পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো গতিশীল পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে গতিশীল অবস্থায় কোনো বস্তুর দৈর্ঘ্যের যে হ্রাস ঘটে, তাকে দৈর্ঘ্য সংকোচন (Length Contraction) বলে। অর্থাৎ, কোনো স্থির পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে গতিশীল বস্তুর দৈর্ঘ্য তার নিশ্চল দৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট হয়।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   হাইড্রোজেন পরমাণুর ইলেকট্রনের বেগ তার কক্ষপথের ব্যাসার্ধের বর্গমূলের ব্যস্তানুপাতিক (v ∝ 1/√r)।

   ব্যাখ্যা:
   বোরের পরমাণু মডেল অনুসারে, r ব্যাসার্ধের কক্ষপথে v দ্রুতিতে আবর্তনশীল m ভরের ইলেকট্রনের জন্য প্রয়োজনীয় কেন্দ্রমুখী বল স্থির তড়িৎ আকর্ষণ বল দ্বারা সরবরাহ হয়:
   (m v²) / r = (1 / 4πε₀) · (e² / r²)
   বা, v² = e² / (4πε₀ m r)
   বা, v = √[e² / (4πε₀ m r)]

   যেহেতু e, m এবং ε₀ ধ্রুবক, তাই:
   v ∝ 1 / √r

   সুতরাং, পরমাণুর কক্ষপথের ব্যাসার্ধ যত বৃদ্ধি পায়, ইলেকট্রনের বেগ তত তার বর্গমূলের ব্যস্তানুপাতে হ্রাস পায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে প্রদত্ত ডায়োডের সম্মুখবর্তী বায়াস বৈশিষ্ট্যের লেখচিত্র (I_f বনাম V_f) হতে দেখা যায়:

   A বিন্দুতে ডায়োডের বিভব, V_A = 0.6 V
   B বিন্দুতে ডায়োডের বিভব, V_B = 0.9 V

   অতএব, A ও B বিন্দুর মধ্যে বিভব পার্থক্য,
   ΔV = V_B - V_A
   = 0.9 V - 0.6 V
   = 0.3 V

   সুতরাং, A ও B বিন্দুর মধ্যবর্তী বিভব পার্থক্য 0.3 V।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের বর্তনীতে D₁, D₂ বিপরীত সমান্তরালে যুক্ত। এর ফলে বর্তনীর উৎসের দিক যাই হোক না কেন, সমান্তরাল অংশের মধ্য দিয়ে যেকোনো একটি ডায়োড সম্মুখমুখী বায়াসে থাকবে। এখন A ও B প্রান্তের মধ্যে D₃ ডায়োডটি সংযোগের উপর ভিত্তি করে ভোল্টমিটার বা বাতির দুই প্রান্তে সর্বনিম্ন ও সর্বোচ্চ পাঠ পাওয়া যাবে:

   ১. সর্বনিম্ন পাঠের ক্ষেত্রে:
   বর্তনীতে D₃ ডায়োডটিকে এমনভাবে স্থাপন করতে হবে যাতে এটি বিমুখী বায়াসপ্রাপ্ত (Reverse Biased) হয়। যদি D₃-এর p-প্রান্ত B-এর দিকে এবং n-প্রান্ত A-এর দিকে (অথবা বর্তনীর সামগ্রিক তড়িৎ প্রবাহের বিপরীতমুখী করে) স্থাপন করা হয়, তবে ডায়োডটি রিভার্স বায়াসে চলে যাবে। একটি আদর্শ ডায়োডের বিমুখী রোধ তাত্ত্বিকভাবে অসীম (বা অত্যন্ত উচ্চ), ফলে বর্তনী প্রায় খোলা বর্তনীর (Open Circuit) মতো আচরণ করবে এবং বর্তনী দিয়ে কোনো তড়িৎ প্রবাহিত হবে না। ফলে বাতি বা ভোল্টমিটারের পাঠ সর্বনিম্ন (শূন্য ভোল্ট) হবে।
   [বর্তনী চিত্র: D₃ ডায়োডটিকে রিভার্স বায়াসে A ও B-এর মাঝে প্রতীকীভাবে উল্টো করে দেখানো হবে (A থেকে B এর দিকে n-p প্রান্ত)]

   ২. সর্বোচ্চ পাঠের ক্ষেত্রে:
   বর্তনীতে D₃ ডায়োডটিকে এমনভাবে সম্মুখ ঝোঁকে (Forward Biased) যুক্ত করতে হবে যাতে এটি তড়িৎ চলাচলে বাধা না দেয় (p-প্রান্ত A-এর সাথে এবং n-প্রান্ত B-এর সাথে)। এই সংযোগে D₃ মধ্য দিয়ে সহজে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হবে। ফলে বাতির দুই প্রান্তে তড়িৎ প্রবাহের কারণে সর্বোচ্চ বিভব পতন ঘটবে এবং ভোল্টমিটারটি সর্বোচ্চ পাঠ প্রদর্শন করবে।
   [বর্তনী চিত্র: D₃ ডায়োডটিকে সম্মুখ ঝোঁকে অর্থাৎ A প্রান্তের সাথে p-প্রান্ত এবং B প্রান্তের সাথে n-প্রান্ত যুক্ত করে বর্তনী দেখানো হবে]

   অতএব, D₃ ডায়োডটিকে বিমুখী ঝোঁকে স্থাপন করলে সর্বনিম্ন পাঠ এবং সম্মুখ ঝোঁকে স্থাপন করলে সর্বোচ্চ পাঠ পাওয়া যাবে।