Kuis 1 Fisika Modern (16 Maret 2015)Teori Relativitas Khusus Einstein & Teori Kuantum Cahaya

Efek Fotolistrik:16. Suatu pelat disinari oleh sumber cahaya dengan nilai panjang gelombang sebesar = Energi

kinetik dari fotoelektron bervariasi dari nol sampai dengan . Berapakah potensial penghentiuntuk pelat tersebut?

Potensial penghenti merupakan besar tegangan mundur (minimum) yang diberikan pada rangkaian (efekfotolistrik) yang dapat menyebabkan hilangnya arus yang mengalir dari katoda, sehingga nilai energy kinetikelektron bernilai nol, sehingga:= . = = ( ) ( ), = 2,517. Tentukan fungsi kerja dari Na jika panjang gelombang terbesar untuk membangkitkan elektron pada

eksperimen fotolistrik adalah sebesar 5620 ! = + Panjang gelombang terbesar, dengan kata lain berkaitan dengan frekuensi ambang, maka= + = = (6,63 10 )(3 10 )5620 10 1 ( )1,6 10 = 2,2

No Pernyataan B S1. Kerangka acuan inersial merupakan pusat koordinat ruang dan waktu yang diam ataupunyang bergerak dengan kecepatan tetap

2. Hukum Newton (mekanika klasik) tetap berlaku bagi partikel yang bergerak dengankecepatan mendekati kecepatan cahaya.

3. Fisika klasik bertopang pada transformasi lorentz sedangkan fisika modern bertopang padatransformasi Galileo

4. Mekanika Newton, teori Maxwell mengenai listrik-magnet, dan teori kinetik gas merupakanperangkat fisika klasik.

5. Postulat Einstein menyatakan bahwa pada setiap sistem kerangka acuan kecepatan cahayadan hukum-hukum fisika bersifat invarian.

6. Batasan antara klasik dan modern pada hakekatnya adalah bergantung pada kecepatangerak partikel yang mendekati kecepatan cahaya.

7. Pada era fisika modern pengertian antara ruang dan waktu adalah saling berkaitan (tidakmutlak), sedangkan pada fisika klasik ruang dan waktu mutlak. 8. Fisika modern mengacu pada teori relativitas khusus dan teori kuantum. 9. Kontribusi Planck dalam menelaah spektral radiasi termal adalah dengan memodifikasi nilaienergi rata-rata pada osilator harmonis elektron, dengan ungkapan : = 10.

Dalam upaya untuk membahas kajian Radiasi Termal, Rayleigh-Jeans memformulasikanlengkung teoritik yang sesuai dengan hasil eksperimen. Sedangkan Planck menghasilkankegagalan lengkung teoritik, yang dinamakan dengan bencana ultra-violet.

11. Pada fenomena efek fotolistrik, arus listrik yang dihasilkan hanya bergantung pada intensitascahaya yang mengenai katoda, tidak bergantung pada frekuensi/panjang gelombang cahaya.

12. Dalam proses efek fotolistrik, satu foton (berfrekuensi lebih besar dari frekuensi fungsi kerjabahan) dapat diserap seluruhnya oleh satu elektron yang ada dipermukaan bahan. 13. De Broglie menghipotesakan mengenai dualisme perilaku gelombang layaknya partikel. 14. Hal yang mendasari teori atom Bohr adalah kestabilan elektron mengelilingi inti atom Htanpa memancarkan energi elektromagnetik.

15. Sinar X adalah berkas foton yang berperilaku sebagai partikel dengan momentum liniersebesar =

Efek Compton:18. Panjang Gelombang Sinar-X sebesar 0,3 mengalami hamburan Compton dan membentuk sudut 60.

Tentukan panjang gelombang foton dan energi kinetik elektron (Ke) setelah terjadi tumbukan. Panjang gelombang Compton setelah terjadi hamburan : = (1 )= + (1 ) = 0,3 + 0,012 = 0,312Untuk menentukan energi kinetik elektron setelah terjadi tumbukan, gunakanlah hukum kekekalan energi:= + (energy total awal meliputi energi foton dan energy diam elektron, sedangkan energy akhirmerupakan energy total elektron dengan foton. harap diingat, energy diam dari foton bernilai nol.+ = + += = (6,63 10 )(3 10 )0,3 10 1 ( )1,6 10 = 4,1= = (6,63 10 )(3 10 )0,312 10 1 ( )1,6 10 = 3,9 = + = , , = ,19. Jika maksimum energi yang dimiliki oleh elektron setelah mengalami hamburan Compton adalah sebesar 45

KeV, tentukanlah panjang gelombang foton yang datang? Elektron akan memiliki energi yang maksimum setelah mengalami hamburan Compton, jika tumbukan yangterjadi adalah tumbukan lenting sempurna, dengan kata lain nilai dari = 1. Untuk menngetahui panjang gelombang foton yang datang, gunakanlah hukum kekekalan energi

relativistik : ( ) = ( )+ = + += = (1) Sertakan pula hokum kekekalan momentum:( ) = ( )= + ( )= + (2)

terlebih dahulu tentukan momentum relativistik bagi elektron dengan menggunakan hokum kekekalanmomentum relativistik: = + ( )(0,045 ) + (0,511 ) = + (0,511 )= 0,219 MeV/c

Maka dari itu persamaan (2) menjadi : + = ,sehingga : = ,+ = ,didapatkan nilai= , -> = = ( , )( ), , = 9,4 Angstrom

Model Atom:20. Turunkan ungkapan bagi nilai energi elektron pada atom Hidrogen, yang bergantung pada bilangan kuantum

utama (n)? = ,(a). Diawali dari kuantisasi L: = = (selalu, karena orbit lintasannya lingkaran)Maka, =

= = .(1)(b). Energi atom H, berdasarkan hukum coulomb : =14 == (2)

Dengan menggunakan persamaan 1 dan 2, maka akan memberikan:= 4Energi kinetik elektron: = = =Energi potensial V: = Sehingga energi total elektron : Energi kinetik + Energi potensial= += = (3)Persamaan 3 merupakan ungkapan energi yang terkuantisasi.

Maka, = dengan = .Sehingga nilai En adalah : = Diperoleh, = 13,6

2