পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা • Mymensingh Board • ময়মনসিংহ বোর্ড ২০২৩
পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন
পটাশিয়ামের কার্য অপেক্ষক 2 eV. পটাশিয়ামের একটি পাতের উপর প্রথমে 300 এর আলো আপতিত হলো। পরবর্তীতে 4500 এর আলো ফেলা হলোঃh= 6.63 × 10-34 J-s
- ক)(1)
কাল দীর্ঘায়ন কাকে বলে?
- খ)(2)
চলমান বস্তুর দৈর্ঘ্য কখনও শূন্য হয় না কেন? ব্যাখ্যা কর।
- গ)(3)
১ম ক্ষেত্রে নিঃসৃত ইলেকট্রনের গতিশক্তি নির্ণয় কর।
- ঘ)(4)
"একই ধাতুর উপর আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়ালে নিবৃত্তি বিভব কমে যায়" -উদ্দীপকের আলোকে গাণিতিকভাবে যাচাই কর।
উত্তর ও ব্যাখ্যা
- ক)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
কোনো পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে গতিশীল অবস্থায় থাকা একটি ঘড়ি স্থির অবস্থার ঘড়ির চেয়ে ধীরে চলে— এই ঘটনাকে কাল দীর্ঘায়ন (Time Dilation) বলে।
- খ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
বিশেষ আপেক্ষিকতা অনুসারে গতিশীল বস্তুর দৈর্ঘ্য L = L₀√(1 - v²/c²), যেখানে L₀ হলো নিশ্চল দৈর্ঘ্য, v হলো বস্তুর বেগ এবং c হলো আলোর বেগ।
দৈর্ঘ্য L = 0 হতে হলে √(1 - v²/c²) = 0 হতে হবে, অর্থাৎ v = c হতে হবে। কিন্তু ভরযুক্ত কোনো বস্তুর বেগ কখনোই আলোর বেগ c-এর সমান বা তার চেয়ে বেশি হতে পারে না (কারণ তখন ভর অসীম হয়ে যাবে, যা বাস্তবে অসম্ভব)। সুতরাং, v < c হওয়ায় L কখনোই শূন্য হতে পারে না। - গ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
দেওয়া আছে,
পটাশিয়ামের কার্য-অপেক্ষক, W₀ = 2 eV = 2 × 1.6 × 10⁻¹⁹ J = 3.2 × 10⁻¹⁹ J
১ম ক্ষেত্রে আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ₁ = 300 Å = 300 × 10⁻¹⁰ m = 3 × 10⁻⁸ m
প্লাঙ্কের ধ্রুবক, h = 6.63 × 10⁻³⁴ J·s
আলোর বেগ, c = 3 × 10⁸ m/s১ম ক্ষেত্রে আপতিত ফোটনের শক্তি,
E₁ = hc / λ₁
= (6.63 × 10⁻³⁴ × 3 × 10⁸) / (3 × 10⁻⁸)
= 6.63 × 10⁻¹⁸ Jআইনস্টাইনের আলোকতড়িৎ সমীকরণ অনুসারে,
E₁ = W₀ + K_max1
বা, K_max1 = E₁ - W₀
= 6.63 × 10⁻¹⁸ J - 3.2 × 10⁻¹⁹ J
= 6.31 × 10⁻¹⁸ J (বা 39.4375 eV)অতএব, ১ম ক্ষেত্রে নিঃসৃত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি 6.31 × 10⁻¹⁸ J (বা 39.44 eV)।
- ঘ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
দেওয়া আছে,
কার্য-অপেক্ষক, W₀ = 2 eV = 3.2 × 10⁻¹⁹ J১ম ক্ষেত্রে আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ₁ = 300 Å = 3 × 10⁻⁸ m
গতিশক্তি, K_max1 = 6.31 × 10⁻¹⁸ J
আমরা জানি, K_max1 = e·V_s1
বা, ১ম ক্ষেত্রে নিবৃত্তি বিভব, V_s1 = K_max1 / e = (6.31 × 10⁻¹⁸ J) / (1.6 × 10⁻¹⁹ C) ≈ 39.44 V২য় ক্ষেত্রে আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ₂ = 4500 Å = 4500 × 10⁻¹⁰ m = 4.5 × 10⁻⁷ m
আপতিত ফোটনের শক্তি, E₂ = hc / λ₂
= (6.63 × 10⁻³⁴ × 3 × 10⁸) / (4.5 × 10⁻⁷)
= 4.42 × 10⁻¹⁹ J
ইলেকট্রন-ভোল্টে, E₂ = (4.42 × 10⁻¹⁹) / (1.6 × 10⁻¹⁹) = 2.7625 eV২য় ক্ষেত্রে নিঃসৃত ইলেকট্রনের গতিশক্তি,
K_max2 = E₂ - W₀ = 2.7625 eV - 2 eV = 0.7625 eV = 1.22 × 10⁻¹⁹ J২য় ক্ষেত্রে নিবৃত্তি বিভব,
V_s2 = K_max2 / e = 0.7625 Vদেখা যাচ্ছে যে, λ₂ > λ₁ কিন্তু V_s2 < V_s1।
অতএব, আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বৃদ্ধি করলে ফোটনের শক্তি হ্রাস পায়, যার ফলে নিঃসৃত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি কমে যায় এবং নিবৃত্তি বিভবও কমে যায়। উক্তিটি গাণিতিকভাবে যাচাই করা হলো।
আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও