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 ৩৭/৩৯
-
৭২১
রঞ্জন রশ্মি —
i. ফটোতড়িৎ ক্রিয়া সৃষ্টি করতে পারে ii. গ্যাসকে আয়নিত করার ক্ষমতা রাখে iii. তরঙ্গধর্মী
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
রঞ্জন রশ্মি (এক্স-রে) —
(i) ধাতব পৃষ্ঠে পড়লে ইলেকট্রন নির্গত করতে পারে (ফটোতড়িৎ ক্রিয়া) — সঠিক।
(ii) উচ্চ শক্তির কারণে গ্যাসকে আয়নিত করতে পারে — সঠিক।
(iii) এটি তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গ, তাই তরঙ্গধর্মী (ব্যতিচার, অপবর্তন দেখায়) — সঠিক।
∴ i, ii ও iii সঠিক। -
৭২২
P ও Q দুটি এক্স রশ্মি মেশিনে অ্যানোড ও ক্যাথোড এর মধ্যে বিভব পার্থক্য যথাক্রমে 50 kV ও 30 kV।
P মেশিনে ক্যাথোড হতে নির্গত ইলেকট্রনের বেগ কত ?- ক 2.60 × 108 m s-1
- খ 1.86 × 108 m s-1
- গ 1.32 × 108 m s-1
- ঘ 0.93 × 108 m s-1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.32 × 108 m s-1
eV = 12mv2 ⇒ v = √(2eVm) = √(2 × 1.6 × 10-19 × 50 × 1039.1 × 10-31)
= √(1.758 × 1016) = 1.32 × 108 m s-1 -
৭২৩
P ও Q দুটি এক্স রশ্মি মেশিনে অ্যানোড ও ক্যাথোড এর মধ্যে বিভব পার্থক্য যথাক্রমে 50 kV ও 30 kV।
P ও Q মেশিনে উৎপন্ন এক্স রশ্মির ন্যূনতম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অনুপাত—- ক 5 : 3
- খ 3 : 5
- গ 25 : 9
- ঘ 9 : 25
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 3 : 5
ন্যূনতম তরঙ্গদৈর্ঘ্য: eV = hcλmin ⇒ λmin = hceV ⇒ λmin ∝ 1V
∴ λPλQ = VQVP = 3050 = 35 ⇒ 3 : 5 -
৭২৪
এক্সরে উৎপাদনের ক্ষেত্রে ক্যাথোড পাত হিসাবে নিচের কোন ধাতুটি ব্যবহৃত হয় ?
- ক পটাশিয়াম
- খ প্লাটিনাম
- গ মলিবডেনাম
- ঘ অ্যালুমিনিয়াম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) পটাশিয়াম
এক্স-রে নলে ক্যাথোড থেকে ইলেকট্রন নির্গত হতে হয়। পটাশিয়ামের কার্যাপেক্ষক কম, তাই এ থেকে সহজে ইলেকট্রন নির্গত হয় — পাঠ্যবই অনুসারে ক্যাথোড পাত হিসেবে পটাশিয়াম ধরা হয়েছে। অন্যদিকে মলিবডেনাম বা টাংস্টেনের মতো উচ্চ গলনাঙ্কের ভারী ধাতু লক্ষ্যবস্তু (অ্যানোড) হিসেবে ব্যবহৃত হয়। -
৭২৫
কোনো ধাতবপৃষ্ঠ হতে ইলেকট্রন নির্গমনের ঘটনা কখন ঘটে ?
- ক যখন এটি উচ্চতাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়
- খ যখন এর ওপর উপযুক্ত বেগের ইলেকট্রন আঘাত করে
- গ যখন উপযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো এর ওপর আপতিত হয়
- ঘ যখন এটি একটি শক্তিশালী তড়িৎক্ষেত্রে রাখা হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) যখন উপযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো এর ওপর আপতিত হয়
উপযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের (সূচন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট) আলো ধাতব পৃষ্ঠে আপতিত হলে পৃষ্ঠ থেকে ইলেকট্রন নির্গত হয় — একে আলোক তড়িৎ ক্রিয়া বলে। -
৭২৬
নিচের কোনটি ব্যাখ্যা করতে আলোকে ফোটনের স্রোত হিসেবে বিবেচনা করতে হয় ?
- ক আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
- খ আলোর অপবর্তন
- গ আলোর সমবর্তন
- ঘ আলোর ব্যতিচার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
অপবর্তন, সমবর্তন ও ব্যতিচার আলোর তরঙ্গ ধর্ম দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায়। কিন্তু আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যায় আইনস্টাইন আলোকে ফোটনের (E = hf) স্রোত হিসেবে বিবেচনা করেন — একটি ফোটন একটি ইলেকট্রনকে সম্পূর্ণ শক্তি দিয়ে মুক্ত করে। -
৭২৭
তাড়িতচৌম্বক বিকিরণের কোন ধর্ম দ্বারা ফটোতড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা করা যায় ?
- ক এটি আড়তরঙ্গ
- খ এটি একটি দীঘল তরঙ্গ
- গ এটি পোলারায়নযোগ্য
- ঘ এটি ফোটনের সমষ্টি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) এটি ফোটনের সমষ্টি
আইনস্টাইন ফটোতড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা করেন তাড়িতচৌম্বক বিকিরণকে ফোটনের (শক্তি কোয়ান্টা hf) সমষ্টি ধরে: hf = W0 + 12mvmax2। -
৭২৮
বিকিরণের কী পরিবর্তন ঘটালে আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় নিঃসৃত ইলেকট্রনের গতিশক্তি বৃদ্ধি পায় ?
- ক তীব্রতা বৃদ্ধি করলে
- খ তরঙ্গদৈর্ঘ্য বৃদ্ধি করলে
- গ কম্পাঙ্ক বৃদ্ধি করলে
- ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও কম্পাঙ্ক উভয়ই বৃদ্ধি করলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কম্পাঙ্ক বৃদ্ধি করলে
12mvmax2 = hf - W0 — নিঃসৃত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি আপতিত আলোর কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে, তীব্রতার উপর নয়। তাই কম্পাঙ্ক বাড়ালে গতিশক্তি বাড়ে (তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়ালে কমে)। -
৭২৯
f কম্পাঙ্কের একটি ফোটন একটি ধাতবপৃষ্ঠের ওপর আপতিত হলো যার সূচন কম্পাঙ্ক fo। নিঃসৃত ইলেকট্রনের সর্বাধিক গতিশক্তি নিচের কোনটি ?
- ক h(f - fo)
- খ h(f + fo)
- গ 12h(f - fo)
- ঘ 12h(f + fo)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) h(f - fo)
আইনস্টাইনের সমীকরণ: hf = hf0 + Kmax
∴ Kmax = hf - hf0 = h(f - f0) -
৭৩০
নিচের কোন লেখচিত্রটি বিকিরণের কম্পাঙ্কের সাথে সর্বাধিক গতিশক্তির পরিবর্তন নির্দেশ করে ?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ)
Ek = hf - hf0। f < f0 হলে ইলেকট্রন নির্গত হয় না (Ek = 0); f > f0 হলে Ek কম্পাঙ্কের সাথে রৈখিকভাবে বাড়ে (ঢাল = h)। তাই লেখচিত্রটি f-অক্ষের f0 বিন্দু থেকে শুরু হওয়া ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা — (ঘ) চিত্র। -
৭৩১
কোন ধাতুর কার্যাপেক্ষক 1.37 eV হলে সূচন কম্পাঙ্ক কত ?
- ক 3.3 × 1014 Hz
- খ 3 × 1015 Hz
- গ 5 × 1015 Hz
- ঘ 6 × 1015 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 3.3 × 1014 Hz
W0 = hf0 ⇒ f0 = W0h = 1.37 × 1.6 × 10-196.63 × 10-34
= 2.192 × 10-196.63 × 10-34 = 3.3 × 1014 Hz -
৭৩২
চিত্রে ফটোইলেকট্রিক ক্রিয়ায় AC ঢাল দিয়ে কী প্রকাশ করে ?- ক নিবৃত্তি বিভব
- খ প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক
- গ কার্যাপেক্ষক
- ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক
eV0 = hf - hf0 — eV0 বনাম f লেখচিত্রের ঢাল = d(eV0)df = h।
∴ AC রেখার ঢাল = BCAB প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক নির্দেশ করে। -
৭৩৩
10 kV বিভব পার্থক্য প্রয়োগ করলে স্থির অবস্থা থেকে একটি ইলেকট্রন যে চূড়ান্ত বেগ প্রাপ্ত হবে তার মান কত ?
- ক 6 × 107 m s-1
- খ 5.5 × 107 m s-1
- গ 5.93 × 107 m s-1
- ঘ 6.5 × 107 m s-1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 5.93 × 107 m s-1
eV = 12mv2 ⇒ v = √(2eVm) = √(2 × 1.6 × 10-19 × 1049.1 × 10-31)
= √(3.516 × 1015) = 5.93 × 107 m s-1 -
৭৩৪
কোনো ধাতুর কার্যাপেক্ষক 1.85 eV। সূচন তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত ?
- ক 6719 Å
- খ 6720 Å
- গ 6721 Å
- ঘ 6722 Å
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 6720 Å
W0 = hcλ0 ⇒ λ0 = hcW0 = 6.63 × 10-34 × 3 × 1081.85 × 1.6 × 10-19
= 1.989 × 10-252.96 × 10-19 = 6.72 × 10-7 m = 6720 Å -
৭৩৫
কোনো ধাতুর কার্যাপেক্ষক 3.2 × 10-19 J। ঐ ধাতুতে 4500 Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোকরশ্মি আপতিত হলে নিঃসৃত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি নির্ণয় করো। প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবকের মান 6.63 × 10-34 J s।
- ক 0.82 × 10-19 J
- খ 2.42 × 10-19 J
- গ 1.02 × 10-19 J
- ঘ 1.22 × 10-19 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1.22 × 10-19 J
E = hcλ = 6.63 × 10-34 × 3 × 1084500 × 10-10 = 4.42 × 10-19 J
Kmax = E - W0 = 4.42 × 10-19 - 3.2 × 10-19 = 1.22 × 10-19 J -
৭৩৬
কোনো ধাতুর কার্যাপেক্ষক 3.2 × 10-19 J। ঐ ধাতুতে 6000 Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোকরশ্মি আপতিত হলে নিঃসৃত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি নির্ণয় করো। প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবকের মান 6.63 × 10-34 J s।
- ক 0.82 × 10-19 J
- খ 2.42 × 10-19 J
- গ 1.15 × 10-20 J
- ঘ 1.22 × 10-19 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.15 × 10-20 J
E = hcλ = 1.989 × 10-256000 × 10-10 = 3.315 × 10-19 J
Kmax = 3.315 × 10-19 - 3.2 × 10-19 = 0.115 × 10-19 = 1.15 × 10-20 J -
৭৩৭
নিবৃত্তি বিভব V ও ইলেকট্রনের বেগ v-এর মধ্যে সম্পর্ক হলো —
- ক v = √(eVm)
- খ v = √(2eVm)
- গ v = √(eV2m)
- ঘ v = √(m2eV)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) v = √(2eVm)
নিবৃত্তি বিভব দ্রুততম ফটোইলেকট্রনকে থামিয়ে দেয়: eV = 12mv2
∴ v = √(2eVm) -
৭৩৮
ফটোতড়িৎ ক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য—
i. এটি একটি তাৎক্ষণিক ঘটনা ii. ফটোপ্রবাহ আপতিত আলোর কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে
iii. ফটো ইলেকট্রনের গতিশক্তি আপতিত আলোর তীব্রতার 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: ক) i ও ii
(i) আলো পড়ার সাথে সাথেই (প্রায় 10-9 s-এর মধ্যে) ইলেকট্রন নির্গত হয় — তাৎক্ষণিক ঘটনা, সঠিক।
(ii) কম্পাঙ্ক সূচন কম্পাঙ্কের বেশি না হলে কোনো ফটোপ্রবাহই পাওয়া যায় না — অর্থাৎ ফটোপ্রবাহের অস্তিত্ব কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে (পাঠ্যবই অনুসারে সঠিক)।
(iii) ফটোইলেকট্রনের গতিশক্তি কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে, তীব্রতার উপর নয় — ভুল।
∴ i ও ii সঠিক। -
৭৩৯
চিত্রে একটি ধাতব পাতের ওপর আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক বনাম ধাতব পাত থেকে নির্গত ইলেকট্রনের গতিশক্তি দেখানো হলো —
সূচন কম্পাঙ্কের মান কত ?- ক 5 × 1015 Hz
- খ 4.7 × 1015 Hz
- গ 4.5 × 1015 Hz
- ঘ 0.4 × 1015 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 4.7 × 1015 Hz
লেখচিত্র থেকে, f = 5 × 1015 Hz-এ K = 1.2 eV = 1.2 × 1.6 × 10-19 = 1.92 × 10-19 J
K = h(f - f0) ⇒ f0 = f - Kh = 5 × 1015 - 1.92 × 10-196.63 × 10-34
= 5 × 1015 - 0.29 × 1015 = 4.7 × 1015 Hz -
৭৪০
চিত্রে একটি ধাতব পাতের ওপর আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক বনাম ধাতব পাত থেকে নির্গত ইলেকট্রনের গতিশক্তি দেখানো হলো —
উদ্দীপকের ধাতবপৃষ্ঠে 1000 Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো আপতিত হলে —- ক ইলেকট্রন নির্গত হবে
- খ ইলেকট্রন নির্গত হবে না
- গ ইলেকট্রন শুধুমাত্র মুক্ত হবে
- ঘ ইলেকট্রন অত্যধিক গতিশক্তি প্রাপ্ত হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ইলেকট্রন নির্গত হবে না
f = cλ = 3 × 1081000 × 10-10 = 3 × 1015 Hz
সূচন কম্পাঙ্ক f0 = 4.7 × 1015 Hz (আগের প্রশ্ন)। যেহেতু f < f0, তাই ইলেকট্রন নির্গত হবে না।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।