ভৌত আলোকবিজ্ঞান — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ৭ম অধ্যায়। এখানে ৭৩০টি 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।
৭৩০ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ৭
পাতা ১/৩৭
-
১
আলোর অপবর্তন নিম্নের কোন কারণে ঘটে?
- ক প্রতিফলন
- খ ব্যতিচার
- গ সমবর্তন
- ঘ প্রতিসরণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ব্যতিচার
অপবর্তন: তীক্ষ্ণ প্রান্ত বা সরু ছিদ্রের পাশ দিয়ে যাওয়ার সময় আলোর বেঁকে যাওয়া।
হাইগেনস-ফ্রেনেল নীতি অনুসারে তরঙ্গমুখের প্রতিটি বিন্দু গৌণ তরঙ্গের উৎস; এই গৌণ তরঙ্গগুলোর ব্যতিচারেই অপবর্তন পট্টি তৈরি হয়।
ছিদ্রের আকার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সমান বা কাছাকাছি হলে অপবর্তন স্পষ্ট হয়।
একক চিড় অপবর্তনে n-তম অন্ধকার পট্টি: a sinθ = nλ; গ্রেটিং: d sinθ = nλ -
২
নিউটনের কণাতত্ত্ব অনুযায়ী আলো কী দিয়ে গঠিত?
- ক অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ
- খ তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ
- গ ইথারের কম্পন
- ঘ অতি ক্ষুদ্র স্থিতিস্থাপক কণা বা কণিকা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অতি ক্ষুদ্র স্থিতিস্থাপক কণা বা কণিকা
নিউটনের মতে আলোক উৎস থেকে অতি ক্ষুদ্র, ওজনহীন ও স্থিতিস্থাপক কণিকা সব দিকে ছড়িয়ে পড়ে এবং চোখে পড়লে দর্শনানুভূতি হয়।
এই তত্ত্ব সরলরৈখিক গতি ও প্রতিফলন ব্যাখ্যা করতে পারলেও ব্যতিচার, অপবর্তন ও সমবর্তন ব্যাখ্যা করতে পারে না। -
৩
কণাতত্ত্ব কোন ঘটনাটি ব্যাখ্যা করতে ব্যর্থ হয়?
- ক আলোর ব্যতিচার
- খ আলোর সরলরৈখিক গতি
- গ আলোর প্রতিফলন
- ঘ ছায়া গঠন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) আলোর ব্যতিচার
কণা পরস্পরকে বাতিল করতে পারে না, তাই ব্যতিচারে অন্ধকার ডোরা কণাতত্ত্বে ব্যাখ্যা করা যায় না — "আলো + আলো = অন্ধকার" কণার ভাষায় অসম্ভব।
অপবর্তন ও সমবর্তনও কণাতত্ত্বে ব্যাখ্যাহীন। এগুলো ব্যাখ্যা করে তরঙ্গতত্ত্ব। -
৪
কণাতত্ত্ব অনুযায়ী ঘন মাধ্যমে আলোর বেগ কেমন হওয়ার কথা ছিল?
- ক বাতাসের চেয়ে কম
- খ বাতাসের চেয়ে বেশি
- গ বাতাসের সমান
- ঘ শূন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বাতাসের চেয়ে বেশি
কণাতত্ত্বে প্রতিসরণ ব্যাখ্যা করতে ধরা হয়েছিল ঘন মাধ্যম কণাকে টেনে নেয়, তাই সেখানে বেগ বেশি হবে।
ফুকো ও মাইকেলসনের পরীক্ষায় প্রমাণিত হলো পানিতে আলোর বেগ বাতাসের চেয়ে কম — এতেই কণাতত্ত্ব বাতিল হয়ে যায়। -
৫
হাইগেন্সের তরঙ্গতত্ত্ব অনুযায়ী আলো কীভাবে সঞ্চালিত হয়?
- ক তরঙ্গ আকারে
- খ কণা আকারে
- গ তড়িৎ প্রবাহ আকারে
- ঘ তাপ পরিবহনে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) তরঙ্গ আকারে
হাইগেন্স (১৬৭৮) প্রস্তাব করেন আলো তরঙ্গ আকারে ছড়ায়। তখন ধরা হতো "ইথার" নামের কাল্পনিক মাধ্যমে এই তরঙ্গ চলে।
এই তত্ত্বই ব্যতিচার ও অপবর্তন ব্যাখ্যা করতে পারল, তবে ইথারের অস্তিত্ব পরে মাইকেলসন-মোরলি পরীক্ষায় নাকচ হয়ে যায়। -
৬
হাইগেন্সের তরঙ্গতত্ত্বের প্রধান দুর্বলতা কোনটি ছিল?
- ক এটি ব্যতিচার ব্যাখ্যা করতে পারত না
- খ কাল্পনিক ইথার মাধ্যমের ওপর নির্ভরতা
- গ এটি প্রতিফলন ব্যাখ্যা করতে পারত না
- ঘ এটি আলোর বেগ ভুল বলত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কাল্পনিক ইথার মাধ্যমের ওপর নির্ভরতা
হাইগেন্স ধরে নিয়েছিলেন সমগ্র শূন্যস্থান ইথার নামে এক অতি হালকা অথচ অতি স্থিতিস্থাপক মাধ্যমে পূর্ণ — যার কোনো প্রমাণ কখনো মেলেনি।
ম্যাক্সওয়েল পরে দেখান আলো তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, যার চলতে কোনো মাধ্যম লাগে না। -
৭
আলোর তরঙ্গ কোন ধরনের তরঙ্গ?
- ক অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ
- খ স্থির তরঙ্গ
- গ যান্ত্রিক তরঙ্গ
- ঘ তির্যক তরঙ্গ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) তির্যক তরঙ্গ
আলোতে তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্র সঞ্চালন দিকের লম্বভাবে কাঁপে, তাই এটি তির্যক তরঙ্গ।
এর সবচেয়ে বড় প্রমাণ সমবর্তন — অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গকে কখনো সমবর্তিত করা যায় না। শব্দ অনুদৈর্ঘ্য বলেই শব্দের সমবর্তন হয় না। -
৮
ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব অনুযায়ী আলো কী?
- ক তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ
- খ যান্ত্রিক তরঙ্গ
- গ শব্দ তরঙ্গ
- ঘ পদার্থ তরঙ্গ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ
ম্যাক্সওয়েল দেখান পরস্পর লম্ব ও পরিবর্তনশীল তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্র একসাথে তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ হয়ে ছোটে, যার বেগ 1√(μ₀ε₀) ≈ 3 × 10⁸ ms⁻¹।
এই মান আলোর মাপা বেগের সাথে হুবহু মিলে যাওয়ায় প্রমাণিত হলো আলো নিজেই একটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ। -
৯
আলোর কোন ঘটনাটি তরঙ্গতত্ত্ব দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায় না?
- ক ব্যতিচার
- খ আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
- গ অপবর্তন
- ঘ সমবর্তন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
ধাতুর পৃষ্ঠ থেকে ইলেকট্রন নিঃসরণ (আলোক তড়িৎ ক্রিয়া) আলোর তীব্রতা নয়, কম্পাঙ্কের ওপর নির্ভর করে — তরঙ্গতত্ত্বে এটি ব্যাখ্যা করা যায় না।
আইনস্টাইন ফোটন ধারণা দিয়ে এটি ব্যাখ্যা করেন। বাকি তিনটি ঘটনাই তরঙ্গধর্মের প্রমাণ। -
১০
আলোর দ্বৈত প্রকৃতি (dual nature) বলতে কী বোঝায়?
- ক আলো একই সাথে দুই দিকে চলে
- খ আলোর দুটি ভিন্ন বেগ আছে
- গ কিছু ঘটনায় আলো তরঙ্গের মতো, কিছু ঘটনায় কণার মতো আচরণ করে
- ঘ আলো দুইবার প্রতিফলিত হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কিছু ঘটনায় আলো তরঙ্গের মতো, কিছু ঘটনায় কণার মতো আচরণ করে
ব্যতিচার, অপবর্তন ও সমবর্তনে আলো তরঙ্গের মতো, আর আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ও কম্পটন ক্রিয়ায় কণার (ফোটন) মতো আচরণ করে।
একটি পরীক্ষায় দুই আচরণ একসাথে দেখা যায় না — এটিই দ্বৈত প্রকৃতি। -
১১
শূন্যস্থানে আলোর বেগ কত?
- ক 3 × 10⁸ ms⁻¹
- খ 3 × 10⁶ ms⁻¹
- গ 3 × 10¹⁰ ms⁻¹
- ঘ 3 × 10⁵ ms⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 3 × 10⁸ ms⁻¹
শূন্যস্থানে c = 3 × 10⁸ ms⁻¹ (আরও নির্দিষ্টভাবে 2.998 × 10⁸)।
এটি প্রকৃতির সর্বোচ্চ বেগ এবং সব তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের জন্যই সমান — রেডিও থেকে গামা পর্যন্ত। -
১২
আলো এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে গেলে কোন রাশিটি অপরিবর্তিত থাকে?
- ক কম্পাঙ্ক
- খ তরঙ্গদৈর্ঘ্য
- গ বেগ
- ঘ বিস্তার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কম্পাঙ্ক
কম্পাঙ্ক ঠিক করে দেয় উৎস, তাই মাধ্যম বদলালেও এটি বদলায় না।
মাধ্যমে বেগ কমে যায়, আর v = fλ সূত্রে f স্থির থাকায় তরঙ্গদৈর্ঘ্যও একই অনুপাতে কমে। এজন্যই পানিতে আলোর রং বদলায় না। -
১৩
আলোর কোন বৈশিষ্ট্য বর্ণ (colour) নির্ধারণ করে?
- ক বিস্তার
- খ বেগ
- গ তীব্রতা
- ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা কম্পাঙ্ক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা কম্পাঙ্ক
বর্ণ নির্ভর করে কম্পাঙ্কের (তথা শূন্যস্থানে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের) ওপর।
বিস্তার বা তীব্রতা বদলালে আলো উজ্জ্বল বা ম্লান হয়, কিন্তু রং বদলায় না। মাধ্যম বদলে λ বদলালেও কম্পাঙ্ক অপরিবর্তিত থাকে বলে রং একই থাকে। -
১৪
আলোর তীব্রতা (intensity) বিস্তারের সাথে কীভাবে সম্পর্কিত?
- ক তীব্রতা বিস্তারের সমানুপাতিক
- খ তীব্রতা বিস্তারের ব্যস্তানুপাতিক
- গ তীব্রতা বিস্তারের ওপর নির্ভর করে না
- ঘ তীব্রতা বিস্তারের বর্গের সমানুপাতিক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) তীব্রতা বিস্তারের বর্গের সমানুপাতিক
I ∝ a²
তাই বিস্তার দ্বিগুণ হলে তীব্রতা চারগুণ হয়। ব্যতিচারে সর্বোচ্চ ও সর্বনিম্ন তীব্রতার অনুপাত বের করতে এই সম্পর্কটিই ব্যবহার করা হয়। -
১৫
আলোর তরঙ্গতত্ত্ব প্রথম পরীক্ষামূলকভাবে প্রতিষ্ঠা করেন কে?
- ক নিউটন
- খ ম্যাক্সওয়েল
- গ আইনস্টাইন
- ঘ টমাস ইয়ং
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) টমাস ইয়ং
টমাস ইয়ং ১৮০১ সালে দ্বি-চির পরীক্ষায় ব্যতিচার ডোরা দেখিয়ে প্রমাণ করেন আলো তরঙ্গ।
ম্যাক্সওয়েল পরে দেখান এটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, আর আইনস্টাইন আলোর কণাধর্ম প্রতিষ্ঠা করেন। -
১৬
তরঙ্গমুখ (wavefront) কাকে বলে?
- ক তরঙ্গের সর্বোচ্চ বিস্তারের বিন্দু
- খ তরঙ্গের গতির দিক
- গ দুই তরঙ্গের মিলনবিন্দু
- ঘ একই দশায় কম্পনরত কণাগুলোর সঞ্চারপথ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) একই দশায় কম্পনরত কণাগুলোর সঞ্চারপথ
তরঙ্গমুখ হলো এমন তল যার প্রতিটি বিন্দু একই দশায় কাঁপে।
উৎস থেকে সমান দূরত্বে থাকা বিন্দুগুলো একই দশায় থাকে, তাই তরঙ্গমুখের আকার উৎসের ওপর নির্ভর করে। -
১৭
তরঙ্গমুখ ও রশ্মির মধ্যে সম্পর্ক কী?
- ক রশ্মি তরঙ্গমুখের সমান্তরাল
- খ রশ্মি সবসময় তরঙ্গমুখের ওপর লম্ব
- গ রশ্মি ও তরঙ্গমুখ ৪৫° কোণে থাকে
- ঘ রশ্মি তরঙ্গমুখের ভেতরে থাকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) রশ্মি সবসময় তরঙ্গমুখের ওপর লম্ব
রশ্মি হলো তরঙ্গ সঞ্চালনের দিক, আর তরঙ্গমুখ সমদশার তল — এরা সবসময় পরস্পর লম্ব।
তাই সমতল তরঙ্গমুখে রশ্মিগুলো সমান্তরাল, আর গোলীয় তরঙ্গমুখে রশ্মিগুলো ব্যাসার্ধ বরাবর। -
১৮
বিন্দু উৎস থেকে নির্গত আলোর তরঙ্গমুখ কেমন হয়?
- ক সমতল
- খ বেলনাকার
- গ গোলীয়
- ঘ উপবৃত্তাকার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) গোলীয়
বিন্দু উৎস থেকে সব দিকে সমান বেগে তরঙ্গ ছড়ায়, তাই সমান দশার বিন্দুগুলো একটি গোলকের পৃষ্ঠে থাকে।
রৈখিক (চির) উৎসে তরঙ্গমুখ বেলনাকার, আর অসীম দূরত্বের উৎসে তা প্রায় সমতল হয়ে যায়। -
১৯
রৈখিক বা চির উৎস থেকে নির্গত তরঙ্গমুখের আকৃতি কী?
- ক গোলীয়
- খ বেলনাকার
- গ সমতল
- ঘ শঙ্কু আকার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বেলনাকার
সরু চির বা লম্বা রৈখিক উৎসের চারপাশে সমদশার বিন্দুগুলো একটি বেলনের পৃষ্ঠ তৈরি করে।
বিন্দু উৎসে গোলীয়, রৈখিক উৎসে বেলনাকার — এই পার্থক্যটি মনে রাখতে হবে। -
২০
সূর্য থেকে আসা আলো পৃথিবীতে পৌঁছালে তার তরঙ্গমুখ কেমন ধরা হয়?
- ক গোলীয়
- খ বেলনাকার
- গ অনিয়মিত
- ঘ সমতল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সমতল
সূর্য বিন্দু উৎসের মতো হলেও দূরত্ব বিশাল, তাই যে ক্ষুদ্র অংশ পৃথিবীতে পৌঁছায় তার বক্রতা প্রায় শূন্য — একে সমতল তরঙ্গমুখ ধরা হয়।
বড় বৃত্তের অতি ক্ষুদ্র চাপ যেমন সরলরেখার মতো দেখায়, ঠিক তেমন।
ভৌত আলোকবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।