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 ৬/৩৯
-
১০১
1 kg স্থির ভরের একটি বস্তু 0.6c বেগে চললে এর আপেক্ষিক ভর কত?
- ক 0.8 kg
- খ 1.67 kg
- গ 1.25 kg
- ঘ 1 kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.25 kg
m = 1√(1 − 0.36) = 10.8
= 1.25 kg। -
১০২
একটি কণা 0.8c বেগে চললে এর আপেক্ষিক ভর স্থির ভরের কতগুণ?
- ক 0.6 গুণ
- খ 1.25 গুণ
- গ 1.67 গুণ
- ঘ 2 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.67 গুণ
γ = 1√(1 − 0.64) = 10.6
= 1.67 গুণ। -
১০৩
কোন বেগে একটি বস্তুর ভর স্থির ভরের দ্বিগুণ হবে?
- ক 0.5c
- খ 0.75c
- গ 0.866c
- ঘ 0.6c
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.866c
γ = 2 → √(1 − v²/c²) = 0.5 → 1 − v²c² = 0.25
v = √32c = 0.866c। -
১০৪
1 kg ভর সম্পূর্ণরূপে শক্তিতে রূপান্তরিত হলে কত শক্তি পাওয়া যাবে?
- ক 3 × 10⁸ J
- খ 9 × 10⁸ J
- গ 3 × 10¹⁶ J
- ঘ 9 × 10¹⁶ J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 9 × 10¹⁶ J
E = mc² = 1 × (3 × 10⁸)²
= 9 × 10¹⁶ J। -
১০৫
0.6c বেগে চলমান একটি কণার গতিশক্তি তার স্থিতি শক্তির কতগুণ?
- ক 0.8 গুণ
- খ 1.25 গুণ
- গ 0.5 গুণ
- ঘ 0.25 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0.25 গুণ
K = (γ − 1)m₀c² = (1.25 − 1)m₀c²
= 0.25 গুণ। -
১০৬
0.8c বেগে চলমান কণার গতিশক্তি তার স্থিতি শক্তির কতগুণ?
- ক 0.25 গুণ
- খ 0.67 গুণ
- গ 1.67 গুণ
- ঘ 0.6 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.67 গুণ
K = (γ − 1)m₀c² এবং γ = 1.67
= (1.67 − 1) = 0.67 গুণ। -
১০৭
একটি ইলেকট্রনের স্থিতি শক্তি 0.51 MeV। এটি 0.8c বেগে চললে মোট শক্তি কত?
- ক 0.31 MeV
- খ 0.51 MeV
- গ 0.85 MeV
- ঘ 1.02 MeV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.85 MeV
E = γm₀c² = 0.510.6
= 0.85 MeV। -
১০৮
একটি নিউক্লিয় বিক্রিয়ায় ভর ত্রুটি 0.2 u হলে মুক্ত শক্তি কত?
- ক 931 MeV
- খ 186.2 MeV
- গ 93.1 MeV
- ঘ 18.62 MeV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 186.2 MeV
E = Δm × 931 MeV = 0.2 × 931
= 186.2 MeV। -
১০৯
আদর্শ কৃষ্ণবস্তু (black body) কাকে বলে?
- ক যে বস্তু দেখতে কালো
- খ যে বস্তু কোনো বিকিরণ ছাড়ে না
- গ যে বস্তু সব আলো প্রতিফলিত করে
- ঘ যে বস্তু আপতিত সব বিকিরণ সম্পূর্ণ শোষণ করে এবং উত্তপ্ত হলে সব তরঙ্গদৈর্ঘ্য নিঃসরণ করে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) যে বস্তু আপতিত সব বিকিরণ সম্পূর্ণ শোষণ করে এবং উত্তপ্ত হলে সব তরঙ্গদৈর্ঘ্য নিঃসরণ করে
আদর্শ কৃষ্ণবস্তু সব আপতিত বিকিরণ শোষণ করে (শোষণ ক্ষমতা 1) এবং উত্তপ্ত হলে সেরা নিঃসারকও বটে।
দেখতে কালো হওয়াটা শর্ত নয় — সূর্যকেও ভালো আনুমানিক কৃষ্ণবস্তু ধরা হয়। বাস্তবে ছোট ছিদ্রযুক্ত ফাঁপা গহ্বর দিয়ে এটি তৈরি করা হয়। -
১১০
কৃষ্ণবস্তু বিকিরণের বর্ণালি কীসের ওপর নির্ভর করে?
- ক বস্তুর উপাদানের ওপর
- খ বস্তুর আকৃতির ওপর
- গ শুধু বস্তুর পরম তাপমাত্রার ওপর
- ঘ বস্তুর ভরের ওপর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) শুধু বস্তুর পরম তাপমাত্রার ওপর
কৃষ্ণবস্তু বিকিরণের বর্ণালি সম্পূর্ণভাবে পরম তাপমাত্রা T দিয়ে নির্ধারিত হয় — উপাদান, আকার বা আকৃতির কোনো ভূমিকা নেই।
এ কারণেই এটি একটি সর্বজনীন বর্ণালি এবং তাত্ত্বিকভাবে এত গুরুত্বপূর্ণ। -
১১১
ভিনের সরণ সূত্র (Wien's displacement law) কোনটি?
- ক λmT = ধ্রুবক
- খ λm ÷ T = ধ্রুবক
- গ λm = T²
- ঘ λmT⁴ = ধ্রুবক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) λmT = ধ্রুবক
λmT = 2.9 × 10⁻³ m·K
যে তরঙ্গদৈর্ঘ্যে বিকিরণের তীব্রতা সর্বোচ্চ, তা তাপমাত্রার ব্যস্তানুপাতিক। তাপমাত্রা বাড়লে সর্বোচ্চ তীব্রতা ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দিকে সরে যায়। -
১১২
উত্তপ্ত লোহা প্রথমে লালচে, পরে সাদাটে দেখায় কেন?
- ক লোহার উপাদান বদলে যায়
- খ তাপমাত্রা বাড়ায় সর্বোচ্চ তীব্রতার তরঙ্গদৈর্ঘ্য ছোট দিকে সরে যায়
- গ লোহা আলো শোষণ করা বন্ধ করে
- ঘ লোহার ঘনত্ব কমে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) তাপমাত্রা বাড়ায় সর্বোচ্চ তীব্রতার তরঙ্গদৈর্ঘ্য ছোট দিকে সরে যায়
ভিনের সূত্র অনুযায়ী T বাড়লে λm কমে।
কম তাপমাত্রায় সর্বোচ্চ তীব্রতা অবলোহিত-লাল অঞ্চলে, তাই লালচে দেখায়। তাপমাত্রা বাড়লে বর্ণালির বেশিরভাগ অংশ দৃশ্যমান হয়ে যায় ও সব রং মিলে সাদাটে লাগে। -
১১৩
স্টেফান-বোলটজম্যান সূত্র অনুযায়ী কৃষ্ণবস্তুর মোট নিঃসৃত শক্তি কীসের সমানুপাতিক?
- ক পরম তাপমাত্রার
- খ পরম তাপমাত্রার বর্গের
- গ পরম তাপমাত্রার চতুর্থ ঘাতের
- ঘ পরম তাপমাত্রার বর্গমূলের
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) পরম তাপমাত্রার চতুর্থ ঘাতের
E = σT⁴ — একক ক্ষেত্রফল থেকে প্রতি সেকেন্ডে নিঃসৃত শক্তি পরম তাপমাত্রার চতুর্থ ঘাতের সমানুপাতিক।
তাই তাপমাত্রা দ্বিগুণ হলে শক্তি ১৬ গুণ হয়ে যায় — এজন্যই গরম বস্তু এত দ্রুত শক্তি হারায়। -
১১৪
চিরায়ত তত্ত্বের (রেলি-জিনস সূত্র) ব্যর্থতাকে কী বলা হয়?
- ক কৃষ্ণবস্তু কূটাভাস
- খ কোয়ান্টাম লাফ
- গ ভিনের ব্যর্থতা
- ঘ অতিবেগুনি বিপর্যয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অতিবেগুনি বিপর্যয়
রেলি-জিনস সূত্র অনুযায়ী ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে বিকিরণের তীব্রতা অসীমের দিকে যাওয়ার কথা ছিল, অথচ বাস্তবে তা শূন্যের দিকে যায়।
এই মারাত্মক ব্যর্থতাকেই বলা হয় অতিবেগুনি বিপর্যয় (ultraviolet catastrophe)। -
১১৫
অতিবেগুনি বিপর্যয় বলতে ঠিক কী বোঝায়?
- ক ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে তাত্ত্বিক তীব্রতা অসীমের দিকে যাওয়া
- খ অতিবেগুনি রশ্মির ক্ষতিকর প্রভাব
- গ বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যে তীব্রতা শূন্য হওয়া
- ঘ কৃষ্ণবস্তু গলে যাওয়া
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে তাত্ত্বিক তীব্রতা অসীমের দিকে যাওয়া
চিরায়ত পরিসংখ্যান অনুযায়ী প্রতিটি কম্পন মোডে সমান শক্তি ভাগ হওয়ার কথা, আর ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে মোডের সংখ্যা অসীম।
ফলে মোট বিকিরিত শক্তিও অসীম হয়ে যেত — যা স্পষ্টতই অবাস্তব। নামটি অতিবেগুনি অঞ্চলে ব্যর্থতা শুরু হয় বলেই। -
১১৬
প্লাঙ্কের কোয়ান্টাম অনুকল্পের মূল কথা কী?
- ক শক্তি অবিচ্ছিন্নভাবে বিকিরিত হয়
- খ আলো সবসময় কণা
- গ তাপমাত্রা কোয়ান্টাইজড
- ঘ শক্তি অবিচ্ছিন্ন নয়, নির্দিষ্ট গুচ্ছ বা কোয়ান্টায় নিঃসৃত ও শোষিত হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) শক্তি অবিচ্ছিন্ন নয়, নির্দিষ্ট গুচ্ছ বা কোয়ান্টায় নিঃসৃত ও শোষিত হয়
প্লাঙ্ক ধরে নেন দোলক শক্তি যেকোনো মান নিতে পারে না; শুধু hf-এর পূর্ণ গুণিতক হতে পারে।
এই একটিমাত্র অনুকল্পে অতিবেগুনি বিপর্যয় দূর হয় ও পরীক্ষালব্ধ বর্ণালি হুবহু মিলে যায় — এখান থেকেই কোয়ান্টাম বলবিদ্যার জন্ম। -
১১৭
প্লাঙ্কের সূত্র অনুযায়ী একটি কোয়ান্টামের শক্তি কত?
- ক E = hf
- খ E = h ÷ f
- গ E = hλ
- ঘ E = fh
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) E = hf
E = hf = hcλ
শক্তি কম্পাঙ্কের সমানুপাতিক ও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ব্যস্তানুপাতিক। তাই বেগুনি ফোটনের শক্তি লাল ফোটনের চেয়ে বেশি। -
১১৮
প্লাঙ্কের ধ্রুবক h-এর একক কোনটি?
- ক Js
- খ J
- গ Js⁻¹
- ঘ JHz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Js
E = hf থেকে h = Ef = Js⁻¹ = Js
এটি কৌণিক ভরবেগ বা "ক্রিয়া"র (action) একক — এজন্যই h-কে ক্রিয়ার কোয়ান্টাম বলা হয়। মান 6.63 × 10⁻³⁴ Js। -
১১৯
শক্তি "কোয়ান্টাইজড" বলতে কী বোঝায়?
- ক শক্তি যেকোনো মান নিতে পারে
- খ শক্তি কেবল নির্দিষ্ট বিচ্ছিন্ন মানগুলোই নিতে পারে
- গ শক্তি সবসময় ধ্রুব
- ঘ শক্তি শূন্য হতে পারে না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শক্তি কেবল নির্দিষ্ট বিচ্ছিন্ন মানগুলোই নিতে পারে
কোয়ান্টাইজেশন মানে শক্তি বিচ্ছিন্ন ধাপে থাকে — hf, 2hf, 3hf …, মাঝের কোনো মান নয়।
সিঁড়ির ধাপে দাঁড়ানো যায়, দুই ধাপের মাঝে নয় — ঢালু র্যাম্পের মতো অবিচ্ছিন্ন নয়। -
১২০
দৈনন্দিন জীবনে শক্তির কোয়ান্টায়ন চোখে পড়ে না কেন?
- ক দৈনন্দিন শক্তি কোয়ান্টাইজড নয়
- খ h এত ছোট যে ধাপগুলো কার্যত অবিচ্ছিন্ন মনে হয়
- গ বাতাস কোয়ান্টাম প্রভাব নষ্ট করে
- ঘ আমাদের চোখ দুর্বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) h এত ছোট যে ধাপগুলো কার্যত অবিচ্ছিন্ন মনে হয়
h = 6.63 × 10⁻³⁴ Js — অকল্পনীয় রকম ছোট।
তাই দোলনার শক্তির ধাপগুলো এত সূক্ষ্ম যে কোনো যন্ত্রে ধরা পড়ে না, শক্তি অবিচ্ছিন্নই মনে হয়। পারমাণবিক স্কেলে গিয়ে তবেই ধাপগুলো স্পষ্ট হয়।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।