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 ৯/৩৯
-
১৬১
মিলিকানের আলোক তড়িৎ পরীক্ষার তাৎপর্য কী ছিল?
- ক ইলেকট্রনের আধান নির্ণয়
- খ আইনস্টাইনের সমীকরণ যাচাই করে h-এর মান নির্ণয়
- গ আলোর বেগ নির্ণয়
- ঘ নিউক্লিয়াসের আবিষ্কার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) আইনস্টাইনের সমীকরণ যাচাই করে h-এর মান নির্ণয়
মিলিকান আইনস্টাইনের সমীকরণ ভুল প্রমাণ করতে চেয়েছিলেন, কিন্তু বছরের পর বছর নিখুঁত পরীক্ষায় দেখলেন তা হুবহু মিলে যায়।
পাশাপাশি নিবৃত্তি বিভবের লেখচিত্র থেকে h-এর মান নির্ণয় করেন। (তেলবিন্দু পরীক্ষায় তিনি আধান মেপেছিলেন — সেটি ভিন্ন কাজ।) -
১৬২
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ও তাপীয় নিঃসরণের (thermionic emission) পার্থক্য কী?
- ক দুইটি একই ঘটনা
- খ একটিতে প্রোটন বেরোয়, অন্যটিতে ইলেকট্রন
- গ একটিতে আলোর ফোটন শক্তি দেয়, অন্যটিতে তাপশক্তি
- ঘ একটিতে ধাতু গলে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) একটিতে আলোর ফোটন শক্তি দেয়, অন্যটিতে তাপশক্তি
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় ফোটন ইলেকট্রনকে শক্তি দেয়, আর তাপীয় নিঃসরণে তাপশক্তি।
দুইটিতেই ইলেকট্রন বেরোয়, কিন্তু তাপীয় নিঃসরণে সূচন কম্পাঙ্কের মতো কোনো শর্ত নেই। টিভি পিকচার টিউব ও এক্স-রে টিউবে তাপীয় নিঃসরণ ব্যবহৃত হয়। -
১৬৩
একই ধাতুতে ভিন্ন তীব্রতার কিন্তু একই কম্পাঙ্কের দুইটি আলো ফেললে কী পার্থক্য হবে?
- ক নিবৃত্তি বিভব ভিন্ন হবে
- খ দুইটিই ভিন্ন হবে
- গ কোনো পার্থক্যই হবে না
- ঘ ফটো-কারেন্ট ভিন্ন হবে, নিবৃত্তি বিভব একই থাকবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ফটো-কারেন্ট ভিন্ন হবে, নিবৃত্তি বিভব একই থাকবে
Kmax = hf − W — কম্পাঙ্ক এক হলে গতিশক্তিও এক, তাই নিবৃত্তি বিভব একই।
কিন্তু তীব্রতা বেশি মানে বেশি ফোটন, তাই ফটো-কারেন্ট বেশি হবে। -
১৬৪
নিবৃত্তি বিভব (stopping potential) কাকে বলে?
- ক যে বিভবে ফটো-কারেন্ট সর্বোচ্চ হয়
- খ যে ন্যূনতম বিপরীত বিভবে ফটো-কারেন্ট সম্পূর্ণ বন্ধ হয়ে যায়
- গ ধাতুর নিজস্ব বিভব
- ঘ সূচন কম্পাঙ্কের সমতুল্য বিভব
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) যে ন্যূনতম বিপরীত বিভবে ফটো-কারেন্ট সম্পূর্ণ বন্ধ হয়ে যায়
সংগ্রাহক প্লেটে ঋণাত্মক বিভব দিলে ইলেকট্রন বাধা পায়। যে ন্যূনতম বিপরীত বিভবে সবচেয়ে দ্রুত ইলেকট্রনটিও পৌঁছাতে পারে না, সেটিই নিবৃত্তি বিভব V₀। -
১৬৫
নিবৃত্তি বিভব ও সর্বোচ্চ গতিশক্তির সম্পর্ক কোনটি?
- ক eV₀ = Kmax
- খ V₀ = eKmax
- গ V₀ = e ÷ Kmax
- ঘ eV₀ = 2Kmax
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) eV₀ = Kmax
ইলেকট্রনের পুরো গতিশক্তি বিভব পার্থক্যের বিরুদ্ধে কাজ করতে খরচ হয়:
eV₀ = Kmax = hf − W
তাই Kmax eV এককে থাকলে V₀-এর সংখ্যামান হুবহু সমান। -
১৬৬
নিবৃত্তি বিভব আলোর তীব্রতার ওপর নির্ভর করে কি?
- ক হ্যাঁ, তীব্রতার সমানুপাতিক
- খ হ্যাঁ, তীব্রতার ব্যস্তানুপাতিক
- গ হ্যাঁ, তীব্রতার বর্গের সমানুপাতিক
- ঘ না, একেবারেই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) না, একেবারেই নয়
eV₀ = hf − W — এখানে তীব্রতার কোনো ভূমিকা নেই।
তীব্রতা বাড়ালে সম্পৃক্ত প্রবাহ বাড়ে, কিন্তু নিবৃত্তি বিভব একই থাকে। এটিই তরঙ্গতত্ত্বের সাথে সবচেয়ে বড় সংঘাত। -
১৬৭
নিবৃত্তি বিভব বনাম আপতিত আলোর কম্পাঙ্কের লেখচিত্র কেমন হয়?
- ক একটি সরলরেখা
- খ একটি প্যারাবোলা
- গ একটি অধিবৃত্ত
- ঘ একটি বৃত্ত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) একটি সরলরেখা
V₀ = hef − We — এটি y = mx + c আকারের।
তাই লেখচিত্রটি সরলরেখা এবং সব ধাতুর জন্য এর ঢাল একই। -
১৬৮
নিবৃত্তি বিভব বনাম কম্পাঙ্ক লেখচিত্রের ঢাল কী নির্দেশ করে?
- ক he
- খ h × e
- গ eh
- ঘ W
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) he
V₀ = hef − We — তাই ঢাল = he।
ঢাল থেকেই মিলিকান প্লাঙ্কের ধ্রুবক h নির্ণয় করেছিলেন। ঢালটি ধাতুনিরপেক্ষ — সব ধাতুর রেখা সমান্তরাল। -
১৬৯
নিবৃত্তি বিভব-কম্পাঙ্ক লেখচিত্রে x-অক্ষের ছেদবিন্দু কী নির্দেশ করে?
- ক কার্য অপেক্ষক
- খ প্লাঙ্কের ধ্রুবক
- গ সূচন কম্পাঙ্ক f₀
- ঘ সম্পৃক্ত প্রবাহ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সূচন কম্পাঙ্ক f₀
V₀ = 0 বসালে hf = W, অর্থাৎ f = f₀।
তাই x-অক্ষের ছেদবিন্দুই সূচন কম্পাঙ্ক। এর নিচের কম্পাঙ্কে কোনো ইলেকট্রনই বেরোয় না, তাই রেখা সেখানে শুরুই হয় না। -
১৭০
দুইটি ভিন্ন ধাতুর নিবৃত্তি বিভব-কম্পাঙ্ক লেখচিত্র কেমন হবে?
- ক দুইটি ছেদকারী সরলরেখা
- খ একটিই রেখা
- গ সমান্তরাল দুইটি সরলরেখা, ছেদবিন্দু ভিন্ন
- ঘ দুইটি বক্ররেখা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সমান্তরাল দুইটি সরলরেখা, ছেদবিন্দু ভিন্ন
ঢাল he সব ধাতুর জন্য একই, তাই রেখাগুলো সমান্তরাল।
শুধু W ভিন্ন হওয়ায় ছেদবিন্দুগুলো ভিন্ন — বেশি কার্য অপেক্ষকের ধাতুর রেখা ডান দিকে সরে থাকে। -
১৭১
কম্পটন ক্রিয়া (Compton effect) কী?
- ক এক্স-রে ফোটন মুক্ত ইলেকট্রনে বিক্ষিপ্ত হলে তার তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেড়ে যাওয়া
- খ ফোটন সম্পূর্ণ শোষিত হয়ে ইলেকট্রন নির্গত হওয়া
- গ ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমে যাওয়া
- ঘ দুই ফোটনের সংঘর্ষ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) এক্স-রে ফোটন মুক্ত ইলেকট্রনে বিক্ষিপ্ত হলে তার তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেড়ে যাওয়া
এক্স-রে ফোটন মুক্ত (বা দুর্বলভাবে বাঁধা) ইলেকট্রনের সাথে সংঘর্ষে কিছু শক্তি হারায়, ফলে বিক্ষিপ্ত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেড়ে যায়।
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় ফোটন সম্পূর্ণ শোষিত হয়; কম্পটনে ফোটন টিকে থাকে, শুধু শক্তি কমে। -
১৭২
কম্পটন সরণ (Compton shift) কীসের ওপর নির্ভর করে?
- ক বিক্ষেপণ কোণের ওপর
- খ আপতিত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ওপর
- গ আলোর তীব্রতার ওপর
- ঘ ইলেকট্রনের সংখ্যার ওপর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বিক্ষেপণ কোণের ওপর
Δλ = hm₀c(1 − cos θ) — এটি কেবল বিক্ষেপণ কোণ θ-এর ওপর নির্ভর করে।
আপতিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা তীব্রতার কোনো ভূমিকা নেই। θ = 180° এ সরণ সর্বোচ্চ, θ = 0° এ শূন্য। -
১৭৩
কম্পটন ক্রিয়া কী প্রমাণ করে?
- ক আলোর তরঙ্গধর্ম
- খ ইলেকট্রনের তরঙ্গধর্ম
- গ আলোর তির্যকতা
- ঘ ফোটনের নির্দিষ্ট শক্তি ও ভরবেগ আছে, অর্থাৎ আলোর কণাধর্ম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ফোটনের নির্দিষ্ট শক্তি ও ভরবেগ আছে, অর্থাৎ আলোর কণাধর্ম
কম্পটন সরণ হিসাব করতে ফোটনকে নির্দিষ্ট শক্তি ও ভরবেগের কণা ধরে শক্তি ও ভরবেগের নিত্যতা প্রয়োগ করতে হয়।
তরঙ্গতত্ত্বে বিক্ষিপ্ত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বদলানোর কোনো কারণই নেই। তাই এটি আলোর কণাধর্মের শক্ত প্রমাণ। -
১৭৪
এক্স-রে উৎপাদনকে "উল্টো আলোক তড়িৎ ক্রিয়া" বলা হয় কেন?
- ক এখানে ফোটন ইলেকট্রনে রূপান্তরিত হয়
- খ এখানে ইলেকট্রন ধ্বংস হয়ে যায়
- গ এখানে ইলেকট্রনের গতিশক্তি ফোটনে রূপান্তরিত হয়
- ঘ এখানে কোনো শক্তি রূপান্তর হয় না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) এখানে ইলেকট্রনের গতিশক্তি ফোটনে রূপান্তরিত হয়
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় ফোটন গিয়ে ইলেকট্রন বের হয়। এক্স-রে টিউবে ঠিক উল্টো — দ্রুতগতির ইলেকট্রনের গতিশক্তি ফোটনে রূপ নেয়।
তাই একে উল্টো আলোক তড়িৎ ক্রিয়া বলা হয়। -
১৭৫
এক্স-রে টিউবে উৎপন্ন এক্স-রের সর্বনিম্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য কীসের ওপর নির্ভর করে?
- ক ত্বরক বিভব V-এর ওপর
- খ টার্গেটের উপাদানের ওপর
- গ ফিলামেন্ট প্রবাহের ওপর
- ঘ টিউবের দৈর্ঘ্যের ওপর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ত্বরক বিভব V-এর ওপর
সব গতিশক্তি একটিমাত্র ফোটনে গেলে সর্বোচ্চ শক্তির ফোটন পাওয়া যায়:
eV = hcλmin → λmin = hceV
এটি শুধু বিভবের ওপর নির্ভরশীল; টার্গেটের উপাদান বৈশিষ্ট্যসূচক রেখাগুলো ঠিক করে। -
১৭৬
এক্স-রে বর্ণালিতে অবিচ্ছিন্ন ও বৈশিষ্ট্যসূচক অংশের পার্থক্য কী?
- ক দুইটিই একই প্রক্রিয়ায়
- খ অবিচ্ছিন্ন অংশ নিউক্লিয়াস থেকে আসে
- গ বৈশিষ্ট্যসূচক অংশ বিভবের ওপর নির্ভর করে
- ঘ অবিচ্ছিন্ন অংশ ইলেকট্রনের মন্দনে, বৈশিষ্ট্যসূচক অংশ ভেতরের কক্ষপথে ইলেকট্রন ঝাঁপে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অবিচ্ছিন্ন অংশ ইলেকট্রনের মন্দনে, বৈশিষ্ট্যসূচক অংশ ভেতরের কক্ষপথে ইলেকট্রন ঝাঁপে
ইলেকট্রন ধীরে ধীরে থামলে নানা শক্তির ফোটন বেরোয় — এটি অবিচ্ছিন্ন বর্ণালি (bremsstrahlung)।
ভেতরের কক্ষপথ থেকে ইলেকট্রন সরে গেলে বাইরের ইলেকট্রন সেখানে ঝাঁপ দেয় ও নির্দিষ্ট শক্তির ফোটন ছাড়ে — এটি বৈশিষ্ট্যসূচক বর্ণালি, যা টার্গেটের উপাদানের ওপর নির্ভরশীল। -
১৭৭
একটি ধাতুর কার্য অপেক্ষক 2 eV। 3 eV শক্তির ফোটন পড়লে নির্গত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি কত?
- ক 5 eV
- খ 2 eV
- গ 1 eV
- ঘ 1.5 eV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1 eV
Kmax = hf − W = 3 − 2
= 1 eV। -
১৭৮
2 eV কার্য অপেক্ষকের একটি ধাতুর সূচন তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত?
- ক 310 nm
- খ 1240 nm
- গ 620 nm
- ঘ 400 nm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 620 nm
λ₀ = 1240W (eV) = 12402
= 620 nm — এর চেয়ে বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোতে কোনো ইলেকট্রন বেরোবে না। -
১৭৯
2.5 eV কার্য অপেক্ষকের ধাতুতে 310 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো পড়লে নিবৃত্তি বিভব কত?
- ক 1 V
- খ 2.5 V
- গ 4 V
- ঘ 1.5 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1.5 V
ফোটন শক্তি = 1240310 = 4 eV
Kmax = 4 − 2.5 = 1.5 eV
V₀ = 1.5 V। -
১৮০
একটি ধাতুতে আলো ফেলে নির্গত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি 2 eV পাওয়া গেল। নিবৃত্তি বিভব কত?
- ক 1 V
- খ 2 V
- গ 4 V
- ঘ 0.5 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2 V
eV₀ = Kmax
গতিশক্তি eV এককে থাকলে নিবৃত্তি বিভবের সংখ্যামান হুবহু সমান, তাই V₀ = 2 V।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।