এইচএসসি পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্র ৮ম অধ্যায়: আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা

ক) সূর্যের চেয়ে অনেকগুলো বেশি ভরের তারকাকে বেশি ভরসম্পন্ন তারকা' বলা হয়। এরূপ তারকার জ্বালানী ফুরিয়ে গেলে মহাকর্ষজনিত সংকোচন খুব বেশি বৃদ্ধি পেতে থাকে। ফলে, প্রচন্ড উত্তাপের সৃষ্টি হয় এবং তারকাটি বিস্ফোরিত হয়। একেই বলে সুপার নোভা।

খ) 1924 খ্রিস্টাব্দে ফরাসি বিজ্ঞানী লুই ডি ব্রগলী তার এক নতুন মতবাদে উল্লেখ করেন যে, পদার্থ যা অণু, পরমাণু, প্রোটন, নিউট্রন, ইলেকট্রন প্রভৃতি ভিন্ন ভিন্ন কণার সমন্বয়ে গঠিত নিশ্চয়ই কোনো যথোপযোগী পরিস্থিতির মধ্যে তরঙ্গ প্রকৃতি প্রদর্শন করবে। এক কথায় বলা যায়- পদার্থেরও ঠিক তরঙ্গের মতো দ্বৈত প্রকৃতি রয়েছে। অতএব, প্রত্যেকটি চলমান পদার্থ কণার সাথে একটি তরঙ্গ যুক্ত থাকে। আবিষ্কারকের নামানুসারে এই তরঙ্গকে ডি-ব্রগলী বস্তু তরঙ্গ বলে।

গ) উদ্দীপকমতে, পটাসিয়ামের সূচন তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λo = 4400Å = 4400 × 10⁻¹⁰m = 4.4 × 10⁻⁷ m জানাআছে, প্লাংকের ধ্রুবক, h = 6.63 × 10⁻³⁴ J.s শূন্যস্থানে আলোর দ্রুতি, c = 3 × 10⁸ ms⁻¹ বের করতে হবে, পটাসিয়ামের কার্যাপেক্ষক, Wo = ? আমরা জানি, Wo = h c/λo = 6.63 × 10⁻³⁴ J.s × (3 × 10⁸ms⁻¹)/(4.4 × 10⁻⁷m) ⁻ × ⁻ = 4.52 × 10⁻¹⁹ J (Ans.)

ঘ) ধাতুর খন্ডে ইলেকট্রনসমূহ স্বস্ব মাতৃ পরমাণুর সাথে নির্দিষ্ট বিভব শক্তির মাধ্যমে যুক্ত থাকে। সুতরাং কোনো পরমানু হতে একটি ইলেকট্রনকে বিচ্ছিন্ন করে একে মুক্ত ইলেকট্রন হিসেবে প্রতিষ্ঠা করতে হলে ইলেকট্রনটিতে ন্যূনতম মানের একটি শক্তি প্রদান করতে হয়। এই ন্যূনতম মানের শক্তিকেই উক্ত ধাতুর জন্য কার্যাপেক্ষক বলা হয়। কার্যাপেক্ষককে অতিক্রম করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি বিভিন্ন উৎস হতে আসতে পারে। যেমন, কোনো ধাতুকে তাপ প্রদান করে উক্ত তাপশক্তি শোষনের মাধ্যমে ধাতু খন্ডে বহুসংখ্যক মুক্ত ইলেকট্রনের উদ্ভব ঘটতে পারে। উক্ত শক্তির একটি উৎস হতে পারে আলো বা অন্য কোনো তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরনের ফোটন। ফোটনের শক্তি এর কম্পাংকের সমানুপাতিক এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ব্যস্তানুপাতিক। যা E = hν = h c/λ সমীকরণ হতে স্পষ্ট। সুতরাং যে কোনো কম্পাঙ্ক বা যে কোনো তরঙ্গদৈর্ঘ্যর ফোটন আপতিত হলেই ইলেকট্রন নি:সৃত হবেনা; উক্ত ফোটনের কম্পাঙ্ক তথা শক্তি একটি ন্যূনতম মান থাকতে হবে যা ধাতুর কার্যাপেক্ষকের সমান অথবা এর চেয়ে বেশি হতে হবে। ফটো তড়িৎ ক্রিয়া সম্পর্কিত আইনস্টাইনের সমীকণটি হলো: hν = Wo + Tmax এখানে, ν হলো আপতিত ফোটনের কম্পাঙ্ক এব hν আপতিত ফোটনের শক্তি; Wo = ধাতুর কার্যাপেক্ষক এবং Tmax = নি:সৃত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি। hν = Wo হলে Tmax = 0 হলে, অর্থাৎ ফোটনের শক্তি কার্যাপেক্ষকের সমান হলে ইলেকট্রন নি:সৃত হবে ঠিকই, তবে এর গতিশক্তি থাকবে না। আবার, hν > Wo হলে Tmax > 0 হবে, অর্থাৎ ফোটনের শক্তি, কার্যাপেক্ষক অপেক্ষা বেশি হলে নি:সৃত ইলেকট্রন গতিশক্তি প্রাপ্ত হবে। উদ্দীপকের আপতিত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য, λ = 1500Å = 1500 × 10⁻¹⁰ m = 1.5 × 10⁻⁷ m ∴ এ ফোটনের শক্তি, E = hc/λ = 6.63 × 10⁻³⁴ J.s × (3 × 10⁸ ms⁻¹)/(1.5 × 10⁻⁷m) ⁻ × ⁻ = 1.326 × 10⁻¹⁸ J লক্ষ্য করি, 1.326 × 10⁻¹⁸ J > 4.52 × 10⁻¹⁹ J অর্থাৎ আপতিত ফোটনের শক্তি, ধাতুর কার্যাপেক্ষক অপেক্ষা বৃহত্তর। তাই এক্ষেত্রে ইলেকট্রন নি:সৃত হবে এবং উক্ত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি, Tmax = hν − Wo = 1.326 × 10⁻¹⁸ J − 4.52 × 10⁻¹⁹ J = 8.74 × 10⁻¹⁹ J

উত্তর: কোনো নিউক্লিয়াসের ভর নিউক্লিয়াস গঠনকারী কণাসমূহের (প্রোটন ও নিউট্রন) ভরের সমষ্টি অপেক্ষা সামান্য কম হয়। ভরের এ পার্থক্যকে ভর ত্রুটি বলে।

উত্তর: কোনো একটি শক্তিশালী ফোটনের সাথে মুক্ত ইলেকট্রনের সংঘর্ষ ঘটলে ফোটনটি ইলেকট্রনকে কিছু শক্তি প্রদান করে। এতে বিক্ষিপ্ত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য আপতিত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে বেশি হওয়ার ঘটনাকে কম্পটন ক্রিয়া বলে।