DEPARTEMEN PENDIDIKAN PEMUDA DAN OLAH RAGA
DAERAH TINGKAT II KABUPATEN GAINYAR SMA NEGERI I SUKAWATI JL. LETTU W. SUTHA SUKAWATI MATA PELAJARAN KELAS/PROGRAM ALOKASI WAKTU MATERI
: : : :
FISIKA IPA 90 MENIT GELOMBANG
SOAL URAIAN 1. Seutas tali yg panjangnya 125 cm direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya dibiarkan bebas bergerak. A) Berapa panjang gelombang yang merambat pada tali jika simpul ke tujuh berjarak 92,5 cm dari titik asal getaran? B) Tentukan letak perut ke empat diukur dari titik asal getaran. 2. Seutas tali AB yang memiliki panjang 5 m digantung vertical dan digetarkan pada A dengan frekuensi 6 Hz dan amplitude 4 cm, sedang ujung B sebagai ujung bebas. Getaran tersebut merambat pada tali dengan laju 3,6 m/s. Apabila titik C terletak 3,5 m dari titik A, tentukanlah : A) Waktu yang dibutuhkan sejak A digetarkan sehingga titik C mulai mengalami gerakan gelombang stasioner. B) Simpangan titik C setelah A digetarkan 3 sekon. C) Tiap berapa sekon terjadi simpul di titik c? 3. Dua buah gelombang berjalan, masing-masing memiliki persamaan sebagai berikut : π
Y1 = 4 sin( 6
x − 2t )
π
cm dan y2 = 4 sin( 6 x + 2t ) cm dengan x dan y
Dalam cm dan t dalam sekon berinterferensi menghasilkan suatu gelombang stasioner. Tentukan : A) Amplitudo gelombang pada x = 23 cm. B) Letak perut dan simpul. C) Letak perut dan simpul ke empat.
1
4. Sebuah gelombang berjalan merambat dari titik pusat koordinat O kea rah sumbu x positif dengan amplitude getaran 20 cm, kelajuan 100 cm/s dan frekuensi getar 0,5 Hz. Gelombang tersebut melalui titik P yang berjarak 150 cm dari titik O. Tentukan : A) Tentukan persamaan gelombang, jika titik asal getaran pertama kali di getarkan ke atas. B) Bagaimanakah persamaan gerak partikel di titik asal getaran? C) Tentukan simpangan, kecepatan getar, percepatan getar dari titik P pada saat t = 3, 25 sekon! D) Tentukan sudut fase dan fase gelombang di titik P pada saat t = 3,25 s! E) Berapakah jarak suatu titik Q paling dekat ke titik P apabila fase kedua titik tersebut berlawanan? 5. Seutas tali yang panjangnya 6 m direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan sedang ujung yang lainnya tetap. Setelah pada tali terjadi gelombang stasioner, ternyata perut kelima berjarak 3,75 m dari titik asal getaran. A) Berapa panjang gelombang yang terjadi? B) Hitung letak perut ke lima dari titik asal getaran!
Selamat bekerja dan sukses
URAIAN MATERI PEMBELAJARAN FISIKA SMA Oleh: Drs. Siswanto, M.Pd SMAN 14 Semarang
Radiasi Benda Hitam Mengapa kalau kita memanaskan sebuah logam terjadi pergeseran warna cahaya yang dipancarkan oleh logam tersebut ? Itu karena adanya pergeseran panjang gelombang yang dipancarkan oleh logam tersebut. Semakin tinggi suhunya, semakin pendek panjang gelombangnya. Oooooo, Jadi energi yang dipancarkan semakin besar dong. Tepat sekali. Pada bab ini kita akan mempelajari tentang radiasi tersebut. Kita juga akan belajar tentang efek foto listrik lho... Oh ya....? Pasti kita jiga akan belajar sifat dualisme cahaya bukan? Tentu.... sehingga kita akan lebih paham tentang sifat-sifat foton.
2
Gambar 7.1 Tukang las sedang mengerjakan pengelasan, perhatikan percikan cahaya yang muncul pada kawat las.
Pernahkah Kamu mengamati bagaimana tukang las mengelas besi. Jika kita amati, ketika besi dilas ada perubahan warna pada bagian yang dilas, mula-mula kemerahan dan terus bergeser ke arah warna putih seiring dengan semakin panasnya suhu pada bagian ini.Sesungguhnya yang kita lihat adalah pancaran cahaya yang dipancarkan besi pada suhu yang tinggi. Adakah hubungan antara suhu benda dengan pancaran panas yang dipancarkannya ? Mungkinkah sebuah benda memancarkan radiasi pada suhu yang rendah ?. Pada bab ini kita akan mempelajari lebih jauh tentang hubungan tersebut. A. Benda Hitam Pancaran cahaya pada gejala di atas adalah radiasi termal. Radiasi termal pada permukaan benada sebenarnya dapat terjadi pada suhu berapapun. Namun pada suhu rendah tidak dapat kita lihat, karena terletak pada daerah infra merah. Selain dapat memancarkan radiasi, suatu permukaan bahan dapat menyerap radiasi, di mana kemampuan suatu permukaan menyerap radiasi tidak sama untuk masing-maing bahan. Semakin mudah suatu bahan mampu menyerap radiasi, semakin mudah pula ia memancarkan radiasi. Bahan yang mampu menyerap seluruh radiasi disebut sebagai benda hitam. Benda hitam adalah benda ideal yang sebenarnya tidak ada. Pendekatan karakter benda hitam adalah dengan menggunakan model sebagai suatu rongga dengan celah buka yang sangat kecil, seperti gambar 7.2 berikut : Gambar 7.2 Model radiasi benda hitam
3
Radiasi yang memasuki rongga benda hitam memiliki peluang yang sangat kecil untuk dapat keluar. Radiasi ini diserap seluruhnya. Demikian halnya jika rongga ini melepaskan radiasi, maka tidak ada radiasi yang diserap kembali ke rongga. Besarnya energi radiasi perdetik per satuan luas disebut sebagai intensitas radiasi dan disimbulkan dengan I. Intensitas radiasi oleh benda hitam bergantung pada suhu benda dirumuskan berdasarkan hukum Stefan-Boltzman dinyatakan dengan persamaan : I(T) = σ T4
(7.1)
Untuk benda-benda yang sesungguhnya dinyatakan sebagai : I(T) = e σ T4
(7.2)
I : Intensitas radiasi (watt/m2) T: Suhu mutlak benda (Kelvin) σ: konstanta Steffan-Boltzman = 5,670.10-8 Watt/m2K4 e : koefisien emisivitas ( 0 ≤ e ≤ 1) Pada benda dengan emisivitas 0, berarti benda ini bersifat memantulkan seluruh radiasi yang ia terima dan merupakan pemancar sedangkan benda hitam memiliki emisivitas 1. B. Hukum Pergeseran Wien Rayleigh dan Jeans secacara teoritis mengemukakan hubungan antara intensitas radiasi benda hitam dengan panjang gelombang melalui pendekatan teori ekipartisi energi fisika klasik. Tetapi hasil eksperimen menunjukkan bahwa pada suhu 2000 K bentuk grafik yang dihasilkan berbeda dengan bentuk grafik yang dikemukakan oleh Raleigh dan Jeans (lihat gambar 7.3) I (λ)
Gambar 7. 3 Perbandingan grafik E(λ) berdasarkan teori ekipartisi energi dengan hasil eksperimen pada suhu 2000 K
Grafik teoritis Rayleigh - Jeans Grafik hasil eksperimen
λ
Intensitas radiasi benda hitam untuk beberapa suhu dapat kita lihat pada gambar 7.4 berikut : I (λ)
4000 K 3000 K
Gambar 7. 4 Intensitas energi radiasi benda hitam untuk berbagai suhu
4
2000 K
λ
daerah cahaya tampak
Puncak-puncak kurva pada grafik di atas menunjukkan intensitas radiasi pada masing-masing suhu. Tampak pada gambar, bahwa puncak kurva bergeser ke arah panjang gelombang yang pendek jika suhu semakin tinggi. Panjang gelombang pada intensitas maksimum ini kita sebut sebagai λmaks . Hubungan antara temperatur dan λmaks dijelaskan oleh WilhelmWienseorang fisikawan asal Jerman dan dikenal sebagai hukum pergeseran Wien, yang dirumuskan sebagai :
λmaks. T = C
(7.3)
C : Konstanta Wien (2,878.10-3 mK) Contoh Soal 7.1 Suatu permukaan logam dengan emisivitas 0,5 dipanaskan hingga 400 K , Tentukanlah : a. Intensitas energi radiasi yang dipancarkan b. Panjang gelombang pada intensitas maksimumnya Jawab : a. I = 0,5. 5,67.10-8.4004 = 7,26,102 W/m2 b. λmaks =
2,898.10 −3 = 7,25µm 400
C. Hipotesa Planck Pada tahun 1700 Max Planck mengemukakan teorinya tentang radiasi benda hitam yang sesaui dengan hasil eksperimen. Planck menganggap bahwa atom-atom pada dinding rongga berperilaku sebagai osilator gelombang elktromagnetik yang kecil dan masing-masing memancarkan energi elektromagnetik dan menyerap energi tersebut dari rongga. Planck sampai pada kesimpulan bahwa energi yang dipancarkan dan diserap tidaklah kontinu tetapi dipancarkan dan diserap dalam bentuk paket-paket energi yang diskrit yang disebut kuanta. Ia berpendapat bahwa ukuran energi kuantum sebanding dengan frekuensi radiasinya, yang dirumuskan sebagai : E = nhf
(7.4)
Dengan h adalah konstanta Plack yang besarnya 6,626.10-34 J.s = 4,136.10-15 eV.s. dan n adalah adalah bilangan bulat yang kemudian disebut bilangan kuantum. Kuantisasi energi osilator ini merupakan hal baru pada masa itu yang tidak dikenal dalam fisika klasik. Kuantisasi energi inilah yang mendasari teori fisika modern. 5
Sebaiknya Tahu Max Planck (1858-1947)
Max Karl Ernst Ludwig Planck
Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947), Fisikawan Jerman pemenang hadiah nobel bidang fisika dalam teorinya yang terkenal sebagai teori kuantum. Ia lahir di Keil pada tangal 23 April 1857. Ia belajar di unversitas Munich dan Berlin. Pada tahun 1885 ia diangkat sebagai profesor dalam bidang fisika di Universitas Berlin .
Teorinya tentang radiasi kalor ia kemukakan pada tahun 1900. Ia mengemukakan postulatnya bahwa radiasi merupakan paket-paket energi yang bersifat diskrit yang disebut sebagai kuanta. Sebagai kelanjutan teorinya ia menemukan suatu konstanta yang terkenal dengan konstanta Planck. Penemuannya ini menghasilkan hadiah Nobel pada tahun 1918 dibidang fisika. Teori Planck menjadi bagi perkembangan fisika modern.
D. Efek Fotolistrik Efek foto listrik ditemukan oleh Hertz pada tahun 1887 dan dikaji oleh Lenard pada tahun 1700. Efek fotolistrik adalah gejala munculnya arus listrik akibat permukaan suatu logam disinari. Arus listrik muncul disebabkan elektron pada permukaan logam terlepas akibat disinari. Gambar 7.5 adalah skema alat yang digunakan untuk mempelajari efek fotolistrik. cahaya K
V
Gambar 7.5 Skema alat untuk mempelajari efek fotolistrik
A
G
Ketika katoda dikenai sinar, maka elektron akan terlepas menuju anoda sehingga menimbulkan arus listrik yang dapat dibaca pada galvanometer. Hal ini sebenarnya tidaklah mengherankan, karena gelombang cahaya membawa energi dan sebagian diserap oleh elektron sehingga elektron memiliki energi kinetik. Tetapi masalahnya tidalah sesderhana itu. Hal yang menimbulkan pertanyaan adalah bahwa distribusi energi elektron yang terpancar (fotoelektron) tidak bergantung pada intensitas cahaya yang diberikan. Hal ini 6
dibuktikan bahwa besarnya potensial henti / stopping potensial (V0) untuk terjadinya arus fotoelektron tidak bertambah pada suatu frekuensi cahaya tertentu, meskipun intensitas cahaya di tambah. Tetapi akan bertambah jika panjang gelombang cahaya diubah ke panjang gelombang yang lebih kecil atau frekuensi cahaya yang lebih tinggi. Besarnya stopping potensial sebanding dengan energi kinetik maksimum fotoelektron yang dapat dirumuskan sebagai : Ek maks = e.V0
(7.5)
Frekuensi cahaya tetap
I3 (a)I2
I1
Arus fotoelektron
Arus fotoelektron
Ekmaks : Energi kinetik maksimum elektron ( eV) e : muatan elektron (1,6.10-17 C) V0 : Potensial henti (volt) 1 eV (elektron volt) = 1,6.10-17 joule
Intensitas cahaya tetap
f1
(b)
I
f
f
f
1 2 3 Gambar 7.61 a) Pada frekuensi tetap, besarnya stopping potensial tetap, meskipun intensitas cahaya ditambah b) Dengan meningkatnya frekuensi besarnya stopping potensialpun beratambah
V0 Pada tahun 1905, Einstein menjelaskan gejala efek dengan peragaan V01fotolistrik V02 ini V 03 hasil eksperimennya, yaitu bahwa energi cahaya tidak didistribusikan secara kontinu, tetapi dikuantisasikan dalam paket-paket kecil yang disebut foton. Besarnya energi setiap foton dinyatakan sebagai : E = hf
(7.6)
E : Energi foton h : konstanta Planck f : frekuensi foton Apabila intensitas cahaya ditambah dengan frekuensi tetap, berarti lebih banyak foton yang mengenai permukaan logam, tetapi energi yang diserap oleh setiap elektron tidak berubah . Hal ini menyebabkan energi kinetik fotoelektronpun tidak berubah tidak berubah pula. Misal W0 adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari permukaan logam (energi ambang juga disebut sebagai fungsi kerja ) , maka besarnya energi kinetik maksimum fotoelektron adalah : Ek maks = eV0 = hf – W0 7
(7.7) dalam hal ini (7.8)
W0 = hf0
Besaran f0 disebut juga sebagai frekuensi ambang, yaitu frekuensi foton minimal untuk melepaskan elektron dari permukaan logam. Jika frekuensi foton yeng mengenai permukaan logam kurang dari f0, maka elektron tidak akan terlepas meskipun intensitas foton ditambah. Jika persamaan 7.7 kita bagi dengan e, maka akan kita peroleh : W h f − 0 (7.7) e e Persamaan di atas menunjukkan hubungan linier antara Vo dengan f. Takisran Einstein ini sesuai dengan data yang diperoleh oleh Milikan melalui hasil eksperimennya sebagaimana terlihat pada gambar 7.7 berikut
Potensial henti
V0 =
tan θ = θ f0
h e
Frekuensi Gambar 7.7
Grafikmemperkuat hubunga V0 dengan f Bukti temuan ini semakin kebenaran teori kuantum sebagaimana diajukan oleh Max Planck sebelumnya.
Contoh soal 7.2 Panjang gelombang ambang untuk kalium adalah 564 nm.(1nm = 10-7 m) Tentukanlah : a. Potensial hentinya b. Berapakah energi kinetik maksimum fotoelektronnya jika disinari foton drngsn panjang gelombang 400 nm. Jawab: hf 0 hc 6,626.10 −34 3.10 8 = = = 2,20volt a. Vo = e λe 564.10 −91,6.10 −19
b. Ekmax =Efoton – W0 hc 6,626.10 −34 3.10 8 Efoton = = = 3,1eV λ 400.10 −9 Jadi Ekmax = 3,1-2.2 = 0,70 eV E. Efek Compton 8
Bukti lebih lanjut tentang kebenaran teori kuantum adalah peristiwa hamburan sinar-X akibat tumbukan dengan elektron sebagaimana yang dilakukan oleh Arthur H.Compton. Peristiwa ini dikenal sebagai efek Compton. y P’e
me
φ Pf =
x
θ
h
λf Pf ‘=
h
λf '
Gambar 7.8 Peristiwa efek Compton
Menurut Compton bahwa akibat interaksi tumbukan antara sinar-X dengan elektron akan mengakibatkan elektron menyerap energi dan memantul, sedangkan foton akan menyebar dan memiliki frekuensi dan energi lebih rendah dari foton yang datang. Hilangnya energi foton ini diserap oleh elektron dan berubah menjadi energi kinetik elektron. Gambar 7.8 menunjukkan seberkas sinar-X panjang gelombang λf bergerak menumbuk elektron pada grafit yang . Menurut pKamungan teori fisika modern, Sinar-X diangap sebagai aliran foton. Energi foton ini jauh lebih besar daripada energi ikat dalam grafit. Foton sinar-X ini memiliki momentum sebesar : E
hf
h
pf = c = c = λ f
(7.10)
Sebagaimana, pada tumbukan pada peristiwa ini berlaku hukum kekekalan memontum. Pada sumbu x :
h h = cosθ + λf λf '
me v v2 1− 2 c
cos ϕ
(7.11)
Pada sumbu y : h
λf '
sin θ =
mov 1−
v2 c
sin ϕ
(7.12)
2
9
Jika tumbukan dianggap lenting sempurna, maka berlaku hukum kekekalan energi : hc hc 1 = +me −1c 2 2 λf λf ' v 1− c2
(7.13)
dengan me adalah masa diam elektron. Dari konsep relativitas hubungan antara energi dengan momentum adalah : Dengan memodifikasi persamaan 7.11,7.12 dan 7.13 dengan menghilangkan unsur φ dan v akan kita peroleh :
∆λf = λf '−λf =
h (1 − cosθ ) me c
(7.14)
λf’ : panjang gelombang foton setelah tumbukan λf : panjang gelombang foton sebelum tumbukan me : massa diam elektron (7,1.10-31 kg) c : laju cahaya (3.108 m/s) h : konstanta Planck (6,626.10-34) Besaran
h besarnya adalah konstant, yaitu 0,0143 Angstrom. Besaran ini me c
disebut sebagai panjang gelombang Compton. Jejak hamburan foton pada efek Compton ini dapat teramati oleh spektroskop sinar X seperti tampak pada bagan eksperimen efek Compton berikut:
sinar tak terhambur
Gambar 7.9 Jejak hamburan sinar-X pada efek Compton
θ Sumber sinar-X kolimator
target spektroskop
Contoh soal 7.3 Pada eksperimen efek Compton digunakan sinar-X dengan panjang gelombang 1 Angstrom ( 1 Angstrom = 10-10m). Ternyata sinar dihamburkan pada sudut 30o. Tentukanlah panjang gelombang sinar-X setelah bertumbukan dengan elektron target. Jawab : Dengan menggunakan persamaan 7.14 kita peroleh : Δλ = 0,0243(1- 0,866) = 0,00326 Angstrom Jadi λ’ = 1,00326 Angstrom 10
F. Hipotesa De Broglie dan Sifat Gelombang pada Partikel Pada bagian terdahulu kita sudah membahas sifat partikel pada gelombang sebagai bukti kebenaran teori foton. Pada konsep foton dinyatakan bahwa foton memiliki momentum sebesar : p=
h
λ Bertolak dari teori foton inilah, Louis de Broglie (1872-1787) seorang fisikawan Perancis mengemukakan hipotesisnya bahwa partikel semisal elektron dapat berperilaku sebagai Gelombang. Jika sebuah partikel dengan massa m dan bergerak dengan kecepat v, maka ia memiliki momentum sebesar : p = mv =
h λ
dengan demikian partikel memiliki panjang gelombang sebesar : λ=
h mv
(7.15)
Hal ini memang kelihatan aneh, karena sebagai konsekuensinya adalah partikel harus juga mengalami gejala-gejala yang terjadi pada gelombang antara lain diffraksi dan interferensi. Pada tahun 1927 kebenaran hipotesa ini diuji oleh Clinton Joseph Davisson bersama Lester Germer melalui percobaan difraksi elektron. Mereka mengunakan elektron di dalam sebuah tabung hampa yang dipercepat dengan beda potensial 54 volt. Pada beda potensial ini elektron memiliki panjang gelombang 1,65.10-10m. Panjang gelombang ini kurang lebih sama dengan jarak antar atom pada kristal zat padat seperti emas,perak dan nikel. Jika hipotesa De Broglie benar, maka elektron akan mengalami difraksi sebagaimana gelombang. Hal ini dapat dilihat bahwa ruang antar atom kristal sebagai celah sempit. Hasil eksperimen ini sangat menakjubkan, karena pada plat film yang diletakkan di belakang lempengan terlihat pola difraksi gelombang elektron. Gambar 7.10 Prinsip eksperimen difraksi elektron
Plat film
Lempengan tipis
Penembak elektron
Pola difraksi
Hasil percobaan ini membuktikan kebenaran hipotesa gelombang partikel yang dikemukakan oleh Louis de Broglie. Dari prinsip ini maka dikembangkanlah mikroskop elektron yang hasil perbesarannya jauh lebih besar dari mikroskop optik. Dengan menggunakan mikroskop elektron kita dapat mngamati lebih jauh struktur kristal zat padat.
11
Gambar 7.11 Tampilan pola difraksi elektron pada sampel kristal campuran logam Titanium-Nikel. Sumber: Encharta Library 2005 Microsoft,USA
Pantas Tahu Mikroskop Elektron Mikroskop elektron memiliki kemampuan mengasilkan gambar dengan perbesaran yang luar biasa. mikroskop elektron modern mampu menghasilkan gambar struktur zat padat dengan perbesaran sekitar 1.000.000 kali. Ini jauh lebih besar daripada mikroskop cahaya yang hanya menghasilkan perbesaran Gambar 7.12 Scanning Electron Microscope maksimum sekitar 2000 kali, itupun (SEM). terbatas pada zat yang atau preparat Sumber : Encarta Library 2005, Microsoft,USA yang dapat ditembus cahay tampak Ada dua jenis mikroskop elektron yaitu Transmision Electron Microscope (TEM) dan Scanning Electron Microscope (SEM). Penemuan mikroskope elektron diawali dari teori gelombang partikel yang dikemukakan oleh Fisikawan Perancis Louis Victor de Broglie pada tahun 1923 dan dibuktikan kebenarannya secara eksperimen oleh Clinton J. Davisson and Lester H. Germer. Dengan mikroskop elektron maka penelitian tentang struktur zat serta mikrobiologi berkembang lebih pesat. Rangkuman 1. Intensitas radiasi oleh benda hitam bergantung pada suhu benda dirumuskan berdasarkan hukum Stefan-Boltzman dinyatakan dengan persamaan : I(T) = σ T4 2. Panjang gelombang pada intensitas maksimum yang dipancarkan suatu benda berbanding terbalik dengan suhunya. λmaks. T = C 3. Energi Gelombang Elektromagnetik tidak bersifat kontinu tetapi dipancarkan dan diserap dalam bentuk paket-paket energi yang diskrit yang disebut kuanta, dan besarnya dinyatakan sebagai : E = nhf
4. Besarnya energi kinetik maksimum suatu fotoelektron pada efek fotolistrik adalah Ek maks = hf – W0 5. Perubahan panjang gelombang foton pada efek Compton dinyatakan sebagai ∆λf = λf '−λf =
h (1 − cosθ ) me c
12
6. Suatu partikel yang bergerak menurut hipotesa de Broglie memiliki panjang gelombang partikel sebesar λ=
h mv
Glossarium Benda hitam Fotoelektron Fungsi kerja Radiasi termal Gelombang Compton
: Benda yang bersifat menyerap seluruh energi foton yang diterima. Benda hitam juga berperilaku sebagai pemancar foton yang baik : Elektron yang dipancarkan dari katoda pada efek fotolistirk : Energi foton minimum yang harus dimiliki foton untuk melepas elektron dari katoda pada efek fotolistrik : Radiasi gelombang elektromagnetik akibat pemanasan pemanasan benda. : Suatu konstanta yang besarnya sama dengan
h pada me c o
Koefisie emisivitas
Kuanta Mikroskop elektron Oscilator
efek Compton. Besaran ini setara dengan 0,0143 A . : Keofisiena yang menunjukkan karakteristik pancaran radiasi termal berharga antara 0 sampai dengan 1. Untuk benda yang mengkilap berharga 0 dan benda hitam sempurna berharga 1. : Paket-paket energi yang bersifat diskrit dari foton : Mikroskop yang bekerja dengan prinsip difraksi elektron. : Pembangkit gelombang elektromagnetik
Soal-Soal Ulangan Harian I. Pilihlah jawaban yang Kamu anggap paling benar 1. Jika sebatang besi dipanaskan, akan terlihat pancaran cahaya yang tampak dari merah menuju ke arah warna ungu, hal ini menunjukkan…. a. Panjang gelombang cahaya ungu lebih besar daripada merah b. Cahaya ungu memilki energi foton yang lebih kecil daripada cahaya merah. c. Semakin tinggi suhu suatu benda, panjang gelombang yang dipancarkan akan semakin kecil d. Besi mengandung zat yang dapat memancarkan cahaya ungu e. Besi mengandung zat yang dapat memancarkan cahaya merah 2. Dua buah bola logam A dan B sejenis dipanaskan hingga suhu bola A dua kali suhu bola B. Perbandingan intensitas radiasi A dan B adalah…. a. 2 : 1 d. 16 : 1 b. 4 : 1 e. 32 :1 c. 8 : 1
13
3. Suatu lempengan logam dipanaskan hingga 500 K. Jika konstanta Wien besarnya 2,878.10-3 mK , maka panjang gelombang pada intensitas maksimum yang dipancarkan logam tersebut adalah…. a. 5,76.10-6 m d. 8,76.10-6 m -6 b. 6,76.10 m e. 9,76.10-6 m c. 7,76.10-6 m o 4. Seberkas sinar-X memiliki panjang gelombang 1 A , jika laju cahaya 3.108 m/s dan konstanta Planck dianggap 6,6.10-34Js, maka energi foton yang dimiliki sinarX tersebut adalah…. a. 1,98.10-19 J d. 1,98.10-16 J b. 1,98.10-18 J e. 1,98.10-15 J -17 c. 1,98.10 J 5. Seberkas foton dengan memiliki energi 10-12 joule. Jika frekuensi foton 10-15 Hz dan kontanta Planck adalah 6,6.10-34 J.smaka jumlah foton bada berkas tersebut adalah…. a. 2,5.10 36 foton d. 1,25.1036 foton 36 b. 2,0.10 foton e. 1,0.1036 foton 36 c. 1,5.10 foton 6. Gejala berikut ini yang menunjukkan perilaku cahaya sebagai partikel yang bersifat deskrit adalah.... a. pemantulan cahaya d. Efek compton b. polarisasi cahaya e. Difraksi elektron c. difraksi cahay 7. Kebenaran konsep foton pada efekfotolistrik terlihat pada gejala.... a. semakin tinggi intensitas cahaya, arus fotolistrik meningkat b. semakin tinggi frekuensi cahaya, semakin besar energi kinetik fotoelektron c. semakin panjang gelombang cahaya , semakin besar tegangan penghadang (stopping potensial) d. fungsi kerja untuk semua logam sama e. energi kinetik fotoelektron bergantung pada intensitas foton yang diterima 8. Perhatikan grafik hubungan energi kinetik fotoelektron dengan frekuensi pada suatu logam berikut ini. Ek maks(joule)
0 Dari grafik adalah.... a. b. c.
8
F (x1015 hz )
di atas, jika h = 6,6.10-34 js, maka besarnya fungsi kerja logam tersebut 5,28.10-15 joule 5,28.10-16 joule 5,28.10-17 joule
d. 5,28.10-18 joule e. 5,28.10-19 joule 14
9. Pada peristiwa efek compton dengan menggunakan sinar-X dari 0,8 angstrom, sinar dihamburkan pada susut 60o setelah menumbuk elektron. Jika panjang gelombang compton sama dengan 0,0143 angstrom, maka panjang gelombang hamburannya adalah.... a. 0,0943 angstrom d. 0,7857 angstrom b. 0,8072 angstrom e. 0,7902 angstrom 8 0,7929 angstrom 10. Sebuah peluru senapan angin dengan massa 5 gram ditembakkan dengan kecepatan 100 ms-1, jika h = 6,6.10-34 maka panjang gelombang de Broglie yang dimiliki peluru tersebut adalah.... a. 1,32.10-32 m d. 1,32.10-26 m -30 b. 1,32.10 m e. 1,32.10-24 m c. 1,32.10-28 m
II. Jawablah dengan singkat dan benar 1. Jika matahari dianggap benda hitam, dan suhu permukaan matahari (fotosfer) adalah 5000 K, tentukanah energi radiasi yang dipancarkan matahari persatuan luas permukanya stiap detik. 2. Suatu logam dipanaskan hingga intensitas panjang gelombang maksimum berada pada daerah cahaya tampak dengan panjang gelombang sekitar 4000 angstrom. Jika konstanta Wien sama dengan 2,878.10-3 mK, tentukanlah suhu permukaan logam tersebut. 3. Sebuah logam memiliki fungsi kerja 2,1 eV. Jika h = 6,6.10-34, a. Frekuensi minimum foton yang harus dikenakan agar terjadi efek fotolistrik b. Ketika energi kinetik fotoelektron menjadi 2 kali fungsi kerjanya, berapakah frekuensi foton yang mengenai permukaan logam tersebut.
15
