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 ২৬/৩৭
-
৫০১
একবর্ণী আলোর বদলে সাদা আলো ব্যবহার করলে ইয়ং-এর পরীক্ষায় কেন্দ্রীয় ফ্রিঞ্জের রং কেমন হয়?
- ক লাল
- খ বেগুনি
- গ সাদা
- ঘ কালো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সাদা
কেন্দ্রে পথ পার্থক্য শূন্য — সব তরঙ্গদৈর্ঘ্যই সেখানে গঠনমূলকভাবে মেলে, তাই কেন্দ্রীয় ফ্রিঞ্জ সাদা।
দুই পাশে রঙিন ফ্রিঞ্জ দেখা যায়, ভেতরের দিকে বেগুনি, বাইরের দিকে লাল।
ফাঁদ: লাল বা বেগুনি বেছে নেওয়া — শূন্য পথ পার্থক্যে রং আলাদা হয় না। -
৫০২
ব্যতিচারে আলোকিত ও অন্ধকার ফ্রিঞ্জ তৈরি হওয়া কোন নীতির সাথে সাংঘর্ষিক নয়?
- ক শক্তির সংরক্ষণ
- খ ভরবেগের সংরক্ষণ
- গ আধানের সংরক্ষণ
- ঘ হাইগেনসের নীতি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) শক্তির সংরক্ষণ
অন্ধকার ফ্রিঞ্জে শক্তি ধ্বংস হয় না — তা পুনর্বণ্টিত হয়ে উজ্জ্বল ফ্রিঞ্জে যোগ হয়।
তাই গড় তীব্রতা অপরিবর্তিত থাকে এবং শক্তির সংরক্ষণ সূত্র অক্ষুণ্ন থাকে।
ফাঁদ: অন্ধকার দেখে “আলো হারিয়ে গেল” ভাবা। -
৫০৩
ইয়ং-এর পরীক্ষায় পুরো ব্যবস্থাটি পানিতে ডোবালে ফ্রিঞ্জ প্রস্থ—
- ক বাড়বে
- খ কমবে
- গ অপরিবর্তিত থাকবে
- ঘ শূন্য হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কমবে
পানিতে তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ′ = λn হয়ে যায় (n = 1.33)।
β ∝ λ হওয়ায় ফ্রিঞ্জ প্রস্থও 1n গুণ কমে যায়।
ফাঁদ: কম্পাঙ্ক অপরিবর্তিত বলে β-ও অপরিবর্তিত ভাবা — β নির্ভর করে λ-র ওপর। -
৫০৪
ব্রুস্টার কোণে প্রতিফলিত আলো—
- ক সম্পূর্ণ সমবর্তিত
- খ অসমবর্তিত
- গ বৃত্তাকার সমবর্তিত
- ঘ অনুপস্থিত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সম্পূর্ণ সমবর্তিত
ব্রুস্টার সূত্র: tan θp = n। এ কোণে প্রতিফলিত ও প্রতিসৃত রশ্মি পরস্পর লম্ব হয় এবং প্রতিফলিত আলো সম্পূর্ণ সমতল-সমবর্তিত হয়।
ফাঁদ: প্রতিসৃত আলোও সম্পূর্ণ সমবর্তিত ভাবা — ওটি আংশিক। -
৫০৫
গঠনমূলক ব্যতিচারের জন্য পথ পার্থক্য কত হতে হবে?
- ক nλ
- খ (2n + 1)λ2
- গ λ4
- ঘ যেকোনো মান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) nλ
গঠনমূলক ব্যতিচারে তরঙ্গ দুটি সমদশায় মেলে — পথ পার্থক্য তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পূর্ণ গুণিতক, nλ।
ধ্বংসাত্মক ব্যতিচারে পথ পার্থক্য (2n + 1)λ2।
ফাঁদ: দুটি শর্ত উল্টে ফেলা। -
৫০৬
আলোর অপবর্তন সবচেয়ে স্পষ্ট হয় কখন?
- ক চিড়ের প্রস্থ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনায় অনেক বড় হলে
- খ চিড়ের প্রস্থ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি হলে
- গ আলো সমবর্তিত হলে
- ঘ উৎস অসুসংগত হলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) চিড়ের প্রস্থ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি হলে
বাধার আকার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনীয় হলেই তরঙ্গ বেঁকে ছড়িয়ে পড়ে।
আলোর λ খুব ছোট (প্রায় 500 nm) বলে দৈনন্দিন বস্তুতে অপবর্তন চোখে পড়ে না, কিন্তু শব্দে পড়ে।
ফাঁদ: বড় ফাঁকে বেশি অপবর্তন ভাবা। -
৫০৭
ইয়ং-এর পরীক্ষায় চিড়ের ব্যবধান অর্ধেক এবং পর্দার দূরত্ব দ্বিগুণ করলে ফ্রিঞ্জ প্রস্থ কত গুণ হবে?
- ক 2 গুণ
- খ 4 গুণ
- গ অর্ধেক
- ঘ অপরিবর্তিত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 4 গুণ
β = λDd; D → 2D, d → d2
β' = λ(2D)d/2 = 4β
ফাঁদ: একটি পরিবর্তন ধরে 2 গুণ লেখা। -
৫০৮
সমবর্তনের কোণে (ব্রুস্টার কোণ) প্রতিফলিত ও প্রতিসৃত রশ্মির মধ্যবর্তী কোণ কত?
- ক 45°
- খ 60°
- গ 90°
- ঘ 180°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 90°
ব্রুস্টার কোণে প্রতিফলিত ও প্রতিসৃত রশ্মি পরস্পর লম্ব — এ শর্ত থেকেই tan θp = n পাওয়া যায়।
ফাঁদ: আপতন কোণকেই উত্তর ভাবা। -
৫০৯
তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য হলো---
(i) এরা আড় তরঙ্গ
(ii) এরা তড়িৎ ক্ষেত্র ও চৌম্বক ক্ষেত্রের লম্ব সমবায়
(iii) তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গের সঞ্চালনের জন্য মাধ্যম প্রয়োজন হয় 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
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের ক্ষেত্রে (i) এরা আড় (transverse) তরঙ্গ — সত্য, কারণ তড়িৎ ক্ষেত্র E ও চৌম্বক ক্ষেত্র B উভয়ই তরঙ্গের সঞ্চালনের দিকের সাথে লম্ব দিকে দোলিত হয়। (ii) এরা তড়িৎ ক্ষেত্র ও চৌম্বক ক্ষেত্রের পরস্পর লম্ব সমবায়ে গঠিত — সত্য, E ও B পরস্পর লম্ব এবং উভয়ই তরঙ্গের গতির দিকের সাথেও লম্ব। (iii) সঞ্চালনের জন্য মাধ্যম প্রয়োজন হয় — মিথ্যা, কারণ তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ শূন্যস্থান দিয়েও চলতে পারে, কোনো বস্তুগত মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না (যান্ত্রিক তরঙ্গের বিপরীতে)। সুতরাং সঠিক statement হলো i ও ii। উত্তর: ক। -
৫১০
কোনটি তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গ নয়?
- ক দৃশ্যমান আলো
- খ এক্স-রশ্মি
- গ গামা রশ্মি
- ঘ আলফা রশ্মি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আলফা রশ্মি
দৃশ্যমান আলো, এক্স-রশ্মি, গামা রশ্মি — এই তিনটিই তড়িৎচুম্বকীয় বর্ণালীর অংশ (E ও B ক্ষেত্রের দোলনে সৃষ্ট, ভরবিহীন ফোটন, শূন্যস্থানে c বেগে চলে)। কিন্তু আলফা রশ্মি হলো হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (2 প্রোটন + 2 নিউট্রন) দ্বারা গঠিত একটি কণা-প্রবাহ, এটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ নয়। উত্তর: ঘ (আলফা রশ্মি)। -
৫১১
তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গের ক্ষেত্রে---
(i) মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না
(ii) কম্পাঙ্ক ধ্রুব থাকে
(iii) তরঙ্গের বেগ 3 × 108 ms−1 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
(i) মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না — সত্য, তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ শূন্যস্থান দিয়েও চলতে পারে। (ii) কম্পাঙ্ক ধ্রুব থাকে — সত্য, এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে গেলেও তরঙ্গের কম্পাঙ্ক অপরিবর্তিত থাকে (শুধু তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও বেগ পরিবর্তিত হয়)। (iii) তরঙ্গের বেগ 3×108 ms−1 — এটি শুধুমাত্র শূন্যস্থান/বায়ুতে সত্য (c = 1μ0ε0); কোনো ঘন মাধ্যমে (যেমন কাচ, পানি) বেগ এর চেয়ে কম হয় (v = cn)। যেহেতু statement-এ নির্দিষ্টভাবে শূন্যস্থানের কথা বলা হয়নি, সাধারণভাবে এটি সত্য নয়। সুতরাং সঠিক হলো i ও ii। উত্তর: ক। -
৫১২
একটি তরঙ্গমুখে কণাগুলোর মধ্যে দশা পার্থক্য---
- ক 0°
- খ 90°
- গ 45°
- ঘ 180°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0°
তরঙ্গমুখ (wavefront) সংজ্ঞায় বলা হয়, একই তরঙ্গমুখের ওপর অবস্থিত সব বিন্দু একই দশায় (in phase) কম্পিত হয় — কারণ উৎস থেকে সমান দূরত্বে অবস্থিত হওয়ায় তরঙ্গ একই সময়ে তাদের কাছে পৌঁছায়। তাই একই তরঙ্গমুখের যেকোনো দুই বিন্দুর মধ্যে দশা পার্থক্য 0°। উত্তর: ক। -
৫১৩
মাধ্যমের পরিবর্তন হলে আলোর বৈশিষ্ট্যের কী পরিবর্তন ঘটে?
- ক তরঙ্গদৈর্ঘ্য
- খ কম্পাঙ্ক
- গ বর্ণ
- ঘ কোনোটাই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) তরঙ্গদৈর্ঘ্য
আলো এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে গেলে তার কম্পাঙ্ক অপরিবর্তিত থাকে (উৎস দ্বারা নির্ধারিত), এবং যেহেতু বর্ণ কম্পাঙ্কের উপর নির্ভরশীল, তাই বর্ণও অপরিবর্তিত থাকে। কিন্তু আলোর বেগ মাধ্যমভেদে পরিবর্তিত হয় (v = cn), আর v = fλ সম্পর্ক অনুযায়ী f অপরিবর্তিত থাকলে v পরিবর্তনের সাথে সাথে তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ-ও পরিবর্তিত হয় (λ = λ0n)। উত্তর: ক (তরঙ্গদৈর্ঘ্য)। -
৫১৪
সুসঙ্গত আলোক উৎসের ক্ষেত্রে---
(i) উৎস দুটি ক্ষুদ্র হবে
(ii) উৎস হতে সমান তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তরঙ্গ নির্গত হবে
(iii) তরঙ্গদ্বয়ের দশা পার্থক্য সর্বদা নির্দিষ্ট থাকবে 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
দুটি আলোক উৎসকে সুসংগত (coherent) বলা হয় যদি: (i) উৎস দুটি ক্ষুদ্র (বিন্দু-সদৃশ) হয় — সত্য, নাহলে বিভিন্ন বিন্দু থেকে ভিন্ন ভিন্ন দশার তরঙ্গ আসবে। (ii) উৎস দুটি থেকে সমান তরঙ্গদৈর্ঘ্য (তথা সমান কম্পাঙ্ক) এর তরঙ্গ নির্গত হয় — সত্য, এটি সুসংগত হওয়ার মৌলিক শর্ত। (iii) তরঙ্গদ্বয়ের মধ্যে দশা পার্থক্য সর্বদা ধ্রুব/নির্দিষ্ট থাকে — সত্য, এটিই সুসংগততার মূল সংজ্ঞা। তিনটি শর্তই সঠিক, তাই এদের সবগুলো একসাথে প্রয়োজন। উত্তর: ঘ (i, ii ও iii)। -
৫১৫
আলোর ব্যতিচারের শর্ত---
(i) আলোক উৎস দুটি সুসঙ্গত হতে হবে
(ii) উৎস দুটি ক্ষুদ্র ও সূক্ষ্ম হতে হবে
(iii) উৎস দুটি পরস্পর থেকে দূরে হতে হবে 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
ব্যতিচার সৃষ্টির জন্য (i) উৎস দুটি অবশ্যই সুসংগত হতে হবে — সত্য (স্থায়ী ব্যতিচার প্যাটার্নের জন্য অপরিহার্য)। (ii) উৎস দুটি ক্ষুদ্র ও সূক্ষ্ম হতে হবে — সত্য, যাতে প্রতিটি উৎসকে বিন্দু উৎস হিসেবে গণ্য করা যায়। (iii) উৎস দুটি পরস্পর থেকে দূরে হতে হবে — মিথ্যা, বরং ব্যতিচার প্যাটার্ন স্পষ্ট ও পর্যবেক্ষণযোগ্য হওয়ার জন্য উৎস দুটির মধ্যকার দূরত্ব খুব কম (কাছাকাছি) হতে হয় (Young-এর পরীক্ষায় চিড় দুটি মিলিমিটার পরিমাণ দূরত্বে থাকে)। উত্তর: ক (i ও ii)। -
৫১৬
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় চিড় থেকে 1m দূরে একটা উজ্জ্বল ডোরার প্রস্থ 0.5 mm। চিড় দুটির মধ্যে দূরত্ব 0.2 mm হলে আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত?
- ক 7m
- খ 10−7 m
- গ 10−8 m
- ঘ 0.2 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 10−7 m
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় ডোরার প্রস্থ β = λDd। এখানে D = 1 m, d = 0.2 mm = 2×10−4 m, এবং ডোরার প্রস্থ 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)। -
৫১৭
টমাস 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)। -
৫১৮
দুটি সুসঙ্গত একবর্ণী আলো গঠনমূলক ব্যতিচার সৃষ্টি করে যখন তাদের দশা পার্থক্য হয়---
- ক 32π
- 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)। -
৫১৯
ইয়ং-এর পরীক্ষায় দুটি চিড় থাকার কারণ হলো---
- ক দুটি সুসঙ্গত 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 সুসঙ্গত 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)। -
৫২০
চিত্রে প্রদর্শিত ঘটনাকে বলে আলোর —- ক অপবর্তন
- খ সমবর্তন
- গ ব্যতিচার
- ঘ উপরিপাতন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) সমবর্তন
চিত্রে অসমবর্তিত আলো ক্যালসাইট কেলাসে প্রবেশ করে দুটি রশ্মিতে বিভক্ত হয়েছে — একটির কম্পন কাগজের তলে (তীর চিহ্ন) এবং অপরটির কম্পন কাগজের তলের লম্বভাবে (বিন্দু চিহ্ন)। অর্থাৎ নির্গত রশ্মিগুলো সমতল সমবর্তিত — এটি দ্বি-প্রতিসরণজনিত আলোর সমবর্তন।
ভৌত আলোকবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।