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 ৩৮/৩৯
-
৭৪১
চিত্রে একটি আলোকতড়িৎ ক্রিয়ার ঘটনা দেখানো হয়েছে।
প্রাথমিক অবস্থায় অ্যামমিটারে কোনো পাঠ পাওয়া গেল না। অ্যামমিটারের পাঠ পেতে কী করতে হবে ?- ক আলোকরশ্মির তীব্রতা বাড়াতে হবে
- খ E-এর বিভব বাড়াতে হবে
- গ বিভবের দিক পরিবর্তন করতে হবে
- ঘ আলোকরশ্মির কম্পাঙ্ক বাড়াতে হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) E-এর বিভব বাড়াতে হবে
চিত্রে আলো পড়ে নিঃসারক পাত থেকে ফটোইলেকট্রন নির্গত হচ্ছে, কিন্তু অ্যামমিটারে পাঠ নেই — অর্থাৎ ইলেকট্রনগুলো সংগ্রাহক পাতে পৌঁছাচ্ছে না (সংগ্রাহকের বিভব যথেষ্ট নয়)। E-এর বিভব (ত্বরণ বিভব) বাড়ালে সংগ্রাহক ইলেকট্রনগুলোকে আকর্ষণ করে টেনে নেবে এবং অ্যামমিটারে পাঠ পাওয়া যাবে। -
৭৪২
চিত্রে একটি আলোকতড়িৎ ক্রিয়ার ঘটনা দেখানো হয়েছে।
অ্যামমিটারের 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) ফটোপ্রবাহ আলোর তীব্রতার সমানুপাতিক — প্রবাহ বনাম তীব্রতা মূলবিন্দুগামী সরলরেখা, সঠিক।
(ii) প্রবাহ বনাম বিভবের লেখচিত্র এমন বাঁকানো আকারের হয় না (ত্বরণ বিভব বাড়লে প্রবাহ বেড়ে সম্পৃক্ত হয়) — ভুল।
(iii) অ্যামমিটারের পাঠ ধীরে ধীরে (সময়ের সাথে) বাড়ানো হচ্ছে, তাই প্রবাহ বনাম সময় ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা — সঠিক।
∴ i ও iii সঠিক। -
৭৪৩
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া এর সূত্রটি ব্যবহার করে নিচের কোনটি নির্ণয় করা যায় ?
- ক বোল্টজম্যান ধ্রুবক
- খ স্টিফেন বোল্টজম্যান ধ্রুবক
- গ রিডবার্গ ধ্রুবক
- ঘ প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক
eV0 = hf - W0 — বিভিন্ন কম্পাঙ্কের আলোর জন্য নিবৃত্তি বিভব মেপে eV0 বনাম f লেখচিত্র আঁকলে এর ঢাল থেকে প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক h নির্ণয় করা যায় (মিলিকানের পরীক্ষা)। -
৭৪৪
একটি ধাতবপৃষ্ঠে অতিবেগুনি রশ্মি আপতিত হলে কোন কণা নির্গত হবে ?
- ক নিউট্রন
- খ আলফা পার্টিকেল
- গ প্রোটন
- ঘ ইলেকট্রন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ইলেকট্রন
অতিবেগুনি রশ্মির ফোটনের শক্তি (hf) অধিকাংশ ধাতুর কার্যাপেক্ষকের চেয়ে বেশি; তাই ধাতব পৃষ্ঠে পড়লে আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় ইলেকট্রন (ফটোইলেকট্রন) নির্গত হয়। -
৭৪৫
অডিটোরিয়ামে কতজন দর্শক ঢুকছেন বা বের হচ্ছেন তা গণনার জন্য স্বয়ংক্রিয় যন্ত্রে নিচের কোনটি ব্যবহৃত হয় ?
- ক শুষ্ককোষ
- খ আলোক তড়িৎকোষ
- গ এক্স-রে
- ঘ গামা-রে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) আলোক তড়িৎকোষ
দরজার এক পাশ থেকে আলোকরশ্মি আলোক তড়িৎকোষে পড়ে প্রবাহ সৃষ্টি করে। কেউ ঢুকলে বা বের হলে রশ্মি বাধাপ্রাপ্ত হয়ে প্রবাহ মুহূর্তের জন্য বন্ধ হয় এবং কাউন্টার একটি করে গণনা করে। তাই স্বয়ংক্রিয় গণনায় আলোক তড়িৎকোষ ব্যবহৃত হয়। -
৭৪৬
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 তীব্রতা উভয়ই বৃদ্ধি করলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কম্পাঙ্ক বৃদ্ধি করলে
Kmax = hf - W0 — গতিশক্তি কেবল কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে। কম্পাঙ্ক বাড়ালে গতিশক্তি বাড়ে; তীব্রতা বাড়ালে কেবল ইলেকট্রনের সংখ্যা (প্রবাহ) বাড়ে, আর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়ালে গতিশক্তি কমে। -
৭৪৭
ফটোইলেকট্রন নির্গত হবে না নিচের কোন ধাতু থেকে ?
- ক Al
- খ Cs
- গ C
- ঘ Na
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) C
Al, Cs, Na ধাতু — এদের মুক্ত ইলেকট্রন আছে এবং কার্যাপেক্ষক তুলনামূলক কম (Cs ≈ 2.1 eV, Na ≈ 2.3 eV, Al ≈ 4.1 eV), তাই উপযুক্ত আলোতে ফটোইলেকট্রন নির্গত হয়। কার্বন (C) অধাতু, এর কার্যাপেক্ষক বেশি (≈ 5 eV) — সাধারণ আলোতে এ থেকে ফটোইলেকট্রন নির্গত হয় না। -
৭৪৮
কত eV শক্তির তাড়িতচৌম্বকীয় রশ্মি দ্বারা আলোক তড়িৎ ক্রিয়া সম্ভব ?
- ক 1.25
- খ 0.5
- গ 1.0
- ঘ 0.1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ?)
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার জন্য ফোটনের শক্তি ধাতুর কার্যাপেক্ষকের সমান বা বেশি হতে হয়। সবচেয়ে কম কার্যাপেক্ষকের ধাতু সিজিয়ামের কার্যাপেক্ষকও প্রায় 2.1 eV। প্রদত্ত মানগুলোর মধ্যে কেবল 2.5 eV এর চেয়ে বেশি; তাই 2.5 eV শক্তির রশ্মি দিয়ে আলোক তড়িৎ ক্রিয়া সম্ভব। -
৭৪৯
আলোকতড়িৎ ক্রিয়ায় আপতিত বিকিরণের কম্পাঙ্ক υ-এর সঙ্গে নিবৃত্তি বিভবের পরিবর্তন কোনটি ?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ)
eV0 = hυ - hυ0 ⇒ V0 = heυ - hυ0e। υ < υ0 হলে V0 = 0; এর বেশি হলে V0 কম্পাঙ্কের সাথে রৈখিকভাবে বাড়ে। তাই লেখচিত্র υ-অক্ষের υ0 বিন্দু থেকে শুরু হওয়া সরলরেখা — (খ) চিত্র। -
৭৫০
সূচন কম্পাঙ্কের আলোর জন্য ধাতু থেকে নির্গত ইলেকট্রনের বেগ কত ?
- ক সর্বোচ্চ
- খ শূন্য
- গ সর্বনিম্ন
- ঘ অসীম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শূন্য
12mvmax2 = hf - hf0। সূচন কম্পাঙ্কের আলোর জন্য f = f0, তাই 12mvmax2 = 0 ⇒ v = 0। অর্থাৎ ইলেকট্রন কোনোমতে মুক্ত হয়, কিন্তু কোনো গতিশক্তি পায় না। -
৭৫১
কোনটি আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য নয় ?
- ক আলোক তড়িৎ ক্রিয়া একটি তাৎক্ষণিক ঘটনা
- খ ফটোইলেকট্রন নিঃসরণের হার আপতিত আলোর কম্পাঙ্কের সমানুপাতিক
- গ ফটোতড়িৎ প্রবাহমাত্রা আলোর তীব্রতার ওপর নির্ভর করে
- ঘ নিঃসৃত ইলেকট্রনের প্রাথমিক বেগ আলোর তীব্রতার ওপর নির্ভরশীল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) নিঃসৃত ইলেকট্রনের প্রাথমিক বেগ আলোর তীব্রতার ওপর নির্ভরশীল
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া তাৎক্ষণিক (ক) এবং ফটোপ্রবাহ আলোর তীব্রতার উপর নির্ভর করে (গ) — এগুলো বৈশিষ্ট্য। নিঃসৃত ইলেকট্রনের প্রাথমিক বেগ (গতিশক্তি) আলোর তীব্রতার উপর নয়, কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে — তাই (ঘ) আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য নয়। (উল্লেখ্য, (খ)-এর উক্তিটিও যথার্থ নয়; নিঃসরণের হার তীব্রতার সমানুপাতিক।) -
৭৫২
কোনো পদার্থের কার্যাপেক্ষক 4 eV. সর্বোচ্চ যে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো আপতিত করলে ফটোইলেকট্রন নির্গত হয়, তা —
- ক 540 nm
- খ 400 nm
- গ 310 nm
- ঘ 220 nm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 310 nm
λ0 = hcW0 = 6.63 × 10-34 × 3 × 1084 × 1.6 × 10-19 = 1.989 × 10-256.4 × 10-19
= 3.1 × 10-7 m = 310 nm -
৭৫৩
ফটোইলেকট্রন নির্গমনের ক্ষেত্রে আপতিত ফোটনের —
i. শক্তি ধাতুর কার্য অপেক্ষকের চেয়ে বেশি হবে
ii. কম্পাঙ্ক সূচন কম্পাঙ্ক থেকে বেশি হবে
iii. তরঙ্গদৈর্ঘ্য সূচন তরঙ্গদৈর্ঘ্য থেকে কম হবে
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
ফটোইলেকট্রন নির্গমনের শর্ত: hf ≥ W0 = hf0 ⇒
(i) ফোটনের শক্তি কার্যাপেক্ষকের চেয়ে বেশি — সঠিক।
(ii) f > f0 — সঠিক।
(iii) λ < λ0 (কম্পাঙ্ক বেশি মানে তরঙ্গদৈর্ঘ্য কম) — সঠিক।
∴ i, ii ও iii সঠিক। -
৭৫৪
উদ্দীপকে AC-এর দুই প্রান্তে নিবৃত্তি বিভব V0 হলে—- ক ফটোইলেকট্রন খুব ধীরে চলবে
- খ ফটোইলেকট্রনের গতিশক্তি বৃদ্ধি পাবে
- গ ফটোতড়িৎ প্রবাহ I বেড়ে যাবে
- ঘ ফটোতড়িৎ প্রবাহ I শূন্য হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ফটোতড়িৎ প্রবাহ I শূন্য হবে
নিবৃত্তি বিভব হলো ন্যূনতম বিমুখী বিভব যা দ্রুততম ফটোইলেকট্রনকেও সংগ্রাহক (C)-এ পৌঁছাতে বাধা দেয় (eV0 = Kmax)। তাই AC-এর দুই প্রান্তে নিবৃত্তি বিভব প্রয়োগ করলে কোনো ইলেকট্রন C-তে পৌঁছায় না — ফটোতড়িৎ প্রবাহ I শূন্য হয়। -
৭৫৫
উদ্দীপকে ফটোইলেকট্রনের গতিশক্তি বৃদ্ধি পায় আপতিত বিকিরণের কোনটি বৃদ্ধি পেলে ?- ক কম্পাঙ্ক
- খ তীব্রতা
- গ ভর
- ঘ বেগ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কম্পাঙ্ক
Kmax = hf - W0 — ফটোইলেকট্রনের গতিশক্তি আপতিত বিকিরণের কম্পাঙ্ক বাড়লে বাড়ে। তীব্রতা বাড়লে কেবল নির্গত ইলেকট্রনের সংখ্যা (প্রবাহ) বাড়ে। -
৭৫৬
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় পাতদ্বয়ের বিভব পার্থক্য এবং আপতিত রশ্মির কম্পাঙ্ক অপরিবর্তিত রেখে তীব্রতা বৃদ্ধি করলে তড়িৎ প্রবাহের পরিবর্তন হয়। তীব্রতা ও প্রবাহের লেখচিত্র কোনটি ?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ)
বিভব পার্থক্য ও কম্পাঙ্ক স্থির রেখে তীব্রতা বাড়ালে প্রতি সেকেন্ডে আপতিত ফোটন সংখ্যা বাড়ে, ফলে নির্গত ফটোইলেকট্রনের সংখ্যা ও প্রবাহ তীব্রতার সমানুপাতিকভাবে বাড়ে (I ∝ তীব্রতা)। তাই লেখচিত্রটি মূলবিন্দুগামী সরলরেখা — (গ) চিত্র। -
৭৫৭
একটি ধাতব তলে λ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একবর্ণী আলোকরশ্মি আপতিত হলে ফটোইলেকট্রন নির্গত হয় এবং এক্ষেত্রে নিবৃত্তি বিভবের মান 3V0। একই তলে যখন 2 λ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একবর্ণী আলো আপতিত হয়, তখন নিবৃত্তি বিভবের মান V0। ফটোইলেকট্রন নির্গত হওয়ার জন্য ঐ তলটির সূচন তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত ?
- ক 6 λ
- খ 8 λ
- গ 4 λ3
- ঘ λ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ?)
প্রথম ক্ষেত্রে: e(3V0) = hcλ - W0 ……(1)
দ্বিতীয় ক্ষেত্রে: eV0 = hc2λ - W0 ……(2)
(1) − (2): 2eV0 = hc2λ ⇒ eV0 = hc4λ
(2) থেকে: W0 = hc2λ - hc4λ = hc4λ
W0 = hcλ0 ⇒ λ0 = 4λ -
৭৫৮
একটি ধাতুর ওপর সবুজ আলো আপতিত হলে ফটোইলেকট্রন নির্গত হয়। নিচের কোন বর্ণের আলো আপতিত হলে ঐ তল থেকে অবশ্যই ফটোইলেকট্রন নির্গত হবে ?
- ক লাল
- খ হলুদ
- গ নীল
- ঘ কমলা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) নীল
সবুজ আলোতে ফটোইলেকট্রন নির্গত হলে সবুজের চেয়ে বেশি কম্পাঙ্কের (কম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের) আলোতেও অবশ্যই নির্গত হবে। লাল, কমলা ও হলুদের কম্পাঙ্ক সবুজের চেয়ে কম, কিন্তু নীলের কম্পাঙ্ক বেশি। তাই নীল আলোতে অবশ্যই ফটোইলেকট্রন নির্গত হবে। -
৭৫৯
চিত্রানুসারে tanθ এর মান কত হবে ?- ক f - f0eV0
- খ f0 - feV0
- গ eV0f - f0
- ঘ V0e(f - f0)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) eV0f - f0
লেখচিত্রে f0 বিন্দু থেকে রেখাটি উঠেছে; f কম্পাঙ্কে উল্লম্ব উচ্চতা eV0 এবং অনুভূমিক দূরত্ব (f - f0)।
∴ tanθ = লম্বভূমি = eV0f - f0 (যা প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক h-এর সমান) -
৭৬০
কোয়ান্টাম তত্ত্ব অনুসারে আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় আপতিত একটি ফোটনের সাথে কয়টি ইলেকট্রনের সংঘর্ষ হয় ?
- ক α
- খ 1
- গ 2
- ঘ 3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1
কোয়ান্টাম তত্ত্ব অনুযায়ী আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় একটি ফোটন কেবল একটি ইলেকট্রনের সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয় এবং তার সম্পূর্ণ শক্তি (hf) ওই একটি ইলেকট্রনকে দিয়ে নিজে বিলুপ্ত হয়।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।