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।
-
৩৮১
কোনো একটি মাধ্যমের জন্য সমবর্তন কোণ 60°। এর জন্য সংকট কোণ হবে---
- ক sin−13
- খ tan−13
- গ cos−13
- ঘ sin−113
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) sin−113
ব্রুস্টারের সূত্র অনুযায়ী সমবর্তন কোণ θp এবং প্রতিসরাঙ্ক n-এর সম্পর্ক: tanθp = n। θp = 60° হলে n = tan60° = 3। সংকট কোণ C-এর সূত্র: sinC = 1n = 13, অর্থাৎ C = sin−1(13)। উত্তর: sin−1(13)। -
৩৮২
ফ্রেনেল অপবর্তন ঘটার ক্ষেত্রে নিচের কোন শর্তটি প্রয়োজনীয়?
- ক চিড় থেকে উৎস এবং পর্দা অসীম দূরত্বে থাকবে
- খ চিড় থেকে উৎস অথবা পর্দা অসীম দূরত্বে থাকবে
- গ চিড় থেকে উৎস কিংবা পর্দা কোনোটিই অসীম দূরত্বে থাকবে না
- ঘ ওপরের কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) চিড় থেকে উৎস কিংবা পর্দা কোনোটিই অসীম দূরত্বে থাকবে না
ফ্রেনেল অপবর্তনে উৎস ও পর্দা চিড় থেকে সসীম দূরত্বে থাকে এবং তরঙ্গমুখ গোলীয় বা বক্র আকৃতির হয় (সমান্তরাল রশ্মি নয়)। বিপরীতে, ফ্রনহোফার অপবর্তনে উৎস ও পর্দা উভয়ই কার্যত অসীম দূরত্বে থাকে (বা লেন্স ব্যবহার করে তা নিশ্চিত করা হয়) এবং তরঙ্গমুখ সমতল হয়। তাই ফ্রেনেল অপবর্তনের জন্য প্রয়োজনীয় শর্ত হলো — চিড় থেকে উৎস কিংবা পর্দা কোনোটিই অসীম দূরত্বে থাকবে না। উত্তর: গ। -
৩৮৩
দ্বি-প্রতিসরণে আমরা দুটি প্রতিসৃত রশ্মি অর্থাৎ O-রশ্মি এবং E-রশ্মি পাই। নিচের কোন বক্তব্যটি সঠিক?
- ক কেবলমাত্র O-রশ্মিটি সমবর্তিত
- খ কেবলমাত্র E-রশ্মিটি সমবর্তিত
- গ O-রশ্মি এবং E-রশ্মি উভয়ই সমবর্তিত
- ঘ O-রশ্মি এবং E-রশ্মি কোনোটিই সমবর্তিত নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) O-রশ্মি এবং E-রশ্মি উভয়ই সমবর্তিত
দ্বি-প্রতিসরক (birefringent) স্ফটিকে (যেমন ক্যালসাইট) প্রবেশ করা অসমবর্তিত আলো দুটি প্রতিসৃত রশ্মিতে ভাগ হয় — সাধারণ রশ্মি (O-রশ্মি) এবং অসাধারণ রশ্মি (E-রশ্মি)। এই দুটি রশ্মিই সমবর্তিত আলো, তবে তাদের কম্পনতল পরস্পর লম্ব (একটির কম্পন যে তলে, অপরটির কম্পন তার লম্ব তলে)। এই নীতিই নিকল প্রিজমের মতো সমবর্তক যন্ত্রে ব্যবহৃত হয় (যেখানে O-রশ্মিকে পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন দিয়ে বাদ দিয়ে শুধু সমবর্তিত E-রশ্মি বের করা হয়)। উত্তর: O-রশ্মি এবং E-রশ্মি উভয়ই সমবর্তিত। -
৩৮৪
অপবর্তনের দ্বারা আলোর কোন ধর্মটি প্রমাণিত হয়?
- ক তরঙ্গধর্ম
- খ তিনিকরণ
- গ অনুদৈর্ঘ্য
- ঘ কোয়ান্টাম প্রকৃতি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) তরঙ্গধর্ম
অপবর্তন ঘটনা (বাধা বা চিড়ের কিনারায় আলোর বেঁকে যাওয়া) শুধুমাত্র তরঙ্গতত্ত্ব দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায়, কণাতত্ত্ব দিয়ে নয় — নিউটনের কণাতত্ত্ব অপবর্তনের ব্যাখ্যা দিতে ব্যর্থ হয়েছিল। তাই অপবর্তনের অস্তিত্বই আলোর তরঙ্গধর্মের প্রমাণ দেয়। উত্তর: তরঙ্গধর্ম। -
৩৮৫
E এবং 4E প্রবাহের দুটি তরঙ্গ উপরিপাতিত হলো। সর্বোচ্চ এবং সর্বনিম্ন প্রাবল্যের অনুপাত কত?
- ক 5 : 3
- খ 9 : 1
- গ 9 : 3
- ঘ 5 : 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 9 : 1
দুটি তরঙ্গের প্রাবল্য (তীব্রতা) I1 = E এবং I2 = 4E হলে বিস্তারের অনুপাত a1 : a2 = I1 : I2 = E : 4E = 1 : 2, অর্থাৎ a1 = E, a2 = 2E ধরা যায়। Imax ∝ (a1+a2)2 = (E + 2E)2 = (3E)2 = 9E। Imin ∝ (a1−a2)2 = (2E − E)2 = (E)2 = E। Imax : Imin = 9E : E = 9 : 1। উত্তর: 9 : 1। -
৩৮৬
ইয়ং-এর পরীক্ষায় সর্বোচ্চ তীব্রতা 1। যদি প্রতিটি চিড়ের বেধ দ্বিগুণ করা হয়, তবে সর্বোচ্চ তীব্রতা কত হবে?
- ক 12
- খ 1
- গ 2
- ঘ 4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 4
ইয়ং-এর পরীক্ষায় সমান বিস্তার a-এর দুটি চিড় থেকে সর্বোচ্চ তীব্রতা Imax = (a+a)2 = 4a2 = 1 (প্রদত্ত ভিত্তি মান)। কোনো চিড়ের ভেতর দিয়ে যত বেশি আলো (প্রশস্ত পথ) যায়, সেখান থেকে আসা তরঙ্গের বিস্তার তার প্রস্থের সমানুপাতিক হয়ে বাড়ে — চিড়ের প্রস্থ দ্বিগুণ করলে প্রতিটি চিড় থেকে আসা তরঙ্গের বিস্তার দ্বিগুণ (a → 2a) হয়ে যায়। নতুন সর্বোচ্চ তীব্রতা Imax′ = (2a+2a)2 = (4a)2 = 16a2 = 4 × (4a2) = 4 × 1 = 4। উত্তর: 4। -
৩৮৭
দুটি সুসংগত একবর্ণী আলোক তরঙ্গ গঠনমূলক ব্যতিচার সৃষ্টি করে যখন তাদের দশা পার্থক্য---
- ক 3π2
- খ 2π
- গ π
- ঘ π2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2π
দুটি সুসংগত একবর্ণী তরঙ্গের গঠনমূলক (constructive) ব্যতিচার ঘটে যখন তাদের দশা পার্থক্য শূন্য অথবা 2π-এর পূর্ণ গুণিতক হয় (φ = 2nπ, n = 0, 1, 2, …), অর্থাৎ তারা একই দশায় উপরিপাতিত হয়। প্রদত্ত অপশনের মধ্যে 2π-ই এই শর্ত পূরণ করে (n=1 ধরে)। উত্তর: 2π। -
৩৮৮
নিচের কোনটি সমবর্তিত আলো গঠন করতে পারে?
- ক নিকল প্রিজম
- খ একটি কোষ
- গ একটি কাচের প্রিজম
- ঘ একটি অর্ধতরঙ্গ প্লেট
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) নিকল প্রিজম
নিকল প্রিজম ক্যালসাইট স্ফটিকের দ্বৈত প্রতিসরণ ধর্ম ব্যবহার করে তৈরি একটি প্রতিষ্ঠিত সমবর্তক যন্ত্র — এটি অসমবর্তিত আলো থেকে সম্পূর্ণ সমবর্তিত আলো উৎপন্ন করতে পারে (O-রশ্মিকে পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনে বাদ দিয়ে শুধু সমবর্তিত E-রশ্মি বের করে)। একটি সাধারণ কোষ বা কাচের প্রিজম নিজে থেকে সমবর্তিত আলো তৈরি করে না, আর অর্ধতরঙ্গ প্লেট ইতিমধ্যে সমবর্তিত আলোর দশা/দিক পরিবর্তন করে মাত্র, নতুন করে সমবর্তন ঘটায় না। উত্তর: নিকল প্রিজম। -
৩৮৯
প্রতিফলনের সাহায্যে আলো সমবর্তিত করা গেলে প্রতিফলিত এবং প্রতিসৃত রশ্মির মধ্যবর্তী কোণ---
- ক π
- খ π2
- গ 2π
- ঘ π4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) π2
ব্রুস্টারের সূত্র অনুযায়ী, আলো তার সমবর্তন কোণে (ব্রুস্টার কোণে) প্রতিফলিত হলে প্রতিফলিত রশ্মি ও প্রতিসৃত রশ্মির মধ্যবর্তী কোণ সবসময় সমকোণ (90° = π2) হয় — এটিই ব্রুস্টারের সূত্রের একটি গুরুত্বপূর্ণ ফলাফল। উত্তর: π2। -
৩৯০
সমবর্তিত আলোর ক্ষেত্রে কম্পন তল এবং সমবর্তন তলের মধ্যবর্তী কোণ---
- ক 0°
- খ 90°
- গ 45°
- ঘ 180°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 90°
সমবর্তিত আলোতে কম্পন তল (plane of vibration, যে তলে তড়িৎ ক্ষেত্র E কম্পিত হয়) এবং সমবর্তন তল (plane of polarization) সংজ্ঞা অনুযায়ী পরস্পরের সাথে লম্ব — সমবর্তন তল হলো কম্পন তলের সাথে লম্ব এবং তরঙ্গের গমন দিক ধারণকারী তল। তাই এদের মধ্যবর্তী কোণ 90°। উত্তর: 90°। -
৩৯১
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ উৎপন্ন করে---
- ক গতিশীল আধান
- খ স্থির আধান
- গ তরঙ্গগত আধান
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) গতিশীল আধান
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ উৎপন্ন হয় যখন কোনো আধান ত্বরণ সহকারে গতিশীল হয় (দোদুল্যমান বা কম্পমান আধান) — এর ফলে সৃষ্ট পরিবর্তনশীল তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্র পরস্পরকে সৃষ্টি করতে করতে শূন্যস্থানে তরঙ্গাকারে ছড়িয়ে পড়ে। স্থির আধান কোনো তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ উৎপন্ন করে না (এটি শুধু স্থির তড়িৎ ক্ষেত্র তৈরি করে)। উত্তর: গতিশীল আধান। -
৩৯২
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গে তড়িৎ ক্ষেত্রের সঙ্গে সম্পর্কিত গড় শক্তি ঘনত্ব---
- ক 12 CV2
- খ Q22C
- গ E02(2E0)
- ঘ 12 ε0E2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 12 ε0E2
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গে তড়িৎ ক্ষেত্র E-এর সাথে সংশ্লিষ্ট শক্তি ঘনত্বের সূত্র: ue = ½ε0E2, যেখানে ε0 = মুক্ত পরিবেশের ভেদনযোগ্যতা। এটি ধারকের শক্তি ঘনত্বের সূত্রের অনুরূপ কাঠামোর হলেও এখানে E বলতে তড়িৎ ক্ষেত্রের প্রাবল্য বোঝানো হয়েছে। উত্তর: ½ε0E2। -
৩৯৩
শূন্য মাধ্যমে তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের মোট শক্তি---
- ক E2(2ε0) + B2(2μ0)
- খ 12 ε0E2 + 12 μ0B2
- গ (E2+B2)2
- ঘ 12 ε0E2 + 12 B2μ0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 12 ε0E2 + 12 B2μ0
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের মোট শক্তি ঘনত্ব হলো তড়িৎ ক্ষেত্র ও চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে সংশ্লিষ্ট শক্তি ঘনত্বের সমষ্টি: u = ue + uB = ½ε0E2 + ½(B2μ0)। (শূন্যস্থানে যেহেতু E = cB এবং c2 = 1(ε0μ0), তাই আসলে ue = uB, অর্থাৎ দুই পদ সমান হয় — কিন্তু সূত্রটি এভাবেই লেখা হয়।) উত্তর: ½ε0E2 + ½B2μ0। -
৩৯৪
রাডার তরঙ্গ বলতে কোন তরঙ্গকে বুঝায়?
- ক X রশ্মি
- খ অবলোহিত রশ্মি
- গ অতিবেগুনি রশ্মি
- ঘ মাইক্রো তরঙ্গ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) মাইক্রো তরঙ্গ
রাডার (RADAR = Radio Detection And Ranging) প্রযুক্তিতে বস্তু শনাক্তকরণের জন্য মাইক্রো তরঙ্গ (microwave) ব্যবহার করা হয় — এই তরঙ্গ পাঠিয়ে প্রতিফলিত সংকেত বিশ্লেষণ করে দূরত্ব ও গতি নির্ণয় করা হয়। উত্তর: মাইক্রো তরঙ্গ। -
৩৯৫
কার কম্পাঙ্ক সর্বাধিক?
- ক গামা রশ্মি
- খ X রশ্মি
- গ রেডিও তরঙ্গ
- ঘ অবলোহিত তরঙ্গ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) গামা রশ্মি
তড়িৎচুম্বকীয় বর্ণালিতে কম্পাঙ্কের ক্রম (বাড়ার দিকে): রেডিও তরঙ্গ < অবলোহিত তরঙ্গ < দৃশ্যমান আলো < অতিবেগুনি < X-রশ্মি < গামা রশ্মি। যেহেতু তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও কম্পাঙ্ক ব্যস্তানুপাতিক (f = cλ), তাই সবচেয়ে ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিকিরণের কম্পাঙ্ক সবচেয়ে বেশি হবে। প্রদত্ত চারটির মধ্যে গামা রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে ছোট, তাই এর কম্পাঙ্ক সর্বাধিক। -
৩৯৬
ওজন (ozone) স্তর কোন বিকিরণ শোষণ করে?
- ক অবলোহিত রশ্মি
- খ মাইক্রো তরঙ্গ
- গ রেডিও তরঙ্গ
- ঘ অতিবেগুনি তরঙ্গ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অতিবেগুনি তরঙ্গ
বায়ুমণ্ডলের ওজোন স্তর সূর্য থেকে আসা ক্ষতিকর অতিবেগুনি (Ultraviolet, UV) রশ্মি শোষণ করে পৃথিবীর জীবজগৎকে রক্ষা করে। অবলোহিত, মাইক্রো তরঙ্গ বা রেডিও তরঙ্গ ওজোন স্তর দ্বারা বিশেষভাবে শোষিত হয় না। -
৩৯৭
কোন নীতির উপর ভিত্তি করে আলোকীয় তন্তুর ভেতর দিয়ে আলো সঞ্চালিত হয়?
- ক ব্যতিচার
- খ অপবর্তন
- গ বিক্ষেপণ
- ঘ অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলন
আলোকীয় তন্তুর (optical fiber) কোরের প্রতিসরাঙ্ক ক্ল্যাডিং-এর প্রতিসরাঙ্কের চেয়ে বেশি রাখা হয়, যাতে আলো কোর-ক্ল্যাডিং সীমানায় সংকট কোণের চেয়ে বেশি কোণে আপতিত হয়ে বারবার অভ্যন্তরীণ পূর্ণ প্রতিফলনের (total internal reflection) মাধ্যমে তন্তুর ভেতর দিয়ে সঞ্চালিত হয়, শক্তির ক্ষয় ছাড়াই। -
৩৯৮
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষা পানির মধ্যে করা হলে পর্দার বেধ---
- ক বাড়বে
- খ কমবে
- গ একই থাকবে
- ঘ 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কমবে
ব্যতিচার ঝালরের প্রস্থ β = λDd, যেখানে λ হলো ব্যবহৃত মাধ্যমের তরঙ্গদৈর্ঘ্য। কোনো মাধ্যমে (প্রতিসরাঙ্ক μ) আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ_মাধ্যম = λ_বায়ু/μ, অর্থাৎ পানিতে (μ > 1) তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমে যায়। যেহেতু d ও D অপরিবর্তিত থাকে, তাই β ও কমে যাবে — অর্থাৎ পর্দার উপর ঝালর/ডোরার প্রস্থ কমবে। -
৩৯৯
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় ব্যতিচার পটির কোণিক বেধ কোন রাশির উপর নির্ভর করে না?
- ক তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ
- খ চিড় দুটির দূরত্ব, d
- গ চিড় এবং পর্দার দূরত্ব, D
- ঘ λd অনুপাত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) চিড় এবং পর্দার দূরত্ব, D
কৌণিক ব্যতিচার-প্রস্থ θ = βD = λd — এটি শুধু তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ এবং চিড় দুটির ব্যবধান d-এর উপর নির্ভর করে। পর্দার দূরত্ব D সরাসরি সমীকরণ থেকে বাতিল হয়ে যায় বলে কৌণিক প্রস্থ D-এর উপর নির্ভর করে না (যদিও রৈখিক প্রস্থ β = λDd নির্ভর করে)। -
৪০০
বায়ু মাধ্যমে দ্বি-চিড় পরীক্ষায় ঝালর পটির বেধ 0.4 mm। সমগ্র ব্যবস্থাটিকে পানিতে নিমজ্জিত করলে পটির বেধ কেমন হবে? (μw = 1.33)
- ক 0.4 mm
- খ 0.3 mm
- গ 0.53 mm
- ঘ 0.35 mm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.3 mm
β ∝ λ, আর মাধ্যমে λ_মাধ্যম = λ_বায়ু/μ। তাই ব্যবস্থাটি পানিতে ডোবালে ঝালরের প্রস্থ μ গুণ কমে যায়: β_পানি = β_বায়ু/μ = 0.4 mm1.33 ≈ 0.3 mm।
ভৌত আলোকবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।