Soal Essay Dualisme Gelombang dan Efek Fotolistrik

Soal ESSAY

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 ? 

11.   Jelaskan foto elektron terjadi ?

12. Jelaskan apa yang dimaksud dengan  frekuensi ambang dan potensial penghalang ?

13. Mengapa dalam pengukuran fotolistrik begitu sensitif terhadap sifat permukaan ?

14. Suatupemancar radio 1 kW bekerja padafrekuensi 880 kHz, berapa banyak foton persekon yang dipancarkan ?

15. 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 ?

16. Frekuensi ambang pancaran fotolistrik logam tembaga adalah 1,1 x 10¹⁵ Hz. Tentukanlah energi maksimum foto elektron bila cahaya befrekuensi 1,5 x 10¹⁵ Hz dijatuhkan pada permukaan tembaga ?

17. Tentukanlah panjang gelombang maksimum yang dapat menyebabkan terjadi foto elektron dalam natrium ?

18. 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 ?

19.   Dalam efek Compton, tumbukan diumpakan seperti tumbukan boal bilyard. Dengan anggapan ini, jelaskan bagaimana tumbukan itu terjadi ?

20. Dalam efek Compteon, mengapa diutamakan mengunakan panjang gelombang pendek untuk peristiwa radiasinya ?

21. mengapa dalam mengamati efek Compton tidak digunakan cahaya tampak ? Apabila dimensi elektron lebih besar, apakah mungkin digunakan  cahaya tampak ?

22. 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

23. Sebuah proton, elektron, dan sebuah pesawat terbang mempunyai panjang gelombang sama, yang paling besar energinya ialah . . . .

            i.      Elektron

          ii.      Proton

         iii.      pesawat terbang

24. 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 !

25. 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 ?

26. 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 ?  

27. Momentum  foton sinar – X adalah 1,1 x 10^-23 kg.m/s. Berapakah frekwensi fotonnya?

28. Berapa besar energi yang dimiliki oleh sebuah foton bila ia memiliki momentum 10 MeV?

29.   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 ?

30. 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 ?

31. Ion-ion natrium dipercepat melalui potensial 300 V. Tentukanlah momentum dan panjang gelombang de Broglienya !

32. Elektron dan foton masing-masing mempunyai panjang gelombang _ef = 2 A, berapakah besar energi yang dimilikinya ?

33. Dalam percobaan Davisson – Germer, pada sudut berapa sinar yang didifraksi rde pertama akan terjadi bila potensial pemecepatnya diubah dari 54 V menjadi 60 V ?

34. Dalam TV warna, elektron dipercepat melalui perbedaan potensial 25 kV. Tentukanlah panjang gelombang de Broglienya !. Berapakah besarnya momentum menurut tafsiran fisika klasik ?

35. 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.

36. 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.

37.   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 ?

38. frekuensi ambang logam natrium agar terjadiemisi elektro adalah 4,39 x 10 Hz. Tentukanlah fungsi kerja logam tersebut !

39. Radiasi maksimum cahaya matahari terjadi pada panjang gelombang 500 nm. Berapakah temperatur permukaannya ? asumsikan radiasi yang dipancarkan seperti radiasi benda hitam .

40. 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 !

41. 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 !

42. Sinar-X yang panjang gelombangnya 0,24 nm dihamburkan pada orde 40⁰ ketika melalui balok karbon. Tentukanlah panjang gelombang sinar yang terhambur !

43. 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 

44. Film silicon akan lebih kondusif bila padanya dijatuhkan foton yang berenergi 1,14 eV atau lebih. Berapakah panjang gelombang foton tersebut ?

45. Dalam percobaan efek fotolistrik diketahui potensial penghalannya 4,25 V. Berapakah energi knetik maksimumnya ? dan berapa laju maksimum fotoelektron yang terjadi ?

46. 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 ?

47. 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 !

48.   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 ? 

49. Pirometer digunakan untuk mengukur banyaknya radiasi pada sebuah lubang yang dimaternya 0,5 cm dalam dinding dapur peleburan timah yang suhunya 650 K. Berapakah besarnya radiasi 6angb terukur oleh pirometer  ?

50. Energhi radiasi mengenai sebuah benda dengan kekuatan 60 W/m². Apabila faktor pemantulan benda 0,25, berapa banyak energi yang diserap benda itu ?

52. Pada suhu berapa sebuah benda hitam yang luasnya 15 cm² memancarkan energi sebanyak 5 kal/s ?

53. Sebuah benda hitam memiliki energi pancar maksimum pada panjang gelombang 5 x 10^-5 m. Berapakah suhu benda hitam tersebut ?

54. Suhu perukaan matahari 6000 ⁰C. Berapakah panjang gelombangnya pada saat energi pancarnya maksimum ?