Soal Dan Pembahasan Dualisme Partikel Gelombang [PDF]

Citation preview

6. Jika energi sebuah foton adalah E, penyataan yang tepat untuk panjang gelombang λ dari fotondinyatakan dalam energi E, konstanta Planck Ϧ, dan cepat rambat cahaya c adalah.. Penyelesaian: Persamaan untuk energi foton adalah



E=



Ϧc Ϧc atau λ= λ E



7. Seberkas cahaya tampak dengan panjang gelombang λ , dipancarkan dengan daya W. Jika kostanta Planck adalah Ϧ , banyak foton yang dipancarkan tiap detik adalah ... Penyelesaian : Diketahui :



λ=6,630 nm=6,630 x 10−9 m P=6 mW =6 x 10−3 J / s h=6,625 x 10−34 J s Ditanyakan : Penyelesaian:



n



hc =6 x 10−3 λ



6 x 10−3 x λ n= hc n=



6 x 10−3 x 6,630 x 10−9 6,625 x 10−34 x 3 x 10 8



3,978 x 10−11 n= 1 , 9 875 x 1 0−25 n=2 ,00151 x 1014



8. Hal- hal berikut merupakan sifat foton cahaya. 1) Energi foton bergantung pada intensitas berkas cahaya. 2) Momentum foton memenuhi kaitan p=



h dengan h tetapan Planck dan λ panjang λ



gelombang cahaya. 3) Foton dibelokkan oleh medan magnet maupun listrik. 4) Energi yang dibawa oleh tiap foton besarnya E=



hc λ



Pernyataan yang benar ditunjukkan oleh nomor.



11. Sebuah lampu biru memancarkan cahaya dengan panjang gelombang rata-rata 550 Å . Spesifikasi lampu adalah 150 W dan 80% dari energi nya tampil sebagai cahaya yang dipancarkan. Banyak foton yang dipancarkan oleh lampu tiap sekon adalah.. Penyelesaian: Diketahui: λ = 550 Å=550 x 10−10 m



P=150 W x 80 % = 120 W h=6,625 x 10−34 J s c=3 x 108 m/ s Ditanyakan : Penyelesaian: Soal ini menggabungkan antara energi listrik dan energi foton. Energi listrik dihitung dengan persamaan W = Pt, sedangkan energi foton dihitung persamaan En =n



hc . λ



Dalam soal ini energi listrik diubah ke energi foton sehingga menyamakan kedua persamaan, jumlah foton n yang dipancarkan lampu dapat dihitung. E=W



n



hc =Pt λ



n=



( Pt )λ hc



n=



(120 W )(1 s)(550 x 10¿¿−10 m) ¿ 6,625 x 10−34 x 3 x 108



n=



120 x 550 x 10−10 1,9875 x 10−25



n=



66000 x 1015 19 =3,32075 x 10 1 , 9875



n=3,3 x 1019



12. Sebuah elektron bermassa m yang bergerak dengan kelajuan u bertumbukan dengan sebuah atom, dan kelajuannya berkurang menjadi v. Kelajuan atom tidak berubah, tetapi satu dari elektronnya diektasi ke suatu tingkat energi yang lebih tinggi dan kemudian elektron ini kembali ke keadaan dasarnya, memancarkan sebuah radiasi foton. Jika h adalah tetapan Planck, panjang gelombang foton adalah sebesar ..



13. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut. 1) Elektron yang terpancar pada peristiwa efek fotolistrik disebut fotoelektron. 2) Laju elektron yang terpancar bergantung pada intensitas cahaya yang mengenai permukaan logam. 3) Energi kinetik elektron yang terpancar bergantung pada energi gelombang cahaya yang mengenai permukaan logan. 4) Untuk mengeluarkan elektron dari permukaan logam tidak bergantung pada frekuensi ambang( f 0 ) . Pernyataan yang benar tentang efek fotolistrik ditunjukkan oleh nomor... Pembahasan 1) Elektron yang terpencar disebut elektron foto. 2) Laju elektron yang terpancar berkaitan dengan banyak atau sedikitnya elektron yang terpancar selama selang waktu tertentu. Laju elektron yang terpancar dipengaruhi oleh intensitas cahaya, dimana intesitas cahaya yang terpancar selama selang waktu tertentu. Intesitas cahaya berpengaruh hanya ketika energi cahaya lebih besar daripada energi ambang logam. Jika energi cahaya lebih kecil daripada energi ambang logam, intensitas cahaya tidak berpengaruh. 3) Pernyataan benar. Energi kinetik elektron yang terpancar tergantung pada gelombang cahaya yang mengenai permukaan logam. Elektron terlepas dari permukaan logam hanya ketika energi cahaya lebih besar daripada energi ambang logam. 4) Pernyataan ini salah. Jika frekuensi gelombang cahaya yang datang lebih kecil daripada frekuensi ambang logam maka elektron tidak terlepas. Jadi keluarnya elekton bergantung pada frekuensi ambang. Jadi prnyataan yang benar mengenai efek fotolistrik yaitu pada nomor (2) dan (3) 14. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut. 1) Frekuensi cahaya yang menyinari katode harus lebih kecil dari frekuensi ambang. 2) Fungsi kerja logam katode lebih kecil dari energi cahaya yang menyinari katode. 3) Panjang gelombang ambang harus lebih besar daripada panjang gelombang cahaya yang menyinari katode. 4) Energi kinetik elektron yang terlepas dari katode harus lebih besar dari energi ambang. Terjadinya fotolistrik harus memenuhi pernyataan nomor...



Pembahasan : 1) Pernyataan ini benar. Fotolistrik terjadi jika frekuensi cahaya yang menyinari logm katode, lebih besar daripada frekuensi ambang logam katode. 2) Pernyataan ini salah. Fungsi kerjaadalah kerja minimum atau energi minimum yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron, agar terjadi fotolistrik maka energi cahaya harus lebih besar daripada fungsi kerja logam katode. 3) Pernyataan ini salah. Fotolistrik terjadi jika panjang gelombang cahaya yang menyinari katode , lebih besar daripada panjang gelombang ambang logam katode. 4) Pernyatan ini benar. Agar bisa terlepas dari logam maka energi kinetik elektron harus lebih besar dari energi ambang logam katode. Jadi pernyataan yang benar adalah nomor (1) dan (4) 15. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut. (1) Electron dapat keluardari logam saat permukaan logam disinari gelombang elektromagnetik. (2) Lepas tidaknya electron dari logam ditentukan oleh frekuensi ambang. (3) Fungsi kerja untuk setiap logam berbeda. Pernyataan yang benar berkaitan dengan efek fotolistrik ditunjukkan oleh nomor… A. (1), (2), dan (3) B. (1), dan (2) C. (1), dan (3)



D. (1) E. (3)



Pembahasan : Efek fotolistrik adalah peristiwa keluarnya electron dari permukaan logam karena radiasi elektromagnetik. Efek fotolistrik akan terjadi apabila energy gelombang cahaya yang digunakan lebih besar dari energy ambang logam (fungsi kerja). Sebagaimana diketahui bahwa energy gelombang cahaya dioengaruhi oleh frekuensi cahaya tersebut. Dan energy ambang logam (fungsi kerja) dipengaruhi oleh frekuensi ambang yang khas untuk tiap logam. Jadi jawabannya yang tepat adalah (1), (2), dan (3)



16. Diberikan lima grafik berikut yang berhubungan dengan efek fotolistrik.



Grafik yang menunjukkan energy kinetic maksimum K dari fotoelekton sebagai fungsi dari frekuensi cahaya datang adalah grafik nomor… A. (1) B. (2) C. (3)



D. (4) E. (5)



Jawaban : A 17. Kurva disamping menunjukkan bahwa energy kinetic maksimum electron bergantung pada frekuensi



EK maks



cahaya dating. Pernyataan yang tepat adalah… A. Kemiringan kurva adalah h (tetapan planck) B. Kemiringan kurva bergantungpada intensitas cahaya C. Kemiringan kurva bergantung pada bahan yang mengeluarkan electron D. f o tidak bergantung pada bahan yang mengeluarkan electron E. f o bergantung pada intensitas cahaya Pembahasan :



Jawaban : A 19. Fenomena berikut yang tepat menggambarkan bahwa cahaya dapat memiliki sifat-sifat partikel adalah … A. Interferensi cahaya pada lapisan tipis



B. Radiasi elektromagnetik C. Efek fotolistrik



D. Difraksi electron



E. Difraksi sinar-X



Pembahasan : Sifat cahaya sebagai partikel ditunjukkan oleh radiasi benda hitam dan efek fotolistrik Jawaban : C 20. Pada efek fotolistrik, radiasi gelombang elektromagnetik datang pada permukaan sebuah logam dengan frekuensi ambang f o. Pernyataan berikut yang benar tentang efek fotolistrik adalah … A. Tidak ada arus fotolistrik kecuali f