அணு மற்றும் அணுக்கரு இயற்பியல் (12ஆம் வகுப்பு இயற்பியல், சமச்சீர் கல்வி) அத்தியாயத்திற்கான, பாடநூலில் இல்லாத 15 கூடுதல் வினாக்கள் — ஒவ்வொன்றிலும் சரியான விடை தனித்துக் காட்டப்பட்டு, தெளிவான படிப்படியான விளக்கத்துடன். தமிழிலும் ஆங்கிலத்திலும் இலவசமாகப் படிக்கலாம்.
Q1
எலக்ட்ரானின் மின்னூட்ட எண்ணைக் கண்டறியும் ஜே.ஜே. தாம்சன் ஆய்வில், செலுத்தப்படும் புலங்களின் அமைப்பு யாது?
- A. இணையான மின் மற்றும் காந்தப் புலங்கள்
- B. உயர் மின்னழுத்த மின்புலம் மட்டும்
- C. சீரான காந்தப்புலம் மட்டும்
- D. ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தான மின் மற்றும் காந்தப் புலங்கள்சரி
விளக்கம். தாம்சன் ஆய்வில் மின் மற்றும் காந்த விசைகளைச் சமன் செய்வதன் மூலம் மின்னூட்ட எண் கண்டறியப்படுகிறது. இதற்குப் புலங்கள் ஒன்றுக்கொன்றும் எலக்ட்ரானின் திசைவேகத்திற்கும் செங்குத்தாக இருக்க வேண்டும்; அப்போதுதான் எலக்ட்ரான் நேர்கோட்டில் செல்லும்.
Q2
மில்லிகன் எண்ணெய்த் துளி ஆய்வில், எந்த ஒரு துளியின் மீதுள்ள மின்னூட்டமும் எந்த அடிப்படை மதிப்பின் முழு எண் மடங்காக இருப்பது கண்டறியப்பட்டது?
- A. \(1.6 \times 10^{-19}\) Cசரி
- B. \(3.2 \times 10^{-19}\) C
- C. \(9.1 \times 10^{-31}\) C
- D. \(1.7 \times 10^{11}\) C
விளக்கம். மில்லிகன் பல எண்ணெய்த் துளிகளின் மீதுள்ள மின்னூட்டங்களைக் கணக்கிட்டு, அவை அனைத்தும் ஓர் அடிப்படை அலகின் முழு எண் மடங்குகளாக இருப்பதைக் கண்டறிந்தார். இம்மாறா மதிப்பே எலக்ட்ரானின் மின்னூட்டத்தின் எண் மதிப்பு ஆகும்.
Q3
ரூதர்ஃபோர்டு சிதறல் ஆய்வின்படி, மோதல் காரணிக்கும் சிதறல் கோணத்திற்கும் இடையேயான தொடர்பு யாது?
- A. மோதல் காரணி அதிகரிக்கும்போது சிதறல் கோணம் அதிகரிக்கும்
- B. சிதறல் கோணம் மோதல் காரணியைச் சார்ந்ததல்ல
- C. மோதல் காரணி அதிகரிக்கும்போது சிதறல் கோணம் குறையும்சரி
- D. சிதறல் கோணம் முதலில் அதிகரித்துப் பின் குறையும்
விளக்கம். மோதல் காரணி என்பது அணுக்கருவுக்கும் துகளின் பாதைக்கும் இடையேயான செங்குத்துத் தொலைவு ஆகும். இத்தொலைவு அதிகமானால் அணுக்கருவுடனான இடைவினை வலுவிழந்து, விலக்கம் அல்லது சிதறல் கோணம் குறைகிறது.
Q4
போர் அணு மாதிரியில், நிலையான சுற்றுப்பாதையில் சுற்றிவரும் எலக்ட்ரானின் கோண உந்தம் எதன் முழு எண் மடங்காகக் குவாண்டமாக்கப்படுகிறது?
- A. \(h\)
- B. \(h/\pi\)
- C. \(h/2\pi\)சரி
- D. \(2\pi/h\)
விளக்கம். போரின் இரண்டாவது கருதுகோளின்படி, கோண உந்தம் குவாண்டமாக்கப்பட்ட சுற்றுப்பாதைகள் மட்டுமே நிலையானவை. இக்குவாண்டமாக்கலின்படி கோண உந்தம் h/2π-இன் (குறைக்கப்பட்ட பிளாங்க் மாறிலி) முழு எண் மடங்காக இருக்க வேண்டும்.
Q5
ஹைட்ரஜன் அணுவின் \(n\)ஆவது சுற்றுப்பாதையின் ஆரம் \(r_n\), முதன்மை குவாண்டம் எண் \(n\)-ஐப் பொறுத்து எவ்வாறு மாறுபடுகிறது?
- A. \(r_n \propto n\)
- B. \(r_n \propto n^2\)சரி
- C. \(r_n \propto 1/n\)
- D. \(r_n \propto \sqrt{n}\)
விளக்கம். போர் கொள்கையின்படி, எலக்ட்ரானின் சுற்றுப்பாதை ஆரம் முதன்மை குவாண்டம் எண்ணின் இருமடிக்கு நேர்த்தகவில் உள்ளது. எனவே உயர் ஆற்றல் நிலைகள் அணுக்கருவிலிருந்து மிகத் தொலைவில் உள்ள சுற்றுப்பாதைகளுக்கு ஒத்திருக்கின்றன.
Q6
ஹைட்ரஜன் அணுவின் எந்த நிறமாலை வரிசை மின்காந்த நிறமாலையின் கண்ணுறு பகுதியில் அமைகிறது?
- A. லைமன் வரிசை
- B. பாமர் வரிசைசரி
- C. பாஷன் வரிசை
- D. ஃபண்ட் வரிசை
விளக்கம். எலக்ட்ரான்கள் இரண்டாவது ஆற்றல் மட்டத்திற்கு நகர்வதால் ஏற்படும் நிறமாலை வரிகள் பாமர் வரிசை ஆகும். இதில் உமிழப்படும் ஃபோட்டான்களின் அலைநீளங்கள் மனிதக் கண்ணால் காணக்கூடிய எல்லைக்குள் அமைகின்றன.
Q7
அணுக்கருவின் திட்டக் குறியீட்டு முறை \(_Z^A X\)-இல், \(A - Z\) என்ற மதிப்பு எதைக் குறிக்கிறது?
- A. புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை
- B. எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை
- C. நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கைசரி
- D. நியூக்ளியான்களின் மொத்த எண்ணிக்கை
விளக்கம். அணுக்கருக் குறியீட்டில் \(A\) என்பது நிறை எண் (மொத்த நியூக்ளியான்கள்), \(Z\) என்பது அணு எண் (மொத்தப் புரோட்டான்கள்). மொத்த நியூக்ளியான்களிலிருந்து புரோட்டான்களைக் கழித்தால் அணுக்கருவிலுள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை கிடைக்கிறது.
Q8
சம எண்ணிக்கையில் நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ள வெவ்வேறு தனிமங்களின் அணுக்கள் இவ்வாறு அழைக்கப்படுகின்றன:
- A. ஐசோடோப்புகள்
- B. ஐசோபார்கள்
- C. ஐசோடோன்கள்சரி
- D. ஐசோமர்கள்
விளக்கம். அணு எண்கள் வேறுபட்டிருந்தாலும் சம எண்ணிக்கையில் நியூட்ரான்களைக் கொண்ட அணுக்கருக்கள் ஐசோடோன்கள் ஆகும். அவை வெவ்வேறு தனிமங்களைச் சார்ந்தவையாக இருந்தாலும், அவற்றின் அணுக்கருக்களில் சம எண்ணிக்கையில் நடுநிலை நியூக்ளியான்கள் உள்ளன.
Q9
நிறை எண் \(A > 10\) கொண்ட அணுக்கருக்களுக்கு, அணுக்கரு அடர்த்தியின் சிறப்புப் பண்பு யாது?
- A. அது \(A\) க்கு நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கிறது
- B. அது \(A\) க்கு எதிர்த்தகவில் உள்ளது
- C. அது எல்லா அணுக்கருக்களுக்கும் ஏறக்குறைய மாறிலியாக உள்ளதுசரி
- D. அது சுற்றிவரும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைச் சார்ந்தது
விளக்கம். அணுக்கருவின் ஆரம் நிறை எண்ணின் முப்படி மூலத்திற்கு ஏற்ப மாறுவதால், அதன் கனஅளவு \(A\) க்கு நேர்த்தகவில் உள்ளது. எனவே ஓரலகு கனஅளவிலுள்ள நிறை (அடர்த்தி) எல்லா அணுக்கருக்களுக்கும் ஏறக்குறைய சமமாக இருக்கும்.
Q10
நிறை-ஆற்றல் சமானத் தத்துவத்தின்படி, ஒரு அணு நிறை அலகு (u) ஏறக்குறைய எவ்வளவு ஆற்றலுக்குச் சமம்?
- A. 13.6 eV
- B. 931 MeVசரி
- C. 200 MeV
- D. 1.02 MeV
விளக்கம். ஒரு அணு நிறை அலகிற்கு ஐன்ஸ்டீனின் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தினால் ஏறக்குறைய 931 MeV ஆற்றல் கிடைக்கிறது. நிறை குறைபாட்டிலிருந்து பிணைப்பாற்றலைக் கணக்கிட இந்த மாற்றுக் காரணி அடிப்படையானது.
Q11
தன்னிச்சையான ஆல்பா சிதைவில், தாய் அணுக்கருவின் நிறை எண் எத்தனை அலகுகள் குறைகிறது?
விளக்கம். ஆல்பா சிதைவில் இரண்டு புரோட்டான்களும் இரண்டு நியூட்ரான்களும் கொண்ட ஹீலியம் அணுக்கரு உமிழப்படுகிறது. இந்த நான்கு நியூக்ளியான்களின் இழப்பால் தாய் அணுக்கருவின் நிறை எண் 4 குறைகிறது.
Q12
பீட்டா சிதைவில் காணப்படும் துகள்களின் தொடர் ஆற்றல் நெடுக்கத்தை விளக்க பௌலி முன்மொழிந்த துகள் எது?
- A. புரோட்டான்
- B. பாசிட்ரான்
- C. நியூட்ரினோசரி
- D. காமா கதிர்
விளக்கம். பீட்டா துகள்கள் வெவ்வேறு ஆற்றல்களைக் கொண்டிருப்பது, மாறா விதிகளை மீறுவது போலத் தோன்றியது. சிதைவில் விடுபட்ட ஆற்றலையும் உந்தத்தையும் எடுத்துச் செல்லும் மின்னூட்டமற்ற, மிகக் குறைந்த நிறையுடைய நியூட்ரினோ என்ற துகளை பௌலி முன்மொழிந்தார்.
Q13
ஒரு கதிரியக்க மாதிரியின் சிதைவு மாறிலி \(\lambda\) க்கும் அரை ஆயுட்காலம் \(T_{1/2}\) க்கும் இடையேயான தொடர்பு யாது?
- A. \(T_{1/2} = \lambda / 0.6931\)
- B. \(T_{1/2} = 0.6931 \times \lambda\)
- C. \(T_{1/2} = 0.6931 / \lambda\)சரி
- D. \(T_{1/2} = 1 / \lambda\)
விளக்கம். ஒரு மாதிரியில் பாதி அணுக்கருக்கள் சிதைவடையத் தேவையான நேரமே அரை ஆயுட்காலம் ஆகும். இது சிதைவு மாறிலிக்கு எதிர்த்தகவில் உள்ளது; சிதைவு மாறிலி குறைவாக இருந்தால் சிதைவு மெதுவாக நிகழும்.
Q14
அணுக்கரு உலையில், கனநீர் போன்ற தணிப்பானின் முதன்மைப் பணி என்ன?
- A. அதிகப்படியான நியூட்ரான்களை உட்கவர்ந்து வினையை நிறுத்துதல்
- B. வேக நியூட்ரான்களின் வேகத்தை வெப்ப ஆற்றல் நிலைக்குக் குறைத்தல்சரி
- C. உமிழப்படும் நியூட்ரான்களின் இயக்க ஆற்றலை அதிகரித்தல்
- D. கதிர்வீச்சிலிருந்து சுற்றுச்சூழலைப் பாதுகாத்தல்
விளக்கம். பிளவில் உருவாகும் வேக நியூட்ரான்கள் யுரேனியம்-235 இல் மேலும் பிளவை ஏற்படுத்துவது அரிது. தணிப்பான்கள் லேசான அணுக்கருக்களுடனான மோதல்கள் மூலம் நியூட்ரான்களின் வேகத்தைக் குறைத்து, தொடர்வினையை நீடிக்கச் செய்யும் 'வெப்ப' நியூட்ரான்களாக மாற்றுகின்றன.
Q15
ஹான்ஸ் பெத்தேயின் கருத்துப்படி, சூரியனின் முதன்மை ஆற்றல் மூலமாக விளங்கும் அணுக்கரு இணைவுச் சுழற்சி எது?
- A. கார்பன்-நைட்ரஜன் சுழற்சி
- B. புரோட்டான்-புரோட்டான் சுழற்சிசரி
- C. ஹீலியம்-ஹீலியம் சுழற்சி
- D. டியூட்டிரியம்-டிரிட்டியம் சுழற்சி
விளக்கம். சூரியன் முதன்மையாகப் புரோட்டான்-புரோட்டான் சுழற்சி மூலம் ஆற்றலை உருவாக்குகிறது. இந்த வெப்ப அணுக்கரு வினைத் தொடரில் ஹைட்ரஜன் அணுக்கருக்கள் இணைந்து ஹீலியமாக மாறுகின்றன; தொடக்க மற்றும் இறுதித் துகள்களின் நிறை வேறுபாட்டால் பெருமளவு ஆற்றல் வெளியாகிறது.
