BAB I

57
Soal - soal bab 4
01. Jelaskan konsep dasar dari efek foto listrik dan Compton (bila perlu gunakanlah dengan gambar).
02. a. Carilah energi photon yang memiliki λ 7000 Ao. (jwb. 1,77 eV atau
2,83
.10-19 J).
b. Carilah λ dan f photon yang memiliki energi 100 MeV
03. Pemancar radio 100 W bekerja pada frekuensi 880 kHz. Berapa banyak
photon tiap detik yang dipancarkannya ? (jwb. 1,71 .1030 photon s-1)
04. Bola Ag digantung dalam kamar hampa, sinar λ 2000 Ao ditujukan pada bola
tersebut. Berapa besar potensial listrik yang muncul akibat penyinaran tersebut ?
05. Panjang gelombang ambang foto listrik pada tungsten 2300 Ao. Berapa λ, caha
ya yang harus dipakai agar elektron terlempar dengan energi maksimum
1,5 eV ? (jwb. 1800 Ao)
06. Cahaya berfrekuensi 15 .1014 Hz ditujukan pada tembaga yang memiliki frekuensi ambang 11
.1014 Hz. Berapakah energi maksimum pancaran foto
listrik dinyatakan dalam eV dan J ? (jwb. 1,65 eV)
07. Berapa λm yang menyebakan foto listrik pada Na ? Berapa Ekm dari fotolistrik
bila cahaya λ, 2000 Ao jatuh pada permukaan Na ? (jwb. 5391 Ao dan 3,9 eV)
08. Photon sinar x frekuensi awal 3 .1019 Hz menumbuk elektron dan terhambur
dengan sudut 90o. Carilah frekuensi barunya ! (jwb. 24 .1018 Hz)
09. Berapa besar energi yang harus dimiliki photon agar memiliki momentum
10 MeV ? Bagaimana energinya jika 350 nm ≤ λ ≤ 700 nm ? (jwb.3,5 -1,8 eV)
10. Mesin sinar x menghasilkan sinar x, λ 0,1 Ao. Berapa besar tegangan pemercepat yang digunakannya ? (jwb. 124 kV).
Jika potensial pemercepat 30 kV berapakah λ minimumnya ? (jwb.0,413 Ao)
11. Massa matahari 2 .1030 kg dengan jari-jari 7 .108 m. Carilah pergeseran
merah gravitasi (pendekatan) pada λ cahaya 5000 Ao yang dipancarkan oleh
matahari ! (jwb. ≈ 0,01 Ao)
12. Berapa perubahan frekuensi relatif photon ketika photon dipancarkan oleh
permukaan bintang sejauh 100 m ? (jwb. 14,8 Hz)
58
13. Sebuah positron bertumbukkan dengan sebuah elektron serta teranihilisasi. Jika masing-masing partikel memiliki Ek 1 MeV, maka tentukan λ photon yang
terhambur ! (jwb. 5525 Ao)
14. Sinar x terhambur oleh elektron bebas. Pada sudut 45o dari arah berkas sinar x
yang terhambur mempunyai λ = 0,022 Ao. Berapa λ sinar x datang ?
(jwb. 0,015 Ao)
15. Berkas sinar x λ = 0,558 Ao terhambur dengan sudut 46o. Carilah λ berkas
sinar yang terhambur ! (jwb. 0,565 Ao)
16. Berkas sinar monokromatik memiliki λ = 4 .10-7 m jatuh pada materi yang
memiliki fungsi kerja 2 eV. Bila berkas memiliki intensiats 3 .10-9 Wm-2, maka carilah jumlah elektron yang dipancarkan tiap m2 dan tiap detik juga energi
yang diserap tiap m2 dan tiap detik !
(jwb. 1,704 .1010 elektron m-2 s-1, 3 .10-9 Wm-2)
17. Permukaan logam tertentu disinari dengan cahaya. Hasil pengamatan dibuat
λ .10-7 m
volt
λ .10-7 m
volt
dalam tabel yang memiliki panjang
3,66
1,48
4,92
0,62
gelombang dan stoping potensial.
4,05
1,15
5,46
0,36
Buatlah grafik stoping potensial se-
4,36
0,93
5,79
0,24
bagai ordinat, serta frekuensi seba-
gai absis. Hitunglah lewat grafik frekuensi ambangnya, fungsi kerja fotolistrik, serta perbandingan h/e !
(jwb. 4,555 .1014 Hz; 1,88 eV; 4,1274 .10-15 J s C-1)
18. Buktikan Ek elektron terpental dalam efek Compton diberikan sebagai
Ek = hf α (1 – Cos θ)[1 + α (1 – Cos θ)]-1 atau juga dapat dinyatakan sebagai
hf
Ek = hf (2 α Cos2 φ)[(1 + α)2 – α2 Cos φ]-1 dengan α =
. Tunjukkan ju
me c 2
ga energi maksimum elektron pental
(hf ) 2
≈ hf – ½ me c2
hf  (1 / 2)me c 2
dengan hf >> ½ me c2.
19. Tunjukkan bahwa dalam hamburan Compton hubungan antara sudut-sudut
yang didefinisikan dengan photon hamburan dan elektron terpental adalah
Ctg φ = (1 + α) tg ½ θ
20. Sebuah permukaan logam ketika disinari dengan cahaya panjang gelombang
59
λ1 terukur tegangan penghentinya V1 ketika disinari dengan cahaya panjang
gelombang λ2 terukur tegangan penghentinya V2. Jika λ2 < λ1 dan V2 > V1
tunjukkan bahwa tetapan Planck hasil pengamatan tersebut adalah,
 o (V2 V 1)1 2
h =
c (V2 1  V1 2 )
21. Berapa panjang gelombang minimum sinar x yang dihasilkan oleh elektron
yang dipercepat oleh beda potensial 2,50 .104 V ?
2E
. Jika
15
sudut recoil elektron 60o dan E = Eo (E energi photon datang dan Eo energi di
22. Tunjukkan energi kinetik elektron recoil hamburan Compton Ek =
am elektron) !
23. Kalsium khlorida (KCl) membentuk kristal kubus kerapatan 1,98 .103 kg m-3.
Carilah jarak antar atom yang bersebelahan dalam kristal KCl ! Jwb.3,15 Ao
Carilah sudut terkecil hamburan untuk sinar x 300 Ao. Nilai massa atom KCl
74,55 μ. (jwb. 28,4o)
24. Dalam sebuah percobaan elekron dilewatkan dalam sebuah medan listrik besar 1500 Vm-1 dan medan magnet besar 0,4 T ternyata elektron tetap bergerak
lurus. Berapakah kecepatan gerak elektron tersebut ?
25. Pada percobaan efek foto listrik menunjukkan arus sebesar 10-6 A. Carilah
banyaknya elektron yang mengalir dari katoda menuju anoda tiap detik !
26. Mata manusia masih dapat mendeteksi cahaya dengan intensitas minimal seba
nyak 100 photon tiap detik. Jika cahaya tersebut mempunyai panjang gelombang 600 nm berapakah energi total yang masuk mata setiap detik ?
27. Percobaan efek foto listrik menggunakan logam Na disinari dengan cahaya λ
(panjang gelombang) 4,20
.102 nm memiliki potensial penghalang 0,65 V.
Bila dengan cahaya λ = 3,10
.102 nm potensial penghalangnya 1,69 V.
Dengan mengetahui nilai muatan elektron hitunglah fungsi kerja logam Na
dan nilai tetapan Planck !
28. Cahaya dengan panjang gelombang λ untuk menyinari permukaan logam Cu
mempunyai potensial penghalang V. Berapa nilai potensial penghalang jika
cahaya tersebut digunakan untuk menyinari Na ? Nyatakan dalam V !
29. Panjang gelombang ambang efek foto litrik pada suatu logam adalah 254 nm.
Berapakah fungsi kerja logam tersebut ? (jwb. 4,88 eV).