Photo-electric effects আলোক তড়িৎ ক্রিয়া

PHOTO ELECTRIC EFFECT

PHYSICS 

CLASS-XII

[IMPORTANT & SUGGESTED NOTES ] 

আলোক তড়িৎ ক্রিয়া

 1)আলোক তড়িৎ ক্রিয়া কি?  

উ:-কোন ধাতব পৃষ্ঠের উপর উপযুক্ত তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের আলোক সম্পাত  ঘটিয়ে ধাতব পৃষ্ঠ থেকে ইলেকট্রন নিঃসরণ ঘটানো যায়। আলোর প্রভাবে ইলেকট্রন নিঃসরণের এই ঘটনাকে আলোক তড়িৎ ক্রিয়া বলা হয়। 

2)আলোক ইলেকট্রন কি? 

উ:- কোন ধাতব পৃষ্ঠের উপর উপযুক্ত তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের আলোক সম্পাত ঘটিয়ে ধাতপৃষ্ঠ থেকে ইলেকট্রন নিঃসরণ ঘটানো হলে আলোর প্রভাবে নিঃসৃত ঐ ইলেকট্রনকে আলোক ইলেকট্রন বলা হয়।

 3)আলোক তড়িৎ প্রবাহ কি? 

উ:-কোন ধাতব পৃষ্ঠের উপর উপযুক্ত তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের আলোক সম্পাত ঘটিয়ে ধাতপৃষ্ঠ থেকে ইলেকট্রন নিঃসরণ ঘটানো যায় ।আলোর প্রভাবে নিঃসৃত ইলেকট্রন (আলোক ইলেকট্রন) নির্দিষ্ট দিকে গতিশীল হওয়ার জন্য যে তড়িৎ প্রবাহমাত্রা পাওয়া যায় তাকে আলোক তড়িৎ প্রবাহ মাত্রা বলা হয় ।

4)কার্য অপেক্ষক কাকে বলে ?

উ:- ধাতব পৃষ্ঠ থেকে একটি ইলেকট্রনকে কেবলমাত্র সম্পূর্ণরূপে বিচ্ছিন্ন করে ধাতপৃষ্ঠের বাইরে আনতে বিকিরণের যে ন্যূনতম শক্তির প্রয়োজন হয় সেই শক্তিকে ওই ধাতুর কার্য অপেক্ষক বলা হয়।

 কার্য অপেক্ষকের মান ধাতুর প্রকৃতির   উপর নির্ভর করে।

 5)ক্ষারধাতুগুলিকে আলোক সুবেদী বলা হয় কেন? 

উ:-লিথিয়াম ,সোডিয়াম ,পটাশিয়াম ইত্যাদি ক্ষারধাতু গুলির কার্য অপেক্ষকের মান খুব কম ।তাই দৃশ্যমান আলোর পাল্লার বিকিরণ আপতিত হলেই এই ধাতুগুলি থেকে আলোক ইলেকট্রন নির্গমন সম্ভব হয় ।তাই এই ক্ষার ধাতুগুলিকে আলোক সুবেদী বলা হয় ।

6)সূচনা কম্পাঙ্ক বা প্রারম্ভ কম্পাঙ্ক ও প্রারম্ভ তরঙ্গ দৈর্ঘ্য কাকে বলে? 

উ:-নির্দিষ্ট  ধাতুর ক্ষেত্রে আপতিত ফোটনের যে ন্যূনতম কম্পাঙ্কের জন্য আলোক  ইলেকট্রন নিঃসরণ সম্ভব হয় সেই ন্যূনতম কম্পাঙ্ককে ওই ধাতুর প্রারম্ভ কম্পাঙ্ক বলা হয় ।এই কম্পাঙ্কের সাথে সংশ্লিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে প্রারম্ভ তরঙ্গ দৈর্ঘ্য বলা হয় ।

ধাতুর কার্য অপেক্ষক ও প্রারম্ভ কম্পাঙ্ক হলে

 আবার, প্রারম্ভ কম্পাঙ্ক হলে          [h =প্লাঙ্কের ধ্রবক , C= আলোর বেগ ]

7)নিবৃত্তি বিভব কাকে বলে? নিবৃত্তি বিভব ও ফটো ইলেকট্রনের i)সর্বোচ্চ বেগের ii) সর্বোচ্চ গতি শক্তির সম্পর্ক লেখ।

ফটো ক্যাথোড এর সাপেক্ষে যে ন্যূনতম ঋণাত্মক বিভবে অ্যানোডকে রাখা হলে আলোক তড়িৎ প্রবাহ শূন্য  হয় তাকে নিবৃত্তি বিভব বা Stopping Potential  বলা হয় ।

[N.B.:-নিবৃত্তি বিভবের মান আপতিত আলোর তীব্রতার উপর নির্ভর করে না ।

আপতিত আলোর তীব্রতা বৃদ্ধিতে আলোক তড়িৎ প্রবাহ মাত্রা বৃদ্ধি পায় ।]

ধরি, নিবৃত্তি বিভব V₀ এবং একটি ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ বেগ v_max  ,সর্বোচ্চ গতিশক্তি 

m= ইলেকট্রনের ভর ।নিবৃত্তি বিভবের ধারণা অনুসারে ইলেকট্রনটি V₀ বিভবের মধ্য দিয়ে যাওয়ার পর বেগ তথা গতিশক্তি শূন্য হবে। অতএব নিবৃত্তি বিভবের মধ্য দিয়ে যাওয়ার ফলে শক্তি হ্রাস= E_max ।আবার V₀ঋণাত্মক বিভব অতিক্রম করার জন্য ইলেকট্রনের শক্তি হ্রাস eV₀।

_{সমীকরণ i)নিবৃত্তি বিভব ও সর্বোচ্চ  গতিশক্তির  সম্পর্ককে ও এবং ii )নং সমীকরণ} সর্বোচ্চ  বেগ ও  নিবৃত্তি বিভব এর  সম্পর্ককে  প্রকাশ করে। 

8)আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার বৈশিষ্ট্যগুলি  লেখ।  

আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য গুলি নিম্নে আলোচনা করা হলো 

i ) নির্দিষ্ট ধাতু বা আলোক সুবেদী উপাদানের ক্ষেত্রে আলোক তড়িৎ প্রবাহমাত্রা আপতিত আলোর তীব্রতার সমানুপাতিক।

ii ) প্রতিটি ধাতুর একটি সূচনা কম্পাঙ্ক আছে ।এর মান বিভিন্ন ধাতুর ক্ষেত্রে বিভিন্ন ।কম্পাঙ্ক এর থেকে কম হলে আপতিত আলোর তীব্রতা যতই বেশি হোক না কেন আলোক তড়িৎ প্রবাহ পাওয়া যায় না ।

iii ) ফটো ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ বেগ বা সর্বোচ্চ গতিশক্তি আপতিত আলোর তীব্রতার উপর নির্ভরশীল নয়। আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক প্রারম্ভ কম্পাঙ্কের বেশি হলে কম্পাঙ্ক বৃদ্ধিতে ফটো ইলেকট্রনের বেগ বা গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়।

 iv ) আলোক তড়িৎ ক্রিয়া একটি তাৎক্ষণিক ক্রিয়া। বিকিরণের আপাতন ও আলোক তড়িৎ নিঃসরণ এর মধ্যে কার্যত কোন সময় ব্যবধান থাকে না।

 v )উষ্ণতায় বৃদ্ধি বা হ্রাস দ্বারা আলোক তড়িৎ ক্রিয়া প্রভাবিত হয় না ।আলোক তড়িৎ ক্রিয়া উষ্ণতা নিরপেক্ষ।

 vi )আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় নির্গত ইলেকট্রন গুলির গতিশক্তি শূন্য থেকে একটি সর্বোচ্চ মানের মধ্যে বন্টিত থাকে।

9)আইনস্টাইনের আলোক তড়িৎ সমীকরণ 

বিকিরণের কোয়ান্টাম তত্ত্ব ব্যবহার করে বিজ্ঞানী  আইনস্টাইন আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ব্যাখ্যা করেন।ধাতব পৃষ্ঠে ফোটন আপতিত হলে এর শক্তির পুরোটাই ইলেকট্রনে হস্তান্তরিত হয় বা  পুরো শক্তি নিয়ে প্রতিফলিত হয় । 

সমগ্র শক্তি ইলেকট্রনের হস্তান্তরিত হলে ওই শক্তির একটি অংশ ইলেকট্রনকে মুক্ত করতে ব্যয়িত হয় যা কার্য অপেক্ষকের সমান এবং বাকি অংশ নির্গত ইলেকট্রনের গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হয়। এই নির্গত ইলেকট্রন গুলি আলোক তড়িৎ প্রবাহের সৃষ্টি করে ।
ধরি, আপতিত ফোটনের কম্পাঙ্ক u ( শক্তি=hu)  ধাতুর কার্য অপেক্ষক w₀এবং নির্গত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি=E_max, 

                                                    

ইলেকট্রনের ভর m এবং ইলেকট্রনের বেগ   v_max হলে

                                                         

 u কম্পাঙ্কের ফোটনের জন্য নিবৃত্তি বিভব V₀ হলে

 সমীকরণ i),iii) এবং iii) এর যে কোনটিকেই আইনস্টাইনের আলোক তড়িৎ সমীকরণ বলা হয়।

10)আইনস্টাইনের আলোক তড়িৎ সমীকরণ দ্বারা আলোকতড়িৎ সম্পর্কিত বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যাখ্যা কর ।

বিকিরণের কোয়ান্টাম তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে আইনস্টাইনের আলোক তড়িৎ সমীকরণটি প্রতিষ্ঠিত ।কোয়ান্টাম তত্ত্বের সাহায্যে  আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার ঘটনাগুলি ব্যাখ্যা করা যায়।

 i) ফটো ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি:- আইনস্টাইনের আলোক তড়িৎ সমীকরণ

 নির্দিষ্ট ধাতুর কার্যপেক্ষ w₀ ধ্রবক ।ফলে নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কের আপতিত ফোটনের জন্য নির্গত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তিও নির্দিষ্ট ।প্রাবল্য বৃদ্ধিতে বেশি সংখ্যক ইলেকট্রন নির্গত হয় ,আলোক তড়িৎপ্রবাহমাত্রা বৃদ্ধি।  কিন্তু ওই ইলেকট্রন গুলির গতিশক্তি সর্বোচ্চ মানের বেশি হয় না ।

ii) প্রারম্ভ কম্পাঙ্ক :-

এখন আপতিত ফোটনের একটি বিশেষ কম্পাঙ্ক এর জন্য গতিশক্তি শূন্য হলে- 

এই অবস্থায় ইলেকট্রন ধাতবৃষ্ঠ পৃষ্ঠ থেকে কেবলমাত্র মুক্ত হয় ।কোন গতিশক্তি লাভ করে না। এই নূন্যতম কম্পাঙ্কই হলো ধাতুর প্রারম্ভ কম্পাঙ্ক। 

iii) অলোক তড়িৎ ক্রিয়ার তাৎক্ষণিক আচরণ:- ইলেকট্রন ও ফোটনের সংঘাত হলো পূর্ণ স্থিতিস্থাপক।  সংঘাতের সাথে সাথে শক্তির হস্তান্তর ঘটে এবং ইলেকট্রন নির্গত হয়। আবার ফোটনের আপাতন বন্ধ হওয়ার সাথে সাথে আলোক তড়িৎ প্রবাহ বন্ধ হয়ে যায় অর্থাৎ আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার আচরণ তাৎক্ষণিক। 

iv) আপতিত আলোর তীব্রতার সাথে প্রবাহ মাত্রার সম্পর্ক :-আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক স্থির রেখে প্রাবল্য বৃদ্ধি করলে বেশি সংখ্যক ইলেকট্রন নির্গত হয় ফলে আলোক তড়িৎ প্রবাহ মাত্রা বৃদ্ধি পায় পায়।

11)ডি ব্রগলি প্রকল্পটি বিবৃত কর।  
যে কোনো ক্ষুদ্র কণার স্রোত তরঙ্গের ন্যায় আচরণ করে ।এই তরঙ্গ পদার্থ তরঙ্গ নামে পরিচিত ।এই পদার্থ তরঙ্গের তরঙ্গ দৈর্ঘ্য

                                                                      

[যেখানে h= প্লাঙ্ক ধ্রবক এবং  P=কনার  ভরবেগ, কনার ভর=m কনার বেগ v ]

12)ইলেকট্রনের ডি ব্রগলি তরঙ্গ দৈর্ঘ্য 

ধরি , একটি ইলেকট্রনকে V বিভবপ্রভেদের  মধ্য দিয়ে পাঠানোর ফলে এটি v বেগ লাভ করল। ইলেকট্রনের আধান  e ,ভর m হলে 

 ইলেকট্রনের ডি ব্রগলি তরঙ্গ দৈর্ঘ্য 

এখন h=6.62x10^-34J.s , m=9.1x10^-31 kg, e=1.6x10^-19c এই মান গুলি বসিয়ে পাই

12)ফটো ইলেকট্রন গুলির মধ্যে বিভিন্ন শক্তির বন্টন দেখা যায় কেন?

ধাতব পৃষ্ঠে তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ আপতিত হলে এটি ধাতব পৃষ্ঠের ইলেকট্রন ও পৃষ্ঠ থেকে বিভিন্ন গভীরতার  ইলেকট্রনে শক্তি হস্তান্তর করে ।ভেতরের বিভিন্ন গভীরতা থেকে মুক্ত ইলেকট্রন গুলি পৃষ্ঠে আসতে গিয়ে চারিপাশের   অনু-পরমানুর সাথে এদের সংঘাত ঘটে  এবং  শক্তিহ্রাস পায়। ফলে পৃষ্ঠের ইলেকট্রনের শক্তি সর্বোচ্চ এবং ভেতরের ইলেকট্রন গুলির গতিশক্তি  কম হয়। তাই ফটো ইলেকট্রন গুলির মধ্যে বিভিন্ন শক্তির বন্টন দেখা যায়।

13)আলোর বিকিরণের দ্বৈত সত্তা বলতে কী বোঝো?

 আলো বা বিকিরণের দ্বৈতসত্তা বলতে বোঝায়, আলো বা বিকিরণের কনা ধর্ম ও তরঙ্গ ধর্ম উভয় ধর্মই বর্তমান ।ব্যতিচার ,অপবর্তন, সমাবর্তন প্রভৃত্তি ঘটনায় আলোর তরঙ্গ ধর্ম প্রকাশ পায় ।আবার আলোক তড়িৎ ক্রিয়া ,ক্রম্পটন ক্রিয়া ,রামন ক্রিয়া প্রভৃত্তি ঘটনা আলোর কণা ধর্ম দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায়। আলোর কোন ধর্ম প্রকাশ পাবে তা পরীক্ষার অবস্থার ওপর নির্ভর করে ।একই পরীক্ষায় আলো কখনই উভয় ধর্ম প্রকাশ করে না ।তাই আলোর  দ্বৈতসত্তাকে  স্বীকার করে নেওয়া হয়। 

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

কয়েকটি সংক্ষিপ্ত  প্রশ্ন 

1)ফোটনের স্থির ভরের মান কত ?

উঃ-ফোটনের স্থির ভরের মান শূন্য। 

2) ভর শূন্য  অথচ ভরবেগ আছে এরূপ একটি কণার উদাহরণ দাও ।

উঃ-ভরশূন্য অথচ ভরবেগ আছে এরূপ একটি কণার উদাহরণ হল ফোটন ।

3)ফোটন দ্বারা ইলেকট্রন উৎপাদনের একটি উদাহরণ দাও ।

উঃ-ফোটন দ্বারা ইলেকট্রন উৎপাদনের একটি উদাহরণ হল আলোক তড়িতক্রিয়া  ।

4)ইলেকট্রন দ্বারা ফোটন উৎপাদনের একটি উদাহরণ দাও ।

উঃ-ইলেকট্রন দ্বারা ফোটন উৎপাদনের একটি উদাহরণ হল এক্স- রশ্মি উৎপাদন ।

5)আলোর কোন ধর্ম ব্যবহার করে প্রতিফলন, প্রতিসরণ ,ব্যতিচার ইত্যাদি ঘটনাগুলির ব্যাখ্যা দেওয়া হয়? 

উঃ-আলোর তরঙ্গধর্ম ব্যবহার করে প্রতিফলন, প্রতিসরণ, ব্যতিচার ইত্যাদি ঘটনাগুলির ব্যাখ্যা দেওয়া হয়। 

6)আলোর কোন ধর্ম ব্যবহার করে কৃষ্ণ বস্তুর বিকিরণ, আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার ব্যাখ্যা দেওয়া হয় ?

উঃ-আলোর কণা ধর্ম  ব্যবহার করে কৃষ্ণ বস্তুর বিকিরণ, আলোক তড়িৎ ক্রিয়ার ব্যাখ্যা দেওয়া হয়। 

7)একটি ফোটনের  ভরবেগ P এবং শক্তি E হলে P এবং E এর মধ্যে সম্পর্ক লেখ।

উঃ-একটি ফোটনের  ভরবেগ P এবং শক্তি E হলে P এবং E এর মধ্যে সম্পর্ক  P=E /C [C =শূন্য মাধ্যমে আলোর বেগ ] 

8) একটি ইলেকট্রন V বিভব প্রভেদের মধ্য দিয়ে অতিক্রম করলে তরঙ্গ দৈর্ঘ্য কত হবে?

উঃ-একটি ইলেকট্রন V বিভব প্রভেদের মধ্য দিয়ে অতিক্রম করলে তরঙ্গ দৈর্ঘ্য

[ h= প্লাঙ্কের ধ্রবক m =ইলেক্ট্রনের  ভর  e =ইলেক্ট্রনের আধান ]

9) ডেভিসন গার্মারের পরীক্ষা থেকে কি জানা যায় ?

উঃ-ডেভিসন গার্মারের পরীক্ষা থেকে পদার্থ তরঙ্গের অস্তিত্ত্ব প্রমাণিত হয়।(গতিশীল কনা  তরঙ্গের ন্যায় আচরণ করে )

১০) প্লাঙ্কের ধ্রবকের  সাথে সমমাত্রিক একটি রাশির নাম লেখ।

উঃ-প্লাঙ্কের ধ্রবকের  সাথে সমমাত্রিক একটি রাশি হল  কৌণিক ভরবেগ ।

11)প্লাঙ্কের ধ্রুবকের মাত্রা লেখো ।

উঃ-প্লাঙ্কের ধ্রুবকের মাত্রা  [ML²T^-1] ।

এ বিষয়ে  আরো জানতে   নিচের লেখাতে ক্লিক করুন।

আলোক তড়িৎ ক্রিয়া