পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Rajshahi Board • রাজশাহী বোর্ড ২০১৯

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

ওপরের চিত্রে আলোক তড়িৎ পরীক্ষায় একটি পরমাণুর চতুর্থ কক্ষপথ হতে একটি ইলেকট্রন ৩য় কক্ষপথে ফিরে আসে। ফলে একটি ফোটন নির্গত হয়।উল্ল্রখ্য যে, প্লাঙ্কের ধ্রুবকের মান, ইলেকট্রনের ভর, ইলেকটনের চার্জ এবং শূন্যস্থানের ভেদনযোগ্যতার মান যথাক্রমে 6.63×10−34Js,9.1×10−31 kg 6.63 \times 10^{-34} \mathrm{Js}, 9.1 \times 10^{-31} \mathrm{~kg} , 1.6×10−19C 1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C} এবং 8.854×10−12C2 N−1 m−2 8.854 \times 10^{-12} \mathrm{C}^{2} \mathrm{~N}^{-1} \mathrm{~m}^{-2} ।

  1. ক)

    লেপটন কণা কী?

    (1)
  2. খ)

    একটি ট্রানজিস্টরের বেস-ইমিটার বায়াসিং কি রকম হওয়া উচিত? ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    ৩য় কক্ষপথের ব্যাসার্ধ কত হবে?

    (3)
  4. ঘ)

    উদ্দীপকের তথ্য মতে বিকিরিত ফোটনের আলো দেখা যাবে কি? গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করে তোমার মতামত দাও।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    যেসব মৌলিক কণা সবল নিউক্লীয় মিথস্ক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে না এবং স্পিন অর্ধ-পূর্ণসংখ্যা (ফার্মিয়ন), তাদেরকে লেপটন (Lepton) কণা বলে (যেমন: ইলেকট্রন, মিউয়ন, নিউট্রিনো ইত্যাদি)।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    একটি ট্রানজিস্টরকে স্বাভাবিকভাবে কাজ করানোর (সক্রিয় বা অ্যাক্টিভ মোডে পরিচালনার) জন্য এর বেস-ইমিটার (Base-Emitter) জংশন সর্বদা সম্মুখমুখী ঝোঁক বা ফরওয়ার্ড বায়াসিং (Forward Biasing)-এ রাখতে হয়।

    ব্যাখ্যা: ট্রানজিস্টরে ইমিটারের কাজ হলো প্রচুর সংখ্যক আধান বাহক (ইলেকট্রন বা হোল) বেসের দিকে নিক্ষেপ করা। বেস-ইমিটার সংযোগকে সম্মুখবর্তী বায়াস প্রদান করলে ইমিটার-বেস সংযোগস্থলের বিভব প্রাচীর হ্রাস পায়, যার ফলে নিঃসারক বা ইমিটার থেকে সংখ্যাগরিষ্ঠ আধান বাহক খুব সহজেই বেসে প্রবেশ করতে পারে এবং ট্রানজিস্টরের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ নিশ্চিত হয়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপক অনুসারে হাইড্রোজেন পরমাণুর জন্য,
    কক্ষপথ সংখ্যা, n=3n = 3
    প্লাঙ্কের ধ্রুবক, h=6.63×10−34 J⋅sh = 6.63 \times 10^{-34} \text{ J}\cdot\text{s}
    শূন্যস্থানের ভেদনযোগ্যতা, ε0=8.854×10−12 C2N−1m−2\varepsilon_0 = 8.854 \times 10^{-12} \text{ C}^2\text{N}^{-1}\text{m}^{-2}
    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}

    বোরের পরমাণু মডেল অনুসারে nn-তম কক্ষপথের ব্যাসার্ধ:
    rn=ε0n2h2πme2r_n = \frac{\varepsilon_0 n^2 h^2}{\pi m e^2}

    অতএব, ৩য় কক্ষপথের ব্যাসার্ধ (r3r_3):
    r3=8.854×10−12×32×(6.63×10−34)23.1416×(9.1×10−31)×(1.6×10−19)2r_3 = \frac{8.854 \times 10^{-12} \times 3^2 \times (6.63 \times 10^{-34})^2}{3.1416 \times (9.1 \times 10^{-31}) \times (1.6 \times 10^{-19})^2}
    r3=8.854×10−12×9×4.3957×10−673.1416×9.1×10−31×2.56×10−38r_3 = \frac{8.854 \times 10^{-12} \times 9 \times 4.3957 \times 10^{-67}}{3.1416 \times 9.1 \times 10^{-31} \times 2.56 \times 10^{-38}}
    r3=3.503×10−777.320×10−68≈4.785×10−10 mr_3 = \frac{3.503 \times 10^{-77}}{7.320 \times 10^{-68}} \approx 4.785 \times 10^{-10} \text{ m}

    সুতরাং, ৩য় কক্ষপথের ব্যাসার্ধ হবে প্রায় 4.785×10−10 m4.785 \times 10^{-10} \text{ m} (বা 4.77×10−10 m4.77 \times 10^{-10} \text{ m})।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপকে ইলেকট্রনটি n2=4n_2 = 4 কক্ষপথ হতে n1=3n_1 = 3 কক্ষপথে ফিরে আসে।

    আমরা জানি, হাইড্রোজেন পরমাণুর ক্ষেত্রে নির্গত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ণয়ের সূত্র:
    1λ=RH(1n12−1n22)\frac{1}{\lambda} = R_H \left(\frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2}\right)

    যেখানে রিডবার্গ ধ্রুবক, RH=me48ε02h3c≈1.097×107 m−1R_H = \frac{m e^4}{8 \varepsilon_0^2 h^3 c} \approx 1.097 \times 10^7 \text{ m}^{-1}
    এবং n1=3n_1 = 3, n2=4n_2 = 4।

    বা,
    1λ=1.097×107(132−142)\frac{1}{\lambda} = 1.097 \times 10^7 \left(\frac{1}{3^2} - \frac{1}{4^2}\right)
    1λ=1.097×107(19−116)\frac{1}{\lambda} = 1.097 \times 10^7 \left(\frac{1}{9} - \frac{1}{16}\right)
    1λ=1.097×107×7144≈5.3326×105 m−1\frac{1}{\lambda} = 1.097 \times 10^7 \times \frac{7}{144} \approx 5.3326 \times 10^5 \text{ m}^{-1}

    λ=15.3326×105≈1.875×10−6 m=1875 nm\lambda = \frac{1}{5.3326 \times 10^5} \approx 1.875 \times 10^{-6} \text{ m} = 1875 \text{ nm}

    দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পাল্লা হলো প্রায় 380 nm380 \text{ nm} থেকে 780 nm780 \text{ nm} (বা 400 nm400 \text{ nm} থেকে 700 nm700 \text{ nm})।

    যেহেতু নির্গত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য (1875 nm1875 \text{ nm}) দৃশ্যমান আলোর পাল্লার চেয়ে অনেক বেশি এবং এটি অবলোহিত (Infrared) অঞ্চলে অবস্থিত, তাই বিকিরিত ফোটনের আলো খালি চোখে দেখা যাবে না।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন