পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Dhaka Board • ঢাকা বোর্ড ২০১৬

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উভয় চিত্রে H2H_2 পরমাণুর মডেল দেখানো হলো :-[h=6.63×10−34 J s;ϵ0=8.85×10−12C2 N−1 m−2,e=1.6×10−19C;m=9.1×10−31 kg; \begin{array}{l}{\left[\mathrm{h}=6.63 \times 10^{-34} \mathrm{~J} \mathrm{~s} ; \epsilon_{0}=8.85 \times 10^{-12} \mathrm{C}^{2} \mathrm{~N}^{-1} \mathrm{~m}^{-2},\right.} \ \mathrm{e}=1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C} ; \mathrm{m}=9.1 \times 10^{-31} \mathrm{~kg} ;\end{array} H2H_2 পরমাণুর ভূমি অবস্থার শক্তি = 13.6eV13.6eV]

  1. ক)

    জড় প্রসঙ্গ কাঠামো কী?

    (1)
  2. খ)

    “কোনো ধাতুর ফটোতড়িৎ ক্রিয়া তার সূচন কম্পাঙ্কের উপর নির্ভরশীল"- ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    চিত্র (i) এ ইলেকট্রনটি যে কক্ষপথে অবস্থিত তার ব্যাসার্ধ নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    কোন চিত্রে ইলেকট্রনের কক্ষচ্যুতি ঘটবে? গাণিতিক বিশ্লেষণের সাহায্যে মন্তব্য কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    পরস্পরের সাপেক্ষে ধ্রুববেগে গতিশীল যে সকল প্রসঙ্গ কাঠামোতে নিউটনের গতিসূত্রসমূহ প্রযোজ্য হয়, তাদেরকে জড় প্রসঙ্গ কাঠামো বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    ধাতব পৃষ্ঠ থেকে ইলেকট্রন নির্গত হওয়ার জন্য একটি ন্যূনতম শক্তির প্রয়োজন হয়, যা ধাতুর কার্য-অপেক্ষক (W0W_0) নামে পরিচিত। আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক একটি নির্দিষ্ট ন্যূনতম মানের কম হলে আলো থেকে ইলেকট্রন কোনোভাবেই কার্য-অপেক্ষকের সমপরিমাণ শক্তি গ্রহণ করতে পারে না, ফলে কোনো ফটোইলেকট্রন নির্গত হয় না। এই নির্দিষ্ট ন্যূনতম কম্পাঙ্ককে সূচন কম্পাঙ্ক (f0f_0) বলে। আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক f≥f0f \ge f_0 হলেই কেবল ফটোতড়িৎ ক্রিয়া সংঘটিত হয়। তাই ফটোতড়িৎ ক্রিয়া সূচন কম্পাঙ্কের উপর নির্ভরশীল।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    চিত্র (i)-এ ইলেকট্রনটি প্রথম কক্ষপথে (n=1n=1) অবস্থিত।

    আমরা জানি, বোর পরমাণু মডেল অনুসারে nn-তম কক্ষপথের ব্যাসার্ধ:
    rn=ϵ0n2h2πme2r_n = \frac{\epsilon_0 n^2 h^2}{\pi m e^2}

    উদ্দীপক অনুসারে:
    n=1n = 1
    h=6.63×10−34 J sh = 6.63 \times 10^{-34} \text{ J s}
    ϵ0=8.85×10−12 C2N−1m−2\epsilon_0 = 8.85 \times 10^{-12} \text{ C}^2\text{N}^{-1}\text{m}^{-2}
    m=9.1×10−31 kgm = 9.1 \times 10^{-31} \text{ kg}
    e=1.6×10−19 Ce = 1.6 \times 10^{-19} \text{ C}

    মান বসিয়ে পাই,
    r1=8.85×10−12×(1)2×(6.63×10−34)23.1416×9.1×10−31×(1.6×10−19)2r_1 = \frac{8.85 \times 10^{-12} \times (1)^2 \times (6.63 \times 10^{-34})^2}{3.1416 \times 9.1 \times 10^{-31} \times (1.6 \times 10^{-19})^2}
    r1=3.8902×10−787.3188×10−68=5.315×10−11 mr_1 = \frac{3.8902 \times 10^{-78}}{7.3188 \times 10^{-68}} = 5.315 \times 10^{-11} \text{ m}

    অতএব, ইলেকট্রনটির কক্ষপথের ব্যাসার্ধ 5.315×10−11 m5.315 \times 10^{-11} \text{ m} বা 0.5315 A˚0.5315 \text{ \AA}।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    চিত্র (i) ও চিত্র (ii) উভয় ক্ষেত্রেই ইলেকট্রনটি প্রথম কক্ষপথে (n=1n=1) অবস্থিত। উদ্দীপক অনুসারে ভূমি অবস্থায় হাইড্রোজেন পরমাণুর বন্ধন শক্তি E1=13.6 eVE_1 = 13.6 \text{ eV}।

    ইলেকট্রনটির পরবর্তী কক্ষপথে (n=2n=2) স্থানান্তরের জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম শক্তি:
    ΔE=E2−E1=−13.622−(−13.6)=−3.4+13.6=10.2 eV\Delta E = E_2 - E_1 = -\frac{13.6}{2^2} - (-13.6) = -3.4 + 13.6 = 10.2 \text{ eV}
    এবং পরমাণু হতে সম্পূর্ণরূপে কক্ষচ্যুত বা আয়নিত করতে প্রয়োজনীয় শক্তি =13.6 eV= 13.6 \text{ eV}।

    চিত্র (i)-এ আপতিত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ1=2500 A˚=2500×10−10 m\lambda_1 = 2500 \text{ \AA} = 2500 \times 10^{-10} \text{ m}।
    চিত্র (i)-এর ফোটনের শক্তি:
    E(i)=hcλ1=6.63×10−34×3×1082500×10−10 JE_{(i)} = \frac{hc}{\lambda_1} = \frac{6.63 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{2500 \times 10^{-10}} \text{ J}
    E(i)=1.989×10−252.5×10−7=7.956×10−19 JE_{(i)} = \frac{1.989 \times 10^{-25}}{2.5 \times 10^{-7}} = 7.956 \times 10^{-19} \text{ J}
    E(i)=7.956×10−191.6×10−19 eV≈4.97 eVE_{(i)} = \frac{7.956 \times 10^{-19}}{1.6 \times 10^{-19}} \text{ eV} \approx 4.97 \text{ eV}

    চিত্র (ii)-এ আপতিত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ2=4500 A˚=4500×10−10 m\lambda_2 = 4500 \text{ \AA} = 4500 \times 10^{-10} \text{ m}।
    চিত্র (ii)-এর ফোটনের শক্তি:
    E(ii)=hcλ2=6.63×10−34×3×1084500×10−10 JE_{(ii)} = \frac{hc}{\lambda_2} = \frac{6.63 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{4500 \times 10^{-10}} \text{ J}
    E(ii)=1.989×10−254.5×10−7=4.42×10−19 JE_{(ii)} = \frac{1.989 \times 10^{-25}}{4.5 \times 10^{-7}} = 4.42 \times 10^{-19} \text{ J}
    E(ii)=4.42×10−191.6×10−19 eV≈2.76 eVE_{(ii)} = \frac{4.42 \times 10^{-19}}{1.6 \times 10^{-19}} \text{ eV} \approx 2.76 \text{ eV}

    দেখা যাচ্ছে যে, কোনো ফোটনের শক্তিই প্রথম কক্ষপথ থেকে দ্বিতীয় কক্ষপথে স্থানান্তরের প্রয়োজনীয় শক্তি 10.2 eV10.2 \text{ eV} অথবা পরমাণু থেকে মুক্ত হওয়ার বন্ধনশক্তি 13.6 eV13.6 \text{ eV}-এর সমান বা বেশি নয়। ফলে তাত্ত্বিকভাবে কোনো চিত্রেই ইলেকট্রনের কক্ষচ্যুতি বা স্থানান্তর ঘটবে না।

    (তবে যদি প্রশ্নকর্তা ইলেকট্রনটিকে দ্বিতীয় কক্ষপথে (n=2n=2) বিবেচনা করে থাকেন, সেক্ষেত্রে দ্বিতীয় কক্ষপথের বন্ধন শক্তি 3.4 eV3.4 \text{ eV}। সেই ক্ষেত্রে চিত্র (i)-এর ফোটনের শক্তি (4.97 eV4.97 \text{ eV}) বন্ধন শক্তির চেয়ে বেশি হওয়ায় কেবল চিত্র (i)-এ ইলেকট্রনটির কক্ষচ্যুতি ঘটবে)।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন