পদার্থবিজ্ঞান আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান Modern Physics তেজস্ক্রিয়তা | পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান | এক্স-রে | কোয়ান্টাম | শক্তির রূপান্তর |
টপিক ১ | আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের পরিচয় ও প্রেক্ষাপট |
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান কী?
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান (Modern Physics) বলতে মূলত ১৯ শতকের শেষ ভাগ থেকে ২০ শতকের মধ্যে বিকশিত পদার্থবিজ্ঞানের নতুন শাখাগুলোকে বোঝানো হয়। ক্লাসিক্যাল পদার্থবিজ্ঞান নিউটনের সূত্র দিয়ে সাধারণ বস্তুর গতি ব্যাখ্যা করে, কিন্তু পরমাণু, ইলেকট্রন, আলো বা উচ্চ বেগের কণার ক্ষেত্রে সীমাবদ্ধতা দেখা দেয়। এই সীমাবদ্ধতা কাটাতেই আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের জন্ম।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের প্রধান শাখাগুলো:
(১) কোয়ান্টাম মেকানিক্স (Quantum Mechanics),
(২) আপেক্ষিকতা তত্ত্ব (Theory of Relativity),
(৩) পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান (Nuclear Physics),
(৪) তেজস্ক্রিয়তা (Radioactivity),
(৫) ইলেকট্রনিক্স।
বিজ্ঞানী | দেশ | আবিষ্কার / অবদান | সাল |
হেনরি বেকারেল (Henri Becquerel) | ফ্রান্স | তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কার | ১৮৯৬ |
ম্যাডাম কুরি (Marie Curie) | পোল্যান্ড/ফ্রান্স | পোলোনিয়াম ও রেডিয়াম আবিষ্কার | ১৮৯৮ |
উইলহেলম রন্টজেন (Wilhelm Röntgen) | জার্মানি | এক্স-রে আবিষ্কার | ১৮৯৫ |
আর্নেস্ট রাদারফোর্ড (Rutherford) | নিউজিল্যান্ড | পরমাণুর নিউক্লিয়াস মডেল | ১৯১১ |
নিলস বোর (Niels Bohr) | ডেনমার্ক | পরমাণুর বোর মডেল | ১৯১৩ |
আলবার্ট আইনস্টাইন (Einstein) | জার্মানি | আপেক্ষিকতা তত্ত্ব, E=mc² | ১৯০৫-১৯১৫ |
ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক (Max Planck) | জার্মানি | কোয়ান্টাম তত্ত্ব (E=hf) | ১৯০০ |
জেমস চ্যাডউইক (Chadwick) | ইংল্যান্ড | নিউট্রন আবিষ্কার | ১৯৩২ |
টপিক ২ | তেজস্ক্রিয়তা (Radioactivity) |
তেজস্ক্রিয়তা কী?
তেজস্ক্রিয়তা (Radioactivity) হলো এমন একটি প্রাকৃতিক ঘটনা যেখানে একটি অস্থির পরমাণুর নিউক্লিয়াস স্বতঃস্ফূর্তভাবে তেজস্ক্রিয় রশ্মি বা কণা নির্গত করে অন্য মৌলে পরিণত হয়। এই প্রক্রিয়ায় পরমাণু একটি মৌল থেকে অন্য মৌলে স্বতঃস্ফূর্তভাবে পরিবর্তিত হয় — এই ঘটনাকে রেডিওঅ্যাক্টিভ ক্ষয় (Radioactive Decay) বলে।
তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কার করেন ফরাসি বিজ্ঞানী হেনরি বেকারেল (Henri Becquerel) ১৮৯৬ সালে। তেজস্ক্রিয়তার SI একক হলো বেকারেল (Becquerel, Bq) এবং পুরনো একক কুরি (Curie, Ci)। তেজস্ক্রিয় রশ্মি পরমাণুর নিউক্লিয়াস থেকে নির্গত হয়।
তেজস্ক্রিয় রশ্মির তুলনা — α, β, γ
বৈশিষ্ট্য | আলফা (α) কণা | বিটা (β) কণা | গামা (γ) রশ্মি |
প্রকৃতি | হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (₂⁴He) | দ্রুত ইলেকট্রন বা পজিট্রন | তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ (ফোটন) |
চার্জ | +2 (ধনাত্মক) | -1 বা +1 | নিরপেক্ষ (শূন্য) |
ভেদন ক্ষমতা | সবচেয়ে কম (কাগজে আটকায়) | মাঝামাঝি (কয়েক মিমি অ্যালুমিনিয়ামে আটকায়) | সবচেয়ে বেশি (সীসার পুরু স্তর দরকার) |
আয়নীভবন ক্ষমতা | সর্বোচ্চ | মাঝারি | সর্বনিম্ন |
বিদ্যুৎক্ষেত্র প্রভাব | বিচ্যুত হয় | বিচ্যুত হয় | বিচ্যুত হয় না |
গতিবেগ | কম (~0.1c) | বেশি (~0.99c) | আলোর বেগে (c) |
প্রাকৃতিক ও কৃত্রিম তেজস্ক্রিয় মৌল
প্রাকৃতিক তেজস্ক্রিয় মৌল: রেডিয়াম (Ra), ইউরেনিয়াম (U), থোরিয়াম (Th), পোলোনিয়াম (Po), রেডন (Rn)
কৃত্রিম তেজস্ক্রিয় মৌল: কোবাল্ট-৬০ (Co-60), কার্বন-১৪ (C-14), আয়োডিন-১৩১ (I-131)
কোবাল্ট-৬০: গামা রশ্মি নির্গত করে → ক্যান্সার চিকিৎসায় (Radiation Therapy) ব্যবহৃত
কার্বন-১৪ (C-14): পুরাতত্ত্বে বয়স নির্ণয়ে ব্যবহৃত (Radiocarbon Dating)
ইউরেনিয়াম-২৩৫: পারমাণবিক চুল্লি ও পারমাণবিক বোমায় ব্যবহৃত
অর্ধজীবন (Half-life)
কনসেপ্ট: অর্ধজীবন কী? অর্ধজীবন (Half-life, t₁/₂) হলো সেই সময় যে সময়ে একটি তেজস্ক্রিয় পদার্থের অর্ধেক পরমাণু ক্ষয় হয়ে যায়। যদি কোনো পদার্থের অর্ধজীবন ৫ বছর হয়, তাহলে ৫ বছর পর অর্ধেক, ১০ বছর পর মাত্র এক-চতুর্থাংশ, ১৫ বছর পর এক-অষ্টমাংশ অবশিষ্ট থাকবে। রেডিয়াম (Ra)-এর অর্ধজীবন = ১৬০০ বছর | কার্বন-১৪ (C-14)-এর অর্ধজীবন = ৫৭৩০ বছর |
পরীক্ষার সম্ভাবনা (Exam Potential) তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কারক: হেনরি বেকারেল (বিসিএস ও ঢাবিতে বহুবার এসেছে) সর্বোচ্চ ভেদন ক্ষমতা: গামা (γ) রশ্মি | সর্বোচ্চ আয়নীভবন: আলফা (α) কণা তেজস্ক্রিয়তার SI একক: বেকারেল (Bq) | পুরনো একক: কুরি (Ci) রেডিওকার্বন ডেটিং: C-14 দিয়ে পুরাতন বস্তুর বয়স নির্ণয় কোবাল্ট-৬০: গামা রশ্মি → রেডিয়েশন থেরাপিতে ব্যবহৃত |
★ তেজস্ক্রিয় রশ্মি মনে রাখুন "আলফা কাগজে আটকায়, গামা সীসা চাই" → α সবচেয়ে কম ভেদী, γ সবচেয়ে বেশি "আলফা = He নিউক্লিয়াস" → ₂⁴He = ২টি প্রোটন + ২টি নিউট্রন গামা = আলোর মতো → বিদ্যুৎক্ষেত্রে বিচ্যুত হয় না (নিরপেক্ষ) |
টপিক ৩ | পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান — নিউক্লিয়ার বিক্রিয়া |
পারমাণবিক শক্তি কীভাবে উৎপন্ন হয়?
পরমাণুর নিউক্লিয়াসকে ভাঙলে বা দুটি হালকা নিউক্লিয়াসকে জোড়া লাগালে বিপুল পরিমাণ শক্তি উৎপন্ন হয়। এই শক্তি আইনস্টাইনের বিখ্যাত সূত্র E = mc² দ্বারা প্রকাশ করা হয়, যেখানে E = শক্তি, m = ভর ক্ষতি (Mass defect), c = আলোর বেগ (৩×১০⁸ m/s)।
নিউক্লিয়ার বিভাজন (Nuclear Fission)
নিউক্লিয়ার বিভাজন (Nuclear Fission) হলো এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে একটি ভারী নিউক্লিয়াস (যেমন U-235 বা Pu-239) একটি ধীর নিউট্রন শোষণ করে দুটি মাঝারি আকারের নিউক্লিয়াসে ভেঙে যায় এবং আরও কয়েকটি নিউট্রন মুক্ত হয় এবং প্রচুর শক্তি নির্গত হয়।
পারমাণবিক বোমা (Atom Bomb): Nuclear Fission নীতিতে কাজ করে
পারমাণবিক চুল্লি (Nuclear Reactor): Fission বিক্রিয়া নিয়ন্ত্রিতভাবে ঘটে; বিদ্যুৎ উৎপাদন
মডারেটর: নিউট্রনের গতি কমায় → ভারী পানি (D₂O), গ্রাফাইট ব্যবহৃত হয়
নিয়ন্ত্রক দণ্ড (Control Rod): বোরন বা ক্যাডমিয়াম দণ্ড — অতিরিক্ত নিউট্রন শোষণ করে বিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করে
পারমাণবিক চুল্লির প্রথম আবিষ্কার: এনরিকো ফার্মি, ১৯৪২, আমেরিকায়
নিউক্লিয়ার সংযোজন (Nuclear Fusion)
নিউক্লিয়ার সংযোজন (Nuclear Fusion) হলো দুটি হালকা নিউক্লিয়াস (যেমন দুটি ডিউটেরিয়াম বা ট্রিটিয়াম) একত্রিত হয়ে একটি ভারী নিউক্লিয়াস তৈরি করে এবং বিপুল শক্তি নির্গত হয়। সূর্য ও তারাগুলো Fusion বিক্রিয়া দ্বারা চলে।
হাইড্রোজেন বোমা (H-Bomb): Nuclear Fusion নীতিতে কাজ করে
Fusion ঘটাতে প্রয়োজনীয় তাপমাত্রা: প্রায় ১০ লক্ষ ডিগ্রি সেলসিয়াস বা তারও বেশি
সূর্যের শক্তির উৎস: হাইড্রোজেন → হিলিয়াম Fusion বিক্রিয়া
Atom Bomb-এ Fission | H-Bomb-এ Fusion — মনে রাখুন!
বৈশিষ্ট্য | বিভাজন (Fission) | সংযোজন (Fusion) |
প্রক্রিয়া | ভারী নিউক্লিয়াস ভাঙা | হালকা নিউক্লিয়াস জোড়া লাগানো |
ব্যবহৃত মৌল | U-235, Pu-239 | H-2 (D), H-3 (T) |
তাপমাত্রা প্রয়োজন | তুলনামূলক কম | অত্যন্ত বেশি (~১০⁶ °C) |
উৎপন্ন শক্তি | অনেক বেশি | Fission-এর চেয়েও বেশি |
তেজস্ক্রিয় বর্জ্য | আছে (বড় সমস্যা) | অনেক কম |
প্রয়োগ | পারমাণবিক বোমা, চুল্লি | H-বোমা, তারার শক্তি |
বিশেষ নোট: আইনস্টাইনের E = mc² E = mc² সূত্রে: E = শক্তি (জুল), m = ভর ক্ষতি (কেজি), c = আলোর বেগ = ৩×১০⁸ m/s এই সূত্র বলে: সামান্য ভর ক্ষতিতেই বিশাল শক্তি উৎপন্ন হয় — ১ গ্রাম পদার্থ থেকে ৯×১০¹³ জুল শক্তি! পারমাণবিক বোমা ও চুল্লির শক্তির উৎস মূলত এই ভর-শক্তি রূপান্তর। |
টপিক ৪ | এক্স-রে (X-Ray) — আবিষ্কার ও বৈশিষ্ট্য |
এক্স-রে কী এবং কীভাবে তৈরি হয়?
এক্স-রে (X-Ray) হলো উচ্চ শক্তির তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ (Electromagnetic wave) যার তরঙ্গদৈর্ঘ্য অত্যন্ত কম (প্রায় ১০⁻⁸ সেমি বা ১ আংস্ট্রম)। এটি আবিষ্কার করেন জার্মান বিজ্ঞানী উইলহেলম কনরাড রন্টজেন (Wilhelm Conrad Röntgen) ১৮৯৫ সালে। এই আবিষ্কারের জন্য তিনি ১৯০১ সালে প্রথম নোবেল পুরস্কার পান।
এক্স-রে উৎপাদন — কুলিজ নল (Coolidge Tube)
এক্স-রে উৎপন্ন হয় কুলিজ নলে (Coolidge Tube) — এটি একটি বিশেষ ভ্যাকুয়াম নল। ক্যাথোড থেকে তাপীয় ইলেকট্রন নিঃসরণ হয় (Thermionic Emission) → উচ্চ বিভব পার্থক্য দ্বারা ইলেকট্রন ত্বরান্বিত হয় → অ্যানোড (টাংস্টেন বা মলিবডেনাম ধাতু) এর উপর আঘাত করে → এক্স-রে উৎপন্ন হয়।
এক্স-রে বিদ্যুৎক্ষেত্র বা চুম্বকক্ষেত্র দ্বারা বিচ্যুত হয় না (নিরপেক্ষ)
গ্যাসকে আয়নিত করতে পারে
ফটোগ্রাফিক প্লেটে প্রভাব ফেলে
জীবদেহের নরম অংশ ভেদ করে যায়, হাড় আটকায়
এক্স-রে ও গামা রশ্মির পার্থক্য
বৈশিষ্ট্য | এক্স-রে (X-Ray) | গামা রশ্মি (γ-Ray) |
উৎপত্তি | কুলিজ নলে (ইলেকট্রনের আঘাতে) | তেজস্ক্রিয় নিউক্লিয়াস থেকে |
প্রকৃতি | তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ | তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ |
ভেদন ক্ষমতা | গামার চেয়ে ১০০ গুণ কম | এক্স-রে চেয়ে ১০০ গুণ বেশি |
তরঙ্গদৈর্ঘ্য | বেশি (~১ Å) | কম (< ০.১ Å) |
শক্তি | কম | বেশি |
এক্স-রের ব্যবহার
ব্যবহার | বিবরণ |
হাড় ভাঙা নির্ণয় | হাড় X-ray শোষণ করে, নরম অংশ করে না — তাই ছবি তোলা যায় |
ক্যান্সার শনাক্তকরণ | অস্বাভাবিক কোষ চিহ্নিত করা (CT Scan) |
বিমানবন্দরে নিরাপত্তা | ব্যাগের ভেতরের বস্তু দেখা |
শিল্পে ত্রুটি নির্ণয় | ধাতব কাঠামোতে ফাটল শনাক্ত |
দাঁতের চিকিৎসা | দাঁতের শিকড়ের সমস্যা দেখা |
কিডনি পাথর সনাক্ত | X-ray দিয়ে পাথরের অবস্থান নির্ণয় |
সতর্কতা (Common Mistakes / Caution) এক্স-রে আবিষ্কারক: রন্টজেন (Röntgen) — রেডিয়াম আবিষ্কারক ম্যাডাম কুরি নন এক্স-রে ও গামা রশ্মি উভয়ই তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ — কিন্তু উৎপত্তি আলাদা কুলিজ নল = এক্স-রে উৎপন্নের যন্ত্র — গামা রশ্মি নিউক্লিয়াস থেকে আসে |
টপিক ৫ | কোয়ান্টাম তত্ত্ব ও আলোক বিদ্যুৎ প্রভাব |
কোয়ান্টাম তত্ত্ব কেন দরকার হলো?
ক্লাসিক্যাল পদার্থবিজ্ঞান ব্যাখ্যা করতে পারেনি কেন আলো ধাতুর উপর পড়লে ইলেকট্রন বেরিয়ে আসে — এই ব্যর্থতা থেকেই কোয়ান্টাম তত্ত্বের জন্ম। ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ১৯০০ সালে প্রথম বলেন, শক্তি তরঙ্গের মতো একটানা নয়, বরং ছোট ছোট প্যাকেটে (Quanta) আসে।
গুরুত্বপূর্ণ কোয়ান্টাম তত্ত্বের তথ্য
বিষয় | বিবরণ |
ম্যাক্স প্ল্যাঙ্কের সূত্র | E = hf; h = প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক = ৬.৬৩×১০⁻³⁴ Js; f = কম্পাঙ্ক |
ফোটন (Photon) | আলোর শক্তির প্যাকেট (কণা); আইনস্টাইন প্রবর্তন করেন |
আলোক বিদ্যুৎ প্রভাব | ধাতুর উপর আলো পড়লে ইলেকট্রন বের হয়; আইনস্টাইন ব্যাখ্যা দেন (১৯০৫ সালে নোবেল) |
কার্যাপেক্ষক (Work Function) | ধাতব পৃষ্ঠ থেকে ইলেকট্রন বের করতে প্রয়োজনীয় ন্যূনতম শক্তি |
দ্বৈত স্বভাব (Wave-Particle Duality) | আলোর তরঙ্গ এবং কণা উভয় ধর্ম আছে |
দে ব্রগলি তরঙ্গ | ইলেকট্রনেরও তরঙ্গস্বভাব আছে; λ = h/mv |
হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তার নীতি | কণার অবস্থান ও ভরবেগ একসাথে নির্ভুলভাবে জানা অসম্ভব |
পরমাণুর মডেলের বিবর্তন
মডেল | বিজ্ঞানী | সাল | মূল বৈশিষ্ট্য |
প্লাম পুডিং মডেল | J.J. Thomson | ১৮৯৮ | পজিটিভ চার্জের মধ্যে ইলেকট্রন |
নিউক্লিয়ার মডেল | রাদারফোর্ড | ১৯১১ | কেন্দ্রে ছোট, ঘন নিউক্লিয়াস; চারদিকে ইলেকট্রন |
বোর মডেল | নিলস বোর | ১৯১৩ | ইলেকট্রন নির্দিষ্ট কক্ষপথে ঘোরে; শক্তি স্তর নির্দিষ্ট |
কোয়ান্টাম মডেল | হাইজেনবার্গ/শ্রোডিঙ্গার | ১৯২৫-২৬ | ইলেকট্রনের অবস্থান অনিশ্চিত; অরবিটাল ধারণা |
টপিক ৬ | শক্তির রূপান্তর (Energy Transformation) |
শক্তির রূপান্তর কীভাবে হয়?
শক্তি ধ্বংস হয় না বা নতুন তৈরি হয় না — শুধু এক রূপ থেকে অন্য রূপে রূপান্তরিত হয়। এটিই শক্তির সংরক্ষণ সূত্র (Law of Conservation of Energy)। এই সূত্র দিয়েছেন জুল, প্রেস ও বাটে। দৈনন্দিন জীবনে শক্তির রূপান্তর সর্বত্র ঘটে।
শক্তির রূপান্তর | উদাহরণ |
যান্ত্রিক → তাপ | হাত ঘষলে তাপ উৎপন্ন হয় |
যান্ত্রিক → তড়িৎ | ডায়নামো (Generator) ঘুরিয়ে বিদ্যুৎ তৈরি |
যান্ত্রিক → শব্দ | ঢোলের চামড়ায় আঘাত করলে শব্দ হয় |
তাপ → যান্ত্রিক | বাষ্পীয় ইঞ্জিন, গাড়িতে পেট্রোল পুড়িয়ে ইঞ্জিন চলা |
তাপ → আলো | লোহাকে উত্তপ্ত করলে আলো উৎপন্ন হয় |
তাপ → তড়িৎ | দুটি ভিন্ন ধাতুর জোড়ায় তাপ দিলে বিদ্যুৎ উৎপন্ন হয় (থার্মোকাপল) |
আলো → রাসায়নিক | উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়া |
আলো → তড়িৎ | সৌরকোষ (Solar Cell) — সূর্যালোক থেকে বিদ্যুৎ |
তড়িৎ → যান্ত্রিক | বৈদ্যুতিক পাখা, মোটর চলা |
তড়িৎ → তাপ | বৈদ্যুতিক হিটার, ইস্ত্রি |
তড়িৎ → আলো | বৈদ্যুতিক বাল্ব, LED |
তড়িৎ → শব্দ | টেলিফোন, স্পিকার, লাউডস্পিকার |
তড়িৎ → রাসায়নিক | তড়িৎ বিশ্লেষণ (Electrolysis) |
রাসায়নিক → তড়িৎ | ব্যাটারি, জ্বালানি কোষ (Fuel Cell) |
রাসায়নিক → তাপ ও আলো | কাঠ-কয়লা-তেলের দহনে তাপ ও আলো |
শব্দ → তড়িৎ | মাইক্রোফোন, টেলিফোনের মাইক |
পারমাণবিক → তাপ ও আলো | পারমাণবিক বিস্ফোরণ, পারমাণবিক চুল্লি |
টপিক ৭ | ইলেকট্রনিক্স — ডায়োড, ট্রানজিস্টর ও সেমিকন্ডাক্টর |
আধুনিক প্রযুক্তির ভিত্তি ইলেকট্রনিক্স
ইলেকট্রনিক্স হলো ইলেকট্রনের প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করে কাজ করার বিজ্ঞান। আধুনিক সভ্যতার কম্পিউটার, মোবাইল, টেলিভিশন — সব কিছুর মূলে ইলেকট্রনিক যন্ত্রপাতি। ডায়োড ভালভ আবিষ্কার করেন ফ্লেমিং এবং তাপীয় ইলেকট্রন নিঃসরণ ঘটনার উপর ভিত্তি করে ডায়োড তৈরি হয়।
যন্ত্রপাতি / ধারণা | বিবরণ ও কাজ |
ডায়োড (Diode) | দুটি তড়িৎদ্বার (ক্যাথোড ও অ্যানোড); শুধু একদিকে তড়িৎ প্রবাহিত করে; AC → DC রূপান্তরে (Rectifier) |
ট্রানজিস্টর (Transistor) | আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের বিপ্লব; সিগন্যাল পরিবর্ধন ও সুইচিং; তিনটি অংশ: Emitter, Base, Collector |
N-Type অর্ধপরিবাহী | অতিরিক্ত ইলেকট্রন থাকে; প্রধান তড়িৎ বাহক ইলেকট্রন |
P-Type অর্ধপরিবাহী | ফাঁকা স্থান (Hole) বেশি; প্রধান তড়িৎ বাহক Hole |
IC (Integrated Circuit) | বহু ট্রানজিস্টর ও সার্কিট একটি ছোট চিপে; কম্পিউটারের মূল |
LED (Light Emitting Diode) | P-N জাংশনে বিদ্যুৎ প্রবাহে আলো নির্গত হয় |
ফটোসেল / সৌরকোষ | আলোকে বিদ্যুতে রূপান্তর করে; সিলিকন ব্যবহৃত হয় |
MRI (Magnetic Resonance Imaging) | চৌম্বক অনুরণন ইমেজিং; শরীরের ভেতরের নরম অংশ দেখা যায় |
গুরুত্বপূর্ণ পরিমাপ একক ও যন্ত্র
পরিমাপের বিষয় | SI একক | যন্ত্র / মন্তব্য |
তড়িৎ প্রবাহমাত্রা | অ্যাম্পিয়ার (A) | অ্যামিটার; বর্তনীতে শ্রেণি সমবায়ে |
বিভবপ্রভেদ (Voltage) | ভোল্ট (V) | ভোল্টমিটার; বর্তনীতে সমান্তরাল সমবায়ে |
রোধ (Resistance) | ওহম (Ω) | ওহমমিটার; ওহমের সূত্র: V = IR |
তেজস্ক্রিয়তা | বেকারেল (Bq) | পুরনো একক কুরি (Ci) |
কম্পাঙ্ক (Frequency) | হার্টজ (Hz) | 1 Hz = প্রতি সেকেন্ডে ১টি কম্পন |
শক্তি / কাজ | জুল (J) | 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J |
ক্ষমতা | ওয়াট (W) | 1 W = 1 J/s; বৈদ্যুতিক শক্তি পরিমাপ |
চাপ | প্যাসকাল (Pa) | 1 atm = 1.013 × 10⁵ Pa |
তড়িৎ আধান | কুলম্ব (C) | 1 C = 1 A × 1 s |
তড়িৎ ধারকত্ব | ফ্যারাড (F) | 1 F অত্যন্ত বড়; পাইকোফ্যারাড ব্যবহৃত |
আলোর তীব্রতা | লাক্স (Lux) | আলোর পরিমাপ |
শব্দের তীব্রতা | ডেসিবেল (dB) | শব্দ পরিমাপ; ৮৫ dB-এর বেশি ক্ষতিকর |
টপিক ৮ | আলোক বিজ্ঞান (Optics) — আধুনিক দৃষ্টিকোণ |
আলোর দ্বৈত স্বভাব
আলো একটি অদ্ভুত ঘটনা — কখনো তরঙ্গের মতো আচরণ করে (ব্যতিচার, অপবর্তন, মেরুকরণ), আবার কখনো কণার মতো আচরণ করে (আলোক বিদ্যুৎ প্রভাব, কম্পটন বিক্ষেপণ)। এই দ্বৈত স্বভাবকে তরঙ্গ-কণা দ্বৈততা (Wave-Particle Duality) বলে।
বৈশিষ্ট্য | তথ্য |
শূন্যমাধ্যমে আলোর বেগ | ৩×১০⁸ m/s (প্রায় ৩ লক্ষ কিমি/সেকেন্ড) |
সূর্য থেকে আলো পৃথিবীতে আসতে সময় | প্রায় ৮ মিনিট |
দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য | ৩৮০ nm (বেগুনি) থেকে ৭৫০ nm (লাল) পর্যন্ত |
বিচ্ছুরণ আবিষ্কার | আইজ্যাক নিউটন, ১৬৬৬ সালে; প্রিজমে সাদা আলো বিচ্ছুরিত হয় |
রামধনু / রংধনু | অশুদ্ধ বর্ণালি — বৃষ্টির ফোঁটায় আলোর বিচ্ছুরণ |
রাতের আকাশ নীল দেখায় কারণ | নীল আলোর বিক্ষেপণ তুলনামূলক বেশি |
ব্যতিচার (Interference) | সাবানের বুদবুদে রঙিন দেখায়; আলোর তরঙ্গধর্ম প্রমাণ |
সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন | হীরক উজ্জ্বল দেখানোর কারণ; অপটিক্যাল ফাইবার নীতি |
লেজার (LASER)
LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation। লেজার হলো একটি বিশেষ একরঙা, সুসংগত (Coherent) ও তীব্র আলোক রশ্মি। লেজার আলো একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের, সমান্তরাল এবং অত্যন্ত শক্তিশালী।
লেজারের ব্যবহার: চোখের অপারেশন, ধাতু কাটা, বারকোড স্ক্যানিং, DVD/CD পড়া, যোগাযোগ
লেজার আবিষ্কার: থিওডর মাইমান (Theodore Maiman), ১৯৬০ সালে
টপিক ৯ | পদার্থবিজ্ঞানের মূল সূত্র ও SI একক — দ্রুত রিভিশন |
সূত্র / তত্ত্ব | প্রবর্তক | বিষয়বস্তু |
গতির সূত্র (F=ma) | আইজ্যাক নিউটন | বল = ভর × ত্বরণ |
মহাকর্ষ সূত্র | নিউটন | দুটি বস্তুর মধ্যে মহাকর্ষীয় বল |
ইলেকট্রোলাইসিস সূত্র | ফ্যারাডে | তড়িৎ বিশ্লেষণের সূত্র |
তড়িৎ চুম্বকত্ব | ওরস্টেড | তড়িৎ ও চুম্বকত্বের সম্পর্ক প্রথম লক্ষ্য করেন |
কোয়ান্টাম তত্ত্ব E=hf | ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক | শক্তি কোয়ান্টা আকারে আসে |
আপেক্ষিকতা E=mc² | আইনস্টাইন | ভর-শক্তি রূপান্তর সূত্র |
তাপীয় আয়নন তত্ত্ব | মেঘনাদ সাহা | তাপমাত্রা ও আয়নন সম্পর্কিত |
ইউরেনিয়াম ফিশন তত্ত্ব | অটো হান | নিউক্লিয়ার ফিশনের তাত্ত্বিক ভিত্তি |
গ্যাসের চাপের সূত্র | জ্যাক চার্লস | গ্যাসের স্থির চাপের সূত্র |
পদার্থের স্থিতিস্থাপকতা | রবার্ট হুক | হুকের সূত্র |
তরল ও গ্যাসীয় পদার্থের চাপ | পাস্কাল | পাস্কালের সূত্র |
পদার্থের ভাসনশীলতা | আর্কিমিডিস | আর্কিমিডিসের সূত্র |
টপিক ১০ | মনে রাখার ট্রিক ও নেমোনিক |
★ তেজস্ক্রিয় রশ্মি মনে রাখুন — ABC "আলফা (A) = Alpha = Atom (He) — ভারী, কম ভেদী" "বিটা (B) = Beta = Bullet (e⁻) — দ্রুত, মাঝারি ভেদী" "গামা (G) = Gamma = Ghost — ভর নেই, ভেদী শ্রেষ্ঠ" ভেদন ক্ষমতা: γ > β > α | আয়নীভবন: α > β > γ — উল্টো! |
★ Fission vs Fusion মনে রাখুন "Fission = ভাঙা (Fission = শব্দটি Fiction-এর মতো, ভাঙা গল্প)" "Fusion = জোড়া (Fusion = ফিউজ করা = মেলানো)" H-Bomb = Hydrogen + Fusion (হাইড্রোজেন জুড়ে বোমা) Atom Bomb = Atom + Fission (পরমাণু ভেঙে বোমা) |
★ এক্স-রে মনে রাখুন "X-ray আবিষ্কারক Röntgen → R নামে মনে রাখুন" "X-ray = Coolidge নলে, Gamma = নিউক্লিয়াস থেকে" "X-ray বিদ্যুৎক্ষেত্রে বিচ্যুত হয় না — কারণ নিরপেক্ষ" |
★ পরমাণুর মডেল মনে রাখুন — "থম-রা-বো-হা" থম = Thomson (পুডিং মডেল) | রা = Rutherford (নিউক্লিয়াস) | বো = Bohr (কক্ষপথ) | হা = Heisenberg (অরবিটাল) "বিবর্তনে পরমাণু মডেল সরল থেকে জটিলে গেছে" |
টপিক ১১ | প্রশ্ন ও উত্তর |
প্রশ্ন 1: তেজস্ক্রিয়তা কে আবিষ্কার করেন?
উত্তর: হেনরি বেকারেল (Henri Becquerel), ১৮৯৬ সালে।
প্রশ্ন 2: তেজস্ক্রিয়তার SI একক কী?
উত্তর: বেকারেল (Becquerel, Bq)। পুরনো একক: কুরি (Curie, Ci)।
প্রশ্ন 3: তেজস্ক্রিয় রশ্মির মধ্যে সর্বোচ্চ ভেদন ক্ষমতা কোনটির?
উত্তর: গামা (γ) রশ্মির। গামা রশ্মি এক্স-রের চেয়ে ১০০ গুণ বেশি ভেদন ক্ষমতাসম্পন্ন।
প্রশ্ন 4: তেজস্ক্রিয় রশ্মির মধ্যে সর্বোচ্চ আয়নীভবন ক্ষমতা কোনটির?
উত্তর: আলফা (α) কণার — সবচেয়ে বেশি আয়নীভবন করে।
প্রশ্ন 5: আলফা কণা আসলে কী?
উত্তর: হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (₂⁴He) — দুটি প্রোটন ও দুটি নিউট্রন।
প্রশ্ন 6: তেজস্ক্রিয় রশ্মি পরমাণুর কোন অংশ থেকে নির্গত হয়?
উত্তর: নিউক্লিয়াস (Nucleus) থেকে।
প্রশ্ন 7: দুটি প্রাকৃতিক তেজস্ক্রিয় মৌলের নাম কী?
উত্তর: রেডিয়াম (Ra) ও ইউরেনিয়াম (U)।
প্রশ্ন 8: কোবাল্ট-৬০ কী কাজে ব্যবহৃত হয়?
উত্তর: গামা রশ্মি নির্গত করে — ক্যান্সার চিকিৎসায় রেডিয়েশন থেরাপিতে।
প্রশ্ন 9: কার্বন-১৪ কী কাজে ব্যবহৃত হয়?
উত্তর: পুরাতত্ত্বে বস্তুর বয়স নির্ণয়ে (Radiocarbon Dating)।
প্রশ্ন 10: এক্স-রে কে আবিষ্কার করেন?
উত্তর: জার্মান বিজ্ঞানী উইলহেলম রন্টজেন (Wilhelm Röntgen), ১৮৯৫ সালে।
প্রশ্ন 11: এক্স-রে কোন যন্ত্রে তৈরি হয়?
উত্তর: কুলিজ নল (Coolidge Tube)-এ।
প্রশ্ন 12: এক্স-রে বিদ্যুৎক্ষেত্র দ্বারা কীভাবে প্রভাবিত হয়?
উত্তর: প্রভাবিত হয় না — এক্স-রে নিরপেক্ষ তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ।
প্রশ্ন 13: হাইড্রোজেন বোমা কোন নীতিতে কাজ করে?
উত্তর: নিউক্লিয়ার সংযোজন (Nuclear Fusion) নীতিতে।
প্রশ্ন 14: পারমাণবিক বোমা কোন নীতিতে কাজ করে?
উত্তর: নিউক্লিয়ার বিভাজন (Nuclear Fission) নীতিতে।
প্রশ্ন 15: আইনস্টাইনের ভর-শক্তি সম্পর্কের সূত্র কী?
উত্তর: E = mc² — যেখানে E = শক্তি, m = ভর, c = আলোর বেগ।
প্রশ্ন 16: নিউক্লিয়ার ফিশনে কোন মৌল ব্যবহৃত হয়?
উত্তর: ইউরেনিয়াম-২৩৫ (U-235) ও প্লুটোনিয়াম-২৩৯।
প্রশ্ন 17: পারমাণবিক চুল্লিতে মডারেটর হিসেবে কী ব্যবহৃত হয়?
উত্তর: ভারী পানি (D₂O) ও গ্রাফাইট — নিউট্রনের গতি কমায়।
প্রশ্ন 18: ম্যাক্স প্ল্যাঙ্কের কোয়ান্টাম সূত্র কী?
উত্তর: E = hf — যেখানে h = প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক, f = কম্পাঙ্ক।
প্রশ্ন 19: আলোক বিদ্যুৎ প্রভাব কে ব্যাখ্যা করেন?
উত্তর: আলবার্ট আইনস্টাইন — এই আবিষ্কারের জন্য ১৯২১ সালে নোবেল পান।
প্রশ্ন 20: বেতার তরঙ্গ কে আবিষ্কার করেন?
উত্তর: মার্কনি (Guglielmo Marconi)।
প্রশ্ন 21: ডায়নামোতে কোন শক্তি কোন শক্তিতে রূপান্তরিত হয়?
উত্তর: যান্ত্রিক শক্তি → তড়িৎ শক্তি।
প্রশ্ন 22: সৌরকোষে কোন শক্তি কোন শক্তিতে রূপান্তরিত হয়?
উত্তর: আলোক শক্তি → তড়িৎ শক্তি।
প্রশ্ন 23: টেলিফোনে কোন শক্তি রূপান্তর হয়?
উত্তর: শব্দ শক্তি → তড়িৎ শক্তি (মাইক্রোফোন) এবং তড়িৎ → শব্দ (স্পিকার)।
প্রশ্ন 24: তড়িৎ প্রবাহমাত্রার SI একক কী?
উত্তর: অ্যাম্পিয়ার (Ampere, A)।
প্রশ্ন 25: বিভবপ্রভেদের SI একক কী?
উত্তর: ভোল্ট (Volt, V)।
প্রশ্ন 26: রোধের SI একক কী?
উত্তর: ওহম (Ohm, Ω)।
প্রশ্ন 27: শক্তির SI একক কী?
উত্তর: জুল (Joule, J)।
প্রশ্ন 28: MRI-এর পূর্ণ রূপ কী?
উত্তর: Magnetic Resonance Imaging (ম্যাগনেটিক রেজোনেন্স ইমেজিং)।
প্রশ্ন 29: তড়িৎ চুম্বকত্ব প্রথম কে লক্ষ্য করেন?
উত্তর: বিজ্ঞানী ওরস্টেড (Oersted)।
প্রশ্ন 30: LASER-এর পূর্ণ রূপ কী?
উত্তর: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation।
প্রশ্ন 31: আলোর বিচ্ছুরণ কে আবিষ্কার করেন?
উত্তর: আইজ্যাক নিউটন, ১৬৬৬ সালে।
প্রশ্ন 32: শূন্যমাধ্যমে আলোর বেগ কত?
উত্তর: ৩×১০⁸ m/s (প্রায় ৩ লক্ষ কিমি/সেকেন্ড)।
প্রশ্ন 33: সূর্য থেকে পৃথিবীতে আলো আসতে কত সময় লাগে?
উত্তর: প্রায় ৮ মিনিট।
প্রশ্ন 34: রামধনু কি ধরনের বর্ণালি?
উত্তর: অশুদ্ধ বর্ণালি — বৃষ্টির ফোঁটায় আলোর বিচ্ছুরণে তৈরি।
প্রশ্ন 35: N-type অর্ধপরিবাহীতে প্রধান তড়িৎ বাহক কী?
উত্তর: ইলেকট্রন (Electron)।
বিশেষ নোট: পরীক্ষার আগে শেষ মুহূর্তের রিভিশন তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কারক: বেকারেল (১৮৯৬) | X-ray আবিষ্কারক: রন্টজেন (১৮৯৫) রশ্মির ভেদন ক্ষমতা: γ > β > α | আয়নীভবন: α > β > γ Atom Bomb = Fission | H-Bomb = Fusion | সূর্যের শক্তি = Fusion E = mc² (আইনস্টাইন) | E = hf (প্ল্যাঙ্ক) কুলিজ নলে X-ray তৈরি হয় | কোবাল্ট-৬০ = γ রশ্মি = ক্যান্সার চিকিৎসা পারমাণবিক চুল্লির মডারেটর: ভারী পানি (D₂O) বা গ্রাফাইট MRI = Magnetic Resonance Imaging | LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation তড়িৎ → শক্তি: A (অ্যাম্পিয়ার) | V (ভোল্ট) | Ω (ওহম) | W (ওয়াট) | J (জুল) |