Latihan Soal
1. Pirometer digunakan untuk mengukur banyaknya radiasi pada sebuah lubang yang
2. dimaternya 0,5 cm dalam dinding dapur peleburan timah yang suhunya 650 K. Berapakah besarnya radiasi 6angb terukur oleh pirometer ?
3. Energhi radiasi mengenai sebuah benda dengan kekuatan 60 W/m2. Apabila faktor pemantulan benda 0,25, berapa banyak energi yang diserap benda itu ?
4. Pada suhu berapa sebuah benda hitam yang luasnya 15 cm2 memancarkan energi sebanyak 5 kal/s ?
5. Sebuah benda hitam memiliki energi pancar maksimum pada panjang gelombang 5 x 10-5 m. Berapakah suhu benda hitam tersebut ?
6. Suhu perukaan matahari 6000
0C. Berapakah panjang
gelombangnya pada saat energi pancarnya maksimum ?
Soal_Soal Terpillih 1
1. (a) Sebuah lubang kecil pada dinding dapat dianggap sebagai benda hitam, mengapa ?
(b) Apakah sebenarnya benda hitam itu ?
2. Sepotong logam menyala merah terang pada suhu 1100 K. Pada suhu yang sama sepotong kuarsa tidak menyala sama sekali, mengapa ?
3. Perlihatkan bahwa konstanta Planck memiliki dimensi spektrum ? 4. Suhu tubuh Anda kira-kira 370C.
Pakah tubuh Anda memancarkan energi ?
5. Ketiak benda logam
dopanaskan sampai suhu yang sangat tinggi dan menjadi menyala, maka warna radiasi yang terpancarkan akan tampak meran dan kemudian berubah menjadi kuning biru seiring dengan kenaikan suhu. Mengapa warna radiasi logam tersebut bergeser atau berubah ? 6. Filamen wolfram sebuah
blalampu panjangnya 10 cm dan
garis tengahnya 0,01 mm. Bola lampu itu berpijar hingga suhu filamennya mencapai 2500 K. Jika emisivitas wolfram itu 0,3, berapakah energi yang dipancarkan oleh filamen tersebut ?
7. Pirometer adalah alat untuk mengukur radiasi. Dalam suatu percobaan alat itu digunakan untuk mengukur radiasi dalam sebuah lubang seluas 1 cm2 pada dinding pelebur timah. Jika radiasi yang terukur 0,735 W, berapakah suhu di dalam dapur timah tersebut ?
8. Sebuah benda hitam luasnya 1 m2 dan suhunya 100 0C. Beraqpa kalori energi yang dipancarkan oleh benda hitam itu ?
9. Suatu sumber cahaya
memancarkan cahaya dalam panjang gelombang 950 m. Tentukanlah suhu sumber cahaya tersebut ?
10. Pemukaan Matahari
bertemperatur sekitar 6000 0C., jika matahari dianggap sebagai benda hitam sempurna, berapakah daya radiasinya ?
Soal_Soal Terpillih 2
1. Jelaskan foto elektron terjadi ? 2. Jelaskan apa yang dimaksud
dengan (a) frekuensi ambang ?, (c) potensial penghalang ?
3. Mengapa dalam pengukuran fotolistrik begitu sensitif terhadap sifat permukaan ?
4. Suatupemancar radio 1 kW bekerja padafrekuensi 880 kHz, berapa banyak foton persekon yang dipancarkan ?
5. Panjang gelombang ambang pancaran fotolistrik pada tungsten adalah 230 mm. Berapa besar panjang gelombang cahaya yang harus digunakan supaya elektron dengan energi maksimum 1,5 eV terlempar keluar ?
7. Tentukanlah panjang gelombang maksimum yang dapat menyebabkan terjadi foto elektron dalam natrium ?
8. Sebuah bola perak
digantungkan pada seutas tali dalam kamar vakum dan cahaya iltraviolet yang panjang gelombangnya 200 nm diarahkan pada bola itu. Berapakah besar potensial listrik yang timbul pada bola sebagai akibat penyinaran itu ?
Soal_Soal Terpillih 3
1. Dalam efek Compton,
tumbukan diumpakan seperti tumbukan boal bilyard. Dengan anggapan ini, jelaskan bagaimana tumbukan itu terjadi ?
2. Dalam efek Compteon,
mengapa diutamakan mengunakan panjang gelombang pendek untuk peristiwa radiasinya ?
3. mengapa dalam mengamati efek Compton tidak digunakan cahaya tampak ? Apabila dimensi elektron lebih besar, apakah mungkin digunakan cahaya tampak ?
4. Pilihlah pernyataan yang benar ; elektron dan foton mempunyai panjang gelombang yang sama, maka :
a.momentum elektron < momentum foton
b. momentum elektron > momentum foton.
c. momentum elektron = momentum foton
5. Sebuah proton, elektron, dan
sebuah pesawat terbang
mempunyai panjang gelombang sama, yang paling besar energinya ialah . . . .
a. Elektron b. Proton c. pesawat
terbang
6. Foton yang panjang
gelombangnya 0,024 A menumbuk sebuah elektron bebas. (a) Carilah panjang gelombang foton yang terhamburkan pada sudut 300. (b) Hitung juga bila q = 1200 !
7. Foton berpanjang gelombang 0,20 nm jatuh pada karbon dan diamburkan oleh peristiwa
tumbukannya sehingga
frekuensinya tergeser 0,01 %. (a) Melalui sudut berapakah foton itu dihamburkan ? (b) berapa banyak energi kinetik akhir elektron ?
8. Sebuah foton sinar - X ( l = 0,1 A ) menumbuk elektron secara telak pada sudut 1800 . Tentukanlah ; (a)
perubahan panjang gelombang foton . (b) Energi kinetik akhir elektron ?
9. Momentum foton sinar – X adalah 1,1 x 10-23 kg.m/s.
Berapakah frekwensi fotonnya? 10. Berapa besar energi yang
dimiliki oleh sebuah foton bila ia memiliki momentum 10 MeV?
Soal terpilih 4
1. Sebuah peluru yang massanya 40 g bergerak dengan kecepatan 1 000 m/c. (a) Tentukanlah panjang gelombangnya ! . (b) Apakah nilai panjang gelombangnya dapat digunakan untuk menjelaskan peluru mempunyai sifat gelombang ?
2. Jika panjang gelombang de Broglie sebuah proton adalah 1,0 x 10-13 m. (a) Berapakah laju proton tersebut, (b) Melalui potensial listrik berapa proton tersebut agar mendapatkan laju ini ?
3. Ion-ion natrium dipercepat melalui potensial 300 V. Tentukanlah momentum dan panjang gelombang de Broglienya !
4. Elektron dan foton masing-masing mempunyai panjang gelombang ef = 2 A, berapakah besar energi yang dimilikinya ? 5. Dalam percobaan Davisson –
Germer, pada sudut berapa sinar yang didifraksi rde pertama akan terjadi bila potensial pemecepatnya diubah dari 54 V menjadi 60 V ? 6. Dalam TV warna, elektron
7. Neutron digunakan untuk menganalisis bidang kristal berilium ( d = 73,2 pm). Berapa besar sudut Btagg yang seharusnya supaya hanya neutron yang berenergi kinetik 4,2 eV yang dapat direfleksikan ? petunjuk : tinjau pemantulan orde pertama.
8. Elektron bebas mempunyai fungsi gelombang y (x) = A sin 500 x; x dalam meter.Tentukanlah : (a) Panjang gelombang de Broglie elektron, (b) Momentum elektron, (c) Energi elektron.
SOAL_SOAL PENGAYAAN
1. pelat logam ditempatkan 5 m dari sumbercahaya outih yang dayanya 0,001 W. Jika energi yang diperlukan untuk memindahkan sebuah elektron melalui permukaan logam adalah 5 eV. Berapa lamakah waktu yang diperlukan untuk memindahkan elektron bila semua energi yang diradiasikan sumber cahaya dapat diserap oleh permukaan logam ?
2. frekuensi ambang logam natrium agar terjadiemisi elektro adalah 4,39 x 10 Hz. Tentukanlah fungsi kerja logam tersebut !
3. Radiasi maksimum cahaya matahari terjadi pada panjang gelombang 500 nm. Berapakah temperatur permukaannya ? asumsikan radiasi yang dipancarkan seperti radiasi benda hitam .
4. Balok kecil massanya 0,2 kg berosilasi pada ujung pegas yang konstanta pegasnya k = 5 N/m dan amplitudo osilasinya 10 cm, dengan
mengangap energi
terkuantisasinya, tentukanlah bilangan kuantumnya !
5. Sinar utraviolet yang panjang gelombangnya 207 nm dapat menyebabkan terjadinya foto elektron dari permukaan suatu logam. Bla diketahui potensial penghalangna 2 V, tentukanlah fungsi kerja logam itu dan berapa laju maksimum foto elektron yang terjadi !
6. Sinar-X yang panjang
gelombangnya 0,24 nm
dihamburkan pada orde 400 ketika melalui balok karbon. Tentukanlah panjang gelombang sinar yang terhambur !
7. Filamen lampu pijar yang luas permukaannya 60 mm2 dan suhunya 1400 K dapat meradiasikan seluruh energinya. Lampu itu dihubungkan ke sumber tegangan 220 V, berapakah kuat arus yang mengalir dalam lampu ? e = 1 8. Film silicon akan lebih kondusif
bila padanya dijatuhkan foton yang berenergi 1,14 eV atau lebih. Berapakah panjang gelombang foton tersebut ?
9. Dalam percobaan efek
fotolistrik diketahui potensial penghalannya 4,25 V. Berapakah energi knetik maksimumnya ? dan berapa laju maksimum fotoelektron yang terjadi ?
10. Laser merah yang dipancarkan oleh helium-neon mempunyai panjang ghelombang 632,8 nm. Bila daya outputnya 110 mW, berapakah banyaknya foton yang terpancar tiap detiknya ?
11. Bahan katode tertentu digunakan dalam efek fotolistrik. Dalam aksus ini diperlukan potensial penghalang 3 V untuk cahaya bepanjang gelombang 300 nm; 2 V untu l = 400 nm. Berapakah fungsi kerja bahan katode dan tentukanlah konstanta Planck dari kasus ini !
12. Seberkas sinar-X yang panjang
gelombangnya 0,154 nm,
dijatuhkan pada kristal silicon. Interferensi maksimum orde pertama terjadi pada q = 34,5 0 terhadap bidang horizontal permukaan silicon. Berapa jarak antara bidang atom kristal (d), dan pada sudut berapa terjadi maksimum orde ke-2 ?
SOAL_SOAL EVALUASI BAB 14 A. Pilihan Ganda
a. energi lebih besar
b. momentum
lebih besar
c. frekwensi lebih
tinggi
d. panjang
gelombang lebih panjang
e. panjang
gelombang sama
2. Bukti bahwa partikel bersifat gelombang adalah peristiwa …..
a. difraksi b. polaritas c. interferensi d. refraksi e. refleksi
3. Cara yang sangat sederhana untuk membedakan sebuah benda yang memiliki sifat gelombang dan yang tidak memiliki sifat gelombang adalah ……….
a. dimensi benda dan frekwensinya
b. dimensi benda dan satuannya
c. dimensi benda dan eneginya
d. dimensi benda dan panjang gelombangnya e. edimensi benda dan
momentumnya
4. Panjang gelombang de Broglie sebuah elektron yang berenergi 50 eV adalah …….
a. 1,7 x 10 –8m
b. 1,7 x 10-9 m
c. 1,7 x 10-10m
d. 1,7 x 1010 m
e. 1,7 x 10-11m
5. Konstanta Bolztman nilainya 5,67 x10-8, satuan dari
konstanta ini adalah …… a. K4 m2W
b. W/m-2K4
c. W m-2K-4
d. W m-2K4
e. W m2K4
6. Spektrum radiasi benda hitam dipancarkan ke segala arah,
besarnya radiasi bergantung pada ……
a. suhu permukaan b. sifat permukaan c. luas permukaan d. lamanya pemanasan e. koefisien emisitas 7. Foton dalam tabung sinar –X
panjang gelombangnya 1 A, berapakah momentumnya?
a. 1,5 x 10-23 kg.m/s. b. 6,6 x 10-24 kg.m/s. c. 6,6 x 10-44 kg.m/s. d. 2,2 x 10-52 kg.m/s. e. 2,2 x 1052 kg.m/s.
8. Foton dengan energi 2 x 105 eV bertubrukan dengan sebuah elektron bebas yang membias dengan energi kinetik 1,5 x 105 eV. Frekuensi foton yang dihamburkan adalah ….
a. 1,2 x 1019 Hz b. 4,8 x 1019 Hz c. 7,5 x 1019 Hz d. 7,5 x 1020 Hz e. 4,8 x 1020 Hz
9. Dalam efek fotolistrik, jika frekuensi sinar yang datang diduakalikan maka kecepatan elektron yang terlepas menjadi ….
a. 2 v2
m hf
b. v2
m hf
c. v
m h
d. 2hfv2
e. 2hf v2
10. Foton yang memiliki momentum terbesar dari gelombang elektron magnetik di bawah ini adalah ….
a. Sinar ultraviolet. b. Sinar inframerah. c. Sinar tampak. d. Sinar gamma. e. Sinar-X.
tersebut disinari sinar berfrekuensi 2 x 1016 Hz maka besar energi kinetik elektron yang terlepas ….
a. 2,06 eV. b. 20,6 eV. c. 206 eV. d. 0,206 eV. e. 21 eV.
12. Energi foton gelombang elektron magnetik besarnya bergantung pada ….
a. Kecepatannya. b. Intensitasnya. c. Panjang gelombang. d. Sumbernya.
e. Temperatur.
13. Dua keping logam diberi potensial V. Elektron menumbuk salah satu keping itu dengan kelajuan v. Bila masa elektron m dan muatannya e, maka kelajuan elektron itu menjadi ….
a. m eV 2
b. m eV 2 c.
m eV
d. 2 1
m eV
e. 2 m eV
14. Dalam efek fotolistrik, makin besar cahaya, maka ….
a. Energi kinetik elektron makin besar.
b. Kecepatan elektron yang terlepas dari logam makin besar.
c. Elektron yang terlepas makin banyak.
d. Energi yang terserap makin besar.
e. Sebuah mikroskop elektron makin besar. 15. Sebuah mikroskop elektron
akan dipakai untuk mengamati atom suatu unsur yang jarak antara bidang atomnya 1 A. Untuk keperluan mikroskop
tersebut harus memiliki berkas elektron yang harus diberi beda potensial sebesar ….
a. 500 V b. 400 V c. 300 V d. 200 V e. 100 V
SOAL – SOAL URAIAN
1. Suatu energi radiasi datang pada sebuah benda dengan kekuatan 40 W/m2. Jika faktor refleksi benda itu 0,375, berapa banyak tenaga yang diserap benda ?
2. Cahaya yang panjang gelombangnya 500 nm menerangi permukaan. Berapa tegangan yang diperlukan untuk menghentikan elektron yang dipancarkan oleh permukaan tersebut jika energi ikat permukaannya 2 eV ? 3. Fungsi kerja suatu logam 1,5
eV, berapakah panjang gelombang penyinaran yang diperlukan oleh logam tersebut supaya energi kinetik elektron yang dapat dilepaskan dari permukaan logam besarnya 0,5 eV.
4. Mata manusia cukup peka untuk menagkap cahaya lemah yang hanya mengandung 100 foton/s. Berapakah besar energi persekon yang masuk ke dalam mata jika cahaya itu
mempunyai panjang
gelombang 600 nm?
5. Cermin yang baik
memantulkan 80% cahaya
yang menumbuknya.
