) একই থাকে
আইনস্টাইনের বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্বের দ্বিতীয় স্বীকার্য: শূন্যস্থানে আলোর দ্রুতি সকল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোতে একই (c = 3 × 108 m s-1) — উৎস বা পর্যবেক্ষকের গতির উপর নির্ভর করে না। -
৬৩৬
সকল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোতে পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলোর গাণিতিক রূপ কেমন থাকে ?
- ক একই রূপে থাকে না
- খ একই রূপে থাকে
- গ গাণিতিক সমীকরণে জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর বেগ যুক্ত হয়
- ঘ গাণিতিক সমীকরণে জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর বেগের বর্গ যুক্ত হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) একই রূপে থাকে
আপেক্ষিক তত্ত্বের প্রথম স্বীকার্য (আপেক্ষিকতার নীতি): সকল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোতে পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলো একই গাণিতিক রূপে থাকে; কোনো জড় কাঠামোই বিশেষ সুবিধাপ্রাপ্ত নয়। -
৬৩৭
একটি আলোক উৎস দর্শকের দিকে c4 বেগে গতিশীল, দর্শকের কাছে আলোর বেগ কত প্রতীয়মান হবে ?
- ক 54c
- খ 34c
- গ c
- ঘ 3c
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) c
আপেক্ষিক তত্ত্বের দ্বিতীয় স্বীকার্য অনুসারে শূন্যস্থানে আলোর দ্রুতি উৎস বা দর্শকের গতির উপর নির্ভর করে না। তাই উৎস c4 বেগে এগিয়ে এলেও দর্শকের কাছে আলোর বেগ c-ই থাকবে (সাধারণ যোগে 54c নয়)। -
৬৩৮
আইনস্টাইনের আপেক্ষিক তত্ত্ব অনুসারে বস্তুর বেগ বাড়লে এর ভরের কী হবে ?
- ক একই থাকবে
- খ কমে যাবে
- গ বেড়ে যাবে
- ঘ বেগের সমানুপাতে বেড়ে যাবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) বেড়ে যাবে
m = m0√(1 - v2c2) — বেগ v বাড়লে হর কমে, তাই ভর বেড়ে যায়। তবে বৃদ্ধি বেগের সমানুপাতিক নয়; v → c হলে m → ∞। -
৬৩৯
একটি শূন্য ভরের কণিকার দ্রুতি হবে —
- ক শূন্য হবে
- খ অসীম হবে
- গ c
- ঘ c এর চেয়ে কম যেকোনো দ্রুতি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) c
E2 = p2c2 + m02c4। শূন্য স্থির ভরের কণার (m0 = 0) জন্য E = pc এবং এরা কেবল আলোর বেগ c-তে চলতে পারে (যেমন ফোটন)। সসীম শক্তির এমন কণা c-এর কম বেগে থাকতে পারে না। -
৬৪০
আইনস্টাইনের স্থির ভরশক্তি সমীকরণ কোনটি ?
- ক Eo = moc2
- খ E = hυ
- গ Eo = mc2
- ঘ E = mc2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Eo = moc2
আইনস্টাইনের ভর-শক্তি সমতুল্যতা থেকে নিশ্চল (স্থির) অবস্থায় বস্তুর শক্তি: E0 = m0c2, যেখানে m0 = নিশ্চল ভর। (E = mc2 হলো মোট শক্তি, আর E = hν ফোটনের শক্তি।)
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।