soal DUALISME GELOMBANG PARTIKEL dan pembahasan

DUALISME GELOMBANG PERTIKEL, 

soal dan pembahasan efek foto listrik, efek compton, produksi sinar x, teori gelombang de broglie

1. Menurut max planck, energi cahaya bersifat....

a. Diskrit

b. Kontinyu

c. Acak

d. Tetap

e. Nol

Jawab : A

pembahasan:

menurut teori planck radiasi  cahaya berupa paket paket energi atau bersifat diskrit bukan kontinyu

2. Pada peristiwa efek foto listrik eksitasi elektron dari plat logam adalah karena...

A. Frekuensi cahaya lebih kecil dari frekuensi ambang logam

B. Frekuensi cahaya lebih besar dari frekuensi ambang logam 

C. Panjang gelombang cahaya lebih besar dari panjang gelombang ambang logam 

D. Frekuensi cahaya tidak berpengaruh 

E. Panjang gelombang cahaya tidak berpengaruh 

Jawab: B

pembahasan:

pada peristiwa foto listrik dipengaruhi oleh frekuensi cahaya yang besar atau panjang gelombanag yang pendek

3. Untuk memperbesar arus akibat efek fotolistrik yang harus dilakukan adalah...

A. Meningkatkan intensitas cahaya

B. Mengganti dengan sinar tampak

C. Mengisi tabung dengan bahan dielektrik

D. Memasukkan ke dalam medan magnet

E. Memasukkan kedalam medan listrik

Jawab: A

pembahasan:

untuk melepaskan elektron dibutuhkan frekuensi yang besar dan agar arus (jumlah elektron yang terlepas) semakin besar maka intensitas cahaya pada frekuensi tersebut harus diperbesar

4. Fotoelektron dipancarkan dengan nol dari suatu permukaan logam. Bila panjang gelombang sinar 680 nm dan kecepatan cahaya 3x10⁸ m/s, maka besar frekuensi ambang logam tersebut adalah…Hz.

A. 0

B. 0,31x10¹⁵

C. 0,37x10¹⁵

D. 0,44x10¹⁵

E. 0,73x10¹⁵

jawab: D 
pembahasan: 

rumus cepat ambat cahaya  frekuensi dan panjang gelombanag (lambda)
c = λ.f
3.10⁸ = 680.10^-9.f
f = 0,44.10¹⁵ Hz

5. Sepotong logam mempunyai fungsi kerja 4,4 eV. Maka….

A. Semua cahaya tampak dapat menyebabkan efek fotolistik

B. Cahaya tampak dengan panjang gelombang lebih dari 500 nm dapat menyebabkan efek fotolistrik

C. Cahaya tampak dengan panjang gelombang kurang dari 400 nm dapat menyebabkan efek fotolistrik

D. Cahaya tampak dengan panjang gelombang antara 400nm sampai 500nm dapat menyebabkan efek fotolistrik

E. Cahaya tampak tidak dapat menyebabkan adanya efek fotolistrik

Jawab: E

Pembahasan:

knversi satuan:

1 eV = 1,6 . 10^-19. Joule

Rumus fungsi kerja:

Wo = h.fo

4,4 . 1,6.10^-19 = 6,6.10^-34.fo

fo = 1,1.0¹⁵. Hz

c = λo . fo

3.10^8 = λο . 1,1.10^15

λο = 2,73. 10^-7 = 273.10^-9m

λο = 273 nm

Jadi cahaya yang dapat mengakibatkan efek foto listrik adalah cahaya dengan panjang gelombang 273 nm atau lebih kecil (sinar ultraviolet, SINAR X dan sinar gamma)

6. Jika sinar ungu dengan frekuensi 10¹⁶ Hz dijatuhkan pada permukaan logam yang mempunyai energy ambang 2/3 kali kuanta energy sinar ungu dan ketetapan plank 6,6.10^-34 Js. Maka energy kinetic electron lepas…Joule.

A. 1,1.10^-18

B. 2,2,10^-18

C. 3,3.10^-18

D. 4,4.10^-18

E.  6,6.10^-18

jawab: B

Pembahasan :

rumus energi kinetik elektron pada efek foto listrik

Ek = hf - hfo

Ek = hf - 2/3hfo

Ek =1/3 hf

Ek = 1/3 . 6,6.10^-34. 10¹⁶.

Ek = 2,2 . 10^-18  Joule

7. Potensial henti fotoelektron yang keluar dari logam dengan fungsi kerja 5,01 eV saat disinari ultraviolet dengan panjang gelombang 2000^oA. adalah….

A. 0,1 V

B. 0,2 V

C. 0,3 V

D. 0,4 V

E. 1,2 V

jawab: E

pembahasan:

c = λ . f

3.10⁸. = 2000 . 10^-10. f

f = 1,5 . 10¹⁵ Hz

E = hf

E = 6,6 . 10^-34.1,5 . 10¹⁵.

E = 9,9 .10^-19. Joule 

konvesi satuan:

1 eV = 1,6 .10^-19.joule

E = 9,9 . 10^-19 joule : 1,6 . 10^-19  =  6,2 e V

rumus potensial henti:

eVo = hf - hfo

e. Vo = 6,2 .eV - 5,01 eV

Vo = 1,2 V

8. Berapa banyak foton yang harus mengenai permukaan dalam satu detiknya agar daya 2.10^-12 W diterimanya?(λ = 0,3nm)

A.1

B.1800

C. 2000

D. 4.10⁸

E. 4.10⁹

jawab: B

pembahasan:

c = λ . f

3.10⁸  = 0,3 . 10^-9.f

f = 10¹⁸ Hz

rumus energi dan daya foton

E = P . t

n. h.f = P . t

n. 6,6 . 10^-34. 10¹⁸ =   2 . 10^-12. 1

n = 0,18 . 10⁴

9. Foton dengan panjang gelombang 0,4nm mengenai electron yang diam hingga foton memantul dengan sudut 150⁰ terhadap arah semula. Panjang gelombang foton setelah memantul sebesar….

A. 0,4045nm

B. 0,5100nm

C. 0,6100nm

D. 0,8920nm

E. 1,0020nm

Jawab: A

Pembahasan:

Rumus efek Compton

m_e.c (λ’ – λ) = h (1 – cos θ)

9,1.10^-31 . 3.10⁸ (λ’ – 0,4 . 10⁹) = 6,6.10^-34 (1 – cos 30^o)

27,3 . 10^-23 (λ’ – 0,4 . 10^-9) = 6,6.10^-34 (1 – ½ √3)

27,3 . 10^-23 (λ’ – 0,4 . 10^-9) = 0,88 . 10^-34 .

(λ’ – 0,4 . 10^-9) = 0,03 . 10^-11

λ’ =  0,4 . 10^-9 + 0,03 . 10^-11

λ’ =  0,4 . 10^-9 + 0,0003 . 10^-9 m = 0,4003 nm

10. Panjang gelombang foton yang mempunyai momentum sama dengan momentum electron yang bergerak dengan kecepatan 2.10⁵ m/s adalah …(abaikan efek relativitas)

A.     0,12nm

B.     0,24nm

C.     0,48nm

D.     0,68nm

E.      3,64nm

Jawab: E

Pembahasan:

Rumus gelombang de broglie

λ . m . v = h

λ . 9,1 . 10^-31 . 2 . 10⁵ = 6,6 . 10^-34  

λ = 3,63 . 10^-9 m = 3,63 nm

11. pada peristiwa tumbukan antara foton sinar x dan elektron (efek compton) menunjukkan bahwa...

a. cahaya adalah gelombang

b. cahaya adalah partikel

c. sinar x memiliki massa

d. elektron memiliki sifat sebagai gelobang

e. dibutuhkan potensial henti yang besar untuk menghentikan sinar x

jawab: B

12. perhatikan pernyataan berikut:

1. panjang gelombang sinar x setelah tumbukan lebih besar dari pada sebelum tumbukan

2. tumbukan bersifat lenting sempurna

3. berlaku hukum kekekalan energi mekanik

4. energi kinetik total sebelum tumbukan dan setelah tumbukan tetap

pernyataan yang benar menunjukan peristiwa efek compton adalah...

a. 1,2,3

b. 1 dan 3

c. 2, dan 4

d. 4 saja

e. benar semua

jawab: E

13. perhatikan gafik foto listrik berikut

saat sumbu x menunjukkan angka 5 maka sumbu y (Energi kinetik) menunjukkan angka...

a. 6,6.10^-24 

b. 3,4. 10^-24 

c. 2,2 .10^-24

d. 2 .10^-24

e. 1,33 .10^-24

jawab:

pembhasan:

Ek = h(f - fo)

Ek=6,6.10^-34 (5-4).10¹⁴

Ek=6,6.10^-24 Joule