৯ম শ্রেণির বিজ্ঞান অনুসন্ধানী বই ৩য় অধ্যায় সমাধান (PDF)

প্রতিবছরের মতো কোর্সটিকায় এবারও ৯ম শ্রেণির শিক্ষার্থীদের জন্য প্রতিটি বইয়ের সমাধান দেওয়া শুরু হয়েছে। কোর্সটিকায় আজকে তোমাদের জন্য ৯ম শ্রেণির বিজ্ঞান অনুসন্ধানী বই ৩য় অধ্যায় সমাধান শেয়ার করা হবে। ৯ম শ্রেণির বিজ্ঞান অনুসন্ধানী পাঠ বইয়ের এই অধ্যায়ের নাম হচ্ছে আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান। আজকে আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান অধ্যায়টি তোমাদের কাছে সহজভাবে তুলে ধরা হবে।

এই অধ্যায় আলোচনা শেষে তোমরা পেয়ে যাবে এই অধ্যায়ের সমস্যা সমাধান PDF। এই অধ্যায়ের বাড়ির কাজ ও এই অধ্যায়ে থাকা সমস্যাগুলোর সমাধান পিডিএফে দেওয়া হয়েছে। এখানে, আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান অধ্যায়ে থাকা প্রতিটি বিষয় সহজভাবে তুলে ধরা হয়েছে। ৯ম শ্রেণি বিজ্ঞান অনুসন্ধানী পাঠ বইয়ের প্রতিটি অধ্যায়ের সমাধান এভাবে পড়লে বিজ্ঞান অনুসন্ধানী পাঠ বইটি তোমরা সহজে আয়ত্বে আনতে পারবে।

৯ম শ্রেণির বিজ্ঞান অনুসন্ধানী বই ৩য় অধ্যায় সমাধান

গত শতকের প্রথম দিকে পৃথিবীর বড়ো বড়ো পদার্থবিজ্ঞানীরা কিছুতেই একটা হিসাব মিলাতে পারছিলেন না। উত্তপ্ত বস্তু থেকে যে আলো বিকিরণ হয় সেটি তোমরা নিশ্চয়ই লক্ষ করেছ, এক টুকরা লোহাকে উত্তপ্ত করা হলে সেটি গনগনে লাল হয়, আরও বেশি হলে সেটি ধীরে ধীরে নীলাভ হতে শুরু করে।

উত্তপ্ত বস্তুর বিকিরিত আলোর তীব্রতার সঙ্গে আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের যে একটা সম্পর্ক আছে সেটা সবাই জানতেন। বিজ্ঞানীরা উত্তপ্ত বস্তুর জন্য একটি সূত্র দিয়ে ছোটো তরঙ্গদৈর্ঘ্য আলোর তীব্রতা সঠিকভাবে ব্যাখ্যা করতে পারতেন আবার আরেকটি সূত্র দিয়ে বড়ো তরঙ্গদৈঘ্য আলোর তীব্রতা সঠিকভাবে ব্যাখ্যা করতে পারতেন। কিন্তু একটি সূত্র দিয়েই উত্তপ্ত বস্তুর জন্য বিকিরিত সব তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোর তীব্রতা কিছুতেই ব্যাখ্যা করতে পারছিলেন না।

কোয়ান্টাম মেকানিক্স (Quantum Mechanics)

স্বাভাবিকভাবেই বিজ্ঞানীরা ধরে নিয়েছিলেন যে শক্তি অবিচ্ছিন্ন (Continuous), কিন্তু বিজ্ঞানী ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক অন্যভাবে চিন্তা করলেন। তিনি শক্তিকে অবিচ্ছিন্ন না ধরে সেটিকে বিচ্ছিন্ন (Discrete) হিসেবে বিবেচনা করলেন অর্থাৎ তিনি ধরে নিলেন শক্তিকে যত ইচ্ছে তত ছোটো অংশে বিভাজিত করা যাবে না, এর একটি ক্ষুদ্রতম কণা আছে। কম আলোর অর্থ হচ্ছে কম সংখ্যক আলোর কণা এবং বেশি আলোর অর্থ হচ্ছে বেশি সংখ্যক আলোর কণা তখন চমৎকারভাবে একটি সূত্র দিয়েই উত্তপ্ত বস্তু হতে ছোটো থেকে বড়ো সব তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোর জন্য শক্তির তীব্রতা ব্যাখ্যা করা সম্ভব হলো।

সেই বিচ্ছিন্ন শক্তির কণাকে বলা হলো শক্তির কোয়ান্টা এবং ধীরে ধীরে যে নতুন বিজ্ঞানের জন্ম হলো সেটি হচ্ছে কোয়ান্টাম মেকানিক্স ৷ ম্যাক্স প্ল্যাঙ্কের প্রতি শ্রদ্ধা জানিয়ে বিজ্ঞানীরা ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র জগতে বহুল ব্যবহৃত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ধ্রুবরাশিটির নাম রেখেছেন প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবক ৷ এর মান 6.634 × 10⁻³⁴ Js এবং একে প্রকাশ করা হয় h দিয়ে।

মানুষের চোখ যথেষ্ট সংবেদী, ধারণা করা হয় যদি মানুষের চোখ আরও দশগুণ বেশি সংবেদী হতো তাহলে আমরা খালি চোখেই আলোর বিচ্ছিন্ন শক্তির কোয়ান্টা দেখতে পেতাম! অর্থাৎ তুমি যদি অন্ধকার ঘরে বসে থাকতে এবং খুব ধীরে ধীরে একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গের আলোর তীব্রতা কমিয়ে আনা হতো, তাহলে তুমি এক সময় লক্ষ করতে যে আলো অবিচ্ছিন্নভাবে আসছে না, বিচ্ছিন্ন আলোর বিচ্ছুরণ বা কণা হিসেবে আসছে। এই কণাগুলোর সবকটির বিচ্ছুরণের তীব্রতা সমান, তবে আলোর তীব্রতা যতই কমিয়া আনা হতো কণাগুলোর সংখ্যা ততই কমে আসত।

কণা তরঙ্গ দ্বৈততা (Wave-particle Duality)

আমরা সবাই তরঙ্গের সঙ্গে পরিচিত, তরঙ্গের থাকে তরঙ্গদৈর্ঘ্য, কম্পাংক, পর্যায়কাল ইত্যাদি নানা রাশি সংযুক্ত থাকে, এবং সেটি একস্থান থেকে অন্যস্থানে শক্তি বয়ে নিয়ে যায়। তরঙ্গের একটি খুব গুরুত্বপূর্ণ ধর্ম হচ্ছে ব্যাতিচার, যেখানে একটি তরঙ্গ অন্য আরেকটি তরঙ্গের সঙ্গে যুক্ত হয়ে আরও বড়ো বিস্তারের একটি তরঙ্গ তৈরি করে কিংবা একটি তরঙ্গ অন্য তরঙ্গের সঙ্গে বিপরীতভাবে মিলিত হয়ে সম্মিলিত বিস্তার কমিয়ে দেয়।

প্রকৃতির একটি খুব গুরুত্বপূর্ণ তরঙ্গ হচ্ছে তড়িৎ-চৌম্বক তরঙ্গ এবং এই তরঙ্গেরই একটি অংশ, যা আমাদের চোখের রেটিনায় ধরা পরে, তাকে আমরা বলি আলো অথচ বিস্ময়ের ব্যাপার হচ্ছে, কিছু কিছু জায়গায় দেখা গেছে আলোর আচরণ তরঙ্গের মতো নয়, বরং কণার মতো। একটা কণা যে রকম অন্য কণাকে ঠোকা দিয়ে সরিয়ে দিতে পারে আলো ঠিক সেভাবে ইলেকট্রনকে ঠোকা দিয়ে সরিয়ে দিতে পারে।

আলোর কণাধর্মী এ রকম একটা উদাহরণ হচ্ছে ফটো ইলেকট্রিক এফেক্ট যেখানে আলোর কণা বা কোয়ান্টা একটা ধাতব পদার্থকে আঘাত করে সেখান থেকে ইলেকট্রনকে মুক্ত করে দেয়। চমকপ্রদ এই ব্যাপারটা ব্যাখ্যা করে আইনস্টাইন নোবেল পুরস্কার পেয়েছিলেন। তোমরা নিশ্চয় সোলার সেল দেখেছ, সোলার সেলে এই ফটো ইলেকট্রিক এফেট্ট ব্যবহার করেই সূর্যের আলোর শক্তি বিদ্যুৎশক্তিতে রূপান্তরিত হয়।

আবার অন্যদিকে তোমরা নিশ্চয় এটিও জানো যে ইলেকট্রন হচ্ছে কণা; এর ভর আছে, এর ভরবেগ আছে এটি অন্য কণাকে আঘাত করে সরিয়ে দিতে পারে। মজার ব্যাপার হচ্ছে বিজ্ঞানীরা এক সময়ে সবিস্ময়ে আবিষ্কার করলেন যে কখনো কখনো ইলেকট্রন এমন আচরণ করে যেন এটি কণা নয়, যেন এটি একটি তরঙ্গ! এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য আছে, বিস্তার আছে শুধু তাই নয় ইলেকট্রন ঠিক তরঙ্গের মতো ব্যাতিচার পর্যন্ত করতে পারে। ইলেকট্রন এতই নিশ্চিতভাবে তরঙ্গের মতো আচরণ করে যে, ইলেকট্রনের এই বৈশিষ্ট্য কাজে লাগিয়ে রীতিমতো ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ তৈরি করা হয়েছে।

তাহলে, প্রশ্ন হচ্ছে আলো কি আসলে তরঙ্গ নাকি কণা? আবার একই সঙ্গে ইলেকট্রনের জন্যও একই প্রশ্ন করা যায়। ইলেকট্রন কি আসলে কণা নাকি তরঙ্গ?

উত্তরটা শুনলে তোমরা হকচকিয়ে যেতে পারো, কারণ উত্তর হচ্ছে: দুটোই! অর্থাৎ আলো তরঙ্গ এবং কণা দুইরকমের বৈশিষ্ট্যই বহন করে। আবার ইলেকট্রনও কণা এবং তরঙ্গ দুইরকমের বৈশিষ্ট্যই বহন করে। আলোর বেলায় বিজ্ঞানীরা প্রথমে তার তরঙ্গ বৈশিষ্ট্যের কথা জেনেছেন আর ইলেকট্রনের বেলায় প্রথমে জেনেছেন তার কণা বৈশিষ্ট্যের কথা, এটুকুই পার্থক্য। এই দ্বৈত বৈশিষ্ট্যের বিষয়টি তোমাদের প্রথমে খুব বিচিত্র মনে হতেই পারে, কিন্তু জেনে রাখো সত্যিই এটা সম্ভব। পদার্থবিজ্ঞানীরা এই বিষয়টিকে বলেন কণা-তরঙ্গ দ্বৈততা (Wave-particle Duality)।

কণা-পদার্থবিজ্ঞান (Particle Physics)

আমরা আমাদের চারপাশে তাকালে মানুষজন, গাছপালা, দালানকোঠা, আকাশের দিকে তাকালে চাঁদ সূর্য, গ্রহ, নক্ষত্র, মহাকাশের গভীরে তাকালে গ্যালাক্সি পর গ্যালাক্সির দেখতে পাই এবং আমরা সবাই জানি সেগুলোর সবকিছু তৈরি হয়েছে কিছু পরমাণু দিয়ে এবং সেই পরমাণুগুলো তৈরি হয়েছে ইলেকট্রন, প্রোটন এবং নিউট্রন দিয়ে। তোমাদের নিশ্চয়ই জানার কৌতূহল হয় যে এই ইলেকট্রন, প্রোটন এবং নিউট্রন কি সত্যিকারের মৌলিক কণা, নাকি সেগুলোও অন্যকিছু দিয়ে তৈরি হয়েছে?

এই তিনটি কণা ছাড়া অন্য কোনো বস্তু কণা কি আছে? তোমরা এর মাঝে জেনে গেছ যে এই মৌলিক বস্তুকণাগুলো পরস্পরের সঙ্গে চার ধরনের বল দিয়ে ক্রিয়া-বিক্রিয়া করে যেগুলো হচ্ছে মহাকর্ষ বল, তড়িৎ চৌম্বক বা বিদ্যুৎ চৌম্বকীয় বল, দুর্বল নিউক্লিয় বল ও সবল নিউক্লিয় বল। কিন্তু তোমরা কি জানো এই বলগুলো আসলে ক্রিয়া-বিক্রিয়া করে এক ধরনের শক্তি কণা বিনিময় করে?

যার অর্থ এই ভৌতজগত তৈরি হয়েছে দুই ধরনের কণা দিয়ে, যেগুলো হচ্ছে বস্তুকণা এবং শক্তিকণা ৷ পদার্থবিজ্ঞানের যে শাখায় বস্তুকণা এবং শক্তিকণার বিভাজন এবং ক্রিয়া-বিক্রিয়া নিয়ে আলোচনা করা হয় সেটি হচ্ছে কণা পদার্থবিজ্ঞান। এই অধ্যায়ে আমরা সেই কণা পদার্থবিজ্ঞানের অসাধারণ বৈচিত্র্যময় জগতের সঙ্গে তোমাদের একটুখানি পরিচয় করিয়ে দেব, তবে সেটি সম্পর্কে সত্যিকারের ধারণা পেতে হলে তোমাদের পদার্থবিজ্ঞানের আরও অনেক গভীরে যাওয়ার জন্য অপেক্ষা করতে হবে।

পরমাণু শেষ কথা নয়

পুরো বিশ্বব্রহ্মাণ্ড বস্তুকণা ফার্মিওন আর শক্তিকণা বোজন দিয়ে তৈরি হয়েছে ফার্মিওন নামের বস্তুকণাদের আবার দুই ভাগে ভাগ করা যায়। এক ভাগের নাম কোয়ার্ক অন্য ভাগের নাম লেপটন। কোয়ার্ক হচ্ছে সেইসব ফার্মিওন যেগুলো সবল নিউক্লিয় বল অনুভব করে, আর যেগুলো নিউক্লিয় বল অনুভব করে না তারা হচ্ছে লেপটন ৷ ইলেকট্রন হচ্ছে একটি লেপটন। পরমাণুর গঠন পড়ার সময় আমরা ইলেকট্রন, প্রোটন এবং নিউট্রন এই তিনটি মৌলিক কণার কথা পড়েছি।

ইলেকট্রন সত্যি সত্যি লেপটন জাতীয় একটি মৌলিক কণা হলে প্রোটন ও নিউট্রন কিন্তু মৌলিক কণা নয়, সেগুলো তৈরি হয়েছে আপ কোয়ার্ক (u) ও ডাউন কোয়ার্ক (d) নামে দুই ধরনের কোয়ার্ক দিয়ে। আমরা জেনেছিলাম সকল পরমাণু তৈরি হয়েছে ইলেকট্রন, প্রোটন এবং নিউটন দিয়ে। সেটি এবারে আরও সঠিকভাবে বলা যায় যে, সকল পরমাণু তৈরি হয়েছে ইলেকট্রন এবং আপ কোয়ার্ক ও ডাউন কোয়ার্ক (e এবং u, d)) দিয়ে। এখানে জেনে রাখো এই কোয়ার্কের মাঝে কিন্তু কোনো কিছু উপরে (up) কিংবা নিচে (down) নেই, এটি শুধু খেয়ালি বিজ্ঞানীদের দেওয়া নাম।

কোয়ার্ক যেরকম দুটি, লেপটনও কিন্তু দুটি। একটি হচ্ছে আমাদের পরিচিত ইলেকট্রন অন্যটির নাম নিউট্রিনো। আমরা সাধারণভাবে নিউট্রিনোর কথা বলি না, কারণ এটি কোনোভাবে সাধারণ মানুষের চোখে দৃশ্যমান নয়, প্রতি সেকেন্ডে তোমার চোখের আইরিশের ভেতর দিয়ে দশ লক্ষ নিউট্রিনো চলে যাচ্ছে তুমি কিন্তু ভুলেও সেটি কখনো টের পাও না।

এর ভর বলতে গেলে নেই, এটি কোনো কিছুর সঙ্গে সহজে বিক্রিয়া করে না, অবলীলায় এটি শোষিত না হয়ে কয়েক লক্ষ আলোকবর্ষ দীর্ঘ সীসার পাতের ভেতর দিয়ে চলে যেতে পারে৷ এটি ইলেকট্রনের সঙ্গে থাকা আরেকটি লেপটন, তাই তাকে ডাকা হয় ইলেকট্রন নিউট্রিনো এবং লেখা হয় ৮. হিসেবে । আমরা বোজন নামের শক্তি কণাদের মাঝে একটু পরে আসব, আপাতত ফার্মিওন কণার একটা পূর্ণাঙ্গ তালিকা লিখবো।

আপেক্ষিক তত্ত্ব (Theory of Relativity)

আইনস্টাইনের বিখ্যাত আপেক্ষিক তত্ত্ব গড়ে উঠেছে নিচের দুটি স্বীকার্য মেনে নিয়ে:

১. সব জড় প্রসঙ্গ কাঠামোয় পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলো একইরকম দেখাবে এবং
২. সব জড় প্রসঙ্গ কাঠামোয় আলোর গতিবেগ একই হবে

তোমরা যারা এই স্বীকার্য দুটি পড়েছ তাদের কাছে প্রথম স্বীকার্যটি মোটামুটি গ্রহণযোগ্য বলে মনে হতে পারে। পুরোপুরি স্থির প্রসঙ্গ কাঠামো বলে কিছু নেই, সব প্রসঙ্গ কাঠামোর বেলাতেই একটির সঙ্গে অন্যটির তুলনা করে দুটি কাঠামোর আপেক্ষিক বেগ বের করতে হয়। পৃথিবী নিজেই সূর্যকে ঘিরে ঘণ্টায় প্রায় লক্ষ কিলোমিটার বেগে ছুটে যাচ্ছে। কাজেই কোনো জড় প্রসঙ্গ কাঠামোই আসলে বিশেষ কোনো কাঠামো নয়, সবকটিই এক। কাজেই ভিন্ন ভিন্ন প্রসঙ্গ কাঠামোতে ভিন্ন পদার্থবিজ্ঞান হওয়ার কোনো সুযোগ নেই। তবে দ্বিতীয় স্বীকার্যটি আমাদের দৈনন্দিন অভিজ্ঞতার সঙ্গে মিলে না।

একটা গাড়ি যদি ঘণ্টায় 60 কিলোমিটার বেগে যায় আর তুমি যদি ঘণ্টায় 40 কিমি বেগে যাও, তাহলে তোমার মনে হবে অন্য গাড়িটি তোমার সাপেক্ষে 60 – 40 = 20 কিমি বেগে যাচ্ছে। কিন্তু দ্বিতীয় স্বীকার্যটি বলছে অন্য কথা। আমরা জানি কেউ যদি তোমার দিকে একটা ফ্ল্যাশলাইট জ্বালিয়ে আলোক রশ্মি পাঠায় তোমার মনে হবে রশ্মিটি আলোর বেগে তোমার কাছে পোঁছাচ্ছে। এখন তুমি নিজেই যদি আলোর অর্ধেক বেগে যেতে থাকো, তাহলে যদি আবার ফ্ল্যাশলাইট জ্বালিয়ে তোমার দিকে আলোক রশ্মি পাঠানো হয় তাহলে একইভাবে আলো তোমার কাছে অর্ধেক বেগে পৌঁছানো কথা, কিন্তু দ্বিতীয় স্বীকার্য বলছে তখনও আলোটি তোমার কাছে আলোর বেগেই পৌঁছাবে।

সমাধান দেখো

আজকে ৯ম শ্রেণির বিজ্ঞান অনুসন্ধানী বই ৩য় অধ্যায় সমাধান নিয়ে আলোচনা করা হলো। এখানে অধ্যায়টি সহজ ও বিস্তরভাবে আলোচনা করা হয়েছে। আলোচনা শেষে তোমাদের একটি পিডিএফ দেওয়া হয়েছে। আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান অধ্যায়টি নিয়ে আলোচনা শেষে যেসকল সমস্যা রয়েছে ও যেসকল বাড়ির কাজ দেওয়া রয়েছে পিডিএফে তোমরা সেগুলোর সমাধান পেয়ে যাবে।

আমাদের ওয়েবসাইটে তোমার প্রয়োজনীয় সাবজেক্টের প্রশ্নের উত্তর না পেলে কোর্সটিকা ফেসবুক পেজে ইনবক্স করতে পারো।  আমরা আছি ইউটিউবেও। আমাদের YouTube চ্যানেলটি SUBSCRIBE করতে পারো এই লিংক থেকে।