পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Rajshahi Board • রাজশাহী বোর্ড ২০১৯
পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন
ফাহিম পদার্থবিজ্ঞানের একজন ছাত্র। তিনি পর্যায়ক্রমে 4×10−7 m 4 \times 10^{-7} \mathrm{~m} ও 7.8×10−7 m 7.8 \times 10^{-7} \mathrm{~m} তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোক রশ্মি ব্যবহার করে ফটোইলেকট্রন নির্গমন পরীক্ষা সম্পস্ন করলেন। তার পরীক্ষায় ব্যবহৃত ধাতুর কার্য অপেক্ষক 2.3eV 2.3 \mathrm{eV} ।[দেওয়া আছে 1eV=1.6×10−19 J, h=6.63×10−34Js,c=3×108 ms−1] \left.1 \mathrm{eV}=1.6 \times 10^{-19} \mathrm{~J}, \mathrm{~h}=6.63 \times 10^{-34} \mathrm{Js}, \mathrm{c}=3 \times 10^{8} \mathrm{~ms}^{-1}\right]
- ক)(1)
তাপের যান্ত্রিক সমতা কাকে বলে?
- খ)(2)
বৈদ্যুতিক লাইনে কাজ করার সময় DC -220V অপেক্ষা AC -220V লাইন বেশি বিপজ্জনক কারণ ব্যাখ্যা কর ।
- গ)(3)
ব্যবহৃত ধাতুর ক্ষেত্রে সূচন কম্পাঙ্ক নির্ণয় কর।
- ঘ)(4)
উদ্দীপকের বর্ণিত উভয় ক্ষেত্রে আলোক তড়িৎ ক্রিয়া সংঘটিত হবে কি না? গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে তোমার মতামত দাও।
উত্তর ও ব্যাখ্যা
- ক)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
একক পরিমাণ তাপ উৎপন্ন করতে যে পরিমাণ যান্ত্রিক কাজ সম্পন্ন করতে হয়, তাকে তাপের যান্ত্রিক সমতা বা যান্ত্রিক তুল্যাঙ্ক বলে। একে সাধারণত J দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
- খ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
AC-220V বলতে মূলত ভোল্টেজের কার্যকর মান বা RMS মান (V_rms = 220V) বোঝায়। এর শীর্ষমান বা পিক ভোল্টেজ হলো, V₀ = √2 × V_rms = √2 × 220V ≈ 311.13V। ফলে AC লাইনে ভোল্টেজ প্রতি অর্ধ-পর্যায়ে +311.13V থেকে -311.13V পর্যন্ত ওঠানামা করে।
অন্যদিকে, DC-220V লাইনের বিভব সর্বদা স্থির 220V থাকে। যেহেতু AC লাইনের শীর্ষ বিভব DC লাইনের বিভবের চেয়ে অনেক বেশি এবং মানবদেহে এর অভিঘাত বা শক অনেক বেশি তীব্র হয়, তাই বৈদ্যুতিক লাইনে কাজ করার সময় DC-220V অপেক্ষা AC-220V লাইন বেশি বিপজ্জনক।
- গ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
দেওয়া আছে,
ধাতুর কার্য অপেক্ষক, W₀ = 2.3 eV = 2.3 × 1.6 × 10⁻¹⁹ J = 3.68 × 10⁻¹⁹ J
প্লাঙ্কের ধ্রুবক, h = 6.63 × 10⁻³⁴ Jsআমরা জানি,
কার্য অপেক্ষক, W₀ = h f₀
বা, সূচন কম্পাঙ্ক, f₀ = W₀ / h
= (3.68 × 10⁻¹⁹ J) / (6.63 × 10⁻³⁴ Js)
≈ 5.55 × 10¹⁴ Hzঅতএব, ব্যবহৃত ধাতুর সূচন কম্পাঙ্ক 5.55 × 10¹⁴ Hz।
- ঘ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
উদ্দীপক অনুসারে,
ধাতুর কার্য অপেক্ষক, W₀ = 2.3 eV = 3.68 × 10⁻¹⁹ J
প্লাঙ্কের ধ্রুবক, h = 6.63 × 10⁻³⁴ Js
আলোর বেগ, c = 3 × 10⁸ ms⁻¹১ম ক্ষেত্রে,
আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ₁ = 4 × 10⁻⁷ m
আপতিত ফোটনের শক্তি, E₁ = hc / λ₁
= (6.63 × 10⁻³⁴ × 3 × 10⁸) / (4 × 10⁻⁷)
= 4.9725 × 10⁻¹⁹ J
= (4.9725 × 10⁻¹⁹) / (1.6 × 10⁻¹⁹) eV ≈ 3.11 eV
যেহেতু E₁ > W₀ (অর্থাৎ 3.11 eV > 2.3 eV), তাই প্রথম ক্ষেত্রে ধাতুপৃষ্ঠ থেকে ইলেকট্রন নির্গত হবে এবং আলোক তড়িৎ ক্রিয়া সংঘটিত হবে।২য় ক্ষেত্রে,
আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ₂ = 7.8 × 10⁻⁷ m
আপতিত ফোটনের শক্তি, E₂ = hc / λ₂
= (6.63 × 10⁻³⁴ × 3 × 10⁸) / (7.8 × 10⁻⁷)
= 2.55 × 10⁻¹⁹ J
= (2.55 × 10⁻¹⁹) / (1.6 × 10⁻¹⁹) eV ≈ 1.59 eV
যেহেতু E₂ < W₀ (অর্থাৎ 1.59 eV < 2.3 eV), সেহেতু আপতিত ফোটনের শক্তি কার্য অপেক্ষকের চেয়ে কম হওয়ায় দ্বিতীয় ক্ষেত্রে কোনো ইলেকট্রন নির্গত হবে না এবং আলোক তড়িৎ ক্রিয়া সংঘটিত হবে না।অতএব, উদ্দীপকে বর্ণিত উভয় ক্ষেত্রে আলোক তড়িৎ ক্রিয়া সংঘটিত হবে না; শুধুমাত্র প্রথম ক্ষেত্রে আলোক তড়িৎ ক্রিয়া সংঘটিত হবে।
আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও