Contoh soal tentang fisika kuantum.
foto: freepik.com
BACA JUGA :
Cara menghitung rumus medan magnet, lengkap dengan pengertian, ciri, dan contoh soal
1. Sebuah lampu neon berwarna merah mengeluarkan cahaya dengan panjang gelombang 650 nm. Berapakah energi foton yang dipancarkan oleh lampu neon tersebut?
Penyelesaian:
Energi foton dapat dihitung dengan rumus Planck-Einstein, yaitu E = h
BACA JUGA :
Rumus kecepatan, jarak dan waktu dalam fisika, beserta pengertian serta contoh soalnya
Ket:
E adalah energi
h adalah konstanta Planck
adalah frekuensi.
Frekuensi dapat dihitung dengan rumus = c/
Ket:
c adalah kecepatan cahaya
adalah panjang gelombang. Jadi,
E = h
E = h(c/)
E = (6,63 x 10^-34 J.s)(3 x 10^8 m/s)/(650 x 10^-9 m)
E = 3,06 x 10^-19 J
Jawaban: Energi foton yang dipancarkan oleh lampu neon adalah 3,06 x 10^-19 J.
2. Sebuah sinar X memiliki energi 1,2 x 10^-15 J. Berapakah frekuensi dan panjang gelombang sinar X tersebut?
Penyelesaian:
E = h
= E/h
= (1,2 x 10^-15 J)/(6,63 x 10^-34 J.s)
= 1,81 x 10^18 Hz
Panjang gelombang sinar X dapat dihitung dengan rumus = c/, di mana adalah frekuensi, c adalah kecepatan cahaya, dan adalah panjang gelombang. Jadi,
= c/
= c/
= (3 x 10^8 m/s)/(1,81 x 10^18 Hz)
= 1,66 x 10^-10 m
Jawaban: Frekuensi sinar X adalah 1,81 x 10^18 Hz, dan panjang gelombang sinar X adalah 1,66 x 10^-10 m.
3. Sebuah atom hidrogen menyerap sejumlah energi sehingga elektronnya berpindah dari kulit K ke kulit L. Jika energi kulit K adalah -13,6 eV dan energi kulit L adalah -3,4 eV, berapakah energi yang diserap oleh atom hidrogen tersebut?
Penyelesaian:
Energi yang diserap oleh atom hidrogen dapat dihitung dengan rumus E = E2 - E1,
Ket:
E adalah perubahan energi
E2 adalah energi akhir
E1 adalah energi awal.
E = E2 - E1
E = (-3,4 eV) - (-13,6 eV)
E = 10,2 eV
Jawaban: Energi yang diserap oleh atom hidrogen adalah 10,2 eV.
4. Sebuah atom hidrogen memancarkan sejumlah energi sehingga elektronnya berpindah dari kulit M ke kulit K. Jika energi kulit K adalah -13,6 eV dan energi kulit M adalah -0,85 eV, berapakah frekuensi dan panjang gelombang foton yang dipancarkan oleh atom hidrogen tersebut?
Penyelesaian:
Energi yang dipancarkan oleh atom hidrogen dapat dihitung dengan rumus E = E2 - E1
Ket:
E adalah perubahan energi
E2 adalah energi akhir
E1 adalah energi awal.
E = E2 - E1
E = (-13,6 eV) - (-0,85 eV)
E = -12,75 eV
Frekuensi foton yang dipancarkan oleh atom hidrogen dapat dihitung dengan rumus Planck-Einstein, yaitu E = h
Ket:
E adalah energi
h adalah konstanta Planck
adalah frekuensi
E = h
= E/h
= (-12,75 eV)(1,6 x 10^-19 J/eV)/(6,63 x 10^-34 J.s)
= 3,09 x 10^15 Hz
Panjang gelombang foton yang dipancarkan oleh atom hidrogen dapat dihitung dengan rumus = c/
Ket:
adalah frekuensi
c adalah kecepatan cahaya
adalah panjang gelombang
= c/
= c/
= (3 x 10^8 m/s)/(3,09 x 10^15 Hz)
= 9,71 x 10^-8 m
Jawaban: Frekuensi foton yang dipancarkan oleh atom hidrogen adalah 3,09 x 10^15 Hz, dan panjang gelombang foton yang dipancarkan oleh atom hidrogen adalah 9,71 x 10^-8 m.
5. Sebuah foton dengan energi 4,14 x 10^-19 J mengenai sebuah elektron yang terikat pada atom dengan energi pengikatan 2,18 x 10^-19 J. Berapakah energi kinetik dan kecepatan elektron yang terlepas dari atom tersebut?
Penyelesaian:
Energi kinetik elektron yang terlepas dari atom dapat dihitung dengan rumus E = E0 + Ek
Ket:
E adalah energi foton
E0 adalah energi pengikatan
Ek adalah energi kinetik
E = E0 + Ek
Ek = E - E0
Ek = (4,14 x 10^-19 J) - (2,18 x 10^-19 J)
Ek = 1,96 x 10^-19 J
Kecepatan elektron yang terlepas dari atom dapat dihitung dengan rumus Ek = (1/2)mv2
Ket:
Ek adalah energi kinetik
m adalah massa elektron
v adalah kecepatan
Ek = (1/2)mv2
v = (2Ek/m)
v = [(2)(1,96 x 10^-19 J)/(9,11 x 10^-31 kg)]
v = 9,28 x 10^5 m/s
Jawaban: Energi kinetik elektron yang terlepas dari atom adalah 1,96 x 10^-19 J, dan kecepatan elektron yang terlepas dari atom adalah 9,28 x 10^5 m/s.