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।
-
৪৬১
আলোর বেগ এবং একটি মাধ্যমের পরাবৈদ্যুতিক ধ্রুবকের মধ্যকার সম্পর্ক নিম্নের কোন সমীকরণ দিয়ে প্রকাশ পায়?
- ক VaVb = εbεa
- খ VaVb = εaεb
- গ VaVb = εbεa
- ঘ VaVb = εaεb
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) VaVb = εbεa
কোনো মাধ্যমে আলোর বেগ v = 1εμ ; শূন্যে c = 1ε0μ0 = 3 × 108 m s−1। অচৌম্বক মাধ্যমে μ ≈ μ0 হলে v ∝ 1ε , তাই দুই মাধ্যমে vavb = εbεa ।
প্রতিসরাঙ্ক n = cv = εr μr ≈ εr (εr = পরাবৈদ্যুতিক ধ্রুবক বা আপেক্ষিক ভেদনযোগ্যতা)। এটি ম্যাক্সওয়েলের তড়িৎচৌম্বক তত্ত্বের ফল, অর্থাৎ আলো তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ। -
৪৬২
যদি কোন আলোক তরঙ্গের জন্য আলোর গতির অভিমুখের অভিলম্বতলে তরঙ্গজনিত কম্পন সর্বদিকে সমানভাবে সম্পাদিত হয়, তবে তাকে নিম্নের কোনটি বলা হয়?
- ক সমতল সমবর্তিত আলো
- খ দ্বৈত প্রতিসরণ
- গ সমবর্তিত আলো
- ঘ অসমবর্তিত আলো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অসমবর্তিত আলো
সাধারণ আলোতে তড়িৎ ভেক্টরের কম্পন গতির অভিমুখের লম্ব তলে সব দিকে সমানভাবে ঘটে, একে অসমবর্তিত আলো বলে (সূর্য, বাল্বের আলো)।
কম্পন যদি একটি নির্দিষ্ট তলে সীমাবদ্ধ হয়, তবে তা সমতল সমবর্তিত আলো; কম্পন তল ও সমবর্তন তল পরস্পর লম্ব। সমবর্তন প্রমাণ করে আলো আড় তরঙ্গ; শব্দের সমবর্তন হয় না।
সমবর্তন ঘটানোর উপায়: পোলারয়েড, প্রতিফলন (ব্রুস্টার সূত্র tan ip = n), দ্বৈত প্রতিসরণ (ক্যালসাইট, নিকল প্রিজম), বিক্ষেপণ। মালুসের সূত্র I = I0cos2θ। -
৪৬৩
নিম্নে কোন তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গের তরঙ্গ দৈর্ঘ্য 10−1 থেকে 10−3?
- ক অবলোহিত রশ্মি
- খ বেতার তরঙ্গ
- গ গামা রশ্মি
- ঘ মাইক্রো তরঙ্গ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) মাইক্রো তরঙ্গ
মাইক্রো তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 10−3 m থেকে 10−1 m (1 mm – 30 cm), কম্পাঙ্ক 109 – 3 × 1011 Hz; রাডার, মাইক্রোওয়েভ ওভেন, স্যাটেলাইট যোগাযোগে ব্যবহৃত হয়।
বেতার তরঙ্গ: λ > 10−1 m; অবলোহিত: 7 × 10−7 – 10−3 m; দৃশ্যমান আলো: 4 × 10−7 – 7 × 10−7 m; অতিবেগুনি: 10−8 – 4 × 10−7 m; X-রশ্মি: 10−11 – 10−8 m; গামা: < 10−11 m। সব তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ শূন্যে c = 3 × 108 ms−1 বেগে চলে। -
৪৬৪
সর্বপ্রথম আলোর তরঙ্গ তত্ত্ব প্রদান করেন নিম্নের কোন বৈজ্ঞানিক?
- ক ইয়ং
- খ নিউটন
- গ হাইগেন
- ঘ ফ্রেনেল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) হাইগেন
1678 সালে হাইগেন (Huygens) সর্বপ্রথম আলোর তরঙ্গ তত্ত্ব প্রদান করেন: আলো ইথার মাধ্যমে তরঙ্গাকারে চলে (হাইগেনের নীতি: তরঙ্গমুখের প্রতিটি বিন্দু গৌণ তরঙ্গের উৎস)।
নিউটন আলোর কণা তত্ত্ব দেন।
ইয়ং 1801 সালে দ্বি-চিড় ব্যতিচার পরীক্ষায় তরঙ্গ তত্ত্ব প্রমাণ করেন; ফ্রেনেল অপবর্তন ও আড় তরঙ্গ ধারণা দিয়ে তরঙ্গ তত্ত্ব সম্পূর্ণ করেন।
ম্যাক্সওয়েল আলোকে তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গ হিসেবে প্রতিষ্ঠা করেন, প্ল্যাঙ্ক-আইনস্টাইন কোয়ান্টাম (ফোটন) তত্ত্ব দেন। -
৪৬৫
রেডিও ও টেলিভিশনের তরঙ্গ দৈর্ঘ্য কত?
- ক > 2.02 × 104 nm
- খ > 2.2 × 105 mm
- গ > 2.02 × 105 nm
- ঘ > 2.2 × 105 nm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) > 2.2 × 105 nm
তড়িৎ চৌম্বকীয় বর্ণালিতে তরঙ্গদৈর্ঘ্য অনুসারে ক্রম: গামা রশ্মি < এক্স-রশ্মি < অতিবেগুনি < দৃশ্যমান আলো < অবলোহিত < মাইক্রোওয়েভ < বেতার ও টেলিভিশন তরঙ্গ।
বেতার ও টেলিভিশন তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি: 2.2 × 105 nm এর ঊর্ধ্বে (মিলিমিটার থেকে কিলোমিটার পর্যন্ত)।
দৃশ্যমান আলো 400 nm – 700 nm, অবলোহিত 700 nm – 106 nm, এক্স-রশ্মি 0.01 nm – 10 nm।
সব তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ শূন্যে c = 3 × 108 ms−1 বেগে চলে; c = fλ। -
৪৬৬
তড়িৎ চৌম্বকীয় তত্ত্ব কে আবিষ্কার করেন?
- ক নিউটন
- খ ডব্লিউ পাউলি
- গ জেমস ওয়াট
- ঘ জেমস সি ম্যাক্সওয়েল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) জেমস সি ম্যাক্সওয়েল
1864 সালে জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল তড়িৎ-চৌম্বকীয় তত্ত্ব প্রকাশ করেন: পরিবর্তনশীল তড়িৎ ক্ষেত্র চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে ও বিপরীতটিও সত্য, ফলে শূন্যস্থানে c = 1μ0ε0 = 3 × 108 m/s বেগে তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গ চলে।
তিনি দেখান আলো একটি তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গ; 1887 সালে হার্টজ পরীক্ষায় এ তরঙ্গ উৎপাদন করেন।
পাউলি বর্জন নীতির, জেমস ওয়াট বাষ্প ইঞ্জিনের, নিউটন মহাকর্ষ ও গতিসূত্রের জন্য পরিচিত। -
৪৬৭
মাইক্রোওয়েভের তরঙ্গ দৈর্ঘ্য কত?
- ক ~1 m
- খ ~102 m
- গ ~10−3 m
- ঘ ~10−5 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ~10−3 m
তাড়িতচৌম্বক বর্ণালিতে মাইক্রোওয়েভের তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 10−3 m থেকে 10−1 m (1 mm থেকে 30 cm), কম্পাঙ্ক প্রায় 109 থেকে 3 × 1011 Hz।
বেতার তরঙ্গ: 10−1 m থেকে 104 m; অবলোহিত: 7 × 10−7 m থেকে 10−3 m; দৃশ্যমান: 4 × 10−7 থেকে 7 × 10−7 m; অতিবেগুনি: 10−8 থেকে 4 × 10−7 m; এক্স-রে: 10−11 থেকে 10−8 m; গামা: 10−11 m-এর কম।
মাইক্রোওয়েভ ওভেন, রাডার ও স্যাটেলাইট যোগাযোগে মাইক্রোওয়েভ ব্যবহৃত হয়; আদর্শ উত্তর ~10−3 m। -
৪৬৮
দৃশ্যমান বর্ণালীর তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের বিস্তৃতি-
- ক 4000 Å - 10000 Å
- খ 3000 Å - 8000 Å
- গ 6000 Å - 10000 Å
- ঘ 4000 Å - 8000 Å
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 4000 Å - 8000 Å
দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য পাল্লা প্রায় 4000 Å থেকে 8000 Å (400–800 nm বা 4 × 10−7 – 8 × 10−7 m), কম্পাঙ্ক প্রায় 3.75 × 1014 – 7.5 × 1014 Hz।
বেগুনি প্রান্ত ≈ 4000 Å (সবচেয়ে কম তরঙ্গদৈর্ঘ্য, বেশি কম্পাঙ্ক ও শক্তি), লাল প্রান্ত ≈ 7000–8000 Å; ক্রম: বে-নী-আ-স-হ-ক-লা (VIBGYOR)।
4000 Å-এর নিচে অতিবেগুনি, 8000 Å-এর উপরে অবলোহিত; 1 Å = 10−10 m, 1 nm = 10 Å। -
৪৬৯
সমবর্তিত আলোর ক্ষেত্রে কোনটি সত্য?
- ক E এর কম্পনতল নির্দিষ্ট এবং B থাকে না
- খ E এর কম্পনতল নির্দিষ্ট এবং B থাকে
- গ E এর কম্পনতল নির্দিষ্ট না
- ঘ কোনটিই থাকে না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) E এর কম্পনতল নির্দিষ্ট এবং B থাকে
সাধারণ আলোতে E (ও B) তরঙ্গ চলার দিকের লম্ব সব তলে কাঁপে; সমবর্তিত (তলীয়) আলোতে E-এর কম্পন একটি নির্দিষ্ট তলে সীমাবদ্ধ থাকে, আর B তখনও থাকে, E-এর লম্ব তলে একই দশায় কাঁপে (E ⊥ B ⊥ চলার দিক)।
আলোর কম্পনতল সাধারণত E দিয়ে নির্দিষ্ট করা হয়; সমবর্তন প্রমাণ করে আলো আড় তরঙ্গ, অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গের (শব্দ) সমবর্তন হয় না।
সমবর্তনের উপায়: প্রতিফলন (ব্রুস্টারের সূত্র tan ip = n), প্রতিসরণ, দ্বি-প্রতিসরণ (নিকল প্রিজম), পোলারয়েড; মালুসের সূত্র I = I0cos2θ। -
৪৭০
কোন আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেশি?
- ক বেগুনি
- খ সবুজ
- গ হলুদ
- ঘ লাল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) লাল
দৃশ্যমান বর্ণালীতে লাল আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি (≈ 7000–8000 Å) ও বেগুনির সবচেয়ে কম (≈ 4000 Å); ক্রম: লাল > কমলা > হলুদ > সবুজ > আসমানি > নীল > বেগুনি।
তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেশি হওয়ায় লালের কম্পাঙ্ক ও ফোটন শক্তি (E = hcλ) সবচেয়ে কম, প্রিজমে বিচ্যুতি ও প্রতিসরাঙ্ক সবচেয়ে কম (কশির সূত্র n = A + Bλ2), বিক্ষেপণ সবচেয়ে কম (রেলি বিক্ষেপণ ∝ 1λ4), তাই বিপদ সংকেত লাল।
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় ঝালর প্রস্থ β = λDd, তাই লাল আলোয় ঝালর সবচেয়ে চওড়া। -
৪৭১
শূন্যস্থানে আলোর বেগ কত?
- ক (3.9986 ± 0.003) × 108 ms−1
- খ (2.9986 ± 0.003) × 108 ms−1
- গ (3.9986 ± 0.003) × 106 ms−1
- ঘ (2.9986 ± 0.003) × 1010 ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) (2.9986 ± 0.003) × 108 ms−1
শূন্যস্থানে আলোর বেগ c = 2.99792458 × 108 m s−1 ≈ 3 × 108 m s−1 = 3 × 1010 cm s−1; মাইকেলসনের পরীক্ষায় প্রাপ্ত মান (2.9986 ± 0.003) × 108 m s−1।
ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্বে c = 1μ0ε0 , সব তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ শূন্যে একই বেগে চলে; মাধ্যমে বেগ v = cn, কাচে ≈ 2 × 108 m s−1, পানিতে ≈ 2.25 × 108 m s−1।
আলো সূর্য থেকে পৃথিবীতে আসতে প্রায় 8 min 20 s এবং চাঁদ থেকে প্রায় 1.3 s সময় নেয়। -
৪৭২
শূন্যস্থানে আলোর বেগ নিম্নের কোনটি?
- ক (3.9986 ± 0.003) × 108 msec
- খ (2.9986 ± 0.003) × 108 msec
- গ (3.9986 ± 0.003) × 106 msec
- ঘ (2.9986 ± 0.003) × 106 msec
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) (2.9986 ± 0.003) × 108 msec
শূন্যস্থানে আলোর বেগ c = 2.99792458 × 108 m s−1 ≈ 3 × 108 m s−1; মাইকেলসনের পরীক্ষায় প্রাপ্ত মান (2.9986 ± 0.003) × 108 m s−1। এটি সার্বজনীন ধ্রুবক, উৎস বা পর্যবেক্ষকের বেগের উপর নির্ভর করে না।
ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব অনুযায়ী c = 1μ0ε0 ; কোনো মাধ্যমে আলোর বেগ v = cn (n = প্রতিসরাঙ্ক), তাই মাধ্যমে বেগ c-এর চেয়ে কম।
c-এর মান থেকে SI-তে মিটারের সংজ্ঞা দেওয়া হয়: 1299792458 s সময়ে আলো শূন্যে যে দূরত্ব যায় তা 1 m। -
৪৭৩
রেডিও ও টেলিভিশনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য নিচের কোনটি?
- ক < 0.0005 Å
- খ 0.1-100 Å
- গ 4000-7000 Å
- ঘ > 2.2 × 105 nm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) > 2.2 × 105 nm
তড়িৎচুম্বকীয় বর্ণালীতে তরঙ্গদৈর্ঘ্য ক্রম (বড় থেকে ছোট): বেতার তরঙ্গ > মাইক্রোওয়েভ > অবলোহিত > দৃশ্যমান > অতিবেগুনি > X-রশ্মি > গামা রশ্মি; শূন্যে সবার বেগ c = 3 × 108 m s−1।
রেডিও ও টেলিভিশন তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি; অপশনগুলোর মধ্যে > 2.2 × 105 nm (= 0.22 mm) একমাত্র এমন পাল্লা।
0.1–100 Å: X-রশ্মি; < 0.0005 Å: গামা রশ্মি; 4000–7000 Å: দৃশ্যমান আলো। -
৪৭৪
নিচের কোনটি পোলারাইজার নয়?
- ক Fresnel biprism
- খ Tourmaline
- গ Calcite
- ঘ Nicol prism
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Fresnel biprism
Fresnel biprism আলোর ব্যতিচার (interference) সৃষ্টি করতে ব্যবহৃত হয়, এটি পোলারাইজার নয়; Tourmaline, Calcite ও Nicol prism — এই তিনটিই আলো পোলারাইজ করতে পারে। -
৪৭৫
দুটি সুসংগত উৎস থেকে λ তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের দুটি তরঙ্গ সমদশায় বের হয়। একটি বিন্দুতে যেখানে তরঙ্গ দুটি মিলিত হয় সেখানে তাদের দশা পার্থক্য 90°। তরঙ্গ দুটির অতিক্রান্ত পথ পার্থক্য তখন কত?
- ক 2λ
- খ λ
- গ λ2
- ঘ λ4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) λ4
পথ পার্থক্য ও দশা পার্থক্যের সম্পর্ক Δ=ϕ2πλ। এখানে ϕ=90∘=π2, তাই Δ=90360λ=λ4। -
৪৭৬
ইয়ং এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় চিড়-দ্বয়ের মধ্যবর্তী দূরত্ব দ্বিগুণ করা হলো। পর্দার প্রতি একক দৈর্ঘ্যে উজ্জ্বল ডোরার সংখ্যা স্থির রাখতে হলে চিড় থেকে পর্দার দূরত্ব D কে কীভাবে পরিবর্ত ন করতে হবে?
- ক D2
- খ 2 D
- গ 2D
- ঘ D2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2D
প্রতি একক দৈর্ঘ্যে ডোরার সংখ্যা =1β=dλD, যেখানে β=λDd। d→2d হলে এই মান অপরিবর্তিত রাখতে D→2D করতে হবে, কারণ 2dλ(2D)=dλD। -
৪৭৭
ইয়ং-এর দ্বি-চির পরীক্ষণের চিরদ্বয়ের মধ্যবর্তী দূরত্ব হলো d এবং চিরদ্বয় থেকে পর্দা D দূরত্বে অবস্থিত। পর্দার উপর প্রতি একক প্রস্থে ডোরার সংখ্যা হলো—
- ক Ddλ
- খ dDλ
- গ λDd
- ঘ d2λD3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) dDλ
ঝালরপ্রস্থ β=λDd। প্রতি একক প্রস্থে ডোরার সংখ্যা =1β=dλD। -
৪৭৮
ব্যতিচারের ক্ষেত্রে উজ্জ্বল বা গঠনমূলক ঝালরের শর্ত কোনটি ?
- ক asinθ = (2n + 1)λ2
- খ asinθ = nλ
- গ asinθ = nλ2
- ঘ asinθ = (2n + 1)λ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) asinθ = nλ
দ্বি-চিড় ব্যতিচারে θ কোণে চিড় দুটি থেকে আসা তরঙ্গের পথ পার্থক্য asinθ। গঠনমূলক (উজ্জ্বল) ঝালরের জন্য পথ পার্থক্য তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পূর্ণ গুণিতক হতে হবে: asinθ = nλ। -
৪৭৯
10 cm লম্বা ও 0.5 cm ব্যাসার্থ বিশিষ্ট একটি তামা ও একটি লোহার তারকে জোড়া লাগিয়ে দৈর্ঘ্য 20 cm করা হল। জোড়া লাগানো তারটিকে বল প্রয়োগ করে লম্বা করা হল। লোহার ইয়ংয়ের শুণাদ্ক তামার ইয়ংয়ের শুণাঙ্কের দুইগুণ হলে লোহার দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি ও তামার দৈর্ঘ্য বৃদ্ধির অনুপাত কত?
- ক 1:8
- খ 1:6
- গ 1:4
- ঘ 1:2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1:2
জোড়া তারে একই বল, একই দৈর্ঘ্য (L=10 cm) ও একই প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল থাকায় ΔL=FLAY∝1Y। তাই ΔLFeΔLCu=YCuYFe=YCu2YCu=12=1:2। -
৪৮০
ইয়ং- এর দ্বিচির পরীক্ষায় দুইটি তরঙ্গের উপরিপাতনের ফলে একটি বিন্দুতে কালো ডোরা উৎপন্ন হয়। ঐ বিন্দুতে তরঙ্গদ্বয়ের মধ্যে দশা পার্থক্য হলোঃ (m = পূর্ণসংখ্যা)
- ক শূন্য
- খ 2πm + π4
- গ 2πm + π2
- ঘ 2πm + π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2πm + π
গঠনমূলক (উজ্জ্বল) ব্যতিচারে দশা পার্থক্য 2πm হয়, কিন্তু ধ্বংসাত্মক (কালো ডোরা) ব্যতিচারে দশা পার্থক্য বিজোড় গুণিতক π, অর্থাৎ 2πm+π হয়।
ভৌত আলোকবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।