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 ২৭/৩৭
-
৫২১
তরঙ্গের দুটি বিন্দুর দশা পার্থক্য নির্ভর করে---
(i) পথ পার্থক্যের ওপর
(ii) তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ওপর
(iii) তরঙ্গ বেগের ওপর 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
দশা পার্থক্য ও পথ পার্থক্যের সম্পর্ক φ = (2πλ)Δx থেকে দেখা যায়, দশা পার্থক্য সরাসরি (i) পথ পার্থক্যের উপর এবং (ii) তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে। কিন্তু এই সূত্রে তরঙ্গের বেগ সরাসরি অন্তর্ভুক্ত নয় — (iii) তরঙ্গ বেগের উপর সরাসরি নির্ভরতা নেই (বেগ পরিবর্তনের প্রভাব তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মাধ্যমেই আসে, প্রত্যক্ষ সম্পর্ক নয়)। উত্তর: ক (i ও ii)। -
৫২২
দুটি সরু চিড় পরস্পর হতে 4 mm দূরে অবস্থিত। এ ব্যবস্থাকে 5890Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোক দ্বারা আলোকিত করা হলে 0.8 m দূরে অবস্থিত পর্দায় উজ্জ্বল ও অন্ধকার ডোরার সৃষ্টি হলো।
পর্দায় সৃষ্ট ডোরার প্রস্থ কত?- ক 0.1178 mm
- খ 0.890 mm
- গ 0.0589 mm
- ঘ 1.78 mm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.1178 mm
ডোরার প্রস্থ β = λDd। এখানে d = 4 mm = 4×10−3 m, λ = 5890 Å = 5890×10−10 m = 5.89×10−7 m, D = 0.8 m। β = (5.89×10−7 × 0.8)(4×10−3) = (4.712×10−7)(4×10−3) = 1.178×10−4 m = 0.1178 mm। উত্তর: ক। -
৫২৩
দুটি সরু চিড় পরস্পর হতে 4 mm দূরে অবস্থিত। এ ব্যবস্থাকে 5890Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোক দ্বারা আলোকিত করা হলে 0.8 m দূরে অবস্থিত পর্দায় উজ্জ্বল ও অন্ধকার ডোরার সৃষ্টি হলো।
কেন্দ্রীয় চরম থেকে 0.047 cm দূরে কত ক্রমের উজ্জ্বল ডোরা পাওয়া যায়?- ক প্রথম
- খ দ্বিতীয়
- গ তৃতীয়
- ঘ চতুর্থ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) চতুর্থ
উদ্দীপকের তথ্য থেকে (β = λD/d) প্রাপ্ত ডোরার প্রস্থ β = 0.1178 mm = 0.01178 cm। n-তম উজ্জ্বল ডোরা কেন্দ্রীয় চরম থেকে দূরত্বে থাকে x = nβ। এখানে x = 0.047 cm দেওয়া আছে, তাই n = xβ = 0.0470.01178 ≈ 3.99 ≈ 4। সুতরাং এটি চতুর্থ ক্রমের উজ্জ্বল ডোরা। উত্তর: ঘ (চতুর্থ)। -
৫২৪
একটি তরঙ্গের দুটি বিন্দুর মধ্যে পথ পার্থক্য যদি 5λ4 হয়, তবে তাদের দশা পার্থক্য কত?
- ক 5π4
- খ 25π
- গ 52π
- ঘ 45π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 52π
দশা পার্থক্য φ = (2πλ) × পথ পার্থক্য। এখানে পথ পার্থক্য = 5λ4, তাই φ = (2πλ) × (5λ4) = (2π × 5)4 = 10π4 = 5π2। উত্তর: গ (5π2)। -
৫২৫
অপবর্তন কত প্রকার?
- ক 4
- খ 3
- গ 2
- ঘ 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2
উৎস ও পর্দার অবস্থান অনুসারে আলোর অপবর্তন দুই প্রকার —
(১) ফ্রেনেল শ্রেণির অপবর্তন: উৎস ও পর্দা বাধা বা চিড় থেকে সসীম দূরত্বে থাকে, তরঙ্গমুখ গোলীয় হয়।
(২) ফ্রনহফার শ্রেণির অপবর্তন: উৎস ও পর্দা কার্যত অসীম দূরত্বে থাকে, রশ্মিগুলো সমান্তরাল ও তরঙ্গমুখ সমতল হয়।
উত্তর: গ (2)। -
৫২৬
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় দ্বি-চিড় হতে আগত তরঙ্গ দুটি---
(i) সুসংগত
(ii) লম্বিক
(iii) স্থির নিচের কোনটি সঠিক?- ক i
- খ i, ii ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i ও ii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i ও ii
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় দ্বি-চিড় S1 ও S2 থেকে নির্গত তরঙ্গ দুটি একই মূল তরঙ্গমুখ থেকে ভাগ হয়ে আসে বলে (i) সুসংগত (coherent) — সত্য, একই কম্পাঙ্ক ও ধ্রুব দশা পার্থক্যযুক্ত। আলো যেহেতু তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, তাই এর কম্পন সঞ্চালনের দিকের সাথে লম্ব হয়, অর্থাৎ (ii) এই তরঙ্গ আড়/লম্ব দিকে কম্পনশীল — সত্য। কিন্তু (iii) তরঙ্গ দুটি স্থির (স্থির তরঙ্গ/standing wave) নয় — এরা সাধারণ চলমান (progressive) তরঙ্গ, তাই এটি মিথ্যা। উত্তর: ঘ (i ও ii)। -
৫২৭
নিচের কোনটি তড়িৎ চুম্বকীয় তত্ত্ব দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায় না?
- ক সমবর্তন
- খ অপবর্তন
- গ আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
- ঘ ব্যতিচার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) আলোক তড়িৎ ক্রিয়া
সমবর্তন, অপবর্তন ও ব্যতিচার — এই তিনটি ঘটনাই আলোর তরঙ্গ প্রকৃতির উপর ভিত্তি করে ক্লাসিক্যাল তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ তত্ত্ব দিয়ে সম্পূর্ণভাবে ব্যাখ্যা করা যায়। কিন্তু আলোক তড়িৎ ক্রিয়া (photoelectric effect) ব্যাখ্যা করতে আলোর কণা (ফোটন) প্রকৃতি প্রয়োজন হয় — ক্লাসিক্যাল তরঙ্গ তত্ত্ব এই ঘটনায় পর্যবেক্ষিত থ্রেশহোল্ড কম্পাঙ্ক ও তাৎক্ষণিক নিঃসরণের ব্যাখ্যা দিতে ব্যর্থ হয়, আইনস্টাইনের ফোটন তত্ত্ব প্রয়োজন হয়। উত্তর: গ (আলোক তড়িৎ ক্রিয়া)। -
৫২৮
নিম্নের কোন কেলাসটি দ্বৈত প্রতিসারক কেলাস?
- ক সোডিয়াম
- খ পটাসিয়াম
- গ কোয়ার্টজ
- ঘ সোনা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কোয়ার্টজ
কোয়ার্টজ একটি সুপরিচিত দ্বৈত প্রতিসারক (doubly refracting বা birefringent) কেলাস (ক্যালসাইটের মতো) — এর মধ্য দিয়ে আলো গেলে একটি রশ্মি দুটি প্রতিসৃত রশ্মিতে (সাধারণ ও অসাধারণ রশ্মি) বিভক্ত হয়। সোডিয়াম, পটাসিয়াম ও সোনা ধাতু, এরা দ্বৈত প্রতিসারক কেলাস নয়। উত্তর: গ (কোয়ার্টজ)। -
৫২৯
চিত্রের তরঙ্গটি A থেকে B বিন্দুতে গেলে কণার দশার পরিবর্তন কত হবে?- ক π2
- খ π
- গ 32π
- ঘ 2π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 32π
চিত্রে A বিন্দুটি সাম্যাবস্থান রেখার ওপর, যেখান থেকে তরঙ্গ নিচের দিকে (তরঙ্গপাদের দিকে) যাচ্ছে; আর B বিন্দুটি তরঙ্গশীর্ষে।
A থেকে তরঙ্গপাদ পর্যন্ত পথ λ4, তরঙ্গপাদ থেকে পরবর্তী সাম্যাবস্থান পর্যন্ত λ4 এবং সেখান থেকে তরঙ্গশীর্ষ B পর্যন্ত আরও λ4।
∴ A থেকে B পর্যন্ত পথ পার্থক্য = 3λ4
দশার পরিবর্তন = 2πλ × 3λ4 = 32π
উত্তর: গ। -
৫৩০
দশা পার্থক্য পথ পার্থক্যের কতগুণ?
- ক 2π
- খ 2πλ
- গ 2πλ
- ঘ λ2π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2πλ
দশা পার্থক্য (φ) ও পথ পার্থক্য (Δx)-এর মধ্যে সম্পর্ক হলো φ = (2πλ) × Δx। অর্থাৎ দশা পার্থক্য পথ পার্থক্যের (2πλ) গুণ। উত্তর: গ (2πλ)। -
৫৩১
তরঙ্গ উপরিপাতের ফলে ঘটে---
- ক অপবর্তন
- খ ব্যতিচার
- গ সমবর্তন
- ঘ প্রতিসরণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ব্যতিচার
দুই বা ততোধিক তরঙ্গ একই মাধ্যমে একসাথে চলার সময় একই বিন্দুতে মিলিত হলে তরঙ্গের উপরিপাতন নীতি (superposition principle) অনুযায়ী তাদের বিস্তার যোগ হয় — এই ঘটনার ফলেই সৃষ্টি হয় ব্যতিচার (কোথাও গঠনমূলক, কোথাও ধ্বংসাত্মক)। উত্তর: খ (ব্যতিচার)। -
৫৩২
একক চিড়ের দরুন অপবর্তনের ক্ষেত্রে অবমের শর্ত —
- ক asinθ = (2n)λ2
- খ asinθ = (2n + 1)λ2
- গ dsinθ = (2n)λ2
- ঘ dsinθ = (2n + 1)λ2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) asinθ = (2n)λ2
একক চিড়ের (প্রস্থ a) অপবর্তনে n-তম অবমের শর্ত: asinθ = nλ = (2n)λ2; অর্থাৎ চিড়ের দুই প্রান্ত থেকে আসা রশ্মির পথ পার্থক্য অর্ধ-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জোড় গুণিতক। (d দিয়ে লেখা রাশিগুলো গ্রেটিং/দ্বি-চিড়ের জন্য।) -
৫৩৩
নিচের কোন তরঙ্গটির পোলারায়ন সম্ভব নয় ?
- ক আলোক তরঙ্গ
- খ পানি তরঙ্গ
- গ বেতার তরঙ্গ
- ঘ শব্দ তরঙ্গ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) শব্দ তরঙ্গ
পোলারায়ন (সমবর্তন) কেবল অনুপ্রস্থ তরঙ্গে সম্ভব। আলো ও বেতার তরঙ্গ অনুপ্রস্থ তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, পানির তরঙ্গও অনুপ্রস্থ ধরনের; কিন্তু বায়ুতে শব্দ তরঙ্গ অনুদৈর্ঘ্য — তাই এর পোলারায়ন সম্ভব নয়। -
৫৩৪
ফ্রনহফার শ্রেণির অপবর্তনে আলোক রশ্মিসমূহ ও তরঙ্গমুখ যথাক্রমে —
- ক অভিসারী ও গোলীয়
- খ অপসারী ও গোলীয়
- গ সমান্তরাল ও সমতল
- ঘ সমান্তরাল ও বেলনাকৃতি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সমান্তরাল ও সমতল
ফ্রনহফার শ্রেণির অপবর্তনে উৎস ও পর্দা অপবর্তক থেকে কার্যত অসীম দূরত্বে থাকে (লেন্স ব্যবহার করে); ফলে আপতিত রশ্মিগুলো সমান্তরাল এবং তরঙ্গমুখ সমতল। (ফ্রেনেল শ্রেণিতে রশ্মি অপসারী ও তরঙ্গমুখ গোলীয়/বেলনাকৃতি।) -
৫৩৫
E এবং H প্রত্যেকের সাথে তড়িৎ চুম্বকীয় তরঙ্গের বেগ কত কোণে থাকে?
- ক 0°
- খ 45°
- গ 90°
- ঘ 180°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 90°
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গে তড়িৎ ক্ষেত্র (E), চৌম্বক ক্ষেত্র (H বা B) এবং তরঙ্গের সঞ্চালন বেগ (v বা c) — এই তিনটি রাশি পরস্পর লম্ব দিকে থাকে (একটি ত্রিমাত্রিক Cartesian সমন্বয়ের মতো)। অর্থাৎ তরঙ্গের বেগ E এবং H উভয়ের সাথেই 90° কোণে থাকে। উত্তর: গ (90°)। -
৫৩৬
নিচের চিত্রে 'OY' কী রশ্মি নির্দেশ করে?- ক প্রতিফলিত
- খ প্রতিসরিত
- গ সাধারণ
- ঘ অসাধারণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অসাধারণ
চিত্রে S থেকে আসা অসমবর্তিত আলো ক্যালসাইট কেলাসে লম্বভাবে আপতিত হয়ে দ্বৈত প্রতিসরণের ফলে দুটি রশ্মিতে বিভক্ত হয়েছে।
OX রশ্মিটি বিচ্যুত না হয়ে সোজা চলে গেছে — এটি প্রতিসরণের সাধারণ সূত্র মেনে চলে, তাই এটি সাধারণ রশ্মি (O-রশ্মি)।
OY রশ্মিটি লম্ব আপতন সত্ত্বেও বেঁকে গেছে, অর্থাৎ প্রতিসরণের সাধারণ সূত্র মানে না — একে অসাধারণ রশ্মি (E-রশ্মি) বলে। দুটি রশ্মিই সমবর্তিত এবং এদের কম্পন তল পরস্পর লম্ব (OY-তে তীর চিহ্ন, OX-এ বিন্দু চিহ্ন)।
উত্তর: ঘ (অসাধারণ)। -
৫৩৭
একটি গ্রেটিং-এর প্রতি একক দৈর্ঘ্যে রেখার সংখ্যা এবং গ্রেটিং ধ্রুবক d-এর মধ্যে সম্পর্ক হলো---
- ক N = 1d
- খ N = d
- গ N = 1d2
- ঘ N = 1d
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) N = 1d
ডিফ্র্যাকশন গ্রেটিংয়ে গ্রেটিং ধ্রুবক d বলতে বোঝায় দুটি পাশাপাশি রেখার (চিড়ের) মধ্যবর্তী দূরত্ব। যদি একক দৈর্ঘ্যে (যেমন 1 cm-এ) মোট N সংখ্যক রেখা থাকে, তবে প্রতিটি রেখার মধ্যবর্তী দূরত্ব d = (একক দৈর্ঘ্য)/N, অর্থাৎ N = 1d। উত্তর: ক (N = 1d)। -
৫৩৮
ব্যতিচার ঝালরের প্রস্থ---
(i) ঝালর সংখ্যার ওপর নির্ভর করে
(ii) আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক
(iii) উৎসদ্বয় হতে পর্দার দূরত্ব এবং উৎসদ্বয়ের মধ্যে দূরত্বের ওপর নির্ভর করে 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: গ) ii ও iii
ব্যতিচার ঝালরের প্রস্থ β = λDd।
(i) সূত্রে ঝালরের সংখ্যা বা ক্রম নেই — সকল ঝালরের প্রস্থ সমান, তাই এটি মিথ্যা।
(ii) β ∝ λ — সত্য।
(iii) β ∝ D এবং β ∝ 1d, অর্থাৎ উৎসদ্বয় হতে পর্দার দূরত্ব (D) ও উৎসদ্বয়ের মধ্যবর্তী দূরত্বের (d) ওপর নির্ভর করে — সত্য।
উত্তর: গ (ii ও iii)। -
৫৩৯
সমবর্তিত আলোর ক্ষেত্রে কোনটি সত্য?
- ক E-এর কম্পন তল নির্দিষ্ট এবং B থাকে না
- খ E-এর কম্পন তল এবং B এর কম্পন তল পরস্পর লম্ব হয়
- গ E-এর কম্পন তল নির্দিষ্ট নয়
- ঘ E ও B কোনোটাই নির্দিষ্ট থাকে না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) E-এর কম্পন তল এবং B এর কম্পন তল পরস্পর লম্ব হয়
সমবর্তিত আলোতেও তড়িৎ ক্ষেত্র E ও চৌম্বক ক্ষেত্র B উভয়ই বিদ্যমান থাকে (তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের মৌলিক প্রকৃতি অপরিবর্তিত থাকে) — শুধু E-এর কম্পন একটি নির্দিষ্ট তলে সীমাবদ্ধ করা হয়। যেহেতু তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গে সবসময় E ও B পরস্পর লম্ব থাকে, তাই সমবর্তিত আলোতেও E-এর কম্পন তল এবং B-এর কম্পন তল পরস্পর লম্ব থাকে। উত্তর: খ। -
৫৪০
দুটি উৎস হতে সমদশায় একই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দুটি আলোক তরঙ্গ নিঃসৃত হলে তাদের কী বলে?
- ক গৌণ উৎস
- খ সুসঙ্গত উৎস
- গ প্রধান উৎস
- ঘ এর সবগুলো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) সুসঙ্গত উৎস
যদি দুটি উৎস থেকে একই কম্পাঙ্ক/তরঙ্গদৈর্ঘ্যের এবং সর্বদা সমদশা (constant phase difference) বজায় রেখে তরঙ্গ নিঃসৃত হয়, তাহলে তাদেরকে সুসংগত উৎস (coherent sources) বলে। ব্যতিচার প্যাটার্ন স্থায়ী হওয়ার জন্য উৎসদ্বয়কে অবশ্যই সুসংগত হতে হয়, যেমন ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় একই মূল তরঙ্গমুখ থেকে ভাগ হয়ে তৈরি S1, S2। সঠিক উত্তর: খ।
ভৌত আলোকবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।