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 ২২/৩৭
-
৪২১
একটি তরঙ্গের দুটি বিন্দুর দশা পার্থক্য π4 হলে, পথ পার্থক্য কত হবে?
- ক λ2
- খ λ4
- গ λ8
- ঘ λ16
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) λ8
দশা পার্থক্য φ ও পথ পার্থক্য Δx-এর সম্পর্ক: φ = (2πλ)Δx ⇒ Δx = (φ2π)λ। φ = π4 বসিয়ে: Δx = (π4)(2π) × λ = λ8। -
৪২২
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় চিড়গুলোর দূরত্ব অর্ধেক এবং চিড় ও পর্দার দূরত্ব দ্বিগুণ করা হলে ডোরা প্রস্থ কত হবে?
- ক দ্বিগুণ হবে
- খ এক-চতুর্থাংশ হবে
- গ চার গুণ হবে
- ঘ অর্ধেক হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) চার গুণ হবে
β = λDd। d → d2 এবং D → 2D করলে: β_নতুন = λ(2D)(d2) = 4λDd = 4β_পুরাতন। অর্থাৎ ডোরার প্রস্থ চার গুণ হবে। -
৪২৩
নিচের কোন তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণের কম্পাঙ্ক সবচেয়ে কম?
- ক গামা রশ্মি
- খ অবলোহিত রশ্মি
- গ অতিবেগুনি রশ্মি
- ঘ এক্স-রে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) অবলোহিত রশ্মি
তড়িৎচুম্বকীয় বর্ণালিতে কম্পাঙ্কের ঊর্ধ্বক্রম: রেডিও তরঙ্গ < অবলোহিত < দৃশ্যমান < অতিবেগুনি < X-রশ্মি < গামা রশ্মি। প্রদত্ত চারটি (গামা, অবলোহিত, অতিবেগুনি, এক্স-রে)-এর মধ্যে অবলোহিত রশ্মির কম্পাঙ্ক সবচেয়ে কম। -
৪২৪
কেন্দ্রীয় চরম থেকে পঞ্চম উজ্জ্বল ডোরার দূরত্ব কত?
- ক 1.56 mm
- খ 7.02 mm
- গ 7.80 mm
- ঘ 8.58 mm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 7.80 mm
এখানে,
তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ = 5200 Å = 5200 × 10−10 m
চিড় থেকে পর্দার দূরত্ব, D = 1.2 m
চিড়দ্বয়ের মধ্যবর্তী দূরত্ব, 2a = 0.4 × 10−3 m
উজ্জ্বল ডোরার ক্রম, n = 5
নির্ণেয় দূরত্ব, x5 = ?
আমরা জানি,
xn = nλD2a
= 5 × 5200 × 10−10 × 1.20.4 × 10−3
= 7.8 × 10−3 m
∴ x5 = 7.80 mm
[উদ্দীপকটি বইয়ে ছাপা হয়নি; বইয়ের Hints-এ দেওয়া মান ব্যবহার করা হয়েছে।] -
৪২৫
আলোর বৈদ্যুতিক প্রতিসারক কেলাস হিসেবে ব্যবহৃত হয় কোনটি?
- ক কোয়ার্টজ
- খ ক্যালসাইট
- গ ফ্লুরাইট
- ঘ সোডিয়াম ক্লোরাইড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ক্যালসাইট
ক্যালসাইট (Calcite, CaCO3) একটি দ্বি-প্রতিসারক (doubly-refractingbirefringent) কেলাস, যা থেকে নিকল প্রিজম (Nicol prism) তৈরি করে আলোকে সমবর্তিত করা হয়। এজন্য ক্যালসাইটকে সমবর্তনের (বৈদ্যুতিক প্রতিসারক) কেলাস হিসেবে ব্যবহার করা হয়। -
৪২৬
শক্তির অধঃক্রম অনুসারে নিচের কোন ক্রমটি সঠিক?
- ক অতিবেগুনি রশ্মি, এক্স রশ্মি, গামা রশ্মি
- খ এক্স রশ্মি, অতিবেগুনি রশ্মি, গামা রশ্মি
- গ এক্স রশ্মি, গামা রশ্মি, অতিবেগুনি রশ্মি
- ঘ গামা রশ্মি, এক্স রশ্মি, অতিবেগুনি রশ্মি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) গামা রশ্মি, এক্স রশ্মি, অতিবেগুনি রশ্মি
ফোটনের শক্তি E = hf, অর্থাৎ কম্পাঙ্ক যত বেশি, শক্তিও তত বেশি। কম্পাঙ্কের ঊর্ধ্বক্রম: অতিবেগুনি < X-রশ্মি < গামা রশ্মি। তাই শক্তির অধঃক্রম (উচ্চ থেকে নিম্ন): গামা রশ্মি, এক্স রশ্মি, অতিবেগুনি রশ্মি। -
৪২৭
নিচের কোনটি পোলারাইজার নয়?
- ক Turmaline
- খ Fresnel biprism
- গ Calcite
- ঘ Nicol prism
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) Fresnel biprism
Tourmaline, Calcite এবং Nicol prism — এই তিনটিই সমবর্তক (polarizer) হিসেবে ব্যবহৃত হয় (দ্বি-প্রতিসারক কেলাস বা ডাইক্রোয়িক পদার্থ)। কিন্তু Fresnel biprism হলো দুটি খুব ছোট কোণবিশিষ্ট প্রিজমের সমন্বয়ে তৈরি একটি যন্ত্র, যা ব্যতিচার (interference) সৃষ্টির জন্য ব্যবহৃত হয় — এটি কোনো সমবর্তক নয়। -
৪২৮
কোন অপবর্তন গ্রেটিং-এর প্রতি ইঞ্চিতে 1500 রেখা রয়েছে। এর ভেতর দিয়ে 5500Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো অতিক্রম করলে প্রথম ও তৃতীয় চরমের অপবর্তন কোণের পার্থক্য নির্ণয় কর।
- ক 77°
- খ 21.5°
- গ 40.5°
- ঘ 58°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 58°
গ্রেটিং সমীকরণ: d sinθn = nλ, যেখানে d = গ্রেটিং উপাদানের ব্যবধান (grating spacing)। মূল সমস্যায় গ্রেটিং-এ প্রতি ইঞ্চিতে রেখার সংখ্যা N = 15000 নেওয়া হলে ভৌত ফলাফলের সাথে মিলে যায় (আক্ষরিক 1500 ধরলে কোনো বিকল্পের সাথেই মিলে না, তাই মূল সংখ্যাটি 15,000 বলে ধরে নেওয়া হয়েছে): d = 1 inch15000 = 2.54 cm15000 = 1.6933×10−5 m = 16933 Å। প্রথম চরম (n=1): sinθ1 = λd = 550016933 = 0.3248 ⇒ θ1 ≈ 18.95°। তৃতীয় চরম (n=3): sinθ3 = 3λd = 0.9744 ⇒ θ3 ≈ 77.01°। দুই কোণের পার্থক্য = θ3 − θ1 ≈ 77.01° − 18.95° ≈ 58.06° ≈ 58°। [নোট: প্রশ্নে উল্লিখিত 'প্রতি ইঞ্চিতে 1500 রেখা' আক্ষরিকভাবে ব্যবহার করলে কোনো বিকল্পের সাথেই মেলে না; সংখ্যাটি সম্ভবত মূল বইয়ে '15000' ছিল (একটি শূন্য বাদ পড়েছে) এবং সেই ধরে নিয়েই সমাধান করা হয়েছে, কারণ তাতে উত্তর বিকল্পগুলোর (77°, 58°) সাথে হুবহু মিলে যায়।] -
৪২৯
দুটি সুসংগত উৎস হতে λ দৈর্ঘ্যের দুটি তরঙ্গ সমদশায় বের হয়। একটি বিন্দুতে যেখানে তরঙ্গ দুটি মিলিত হয় সেখানে তাদের দশা পার্থক্য 90°। তরঙ্গ দুটির অতিবাহিত পথ পার্থক্য কত?
- ক 2λ
- খ λ
- গ λ2
- ঘ λ4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) λ4
দশা পার্থক্য φ ও পথ পার্থক্য Δx-এর সম্পর্ক: Δx = (φ2π)λ। φ = 90° = π2 রেডিয়ান বসিয়ে: Δx = (π2)(2π) × λ = λ4। -
৪৩০
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় চিরদ্বয়ের মধ্যবর্তী দূরত্ব হলো d এবং চিড়দ্বয় থেকে পর্দার দূরত্ব D হলে পর্দার উপর প্রতি একক প্রস্থে ডোরার সংখ্যা হলো---
- ক D(dλ)
- খ d(Dλ)
- গ λ(Dd)
- ঘ d2(λD3)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) d(Dλ)
ব্যতিচার ডোরার প্রস্থ β = λDd। পর্দার প্রতি একক প্রস্থে ডোরার সংখ্যা হলো প্রস্থের বিপরীত রাশি, অর্থাৎ 1β = d(λD) = d(Dλ)। [নোট: stem-এর 'চিরদ্বয়ের' আসলে 'চিড়দ্বয়ের' (the two slits) বোঝানো হয়েছে, যা মেনে সমাধান করা হয়েছে।] -
৪৩১
কোন তরঙ্গের সমবর্তন হয় না?
- ক আলোক
- খ শব্দ
- গ পানি
- ঘ বেতার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শব্দ
সমবর্তন কেবল অনুপ্রস্থ তরঙ্গেই সম্ভব, কারণ এতে কম্পন তরঙ্গের গতির দিকের সাথে লম্ব থাকে, যাকে একটি নির্দিষ্ট সমতলে সীমাবদ্ধ করা যায়। আলোক তরঙ্গ, পানির ঢেউ এবং বেতার তরঙ্গ — এই তিনটিই মূলত অনুপ্রস্থ তরঙ্গ, তাই এগুলোর সমবর্তন ঘটে। কিন্তু শব্দ তরঙ্গ অনুদৈর্ঘ্য (কম্পনের দিক গতির দিক বরাবর) হওয়ায় এর সমবর্তন হয় না। -
৪৩২
নিচের কোন ঘটনাটি অনুপ্রস্থ তরঙ্গের জন্য ঘটে, কিন্তু অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গের জন্য ঘটে না?
- ক সমবর্তন
- খ অপবর্তন
- গ প্রতিসরণ
- ঘ ব্যতিচার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সমবর্তন
সমবর্তন (Polarization) শুধু অনুপ্রস্থ তরঙ্গের ক্ষেত্রেই ঘটে, কারণ এতে তরঙ্গের কম্পন একটি নির্দিষ্ট সমতলে সীমাবদ্ধ করা যায়। অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গের কম্পন সবসময় গতির দিক বরাবর হওয়ায় এতে সমবর্তন সম্ভব নয়। অন্যদিকে ব্যতিচার, অপবর্তন ও প্রতিসরণ — এই তিনটি ঘটনাই অনুদৈর্ঘ্য ও অনুপ্রস্থ উভয় প্রকার তরঙ্গের ক্ষেত্রেই ঘটতে পারে। -
৪৩৩
নিচের কোনটি সঠিক নয়?
- ক Turmaline
- খ Fresnel biprism
- গ Calcite
- ঘ Nicol prism
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) Fresnel biprism
মূল প্রশ্নের বিকল্পগুলোতে পোলারাইজার/সমবর্তন-সংশ্লিষ্ট বিভিন্ন উপকরণ দেওয়া আছে। Turmaline, Calcite এবং Nicol prism — এই তিনটিই প্রকৃত সমবর্তক (polarizer) হিসেবে ব্যবহৃত হয়। কিন্তু Fresnel biprism সমবর্তনের নয়, বরং ব্যতিচার (interference) সৃষ্টির জন্য ব্যবহৃত একটি যন্ত্র। তাই এই তালিকায় Fresnel biprism-ই বেমানান/সঠিক নয়। -
৪৩৪
গঠনমূলক ব্যতিচারের জন্য পথ পার্থক্য কি হবে?
- ক λ2
- খ nλ
- গ (2n+1)λ2
- ঘ (2n−1)λ2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) nλ
গঠনমূলক ব্যতিচার (উজ্জ্বল ঝালর): পথ পার্থক্য = nλ, দশা পার্থক্য = 2nπ, n = 0, 1, 2, ...
ধ্বংসাত্মক ব্যতিচার (অন্ধকার ঝালর): পথ পার্থক্য = (2n + 1)λ2, দশা পার্থক্য = (2n + 1)π
দশা পার্থক্য δ = 2πλ × পথ পার্থক্য; ইয়ংয়ের পরীক্ষায় ঝালর প্রস্থ Δx = λDd। -
৪৩৫
তড়িৎচৌম্বকীয় বর্ণালীর নিচের কোন অঞ্চলের শক্তি সবচেয়ে বেশী?
- ক অবলাল (Infrared)
- খ বেতার তরঙ্গ (Radio wave)
- গ গামা রশ্মি (Gamma ray)
- ঘ এক্স-রশ্মি (X-ray)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) গামা রশ্মি (Gamma ray)
ফোটনের শক্তি E = hν = hcλ — কম্পাঙ্ক যত বেশি (তরঙ্গদৈর্ঘ্য যত কম), শক্তি তত বেশি।
তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ঊর্ধ্বক্রম: গামা রশ্মি < এক্স-রশ্মি < অতিবেগুনি < দৃশ্যমান আলো < অবলাল < মাইক্রোওয়েভ < বেতার তরঙ্গ
গামা রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে কম (< 10−12 m), তাই শক্তি ও ভেদন ক্ষমতা সবচেয়ে বেশি; বেতার তরঙ্গের শক্তি সবচেয়ে কম। -
৪৩৬
কোন রঙের আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি?
- ক লাল
- খ নীল
- গ কমলা
- ঘ বেগুনি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) লাল
দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 400 nm (বেগুনি) থেকে 700 nm (লাল); বেনীআসহকলা ক্রমে তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়ে, লাল সবচেয়ে বেশি, বেগুনি সবচেয়ে কম।
তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেশি হলে কম্পাঙ্ক ও ফোটন শক্তি (E = hcλ) কম; কাচে লালের প্রতিসরাঙ্ক সবচেয়ে কম, বিচ্যুতি সবচেয়ে কম, বেগ সবচেয়ে বেশি।
লালের বিক্ষেপণ (∝ 1λ4) সবচেয়ে কম বলে বিপদসংকেতে লাল ব্যবহৃত হয়। -
৪৩৭
নিচের কোনটি তড়িৎ চুম্বকীয় তরঙ্গ নয়?
- ক রেডিও ওয়েভ
- খ মাইক্রোওয়েভ
- গ এক্স রে
- ঘ আল্ট্রা সাউন্ড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আল্ট্রা সাউন্ড
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ অনুপ্রস্থ, মাধ্যম ছাড়াই শূন্যস্থানে c = 3 × 108 ms−1 বেগে চলে; তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্র পরস্পর ও সঞ্চালনের দিকের সাথে লম্ব।
বর্ণালি (তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমার ক্রমে): রেডিও > মাইক্রোওয়েভ > অবলোহিত > দৃশ্যমান > অতিবেগুনি > এক্স-রে > গামা রশ্মি।
আল্ট্রাসাউন্ড হলো 20 kHz-এর বেশি কম্পাঙ্কের শব্দ তরঙ্গ — যান্ত্রিক, অনুদৈর্ঘ্য, চলতে মাধ্যম লাগে; এটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ নয়।
শ্রাব্যতার সীমা 20 Hz–20 kHz; 20 Hz-এর নিচে ইনফ্রাসাউন্ড। -
৪৩৮
নিচের কোনটির দ্বারা আলোর আড় তরঙ্গ প্রকাশিত হয় ?
- ক ব্যতিচার দ্বারা
- খ অপবর্তন দ্বারা
- গ প্রতিসরণ দ্বারা
- ঘ সমবর্তন দ্বারা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সমবর্তন দ্বারা
ব্যতিচার ও অপবর্তন প্রমাণ করে আলো তরঙ্গ, কিন্তু তা আড় না দীঘল তা বোঝা যায় না। সমবর্তন কেবল আড় তরঙ্গে সম্ভব; তাই আলোর সমবর্তন প্রমাণ করে যে আলো আড় তরঙ্গ। -
৪৩৯
“তরঙ্গ তত্ত্ব” কে দিয়েছেন?
- ক হাইগেন
- খ নিউটন
- গ ম্যাক্সওয়েল
- ঘ ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) হাইগেন
আলোর তরঙ্গ তত্ত্ব দেন ক্রিশ্চিয়ান হাইগেন (1678), আলো মাধ্যমে তরঙ্গ আকারে সঞ্চালিত হয়,
তরঙ্গমুখের প্রতিটি বিন্দু নতুন গৌণ তরঙ্গের উৎস হিসেবে কাজ করে।
নিউটন দেন কণা তত্ত্ব, ম্যাক্সওয়েল তড়িৎচুম্বকীয় তত্ত্ব, ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক কোয়ান্টাম তত্ত্ব।
ব্যতিচার, অপবর্তন ও সমবর্তন তরঙ্গ তত্ত্ব দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায়; আলোক তড়িৎক্রিয়া যায় না। -
৪৪০
রেডিও ও টেলিভিশনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত?
- ক < 1 mm
- খ > 1 mm
- গ < 1 nm
- ঘ > 1 nm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) > 1 mm
তড়িৎচুম্বকীয় বর্ণালিতে রেডিও ও টেলিভিশন তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বড়, 1 mm-এর বেশি।
c = fλ → λ = 1 mm হলে f = 3 × 10810−3 = 3 × 1011 Hz, অর্থাৎ এদের কম্পাঙ্ক এর চেয়ে কম।
বর্ণালির ক্রম (তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমার দিকে): রেডিও → মাইক্রোওয়েভ → অবলোহিত → দৃশ্যমান আলো
(400−700 nm) → অতিবেগুনি → X-ray → γ-রশ্মি। সব তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গই শূন্যস্থানে 3 × 108 m s−1 বেগে চলে।
ভৌত আলোকবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।