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 ৭/৩৯
-
১২১
কৃষ্ণবস্তুর তাপমাত্রা বাড়ালে বিকিরণ বক্ররেখার সর্বোচ্চ বিন্দুর কী হয়?
- ক নিচু হয় এবং বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দিকে সরে
- খ উঁচু হয় কিন্তু জায়গা বদলায় না
- গ অপরিবর্তিত থাকে
- ঘ উঁচু হয় এবং ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দিকে সরে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) উঁচু হয় এবং ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দিকে সরে
স্টেফানের সূত্রে মোট শক্তি T⁴ বাড়ে, তাই বক্ররেখা উঁচু হয়।
আর ভিনের সূত্রে λm কমে, তাই শীর্ষবিন্দু বাঁ দিকে (ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে) সরে যায়। -
১২২
মহাবিশ্বের কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড বিকিরণ কীসের উদাহরণ?
- ক প্রায় নিখুঁত কৃষ্ণবস্তু বিকিরণ
- খ আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
- গ কম্পটন ক্রিয়া
- ঘ তেজস্ক্রিয় ক্ষয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) প্রায় নিখুঁত কৃষ্ণবস্তু বিকিরণ
CMB-এর বর্ণালি প্রায় 2.7 K তাপমাত্রার কৃষ্ণবস্তু বিকিরণের সাথে অবিশ্বাস্য নির্ভুলতায় মেলে।
এটি বিগ ব্যাং তত্ত্বের অন্যতম শক্ত প্রমাণ এবং প্রকৃতিতে পাওয়া সবচেয়ে নিখুঁত কৃষ্ণবস্তু বর্ণালি। -
১২৩
চিরায়ত পদার্থবিজ্ঞান কোন তিনটি ঘটনা ব্যাখ্যা করতে ব্যর্থ হয়েছিল?
- ক কৃষ্ণবস্তু বিকিরণ, আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ও পারমাণবিক বর্ণালি
- খ প্রতিফলন, প্রতিসরণ ও অপবর্তন
- গ ব্যতিচার, সমবর্তন ও বিচ্ছুরণ
- ঘ পড়ন্ত বস্তুর গতি, দোলন ও সংঘর্ষ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কৃষ্ণবস্তু বিকিরণ, আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ও পারমাণবিক বর্ণালি
ঊনবিংশ শতকের শেষে তিনটি ঘটনা চিরায়ত তত্ত্বকে হার মানায়: কৃষ্ণবস্তু বিকিরণ, আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ও পারমাণবিক বর্ণালির রেখা।
তিনটিরই সমাধান এসেছে কোয়ান্টাম ধারণা থেকে — এভাবেই আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা। -
১২৪
ফোটন কী?
- ক ঋণাত্মক আধানের কণা
- খ নিউক্লিয়াসের কণা
- গ তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণের শক্তির ক্ষুদ্রতম গুচ্ছ
- ঘ একধরনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণের শক্তির ক্ষুদ্রতম গুচ্ছ
ফোটন হলো আলোর শক্তি কোয়ান্টাম — শক্তির ক্ষুদ্রতম অবিভাজ্য গুচ্ছ, যার শক্তি hf।
নামটি দিয়েছিলেন গিলবার্ট লুইস; আইনস্টাইন ধারণাটি ব্যবহার করেই আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা করেন। -
১২৫
ফোটনের স্থির ভর কত?
- ক ইলেকট্রনের সমান
- খ শূন্য
- গ অসীম
- ঘ প্রোটনের সমান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শূন্য
ফোটনের স্থির ভর শূন্য — এজন্যই এটি ঠিক c বেগে চলতে পারে।
তবে শক্তি hf ও ভরবেগ hλ দুইটিই আছে; শূন্য ভর মানে শক্তি বা ভরবেগ শূন্য নয়। -
১২৬
ফোটন সম্পর্কে কোনটি সঠিক?
- ক এটি ঋণাত্মক আধানযুক্ত
- খ এটি ধনাত্মক আধানযুক্ত
- গ এটি চৌম্বক ক্ষেত্রে বৃত্তাকার পথে চলে
- ঘ এটি আধানহীন ও তড়িৎ-চৌম্বক ক্ষেত্রে বিচ্যুত হয় না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) এটি আধানহীন ও তড়িৎ-চৌম্বক ক্ষেত্রে বিচ্যুত হয় না
ফোটন আধানহীন, তাই তড়িৎ বা চৌম্বক ক্ষেত্রে এর পথ বাঁকে না।
মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে অবশ্য আলো বাঁকে, কিন্তু সেটি আধানের কারণে নয় — স্থান-কালের বক্রতার কারণে। -
১২৭
ফোটনের ভরবেগ কত?
- ক hλ
- খ h × λ
- গ λh
- ঘ hf²
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) hλ
E = pc এবং E = hf = hcλ
তাই p = hλ — তরঙ্গদৈর্ঘ্য যত ছোট, ভরবেগ তত বেশি। এজন্যই গামা ফোটনের ভরবেগ সবচেয়ে বেশি। -
১২৮
ফোটনের গতিশীল ভর (dynamic mass) কীভাবে প্রকাশ করা যায়?
- ক hfc²
- খ hfc
- গ hf × c²
- ঘ c²hf
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) hfc²
E = mc² থেকে m = Ec² = hfc²
এটি ফোটনের শক্তির সমতুল্য ভর; এর স্থির ভর কিন্তু শূন্যই থাকে। -
১২৯
একই কম্পাঙ্কের আলোর তীব্রতা বাড়ালে কী বাড়ে?
- ক প্রতিটি ফোটনের শক্তি
- খ ফোটনের বেগ
- গ প্রতি সেকেন্ডে আসা ফোটনের সংখ্যা
- ঘ ফোটনের স্থির ভর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) প্রতি সেকেন্ডে আসা ফোটনের সংখ্যা
প্রতিটি ফোটনের শক্তি hf — এটি কেবল কম্পাঙ্কের ওপর নির্ভর করে।
তীব্রতা বাড়ালে বাড়ে শুধু ফোটনের সংখ্যা। আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার ব্যাখ্যায় এই পার্থক্যটিই মূল চাবিকাঠি। -
১৩০
সমান শক্তির লাল ও বেগুনি আলোর মধ্যে কোনটিতে ফোটন সংখ্যা বেশি?
- ক বেগুনি আলোতে
- খ দুইটিতেই সমান
- গ লাল আলোতে
- ঘ বলা সম্ভব নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) লাল আলোতে
ফোটন সংখ্যা n = মোট শক্তিhf
লাল আলোর কম্পাঙ্ক কম, তাই প্রতি ফোটনের শক্তিও কম — একই মোট শক্তি পেতে বেশি ফোটন লাগবে। -
১৩১
ফোটন কি ভাগ করা যায়?
- ক হ্যাঁ, দুই ভাগে ভাগ করা যায়
- খ হ্যাঁ, যেকোনো ভগ্নাংশে
- গ শুধু ধাতুতে ভাগ হয়
- ঘ না, এটি শক্তির অবিভাজ্য একক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) না, এটি শক্তির অবিভাজ্য একক
ফোটন শক্তির অবিভাজ্য গুচ্ছ — অর্ধেক ফোটন বলে কিছু নেই। ইলেকট্রন হয় পুরো ফোটনটি শোষণ করে, নয়তো কিছুই করে না।
এই "সব-অথবা-কিছু নয়" ধর্মই আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার তাৎক্ষণিকতা ব্যাখ্যা করে। -
১৩২
eV এককে ফোটনের শক্তি বের করার সহজ সূত্র কোনটি (λ ন্যানোমিটারে)?
- ক E = 1240λ eV
- খ E = 1240 × λ eV
- গ E = λ1240 eV
- ঘ E = 1240 + λ eV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) E = 1240λ eV
hc ≈ 1240 eV·nm, তাই E = 1240λ (nm) eV
যেমন 620 nm আলোর ফোটন শক্তি ঠিক 2 eV। পরীক্ষায় দ্রুত হিসাবের জন্য এই সূত্রটি খুব কাজে দেয়। -
১৩৩
1 eV শক্তি কত জুলের সমান?
- ক 1.6 × 10⁻¹⁹ J
- খ 1.6 × 10⁻¹⁷ J
- গ 9.1 × 10⁻³¹ J
- ঘ 6.63 × 10⁻³⁴ J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.6 × 10⁻¹⁹ J
1 eV = একটি ইলেকট্রনকে 1 V বিভব পার্থক্যে ত্বরান্বিত করলে যে শক্তি পায়
= e × V = 1.6 × 10⁻¹⁹ × 1 = 1.6 × 10⁻¹⁹ J। -
১৩৪
আলোর দ্বৈত প্রকৃতিতে ফোটনের ভূমিকা কী?
- ক ফোটন আলোর তরঙ্গধর্ম প্রকাশ করে
- খ ফোটন ধারণা আলোর কণাধর্ম প্রকাশ করে
- গ ফোটন আলোর বেগ নির্ধারণ করে
- ঘ ফোটনের কোনো ভূমিকা নেই
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ফোটন ধারণা আলোর কণাধর্ম প্রকাশ করে
ব্যতিচার-অপবর্তন-সমবর্তনে আলো তরঙ্গ, কিন্তু আলোক তড়িৎ ও কম্পটন ক্রিয়ায় আলো নির্দিষ্ট শক্তি ও ভরবেগের কণা (ফোটন) হিসেবে আচরণ করে।
দুই আচরণ একই পরীক্ষায় একসাথে দেখা যায় না — এটিই পরিপূরকতা নীতি। -
১৩৫
ফোটনের শক্তি ও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সম্পর্ক কেমন?
- ক সমানুপাতিক
- খ বর্গের সমানুপাতিক
- গ ব্যস্তানুপাতিক
- ঘ কোনো সম্পর্ক নেই
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ব্যস্তানুপাতিক
E = hcλ — অর্থাৎ E ∝ 1λ
তাই তরঙ্গদৈর্ঘ্য অর্ধেক হলে ফোটনের শক্তি দ্বিগুণ হয়। এজন্যই রঞ্জন ও গামা ফোটন এত শক্তিশালী। -
১৩৬
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া (photoelectric effect) কী?
- ক ধাতু গরম হলে ইলেকট্রন নির্গত হওয়া
- খ তড়িৎ প্রবাহে আলো উৎপন্ন হওয়া
- গ উপযুক্ত কম্পাঙ্কের আলো পড়লে ধাতুপৃষ্ঠ থেকে ইলেকট্রন নির্গত হওয়া
- ঘ আলোর প্রভাবে ধাতু গলে যাওয়া
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) উপযুক্ত কম্পাঙ্কের আলো পড়লে ধাতুপৃষ্ঠ থেকে ইলেকট্রন নির্গত হওয়া
উপযুক্ত কম্পাঙ্কের আলো ধাতুপৃষ্ঠে পড়লে সেখান থেকে ইলেকট্রন নির্গত হয় — এদের বলা হয় ফটো-ইলেকট্রন।
তাপে ইলেকট্রন নিঃসরণ হলো তাপীয় নিঃসরণ (thermionic emission), আলাদা ঘটনা। -
১৩৭
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া প্রথম কে লক্ষ্য করেন?
- ক আইনস্টাইন
- খ হেনরিখ হার্টজ
- গ প্লাঙ্ক
- ঘ মিলিকান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) হেনরিখ হার্টজ
হার্টজ ১৮৮৭ সালে স্পার্ক গ্যাপ পরীক্ষার সময় লক্ষ্য করেন অতিবেগুনি আলো পড়লে স্পার্ক সহজে হয়।
ব্যাখ্যা দেন আইনস্টাইন (১৯০৫, এই কাজেই নোবেল), আর মিলিকান পরীক্ষায় তা যাচাই করেন। -
১৩৮
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় তরঙ্গতত্ত্বের প্রধান ব্যর্থতা কোনটি?
- ক তরঙ্গতত্ত্ব অনুযায়ী যথেষ্ট সময় দিলে যেকোনো কম্পাঙ্কের আলোতেই ইলেকট্রন বেরোনোর কথা
- খ তরঙ্গতত্ত্ব আলোর বেগ ভুল বলে
- গ তরঙ্গতত্ত্বে ইলেকট্রনের অস্তিত্ব নেই
- ঘ তরঙ্গতত্ত্বে আলো শোষিত হয় না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) তরঙ্গতত্ত্ব অনুযায়ী যথেষ্ট সময় দিলে যেকোনো কম্পাঙ্কের আলোতেই ইলেকট্রন বেরোনোর কথা
তরঙ্গতত্ত্বে শক্তি ক্রমশ জমা হওয়ার কথা, তাই ম্লান আলোতেও অপেক্ষা করলে ইলেকট্রন বেরোনোর কথা।
বাস্তবে সূচন কম্পাঙ্কের নিচে যত উজ্জ্বল আলোই দেওয়া হোক, কোনো ইলেকট্রন বেরোয় না — এটিই তরঙ্গতত্ত্বের সবচেয়ে বড় ব্যর্থতা। -
১৩৯
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় নির্গত ইলেকট্রনকে কী বলা হয়?
- ক পজিট্রন
- খ ফোটন
- গ নিউট্রিনো
- ঘ ফটো-ইলেকট্রন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ফটো-ইলেকট্রন
আলোর প্রভাবে নির্গত ইলেকট্রনকে ফটো-ইলেকট্রন বলা হয়।
এরা সাধারণ ইলেকট্রনই — নাম আলাদা শুধু উৎপত্তির কারণে। এদের প্রবাহকে বলা হয় ফটো-কারেন্ট। -
১৪০
620 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি ফোটনের শক্তি কত eV?
- ক 1 eV
- খ 3 eV
- গ 4 eV
- ঘ 2 eV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2 eV
E = 1240λ (nm) = 1240620
= 2 eV।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।