FISIKA MODERN(SOAL DAN PENYELESAIAN)

 

👉Indikator: Peserta didik dapat menjelaskan peristiwa efek fotolistrik

 

Perhatikan faktor-faktor sebagai berikut:

1. Frekuensi foton yang datang
2. Fungsi kerja logam
3. Intensitas cahaya yang datang
4. Tetapan Stefan-Boltzmann

Yang mempengaruhi besarnya energi kinetik maksimum pada efek fotolistrik....

A. 1) dan 2)
B. 2) dan 3)
C. 2) dan 3)
D. 2) dan 4)
E. 3) dan 4)

Jawaban: A

Pembahasan:

Energi kinetik elektron pada perisstiwa efek fotolistrik dirumuskan sebagai:

Dengan

f: frekuensi foton yang datang

h: tetapan Planck

W₀: energi ambang atau fungsi kerja logam

 

Jadi, faktor yang memengaruhi energi kinetik maksimum elektron pada efek fotolistrik adalah pernyataan 1) dan 2)

👉Indikator: Peserta didik dapat menjelaskan perbedaan teori atom

 

1. Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat.
2. Elektron bergerak mengelilingi inti atom dengan meradiasikan energi.
3. Elektron akan berpindah ke kulit yang lebih luar saat menyerap energi.
4. Muatan positif tersebar merata pada atom dan dikelilingi elektron sebagai muatan negatif.

Berdasarkan pernyataan di atas yang merupakan teori atom menurut Bohr adalah….

A. (1) dan (2)
B. (2)
C. (3)
D. (2) dan (4)
E. (1) dan (3)

Jawaban: C

Pembahasan:

Berikut teori atom menurut masing-masing ilmuan:

Dalton:
- Atom merupakan bagian terkecil dari suatu zat yang tidak dapat dibagi lagi.

Thomson:
- Atom merupakan bola bermuatan positif dengan elektron (partikel bermuatan negatif) di sekitarnya.
- Jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif.

Rutherford:
- Atom memiliki inti atom yang bermuatan positif
- Sebagian besar massa atom (hampir seluruhnya) berada di inti atom
- Elektron mengelilingi inti atom dengan memancarkan energi

Bohr:
- Setiap elektron pada atom mengelilingi inti atom dengan lintasan dan level energi tertentu.
- Elektron tidak memancarkan energi ketika mengelilingi inti atom.
- Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan lain dengan memancarkan atau menyerap energi.

Mekanika kuantum:
- Posisi elektron di dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti.
- Setiap elektron memiliki bilangan kuantum yang berbeda.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa:

• Teori atom Dalton
• Teori atom Rutherford
• Teori atom Bohr
• Teori atom Thomson                                                                                                   https://www.ruangguru.com/blog/soal-un-fisika

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.

c.

d.

e.

jawab:

pembhasan:

Ek = h(f - fo)

Ek=6,6.10^-34 (5-4).10¹⁴

Ek=6,6.10^-24 Joule

https://fisikasekolahmadrasah.blogspot.com

•  
•  
•  
•