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 ১৮/৩৭
-
৩৪১
আলোর অনুপ্রস্থ এবং অনুদৈর্ঘ্য উভয় প্রকার তরঙ্গ---
- ক ব্যতিচার
- খ অপবর্তন
- গ সমবর্তন
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সমবর্তন
আলো যে অনুপ্রস্থ (transverse) তরঙ্গ, অনুদৈর্ঘ্য (longitudinal) তরঙ্গ নয়, তা প্রমাণ করা যায় শুধুমাত্র সমবর্তনের (polarization) মাধ্যমে—কারণ কেবল অনুপ্রস্থ তরঙ্গেরই সমবর্তন সম্ভব, অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গের নয়। ব্যতিচার ও অপবর্তন উভয় প্রকার তরঙ্গেই (অনুপ্রস্থ ও অনুদৈর্ঘ্য উভয়ে) ঘটতে পারে, তাই এগুলো দিয়ে অনুপ্রস্থ প্রকৃতি নির্দিষ্টভাবে প্রমাণ করা যায় না। সঠিক উত্তর: গ। -
৩৪২
একটি কমপ্যাক্ট ডিস্ককে আলোর সামনে ধরা হলে যেন আলো প্রতিফলিত হয়ে বিভিন্ন বর্ণের আলোকচ্ছটা দেখা যায়। এর কারণ আলোর---
- ক ব্যতিচার
- খ অপবর্তন
- গ সমবর্তন
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) অপবর্তন
কম্প্যাক্ট ডিস্কের (CD) উপরিতলে অসংখ্য অতি সূক্ষ্ম, ঘনসন্নিবিষ্ট সমান্তরাল খাঁজ (grooves) থাকে, যা একটি ডিফ্রাকশন গ্রেটিং-এর মতো আচরণ করে। সাদা আলো এই গ্রেটিং থেকে প্রতিফলিত হয়ে অপবর্তনের মাধ্যমে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে ভিন্ন ভিন্ন কোণে বিচ্ছুরিত হয়, ফলে রঙিন আলোকচ্ছটা দেখা যায়। সঠিক উত্তর: খ। -
৩৪৩
আলোর কোয়ান্টার নাম দেন কে?
- ক ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক
- খ গিলবার্ট লুইস
- গ আইনস্টাইন
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) গিলবার্ট লুইস
ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক শক্তি কোয়ান্টাইজেশনের ধারণা প্রবর্তন করেন এবং আইনস্টাইন আলোক-তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যায় আলোর কোয়ান্টাম প্রকৃতি ব্যবহার করেন, কিন্তু আলোর কোয়ান্টাকে "ফোটন (photon)" নামকরণ করেন রসায়নবিদ গিলবার্ট এন. লুইস (Gilbert N. Lewis), ১৯২৬ সালে। সঠিক উত্তর: খ। -
৩৪৪
μ0ε0 এর মাত্রা কত?
- ক [LT−1]
- খ [L−1T]
- গ [LT−2]
- ঘ [L2T−1]
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) [L−1T]
μ0ε0 = 1c। যেহেতু বেগ c-এর মাত্রা [LT−1], তাই 1c-এর মাত্রা এর ব্যস্ত, অর্থাৎ [L−1T]। সঠিক উত্তর: খ। -
৩৪৫
শূন্য মাধ্যমে আলোর বেগ c হলে, কোনটি সঠিক?
- ক c = ε0μ0
- খ c = 1ε0μ0
- গ c = ε0μ0
- ঘ c = μ0ε0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) c = 1ε0μ0
ম্যাক্সওয়েলের তড়িৎচুম্বকীয় তত্ত্ব অনুযায়ী শূন্যস্থানে আলোর বেগ c = 1ε0μ0, যেখানে ε0 = শূন্যস্থানের ভেদনযোগ্যতা এবং μ0 = শূন্যস্থানের চৌম্বক ভেদ্যতা। সঠিক উত্তর: খ। -
৩৪৬
⚠️[যাচাই দরকার] কোয়ান্টার গঠনের ক্ষেত্রে আলোর কোন বৈশিষ্ট্য ব্যবহৃত হয়?
- ক সমবর্তন
- খ অপবর্তন
- গ প্রতিসরণ
- ঘ ব্যতিচার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সমবর্তন
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: স্টেম "কোয়ান্টার গঠনের ক্ষেত্রে আলোর কোন বৈশিষ্ট্য ব্যবহৃত হয়?" -- অপশনগুলো সবই তরঙ্গ-ধর্মী ঘটনা (সমবর্তন/অপবর্তন/প্রতিসরণ/ব্যতিচার), কিন্তু কোয়ান্টা/ফোটন তত্ত্ব মূলত আলোর কণা-ধর্ম নিয়ে -- এই চারটার কোনোটাই সরাসরি "কোয়ান্টা গঠনে ব্যবহৃত" হয় না বলে প্রশ্নটা যৌক্তিকভাবে অসম্পূর্ণ/ভাঙা মনে হচ্ছে। বইয়ের এই অংশে (Q73-80) কোয়ান্টাম তত্ত্ব সংক্রান্ত আরও কয়েকটা প্রশ্ন আছে যেখানে একই ৪টা অপশন ব্যবহৃত হয়েছে (Q73), তাই এটা সেই প্রশ্নেরই একটা বিকৃত/ভুল কপি হতে পারে। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): যদি Q73-এর মতো "কোন ধর্মটা শুধু অনুপ্রস্থ তরঙ্গে হয় (আলোর তরঙ্গ-কণা দ্বৈততার সাথে সম্পর্কহীন)" জাতীয় প্রশ্ন বোঝানো হয়ে থাকে, তাহলে উত্তর ক (সমবর্তন) হতে পারে। -
৩৪৭
একটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য 6000Å। তরঙ্গটি কোন ধরনের?
- ক শব্দ তরঙ্গ
- খ দৃশ্যমান আলো
- গ গামা রশ্মি
- ঘ আলোক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) দৃশ্যমান আলো
λ = 6000 Å = 600 nm, যা দৃশ্যমান আলোর পরিসরের (প্রায় 400–700 nm) মধ্যে পড়ে (কমলা-হলুদ অঞ্চলে)। সঠিক উত্তর: খ (দৃশ্যমান আলো)। -
৩৪৮
কোন বিজ্ঞানী সর্বপ্রথম আলোর তরঙ্গ তত্ত্ব প্রবর্তন করেন?
- ক নিউটন
- খ আইনস্টাইন
- গ প্ল্যাঙ্ক
- ঘ ম্যাক্সওয়েল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ?)
ওলন্দাজ বিজ্ঞানী ক্রিশ্চিয়ান হাইগেন (Christiaan Huygens) ১৬৭৮ সালে সর্বপ্রথম আলোর তরঙ্গ তত্ত্ব প্রবর্তন করেন এবং তরঙ্গমুখ বিস্তারের নীতি (হাইগেনের নীতি) প্রদান করেন। সঠিক উত্তর: ঙ। -
৩৪৯
হীরকের প্রতিসারক তলে একটি আলোক রশ্মি 60° কোণে আপতিত হলে এবং হীরকের মধ্যে প্রতিসরণ কোণ 12° পাওয়া গেলে হীরকের সমবর্তন কোণ নির্ণয় কর।
- ক 16°
- খ 76°48′
- গ 13.5°
- ঘ None of them
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 76°48′
প্রথমে স্নেলের সূত্র থেকে হীরকের প্রতিসরাঙ্ক নির্ণয় করি: n = sin(আপতন কোণ)/sin(প্রতিসরণ কোণ) = sin60°sin12° = 0.86600.2079 ≈ 4.165। এরপর ব্রুস্টারের সূত্র অনুযায়ী সমবর্তন কোণ θp নির্ণয় করি: tanθp = n = 4.165 θp = tan−1(4.165) ≈ 76.5° ≈ 76°30′। দেওয়া অপশনগুলোর মধ্যে এই মানের সবচেয়ে কাছাকাছি সংখ্যাগত মান হলো 76°48′ (অন্য অপশন 16° ও 13.5° প্রকৃত মান থেকে অনেক দূরে)। সঠিক উত্তর: খ। [নোট: স্বাধীনভাবে গণনা করলে tan−1(4.165) ≈ 76°30′ পাওয়া যায়, যা অপশন খ (76°48′)-এর সাথে সামান্য (প্রায় ১৮ মিনিট) পার্থক্য দেখায়; এটি সম্ভবত মূল বইয়ের লগ-টেবিল ভিত্তিক গণনার সামান্য পার্থক্যজনিত, তাই সবচেয়ে কাছের ও একমাত্র যুক্তিসংগত সংখ্যাগত অপশন হিসেবে খ বেছে নেওয়া হয়েছে।] -
৩৫০
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় দুটি তরঙ্গের উপরিপাতনের ফলে একটি বিন্দুতে কালো ডোরা উৎপন্ন হয়। ঐ বিন্দুতে তরঙ্গদ্বয়ের মধ্যে দশা পার্থক্য হলো---
- ক শূন্য
- খ 2nπ + π4
- গ 2nπ + π2
- ঘ 2nπ + π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2nπ + π
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় কালো (অন্ধকার) ডোরা সৃষ্টি হয় ধ্বংসাত্মক ব্যতিচারের কারণে, যার শর্ত হলো দশা পার্থক্য = (2n+1)π, অর্থাৎ π, 3π, 5π ইত্যাদি বিজোড় গুণিতক। সঠিক উত্তর: ঘ। -
৩৫১
একটি অতি সুসংগত আলোক রশ্মি একটি সূক্ষ্ম তারের উপর আপতিত হলে তারের পিছনে যে ছায়া তৈরি হয় তা একটি তারের নয়, বরং অনেকগুলো সমান্তরাল তারের। এই ঘটনা ব্যাখ্যা করা যায় নিচের কোনটির দ্বারা?
- ক প্রতিসরণ
- খ অপবর্তন
- গ প্রতিফলন
- ঘ ডপলার ক্রিয়া
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) অপবর্তন
সূক্ষ্ম তারের (thin obstacle) পেছনে একাধিক সমান্তরাল উজ্জ্বল-অন্ধকার ডোরার প্যাটার্ন তৈরি হওয়া অপবর্তনের (diffraction) একটি ক্লাসিক উদাহরণ, যেখানে তারের প্রান্ত থেকে বেঁকে আসা আলোক তরঙ্গগুলোর পারস্পরিক উপরিপাতনে এই প্যাটার্ন সৃষ্টি হয়। সঠিক উত্তর: খ। -
৩৫২
শূন্য মাধ্যমে প্রবাহমান একটি সমতল তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গমুখের তড়িৎ ও চৌম্বক-ক্ষেত্রের বিস্তারের অনুপাত EB এর মান SI একক হলো---
- ক শূন্য মাধ্যমে কোণিক কম্পাঙ্ক ω
- খ শূন্য মাধ্যমে তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ
- গ শূন্য মাধ্যমে আলোর বেগ c
- ঘ প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক h
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) শূন্য মাধ্যমে আলোর বেগ c
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গে যেকোনো মুহূর্তে ও যেকোনো বিন্দুতে তড়িৎ ক্ষেত্র ও চৌম্বক ক্ষেত্রের বিস্তারের অনুপাত সর্বদা শূন্যস্থানে আলোর বেগের সমান, অর্থাৎ EB = c। সঠিক উত্তর: গ। -
৩৫৩
নিচের কোন বর্ণটির তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মান কম?
- ক বেগুনি
- খ নীল
- গ হলুদ
- ঘ লাল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বেগুনি
দৃশ্যমান আলোর বর্ণালিতে বেগুনি (violet) বর্ণের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে কম (প্রায় 380–450 nm), যেখানে লাল বর্ণের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি (প্রায় 620–750 nm)। সঠিক উত্তর: ক। -
৩৫৪
আলোর বেগ থেকে লেখা যায়---
(i) c = EB
(ii) c = 1ε0μ0
(iii) c = Eλh 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
তিনটি স্টেটমেন্টই আলোর বেগ c প্রকাশ করার বৈধ উপায়। (i) c = EB: তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গে যেকোনো মুহূর্তে তড়িৎ ক্ষেত্র E ও চৌম্বক ক্ষেত্র B-এর অনুপাত সবসময় c-এর সমান — এটি Maxwell-এর তত্ত্ব থেকে প্রতিষ্ঠিত একটি মৌলিক সম্পর্ক। (ii) c = 1ε0μ0: শূন্যস্থানে তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের বেগের সূত্র, ε0 ও μ0 যথাক্রমে মুক্ত পরিবেশের ভেদনযোগ্যতা ও চৌম্বক ভেদ্যতা। (iii) c = Eλh: এখানে E ফোটনের শক্তি। ফোটনের শক্তি E = hf এবং f = cλ, সুতরাং E = hcλ, অর্থাৎ c = Eλh — এটিও আলোর বেগের একটি বৈধ রূপ। তাই i, ii ও iii — তিনটিই সঠিক। -
৩৫৫
⚠️[যাচাই দরকার] মিটার স্কেলে লাল ও বেগুনি আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে ব্যবধান কত?
- ক 4.75 × 10−7 m
- খ 5.25 × 10−7 m
- গ 2.35 × 10−7 m
- ঘ 3.55 × 10−7 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4.75 × 10−7 m
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: স্টেম "মিটার স্কেলে লাল ও বেগুনি আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে ব্যবধান কত?" -- কিন্তু লাল ও বেগুনির নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য মান প্রশ্নে দেওয়া নেই। দৃশ্যমান বর্ণালির সীমানার জন্য একাধিক প্রচলিত কনভেনশন আছে (যেমন এই বইয়েরই পরের প্রশ্ন Q88-তে বলা "4000Å–8000Å" ধরলে ব্যবধান 4.0×10⁻⁷m হয়, যা কোনো অপশনের সাথেই হুবহু মেলে না) -- তাই নির্দিষ্টভাবে কোন মান ধরে বইটা এই ৪টা অপশনের একটায় পৌঁছেছে তা নিশ্চিত করা যাচ্ছে না। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): ভায়োলেট≈4000Å ও লাল≈7550Å ধরলে ব্যবধান 3.55×10⁻⁷m (অপশন ঘ)-এর সাথে হুবহু মেলে -- এটাই সবচেয়ে সম্ভাব্য উত্তর, তবে বই কোন কনভেনশন ব্যবহার করেছে তা নিশ্চিত না। -
৩৫৬
দৃশ্যমান বর্ণালির তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিস্তৃতি---
- ক 2000Å হতে 4000Å পর্যন্ত
- খ 4000Å হতে 8000Å পর্যন্ত
- গ 8000Å হতে 14000Å পর্যন্ত
- ঘ 14000Å হতে 22000Å পর্যন্ত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 4000Å হতে 8000Å পর্যন্ত
দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পাল্লা প্রচলিতভাবে ধরা হয় বেগুনি প্রান্ত 4000 Å থেকে লাল প্রান্ত 8000 Å পর্যন্ত। এর নিচে (ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য) অতিবেগুনি এবং এর ওপরে (বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্য) অবলোহিত রশ্মি অবস্থিত। উত্তর: 4000 Å হতে 8000 Å পর্যন্ত। -
৩৫৭
তরঙ্গের উপরিস্থিত দুটি বিন্দুর দশা পার্থক্য 3π2 হলে এদের পথ পার্থক্য---
- ক 1.5λ
- খ 1.3λ
- গ 0.75λ
- ঘ 0.67λ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.75λ
দশা পার্থক্য φ এবং পথ পার্থক্য Δx-এর সম্পর্ক: φ = (2πλ)·Δx, অর্থাৎ Δx = (φ2π)·λ। φ = 3π2 বসিয়ে: Δx = (3π2)(2π) × λ = (34)λ = 0.75λ। উত্তর: 0.75λ। -
৩৫৮
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় একটি চিড় বাদ দিলে কোন আলোকীয় ঘটনাটি ঘটবে ?
- ক প্রতিসরণ
- খ ব্যতিচার
- গ অপবর্তন
- ঘ সমবর্তন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) অপবর্তন
একটি চিড় বাদ দিলে সুসঙ্গত উৎসের জোড়া আর থাকে না, ফলে ব্যতিচার ঘটে না। তবে অবশিষ্ট একটি সরু চিড়ের ধার ঘেঁষে আলো বেঁকে যাবে এবং পর্দায় একক চিড়ের অপবর্তন ঝালর দেখা যাবে। (দ্রষ্টব্য: বইয়ের উত্তরমালায় (ক) দেওয়া আছে, তবে একক চিড়ে অপবর্তন ঘটে।) -
৩৫৯
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় আলোক তরঙ্গ---
(i) কণাধর্মী
(ii) তরঙ্গধর্মী
(iii) অনুপ্রস্থ নিচের কোনটি সঠিক?- ক i
- খ ii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ii
এই তিনটি স্টেটমেন্ট আলাদাভাবে যাচাই করা যাক — (i) কণাধর্মী: ব্যতিচার (উপরিপাতনের ফলে সৃষ্ট গঠনমূলক/ধ্বংসাত্মক প্যাটার্ন) আলোর কণাতত্ত্ব দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায় না, তাই এই বক্তব্য এখানে প্রযোজ্য নয়। (ii) তরঙ্গধর্মী: ব্যতিচার শুধু তরঙ্গতত্ত্ব দিয়েই ব্যাখ্যা করা সম্ভব — এই পরীক্ষাই প্রথম প্রমাণ করে আলো তরঙ্গধর্মী। সঠিক। (iii) অনুপ্রস্থ: ব্যতিচার যেকোনো ধরনের তরঙ্গে (অনুদৈর্ঘ্য বা অনুপ্রস্থ) ঘটতে পারে (যেমন শব্দ তরঙ্গেও ব্যতিচার হয়) — তাই দ্বি-চিড় ব্যতিচার পরীক্ষা আলোর অনুপ্রস্থ ধর্ম প্রমাণ করে না (সেটা প্রমাণিত হয় সমবর্তন দ্বারা)। তাই iii ভুল। সুতরাং শুধু (ii) সঠিক। -
৩৬০
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় পর্দায় কোনো বিন্দুর উজ্জ্বলতার জন্য শর্ত কোনটি?
- ক a sin θ = (2n+1) λ2
- খ a2 sin θ = λ4
- গ a sin θ = 2nλ2
- ঘ a2 sin θ = (2n+1)λ4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) a sin θ = 2nλ2
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় পর্দায় কোনো বিন্দু উজ্জ্বল (গঠনমূলক ব্যতিচার) হয় যখন দুই রশ্মির পথ পার্থক্য তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পূর্ণ গুণিতক হয়, অর্থাৎ পথ পার্থক্য = nλ (n = 0, 1, 2, …)। a sinθ রাশিটি এখানে পথ পার্থক্য বোঝায়, সুতরাং শর্ত হবে a sinθ = nλ = 2nλ2। (লক্ষণীয়, ক-অপশনে থাকা a sinθ = (2n+1)λ2 হলো অন্ধকার/ধ্বংসাত্মক ব্যতিচারের শর্ত, উজ্জ্বলতার নয়।) উত্তর: a sinθ = 2nλ2।
ভৌত আলোকবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।