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।
-
২৮১
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় চিড় থেকে 1m দূরে একটি উত্তল পর্দার প্রস্থ 0.5 mm। চিড় দুটির মধ্যে দূরত্ব 0.2 mm হলে আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত?
- ক 7m
- খ 10−7m
- গ 10−8m
- ঘ 0.2m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 10−7m
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় ডোরার প্রস্থ β = λDd। এখানে D = 1 m, d = 0.2 mm = 2×10−4 m, এবং ডোরার প্রস্থ (এখানে 'পর্দার প্রস্থ' বলতে আসলে ডোরার প্রস্থ বোঝানো হয়েছে) β = 0.5 mm = 5×10−4 m। সূত্র থেকে, λ = βdD = (5×10−4 × 2×10−4)1 = 10×10−8 = 1×10−7 m। উত্তর: খ (10−7 m), যা দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসরের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। -
২৮২
ডাবল ইয়ং দ্বি-চিড় পরীক্ষার মাধ্যমে কী প্রদর্শন করেন?
- ক আলোর সমবর্তন
- খ আলোর প্রতিসরণ
- গ আলোর ব্যতিচার
- ঘ আলোর বিচ্ছুরণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) আলোর ব্যতিচার
টমাস ইয়ং তাঁর বিখ্যাত দ্বি-চিড় পরীক্ষার মাধ্যমে আলোর ব্যতিচার (interference) প্রদর্শন করেন এবং এর মাধ্যমে আলোর তরঙ্গ প্রকৃতি প্রতিষ্ঠিত হয় — দুটি সুসংগত উৎস থেকে আগত আলো পর্দায় পর্যায়ক্রমে উজ্জ্বল ও অন্ধকার ডোরা সৃষ্টি করে, যা তরঙ্গের উপরিপাতন নীতি দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায়। উত্তর: গ (আলোর ব্যতিচার)। -
২৮৩
দুটি সুসংগত একরঙা আলো গঠনমূলক ব্যতিচার সৃষ্টি করে যখন তাদের দশা পার্থক্য হয়---
- ক 3π2
- খ 2π
- গ π
- ঘ π2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2π
গঠনমূলক (constructive) ব্যতিচারের শর্ত হলো দশা পার্থক্য φ = 2nπ (n = 0, 1, 2, ...), অর্থাৎ 0, 2π, 4π ইত্যাদি — তখন পথ পার্থক্য পূর্ণসংখ্যক তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সমান হয় এবং তরঙ্গদ্বয় একই দশায় মিলিত হয়ে সর্বোচ্চ বিস্তার (উজ্জ্বল ডোরা) সৃষ্টি করে। প্রদত্ত অপশনগুলোর মধ্যে 2π এই শর্ত পূরণ করে (n = 1)। π2 বা 3π2-এ আংশিক ব্যতিচার হয়, আর π (বিজোড় গুণিতক) হলে ধ্বংসাত্মক ব্যতিচার হয়। উত্তর: খ (2π)। -
২৮৪
ইয়ং-এর পরীক্ষায় দুটি চিড় থাকার কারণ হলো---
- ক দুটি সুসংগত উৎস সৃষ্টির জন্য
- খ একটি চিড় কম্পাঙ্কের জন্য এবং অপরটি তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের জন্য
- গ পথের দূরত্বের পার্থক্য সৃষ্টির জন্য
- ঘ একটি চিড় E ক্ষেত্রের জন্য এবং অপরটি B ক্ষেত্রের জন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) দুটি সুসংগত উৎস সৃষ্টির জন্য
ইয়ং-এর পরীক্ষায় একটিমাত্র প্রাথমিক চিড়ের পর দুটি সরু চিড় (S1, S2) ব্যবহার করা হয় যাতে এই দুটি চিড় একই মূল তরঙ্গমুখ থেকে ভাগ হয়ে দুটি সেকেন্ডারি উৎস হিসেবে কাজ করে — ফলে এরা স্বয়ংক্রিয়ভাবে সুসংগত (একই কম্পাঙ্ক, ধ্রুব দশা পার্থক্য) হয়। এভাবেই স্থায়ী ব্যতিচার প্যাটার্ন পর্যবেক্ষণ সম্ভব হয়। উত্তর: ক (দুটি সুসংগত উৎস সৃষ্টির জন্য)। -
২৮৫
একটি তরঙ্গের দুটি বিন্দুর মধ্যে দশা পার্থক্য π2। বিন্দুদ্বয়ের পথ পার্থক্য কত?
- ক λ2
- খ λ4
- গ 3λ4
- ঘ λ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) λ4
দশা পার্থক্য ও পথ পার্থক্যের সম্পর্ক: φ = (2πλ) × Δx, অর্থাৎ Δx = (λ2π) × φ। এখানে φ = π2, তাই Δx = (λ2π) × (π2) = λ4। উত্তর: খ (λ4)। -
২৮৬
⚠️[যাচাই দরকার] চিত্রে প্রদর্শিত ঘটনাকে বলে আলোর---
[চিত্র আছে]- ক অপবর্তন
- খ সমবর্তন
- গ ব্যতিচার
- ঘ উপরিপাতন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অপবর্তন
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: প্রশ্নে সরাসরি একটি চিত্র/ঘটনার ছবি দেখানো হয়েছে ("চিত্রে প্রদর্শিত ঘটনাকে বলে আলোর---") যা টেক্সট থেকে অনুমান করা সম্ভব না -- আসল বইয়ের ছবি ছাড়া অপবর্তন/সমবর্তন/ব্যতিচার/উপরিপাতনের মধ্যে কোনটি তা নির্ধারণ করা যাচ্ছে না। -
২৮৭
তরঙ্গের দুটি বিন্দুর দশা পার্থক্য নির্ভর করে---
(i) পথ পার্থক্যের উপর
(ii) তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর
(iii) তরঙ্গ বেগের উপর 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: ক) i ও ii
দশা পার্থক্য ও পথ পার্থক্যের সম্পর্ক φ = (2πλ)Δx থেকে দেখা যায়, দশা পার্থক্য সরাসরি (i) পথ পার্থক্যের উপর এবং (ii) তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে। কিন্তু এই সূত্রে তরঙ্গের বেগ সরাসরি অন্তর্ভুক্ত নয় — (iii) তরঙ্গ বেগের উপর সরাসরি নির্ভরতা নেই (বেগ পরিবর্তনের প্রভাব তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মাধ্যমেই আসে, প্রত্যক্ষ সম্পর্ক নয়)। উত্তর: ক (i ও ii)। -
২৮৮
তড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গ ধর্ম হলো---
(i) অনুপ্রস্থ তরঙ্গ
(ii) E এবং B ক্ষেত্রের সমন্বয়ে গঠিত
(iii) E এবং B পরস্পর লম্ব 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
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের মৌলিক ধর্ম: (i) এটি আড় (transverse) তরঙ্গ — সত্য। (ii) E ও B ক্ষেত্রের সমন্বয়ে গঠিত — সত্য, তড়িৎ ক্ষেত্র ও চৌম্বক ক্ষেত্রের পর্যায়ক্রমিক পরিবর্তনই এই তরঙ্গ সৃষ্টি করে। (iii) E ও B পরস্পর লম্ব — সত্য, এবং উভয়ই তরঙ্গের সঞ্চালন দিকের সাথেও লম্ব। তিনটি বিবৃতিই সঠিক। উত্তর: ঘ (i, ii ও iii)। -
২৮৯
দুটি সরু চিড় পরস্পর হতে 4 mm দূরে অবস্থিত। 5890 Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো দ্বারা আলোকিত করা হলে 0.8 m দূরে অবস্থিত পর্দায় উজ্জ্বল ও অন্ধকার ডোরা সৃষ্টি হলো। পর্দায় সৃষ্ট ডোরার প্রস্থ কত?
- ক 0.1178 mm
- খ 0.089 mm
- গ 0.0589 mm
- ঘ 1.78 mm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.1178 mm
ডোরার প্রস্থ β = λDd। এখানে d = 4 mm = 4×10−3 m, λ = 5890 Å = 5890×10−10 m = 5.89×10−7 m, D = 0.8 m। β = (5.89×10−7 × 0.8)(4×10−3) = (4.712×10−7)(4×10−3) = 1.178×10−4 m = 0.1178 mm। উত্তর: ক। -
২৯০
কেন্দ্রীয় চরম থেকে 0.047 cm দূরে কত ক্রমের উজ্জ্বল ডোরা পাওয়া যায়?
- ক প্রথম
- খ দ্বিতীয়
- গ তৃতীয়
- ঘ চতুর্থ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) চতুর্থ
পূর্ববর্তী সেটআপ (Q17) থেকে প্রাপ্ত ডোরার প্রস্থ β = 0.1178 mm = 0.01178 cm। n-তম উজ্জ্বল ডোরা কেন্দ্রীয় চরম থেকে দূরত্বে থাকে x = nβ। এখানে x = 0.047 cm দেওয়া আছে, তাই n = xβ = 0.0470.01178 ≈ 3.99 ≈ 4। সুতরাং এটি চতুর্থ ক্রমের উজ্জ্বল ডোরা। উত্তর: ঘ (চতুর্থ)। -
২৯১
একটি তরঙ্গের দুটি বিন্দুর মধ্যে পথ পার্থক্য যদি 5λ4 হয়, তবে তাদের দশা পার্থক্য কত?
- ক 5π4
- খ 2π5
- গ 5π2
- ঘ 4π5
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 5π2
দশা পার্থক্য φ = (2πλ) × পথ পার্থক্য। এখানে পথ পার্থক্য = 5λ4, তাই φ = (2πλ) × (5λ4) = (2π × 5)4 = 10π4 = 5π2। উত্তর: গ (5π2)। -
২৯২
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় পরপর দুটি উজ্জ্বল ডোরার মধ্যবর্তী দূরত্ব কত?
- ক Δx = Dλa
- খ Δx = aλD
- গ Δx = aDλ
- ঘ Δx = aDλ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Δx = Dλa
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় ডোরার প্রস্থ (পরপর দুটি উজ্জ্বল বা অন্ধকার ডোরার মধ্যবর্তী দূরত্ব) নির্ণয়ের সূত্র হলো Δx = λDa (এখানে λ = তরঙ্গদৈর্ঘ্য, D = চিড় থেকে পর্দার দূরত্ব, a = দুই চিড়ের মধ্যবর্তী দূরত্ব)। এটি D-এর সমানুপাতিক এবং a-এর ব্যস্তানুপাতিক। উত্তর: ক (Δx = Dλa)। -
২৯৩
⚠️[যাচাই দরকার] পরাবর্তন কত প্রকার?
- ক 4
- খ 3
- গ 2
- ঘ 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: স্টেম "পরাবর্তন কত প্রকার?" -- এই চ্যাপ্টারে "পরাবর্তন" শব্দটা শুধু এই একটা প্রশ্নেই আছে (অন্য কোথাও এই শব্দ ব্যবহৃত হয়নি), এবং আশেপাশের প্রশ্নগুলো (ব্যতিচার/EM তরঙ্গ) ভিন্ন টপিকের -- তাই এটা কী বোঝাতে চেয়েছে (প্রতিফলনের ধরন? সমবর্তনের পদ্ধতি? অন্য কিছু?) নিশ্চিতভাবে বোঝা যাচ্ছে না। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): যদি এটা "সমবর্তন সৃষ্টির পদ্ধতি কত প্রকার" বোঝাতে চায়, তাহলে ৪ পদ্ধতি (প্রতিফলন, প্রতিসরণ, দ্বি-প্রতিসরণ, বিক্ষেপণ) -- উত্তর ক (4)। আর যদি এটা সাধারণ "প্রতিফলন কত প্রকার" বোঝায় (নিয়মিত ও ব্যাপ্ত), তাহলে উত্তর গ (2)। -
২৯৪
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় দ্বি-চিড় হতে আপতিত তরঙ্গ দুটি---
(i) সুসংগত
(ii) লম্বিক
(iii) স্থির নিচের কোনটি সঠিক?- ক i
- খ i, ii ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i ও ii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i ও ii
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় দ্বি-চিড় S1 ও S2 থেকে নির্গত তরঙ্গ দুটি একই মূল তরঙ্গমুখ থেকে ভাগ হয়ে আসে বলে (i) সুসংগত (coherent) — সত্য, একই কম্পাঙ্ক ও ধ্রুব দশা পার্থক্যযুক্ত। আলো যেহেতু তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, তাই এর কম্পন সঞ্চালনের দিকের সাথে লম্ব হয়, অর্থাৎ (ii) এই তরঙ্গ আড়/লম্ব দিকে কম্পনশীল — সত্য। কিন্তু (iii) তরঙ্গ দুটি স্থির (স্থির তরঙ্গ/standing wave) নয় — এরা সাধারণ চলমান (progressive) তরঙ্গ, তাই এটি মিথ্যা। উত্তর: ঘ (i ও ii)। -
২৯৫
নিচের কোন তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি?
- ক অবলোহিত
- খ গামা
- গ বেতার
- ঘ অতি বেগুনি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) বেতার
তড়িৎচুম্বকীয় বর্ণালীতে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ক্রম (বড় থেকে ছোট): বেতার তরঙ্গ > মাইক্রোওয়েভ > অবলোহিত রশ্মি > দৃশ্যমান আলো > অতি বেগুনি রশ্মি > এক্স-রশ্মি > গামা রশ্মি। প্রদত্ত অপশনগুলোর মধ্যে বেতার তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি (মিটার থেকে কিলোমিটার পরিসরে)। উত্তর: গ (বেতার)। -
২৯৬
নিচের কোনটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায় না?
- ক সমবর্তন
- খ অপবর্তন
- গ আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
- ঘ ব্যতিচার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
সমবর্তন, অপবর্তন ও ব্যতিচার — এই তিনটি ঘটনাই আলোর তরঙ্গ প্রকৃতির উপর ভিত্তি করে ক্লাসিক্যাল তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ তত্ত্ব দিয়ে সম্পূর্ণভাবে ব্যাখ্যা করা যায়। কিন্তু আলোক তড়িৎ ক্রিয়া (photoelectric effect) ব্যাখ্যা করতে আলোর কণা (ফোটন) প্রকৃতি প্রয়োজন হয় — ক্লাসিক্যাল তরঙ্গ তত্ত্ব এই ঘটনায় পর্যবেক্ষিত থ্রেশহোল্ড কম্পাঙ্ক ও তাৎক্ষণিক নিঃসরণের ব্যাখ্যা দিতে ব্যর্থ হয়, আইনস্টাইনের ফোটন তত্ত্ব প্রয়োজন হয়। উত্তর: গ (আলোক তড়িৎ ক্রিয়া)। -
২৯৭
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় দুটি পাশাপাশি উজ্জ্বল ঝালর-এর মধ্যে পথ পার্থক্য কত?
- ক 2λ
- খ λ
- গ λ2
- ঘ λ4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) λ
উজ্জ্বল ডোরার (গঠনমূলক ব্যতিচারের) শর্ত হলো পথ পার্থক্য = nλ (n = 0, 1, 2, ...)। n-তম ও (n+1)-তম উজ্জ্বল ডোরার পথ পার্থক্য যথাক্রমে nλ ও (n+1)λ। তাই পাশাপাশি দুটি উজ্জ্বল ডোরার মধ্যবর্তী পথ পার্থক্যের ব্যবধান = (n+1)λ − nλ = λ। উত্তর: খ (λ)। -
২৯৮
নিচের কোনটি বৈধ প্রতিসারক কোণ?
- ক সোডিয়াম
- খ পটাসিয়াম
- গ কোয়ার্টজ
- ঘ সোনা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কোয়ার্টজ
এখানে প্রশ্নটি মূলত দ্বি-প্রতিসারক (doubly refractingbirefringent) পদার্থ সম্পর্কে, যা আলোর সমবর্তন সৃষ্টিতে ব্যবহৃত হয়। প্রদত্ত অপশনের মধ্যে সোডিয়াম, পটাসিয়াম ও সোনা ধাতু — এরা দ্বি-প্রতিসারক নয়। কিন্তু কোয়ার্টজ একটি সুপরিচিত দ্বি-প্রতিসারক স্ফটিক (ক্যালসাইটের মতো), যা একটি রশ্মিকে দুটি ভাগে বিভক্ত করে (সাধারণ ও অসাধারণ রশ্মি) এবং সমবর্তন যন্ত্র (যেমন নিকল প্রিজম) তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। উত্তর: গ (কোয়ার্টজ)। -
২৯৯
⚠️[যাচাই দরকার] চিত্রের তরঙ্গটি A থেকে B বিন্দুতে গেলে কণার দশার পরিবর্তন কত হবে?
[চিত্র আছে]- ক π2
- খ π
- গ 3π2
- ঘ 2π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) π2
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: প্রশ্নে একটি তরঙ্গের গ্রাফ/চিত্রে A ও B বিন্দু নির্দিষ্ট করা আছে ("চিত্রের তরঙ্গটি A থেকে B বিন্দুতে গেলে") -- A, B বিন্দু দুটি তরঙ্গের ঠিক কোথায় (কত দূরত্বে/কোন দশায়) তা ছবি ছাড়া জানা সম্ভব না, তাই দশার পরিবর্তন গণনা করা যাচ্ছে না। -
৩০০
ব্যতিচারের ক্ষেত্রে---
(i) ডোরাগুলোর প্রস্থ অসমান থাকে
(ii) অন্ধকার ডোরাগুলোতে আলো থাকে না
(iii) উজ্জ্বল ডোরাগুলোর উজ্জ্বলতা সমান হয় 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: খ) ii ও iii
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় ব্যতিচারে: (i) ডোরাগুলোর প্রস্থ অসমান — মিথ্যা, আদর্শ পরীক্ষায় (ছোট কোণ আসন্নীকরণে) সব ডোরার প্রস্থ β = λDd সমান থাকে। (ii) অন্ধকার ডোরাগুলোতে আলো থাকে না — সত্য, সমান বিস্তারের দুই সুসংগত তরঙ্গের ক্ষেত্রে সম্পূর্ণ ধ্বংসাত্মক ব্যতিচারে তীব্রতা শূন্য হয়। (iii) উজ্জ্বল ডোরাগুলোর উজ্জ্বলতা সমান হয় — সত্য, একই বিস্তারের সুসংগত উৎস থেকে প্রতিটি গঠনমূলক ব্যতিচার বিন্দুতে সমান সর্বোচ্চ তীব্রতা পাওয়া যায়। উত্তর: খ (ii ও iii)।
ভৌত আলোকবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।