পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Rajshahi Board • রাজশাহী বোর্ড ২০১৬

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

শূন্য মাধ্যমে একই রকম দুটি ধাতব পাত X ও Y পরম্পর থেকে 6 cm দূরে অবস্থিত। Y পাত থেকে ইলেকট্রন নির্গত হয়ে সরাসরি X পাতের দিকে গতিশীল হয়। Y পাতের কার্যঅপেক্ষক 1.85 eV। দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পাল্লা 4000A°4000A\degree থেকে 8000A°8000A\degree ।

  1. ক)

    আলোক তড়িৎ ক্রিয়া কাকে বলে?

    (1)
  2. খ)

    কোনো তেজস্ক্রিয় পদার্থের নিঃশেষ কাল অসীম- ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    সূচক তরঙ্গদৈর্ঘ্য বের কর।

    (3)
  4. ঘ)

    দৃশ্যমান আলোর সাহায্যে Y পাত থেকে নির্গত ইলেকট্রন X পাত্রে পৌঁছতে পারবে কি-না বিশ্লেষণ কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উপযুক্ত কম্পাঙ্ক বা তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো কোনো ধাতব পৃষ্ঠে আপতিত হলে তা থেকে ইলেকট্রন নির্গত হওয়ার ঘটনাকে আলোক তড়িৎ ক্রিয়া বা ফটোইলেকট্রিক প্রভাব বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    তেজস্ক্রিয় ক্ষয়সূত্র অনুসারে, কোনো তেজস্ক্রিয় নমুনার অবশিষ্ট অবিভাজিত পরমাণুর সংখ্যা N=N0e−λtN = N_0 e^{-\lambda t}, যেখানে N0N_0 হলো আদি পরমাণুর সংখ্যা এবং λ\lambda হলো ক্ষয় ধ্রুবক।
    পদার্থটি সম্পূর্ণরূপে নিঃশেষ হওয়ার অর্থ হলো অবিভাজিত পরমাণুর সংখ্যা শূন্য (N=0N = 0) হওয়া।
    অতএব, 0=N0e−λt⇒e−λt=0⇒−λt=ln⁡(0)=−∞⇒t=∞0 = N_0 e^{-\lambda t} \Rightarrow e^{-\lambda t} = 0 \Rightarrow -\lambda t = \ln(0) = -\infty \Rightarrow t = \infty।
    সূচকীয় নিয়মে ক্ষয়প্রাপ্ত হওয়ার কারণে পরমাণুর সংখ্যা কখনই নির্দিষ্ট সময়ে শূন্য হতে পারে না। তাত্ত্বিকভাবে সম্পূর্ণ নিঃশেষ হতে অসীম সময়ের প্রয়োজন হয়। তাই কোনো তেজস্ক্রিয় পদার্থের নিঃশেষ কাল অসীম।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপকে প্রদত্ত,
    Y পাতের কার্যঅপেক্ষক, W0=1.85 eV=1.85×1.6×10−19 J=2.96×10−19 JW_0 = 1.85\text{ eV} = 1.85 \times 1.6 \times 10^{-19}\text{ J} = 2.96 \times 10^{-19}\text{ J}
    প্লাঙ্কের ধ্রুবক, h=6.63×10−34 J sh = 6.63 \times 10^{-34}\text{ J s}
    আলোর বেগ, c=3×108 m/sc = 3 \times 10^8\text{ m/s}

    আমরা জানি,
    কার্যঅপেক্ষক, W0=hcλ0W_0 = \frac{hc}{\lambda_0}
    ∴\therefore সূচক তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ0=hcW0\lambda_0 = \frac{hc}{W_0}
    =6.63×10−34×3×1082.96×10−19= \frac{6.63 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{2.96 \times 10^{-19}} m
    =6.72×10−7 m=6720 A˚= 6.72 \times 10^{-7}\text{ m} = 6720\text{ \AA}

    অতএব, Y পাতের সূচক তরঙ্গদৈর্ঘ্য 6720 A˚6720\text{ \AA} (বা 6.72×10−7 m6.72 \times 10^{-7}\text{ m})।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপক এবং চিত্র অনুসারে:
    পাত Y ব্যাটারির ধনাত্মক প্রান্তের সাথে এবং পাত X ব্যাটারির ঋণাত্মক প্রান্তের সাথে সংযুক্ত। সুতরাং পাত X এবং Y এর মধ্যে বিপরীত বিভব বা মন্দন বিভব কাজ করছে, যার মান V=4.2 VV = 4.2\text{ V}।

    ইলেকট্রন যদি ঋণাত্মক বিভবে থাকা X পাতে পৌঁছাতে চায়, তবে তার গতিশক্তি কমপক্ষে eVe V এর সমান হতে হবে। অর্থাৎ প্রয়োজনীয় গতিশক্তি Ek=4.2 eVE_k = 4.2\text{ eV}।

    দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পাল্লা 4000 A˚4000\text{ \AA} হতে 8000 A˚8000\text{ \AA}। তরঙ্গদৈর্ঘ্য সর্বনিম্ন হলে আপতিত ফোটনের শক্তি এবং নির্গত ইলেকট্রনের গতিশক্তি সর্বোচ্চ হবে।
    সর্বনিম্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λmin⁡=4000 A˚=4000×10−10 m\lambda_{\min} = 4000\text{ \AA} = 4000 \times 10^{-10}\text{ m}

    আপতিত ফোটনের শক্তি:
    E=hcλmin⁡=6.63×10−34×3×1084000×10−10 J=4.9725×10−19 JE = \frac{hc}{\lambda_{\min}} = \frac{6.63 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{4000 \times 10^{-10}}\text{ J} = 4.9725 \times 10^{-19}\text{ J}
    ইলেকট্রন-ভোল্ট এককে:
    E=4.9725×10−191.6×10−19 eV≈3.108 eV≈3.11 eVE = \frac{4.9725 \times 10^{-19}}{1.6 \times 10^{-19}}\text{ eV} \approx 3.108\text{ eV} \approx 3.11\text{ eV}

    আইনস্টাইনের আলোক তড়িৎ সমীকরণ অনুযায়ী নির্গত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি:
    Ek,max⁡=E−W0=3.11 eV−1.85 eV=1.26 eVE_{k,\max} = E - W_0 = 3.11\text{ eV} - 1.85\text{ eV} = 1.26\text{ eV} (বা 1.258 eV1.258\text{ eV})

    দেখা যাচ্ছে যে, নির্গত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি (1.26 eV1.26\text{ eV}), পাত দুটির মধ্যকার মন্দন বিভব অতিক্রম করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি (4.2 eV4.2\text{ eV}) অপেক্ষা অনেক কম। অর্থাৎ ইলেকট্রনটি বিপরীত তড়িৎক্ষেত্রের বিরুদ্ধে X পাত পর্যন্ত পৌঁছানোর পূর্বেই গতি হারিয়ে থেমে যাবে।

    অতএব, দৃশ্যমান আলোর সাহায্যে নির্গত কোনো ইলেকট্রনই X পাতে পৌঁছাতে পারবে না।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন