পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা • Cumilla Board • কুমিল্লা বোর্ড ২০১৬

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

নিলয় সিজিয়াম ধাতুর পাতে 4×10−7 m4 \times 10^{-7} \mathrm{~m} তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো আপতিত করে ফটো তড়িৎ ক্রিয়ার পরীক্ষণ পরিচালনা করছে। সে নিবৃত্তি বিভবের মান পেল 2 V। পরবর্তীতে সে 4×10−7 m4 \times 10^{-7} \mathrm{~m} তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লাল আলো ব্যবহার করে। [ইলেকট্রনের ভর 9.1×10−31 kg9.1 \times 10^{-31} \mathrm{~kg} ]

  1. ক)

    প্রবাহ বিবর্ধক গুণক কাকে বলে?

    (1)
  2. খ)

    তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায় কেন?

    (2)
  3. গ)

    উদ্দীপক অনুসারে ফটোইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিবেগ নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    লাল আলো ব্যবহার করায় ফটোতড়িৎ প্রবাহ ঘটবে কি-না ব্যাখ্যা কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    সাধারণ পিঠ (common base) সংযোগে সংগ্রাহক প্রবাহের পরিবর্তন ও নিঃসারক প্রবাহের পরিবর্তনের অনুপাতকে প্রবাহ বিবর্ধক গুণক (α\alpha) বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে অর্ধপরিবাহীর পরমাণুগুলোর মধ্যে অবস্থিত সমযোজী বন্ধনগুলো ভেঙে গিয়ে প্রচুর পরিমাণে মুক্ত ইলেকট্রন এবং হোল সৃষ্টি হয়। এই মুক্ত চার্জ বাহকগুলোর ঘনত্ব বৃদ্ধি পাওয়ার ফলে রোধ হ্রাস পায় এবং বিদ্যুৎ পরিবাহিতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    দেওয়া আছে,
    নিবৃত্তি বিভব, V0=2 VV_0 = 2\text{ V}
    ইলেকট্রনের ভর, m=9.1×10−31 kgm = 9.1 \times 10^{-31}\text{ kg}
    ইলেকট্রনের চার্জ, e=1.6×10−19 Ce = 1.6 \times 10^{-19}\text{ C}

    আমরা জানি,
    সর্বোচ্চ গতিশক্তি, Kmax⁡=eV0=12mvmax⁡2K_{\max} = e V_0 = \frac{1}{2} m v_{\max}^2

    বা, vmax⁡=2eV0mv_{\max} = \sqrt{\frac{2 e V_0}{m}}
    বা, vmax⁡=2×1.6×10−19×29.1×10−31v_{\max} = \sqrt{\frac{2 \times 1.6 \times 10^{-19} \times 2}{9.1 \times 10^{-31}}}
    বা, vmax⁡=6.4×10−199.1×10−31=7.033×1011≈8.39×105 m/sv_{\max} = \sqrt{\frac{6.4 \times 10^{-19}}{9.1 \times 10^{-31}}} = \sqrt{7.033 \times 10^{11}} \approx 8.39 \times 10^5\text{ m/s}

    অতএব, ফটোইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিবেগ 8.39×105 m/s8.39 \times 10^5\text{ m/s}।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    প্রথম ক্ষেত্রে,
    আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ=4×10−7 m\lambda = 4 \times 10^{-7}\text{ m}
    আপতিত আলোর শক্তি, E=hcλ=6.626×10−34×3×1084×10−7=4.9695×10−19 J≈3.106 eVE = \frac{hc}{\lambda} = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{4 \times 10^{-7}} = 4.9695 \times 10^{-19}\text{ J} \approx 3.106\text{ eV}

    সর্বোচ্চ গতিশক্তি, Kmax⁡=eV0=1.6×10−19×2=3.2×10−19 J=2 eVK_{\max} = e V_0 = 1.6 \times 10^{-19} \times 2 = 3.2 \times 10^{-19}\text{ J} = 2\text{ eV}

    আইনস্টাইনের আলোক-তড়িৎ সমীকরণ অনুসারে ধাতুর কার্যঅপেক্ষক,
    W0=E−Kmax⁡=3.106 eV−2 eV=1.106 eV=1.7695×10−19 JW_0 = E - K_{\max} = 3.106\text{ eV} - 2\text{ eV} = 1.106\text{ eV} = 1.7695 \times 10^{-19}\text{ J}

    উদ্দীপকে পরবর্তীতে 4×10−7 m4 \times 10^{-7}\text{ m} তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লাল আলো ব্যবহারের কথা বলা হয়েছে (অথবা দৃশ্যমান লাল আলোর সাধারণ তরঙ্গদৈর্ঘ্য ≈7×10−7 m\approx 7 \times 10^{-7}\text{ m})।
    যদি উদ্দীপকে উল্লেখিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ′=4×10−7 m\lambda' = 4 \times 10^{-7}\text{ m} বিবেচনা করা হয়, তবে এই আলোর ফোটন শক্তি কার্যঅপেক্ষক W0W_0 (1.106 eV1.106\text{ eV}) অপেক্ষা বেশি (3.106 eV3.106\text{ eV}) হওয়ায় ফটোতড়িৎ প্রবাহ ঘটবে।
    অন্যদিকে, যদি লাল আলোর সাধারণ তরঙ্গদৈর্ঘ্য (λred≈6.5×10−7 m\lambda_{\text{red}} \approx 6.5 \times 10^{-7}\text{ m} থেকে 7.5×10−7 m7.5 \times 10^{-7}\text{ m}) হিসাব করা হয়, তবে লাল আলোর ফোটন শক্তি:
    Ered=hcλred≈6.626×10−34×3×1087×10−7≈2.84×10−19 J≈1.77 eVE_{\text{red}} = \frac{hc}{\lambda_{\text{red}}} \approx \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{7 \times 10^{-7}} \approx 2.84 \times 10^{-19}\text{ J} \approx 1.77\text{ eV}
    যেহেতু সিজিয়ামের নির্ণীত কার্যঅপেক্ষক (1.106 eV1.106\text{ eV}) লাল আলোর ফোটন শক্তি (1.77 eV1.77\text{ eV}) অপেক্ষা কম (Ered>W0E_{\text{red}} > W_0), তাই লাল আলো ব্যবহার করলেও ফটোইলেকট্রন নির্গত হবে এবং ফটোতড়িৎ প্রবাহ ঘটবে।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন