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।
-
৫৬১
কেলাসের গঠন নির্ণয়ের ক্ষেত্রে আলোর কোন বৈশিষ্ট্য ব্যবহৃত হয়?
- ক সমবর্তন
- খ অপবর্তন
- গ প্রতিসরণ
- ঘ ব্যতিচার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) অপবর্তন
কেলাসের পরমাণুগুলো নিয়মিতভাবে সজ্জিত থাকায় কেলাস একটি ত্রিমাত্রিক অপবর্তন গ্রেটিং-এর মতো আচরণ করে। X-রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরমাণুগুলোর মধ্যবর্তী দূরত্বের কাছাকাছি হওয়ায় কেলাসে X-রশ্মির অপবর্তন ঘটে, এবং অপবর্তন প্যাটার্ন বিশ্লেষণ করে (ব্র্যাগের সূত্র 2d sinθ = nλ) কেলাসের গঠন নির্ণয় করা হয়। উত্তর: খ (অপবর্তন)। -
৫৬২
একটি তড়িৎ চুম্বকীয় তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য 6000Å। তরঙ্গটি কোন ধরনের?
- ক শব্দ তরঙ্গ
- খ দৃশ্যমান আলোক
- গ গামারশ্মি
- ঘ আলোক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) দৃশ্যমান আলোক
λ = 6000 Å = 600 nm, যা দৃশ্যমান আলোর পরিসরের (প্রায় 400–700 nm) মধ্যে পড়ে (কমলা-হলুদ অঞ্চলে)। সঠিক উত্তর: খ (দৃশ্যমান আলোক)। -
৫৬৩
হীরকের প্রতিফলক তলে একটি আলোক রশ্মি 60° কোণে আপতিত হলো এবং হীরকের মধ্যে প্রতিসরণ কোণ 12° পাওয়া গেল। হীরকের সমবর্তন কোণ নির্ণয় কর।
- ক 16°
- খ 76.48°
- গ 13.5°
- ঘ None of them
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 76.48°
প্রথমে স্নেলের সূত্র থেকে হীরকের প্রতিসরাঙ্ক নির্ণয় করি: n = sin(আপতন কোণ)/sin(প্রতিসরণ কোণ) = sin60°sin12° = 0.86600.2079 ≈ 4.165। এরপর ব্রুস্টারের সূত্র অনুযায়ী সমবর্তন কোণ θp নির্ণয় করি: tanθp = n = 4.165 θp = tan−1(4.165) ≈ 76.5°। প্রদত্ত বিকল্পগুলোর মধ্যে 76.48° এই মানের সাথে মিলে যায় (অন্য বিকল্প 16° ও 13.5° প্রকৃত মান থেকে অনেক দূরে)। সঠিক উত্তর: খ। -
৫৬৪
ইয়ং এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় দুটি তরঙ্গের উপরিপাতনের ফলে একটি বিন্দুতে কালো ডোরা উৎপন্ন হয়। ওই বিন্দুতে তরঙ্গদ্বয়ের মধ্যে দশা পার্থক্য হলো---
- ক শূন্য
- খ 2πn + π4
- গ 2πn + π2
- ঘ 2πn + π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2πn + π
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় কালো (অন্ধকার) ডোরা সৃষ্টি হয় ধ্বংসাত্মক ব্যতিচারের কারণে, যার শর্ত হলো দশা পার্থক্য = (2n+1)π, অর্থাৎ π, 3π, 5π ইত্যাদি বিজোড় গুণিতক। সঠিক উত্তর: ঘ। -
৫৬৫
একটি অতি সুসঙ্গত আলোক রশ্মি একটি সূক্ষ্ম তারের ওপর আপতিত হলে তারের পিছনে যে ছায়া তৈরি হয় তা একটি তারের নয়, বরং অনেকগুলো সমান্তরাল তারের। এই ঘটনা ব্যাখ্যা করা যায় নিচের কোনটি দ্বারা?
- ক প্রতিসরণ
- খ অপবর্তন
- গ প্রতিফলন
- ঘ ডপলার ক্রিয়া
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) অপবর্তন
সূক্ষ্ম তারের (thin obstacle) পেছনে একাধিক সমান্তরাল উজ্জ্বল-অন্ধকার ডোরার প্যাটার্ন তৈরি হওয়া অপবর্তনের (diffraction) একটি ক্লাসিক উদাহরণ, যেখানে তারের প্রান্ত থেকে বেঁকে আসা আলোক তরঙ্গগুলোর পারস্পরিক উপরিপাতনে এই প্যাটার্ন সৃষ্টি হয়। সঠিক উত্তর: খ। -
৫৬৬
শূন্য মাধ্যমে প্রবাহমান একটি সমতল তরঙ্গ মুখের তড়িৎ চুম্বকীয় তরঙ্গের বিদ্যুৎ ও চৌম্বক-ক্ষেত্রের বিস্তারের অনুপাত E/B এর মান SI এককে হলো---
- ক শূন্য তরঙ্গের কৌণিক কম্পাঙ্ক ω
- খ শূন্য মাধ্যমে তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ
- গ শূন্য মাধ্যমে আলোর বেগ c
- ঘ প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক, h
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) শূন্য মাধ্যমে আলোর বেগ c
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গে যেকোনো মুহূর্তে ও যেকোনো বিন্দুতে তড়িৎ ক্ষেত্র ও চৌম্বক ক্ষেত্রের বিস্তারের অনুপাত সর্বদা শূন্যস্থানে আলোর বেগের সমান, অর্থাৎ EB = c। সঠিক উত্তর: গ। -
৫৬৭
আলোর বেগকে লেখা যায়---
(i) c = EB
(ii) c = 1ε0μ0
(iii) c = Eλh 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
তিনটি স্টেটমেন্টই আলোর বেগ c প্রকাশ করার বৈধ উপায়। (i) c = EB: তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গে যেকোনো মুহূর্তে তড়িৎ ক্ষেত্র E ও চৌম্বক ক্ষেত্র B-এর অনুপাত সবসময় c-এর সমান — এটি Maxwell-এর তত্ত্ব থেকে প্রতিষ্ঠিত একটি মৌলিক সম্পর্ক। (ii) c = 1ε0μ0: শূন্যস্থানে তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের বেগের সূত্র, ε0 ও μ0 যথাক্রমে মুক্ত পরিবেশের ভেদনযোগ্যতা ও চৌম্বক ভেদ্যতা। (iii) c = Eλh: এখানে E ফোটনের শক্তি। ফোটনের শক্তি E = hf এবং f = cλ, সুতরাং E = hcλ, অর্থাৎ c = Eλh — এটিও আলোর বেগের একটি বৈধ রূপ। তাই i, ii ও iii — তিনটিই সঠিক। -
৫৬৮
মিটার স্কেলে লাল ও বেগুনি আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে ব্যবধান কত ?
- ক 4.75 × 10-7 m
- খ 5.25 × 10-7 m
- গ 2.35 × 10-7 m
- ঘ 3.55 × 10-7 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2.35 × 10-7 m
পাঠ্যবই অনুসারে লাল আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 6.35 × 10-7 m এবং বেগুনি আলোর প্রায় 4.0 × 10-7 m।
∴ ব্যবধান = (6.35 - 4.0) × 10-7 = 2.35 × 10-7 m -
৫৬৯
তরঙ্গের উপরিস্থিত দুটি বিন্দুর দশা পার্থক্য 32π হলে এদের পথ পার্থক্য---
- ক 1.5λ
- খ 1.3λ
- গ 0.75λ
- ঘ 0.67λ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.75λ
দশা পার্থক্য φ এবং পথ পার্থক্য Δx-এর সম্পর্ক: φ = (2πλ)·Δx, অর্থাৎ Δx = (φ2π)·λ। φ = 3π2 বসিয়ে: Δx = (3π2)(2π) × λ = (34)λ = 0.75λ। উত্তর: 0.75λ। -
৫৭০
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষা অনুসারে আলোক তরঙ্গ---
(i) কণাধর্মী
(ii) তরঙ্গধর্মী
(iii) অনুপ্রস্থ নিচের কোনটি সঠিক?- ক i
- খ ii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ii
এই তিনটি স্টেটমেন্ট আলাদাভাবে যাচাই করা যাক — (i) কণাধর্মী: ব্যতিচার (উপরিপাতনের ফলে সৃষ্ট গঠনমূলক/ধ্বংসাত্মক প্যাটার্ন) আলোর কণাতত্ত্ব দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায় না, তাই এই বক্তব্য এখানে প্রযোজ্য নয়। (ii) তরঙ্গধর্মী: ব্যতিচার শুধু তরঙ্গতত্ত্ব দিয়েই ব্যাখ্যা করা সম্ভব — এই পরীক্ষাই প্রথম প্রমাণ করে আলো তরঙ্গধর্মী। সঠিক। (iii) অনুপ্রস্থ: ব্যতিচার যেকোনো ধরনের তরঙ্গে (অনুদৈর্ঘ্য বা অনুপ্রস্থ) ঘটতে পারে (যেমন শব্দ তরঙ্গেও ব্যতিচার হয়) — তাই দ্বি-চিড় ব্যতিচার পরীক্ষা আলোর অনুপ্রস্থ ধর্ম প্রমাণ করে না (সেটা প্রমাণিত হয় সমবর্তন দ্বারা)। তাই iii ভুল। সুতরাং শুধু (ii) সঠিক। -
৫৭১
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় পর্দার কোনো বিন্দুর উজ্জ্বলতার জন্য শর্ত কোনটি?
- ক a sin θ = (2n+1) λ2
- খ a2 sin θ = λ4
- গ a sin θ = 2nλ2
- ঘ a2 sin θ = (2n+1)λ4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) a sin θ = 2nλ2
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় পর্দায় কোনো বিন্দু উজ্জ্বল (গঠনমূলক ব্যতিচার) হয় যখন দুই রশ্মির পথ পার্থক্য তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পূর্ণ গুণিতক হয়, অর্থাৎ পথ পার্থক্য = nλ (n = 0, 1, 2, …)। a sinθ রাশিটি এখানে পথ পার্থক্য বোঝায়, সুতরাং শর্ত হবে a sinθ = nλ = 2nλ2। (লক্ষণীয়, ক-অপশনে থাকা a sinθ = (2n+1)λ2 হলো অন্ধকার/ধ্বংসাত্মক ব্যতিচারের শর্ত, উজ্জ্বলতার নয়।) উত্তর: a sinθ = 2nλ2। -
৫৭২
ড. নিবিড় তার পরীক্ষাগারে ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষার মাধ্যমে আলোক ব্যতিচার পর্যবেক্ষণ করলেন। পরীক্ষাটি আলোক তত্ত্ব মেনে সংঘটিত করা হয়।
উক্ত পরীক্ষার জন্য আলোক বর্ণ কোনটি?- ক সাদা
- খ কালো
- গ গোলাপি
- ঘ হলুদ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) হলুদ
স্পষ্ট ও স্থায়ী ব্যতিচার ডোরা পেতে হলে আলো একবর্ণী (monochromatic) হতে হবে, কারণ ভিন্ন ভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো একসাথে থাকলে প্রতিটির ডোরা-প্রস্থ ভিন্ন হওয়ায় ডোরাগুলো একে অপরের উপর পড়ে অস্পষ্ট হয়ে যায় (সাদা আলোয় শুধু কেন্দ্রের কাছে কয়েকটি রঙিন ডোরা দেখা যায়, দূরে গেলে মিশে যায়)। সাদা ও গোলাপি আলো মিশ্র বর্ণের এবং কালো আলো নয়। প্রদত্ত অপশনগুলোর মধ্যে হলুদ আলোই একমাত্র প্রায়-একবর্ণী (যেমন সোডিয়াম বাতির হলুদ আলো) উৎস, যা ল্যাবরেটরিতে ইয়ং-এর পরীক্ষায় ব্যবহৃত হয়। উত্তর: হলুদ। -
৫৭৩
ড. নিবিড় তার পরীক্ষাগারে ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষার মাধ্যমে আলোক ব্যতিচার পর্যবেক্ষণ করলেন। পরীক্ষাটি আলোক তত্ত্ব মেনে সংঘটিত করা হয়।
এই পরীক্ষায় অন্ধকার ডোরা পাওয়ার জন্য দুটি তরঙ্গের---
(i) সম দশায় উপরিপাতিত হবে
(ii) ধ্বংসাত্মক ব্যতিচার হবে
(iii) লব্ধি তরঙ্গের তীব্রতা সর্বনিম্ন 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: গ) ii ও iii
অন্ধকার ডোরা পেতে হলে দুটি তরঙ্গের মধ্যে ধ্বংসাত্মক ব্যতিচার ঘটতে হবে — (i) সম দশায় উপরিপাতন হলে গঠনমূলক ব্যতিচার (উজ্জ্বল ডোরা) হয়, অন্ধকার ডোরা নয় — তাই i ভুল। (ii) ধ্বংসাত্মক ব্যতিচার সরাসরি অন্ধকার ডোরার সংজ্ঞা — সঠিক। (iii) ধ্বংসাত্মক ব্যতিচারে দুই তরঙ্গের বিস্তার একে অপরকে বাতিল করায় লব্ধি তরঙ্গের তীব্রতা সর্বনিম্ন (আদর্শ ক্ষেত্রে শূন্য) হয় — সঠিক। সুতরাং ii ও iii সঠিক। -
৫৭৪
পৃথিবীর চারপাশে যদি বায়ুমণ্ডল না থাকতো, তাহলে পৃথিবী থেকে আকাশের রং কী রকম দেখা যেত?
- ক সাদা
- খ নীল
- গ কালো
- ঘ গোলাপি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কালো
পৃথিবীর আকাশ নীল দেখায় বায়ুমণ্ডলে থাকা গ্যাস অণু দ্বারা সূর্যালোকের রশ্মি বিক্ষেপণের (scattering) কারণে — ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের (নীল) আলো বেশি বিক্ষিপ্ত হয়ে আকাশজুড়ে ছড়িয়ে পড়ে। বায়ুমণ্ডল না থাকলে আলো বিক্ষিপ্ত হওয়ার কোনো মাধ্যম থাকবে না, ফলে সূর্য ছাড়া বাকি আকাশ সম্পূর্ণ অন্ধকার (কালো) দেখাবে — যেমনটা চাঁদে নভোচারীরা দেখেন। উত্তর: কালো। -
৫৭৫
বৃষ্টির দিনে পানির ওপর তেলের পাতলা ফিল্ম সুন্দর সুন্দর রং দেখায়। এর কারণ---
- ক বিচ্ছুরণ
- খ সমবর্তন
- গ ব্যতিচার
- ঘ অপবর্তন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ব্যতিচার
পানির উপর তেলের পাতলা ফিল্মে আলো পড়লে ফিল্মের উপরের ও নিচের তল থেকে প্রতিফলিত রশ্মিদ্বয় পরস্পরের সাথে উপরিপাতিত হয়ে ব্যতিচার সৃষ্টি করে। ফিল্মের বেধ বিভিন্ন স্থানে সামান্য ভিন্ন হওয়ায় এবং সাদা আলোর বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য গঠনমূলক/ধ্বংসাত্মক শর্ত ভিন্ন হওয়ায় বিভিন্ন রঙ ফুটে ওঠে (থিন-ফিল্ম ইন্টারফারেন্স)। উত্তর: ব্যতিচার। -
৫৭৬
কোনো অপবর্তন গ্রেটিং-এর প্রতি সেন্টিমিটারে 5000 রেখা রয়েছে। এর ভেতর দিয়ে 5890 Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো ফেললে দ্বিতীয় চরমের জন্য অপবর্তন কোণ কত?
- ক 46°
- খ 16.2°
- গ 45.99°
- ঘ 45.03°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ?)
গ্রেটিং সমীকরণ: d sinθ = nλ।
বইয়ের তথ্য অনুযায়ী প্রতি সেন্টিমিটারে N = 5000 রেখা, তাই d = 15000 cm = 2 × 10−6 m; λ = 5890 Å = 5.89 × 10−7 m; n = 2।
sinθ = 2 × 5.89 × 10−72 × 10−6 = 0.589 ⇒ θ ≈ 36.1°, যা কোনো বিকল্পের সাথে মেলে না।
প্রতি ইঞ্চিতে প্রায় 15000 রেখা (d ≈ 1.693 × 10−6 m) ধরলে sinθ = 2 × 5.89 × 10−71.693 × 10−6 ≈ 0.6957 ⇒ θ ≈ 44.08°, যা বিকল্প ঙ (44.01°)-এর সবচেয়ে কাছাকাছি। উত্তর: ঙ।
বিঃদ্রঃ বইয়ে প্রদত্ত মান (প্রতি সেন্টিমিটারে 5000 রেখা) দিয়ে কোনো বিকল্প মেলে না; প্রশ্নের মানে মুদ্রণ ত্রুটি আছে। -
৫৭৭
তরঙ্গ গতির ক্ষেত্রে আলো এবং শব্দ আচরণগতভাবে প্রত্যেকে সদৃশ কেবলমাত্র ব্যতীত---
- ক প্রতিফলন
- খ প্রতিসরণ
- গ সমবর্তন
- ঘ অপবর্তন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সমবর্তন
আলো ও শব্দ — দুটোই তরঙ্গ হওয়ায় প্রতিফলন, প্রতিসরণ, অপবর্তন ও ব্যতিচার উভয়েই একইভাবে দেখা যায়। কিন্তু সমবর্তন (polarization) শুধুমাত্র অনুপ্রস্থ তরঙ্গেই সম্ভব। আলো একটি অনুপ্রস্থ তরঙ্গ হওয়ায় সমবর্তিত হতে পারে, কিন্তু শব্দ অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ হওয়ায় কখনোই সমবর্তিত হয় না। তাই তরঙ্গ আচরণের দিক থেকে আলো ও শব্দ যেসব ঘটনায় একে অপরের থেকে আলাদা আচরণ করে, তার মধ্যে সমবর্তনই একমাত্র ব্যতিক্রম। উত্তর: সমবর্তন। -
৫৭৮
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় যদি তরঙ্গদৈর্ঘ্য দ্বিগুণ করা হয় তবে পটির প্রস্থ β হবে---
- ক β2
- খ 2β
- গ 3β
- ঘ β
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2β
ডোরার প্রস্থ β = λDd, অর্থাৎ β সরাসরি তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ-এর সমানুপাতিক (D ও d অপরিবর্তিত থাকলে)। λ দ্বিগুণ করলে β-ও দ্বিগুণ হবে। উত্তর: 2β। -
৫৭৯
তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গ শূন্যস্থান থেকে কোনো মাধ্যমে প্রবেশ করলে ওর যে ধর্মটি অপরিবর্তিত থাকে তা হলো---
- ক বেগ
- খ তরঙ্গদৈর্ঘ্য
- গ কম্পাঙ্ক
- ঘ বিস্তার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কম্পাঙ্ক
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ শূন্যস্থান থেকে কোনো মাধ্যমে প্রবেশ করলে তার কম্পাঙ্ক (frequency) অপরিবর্তিত থাকে — কারণ কম্পাঙ্ক উৎসের কম্পন-হার দ্বারা নির্ধারিত হয়, মাধ্যমের ধর্মের উপর নির্ভর করে না। তবে বেগ v = cn এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ = λ0n অনুযায়ী উভয়ই পরিবর্তিত হয় (মাধ্যমে বেগ ও তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমে যায়, n = প্রতিসরাঙ্ক)। উত্তর: কম্পাঙ্ক। -
৫৮০
ইয়ং-এর দ্বি-চিড় পরীক্ষায় বেগুনি (λ = 4000 Å) এবং লাল (λ = 8000 Å) বর্ণের আলোর জন্য ব্যতিচার ঝালর প্রস্থের অনুপাত হলো---
- ক 1 : 2
- খ 2 : 1
- গ 4 : 1
- ঘ 1 : 4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1 : 2
ডোরার প্রস্থ β = λDd, অর্থাৎ β ∝ λ (D, d অপরিবর্তিত থাকলে)। β_বেগুনি : β_লাল = λ_বেগুনি : λ_লাল = 4000 : 8000 = 1 : 2। উত্তর: 1 : 2।
ভৌত আলোকবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।