Contoh soal tentang fisika kuantum.
foto: freepik.com
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 = hν
Ket:
E adalah energi
h adalah konstanta Planck
ν adalah frekuensi.
Frekuensi dapat dihitung dengan rumus ν = c/λ
Ket:
c adalah kecepatan cahaya
λ adalah panjang gelombang. Jadi,
E = hν
E = h(c/λ)
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 = hν
ν = E/h
ν = (1,2 x 10^-15 J)/(6,63 x 10^-34 J.s)
ν = 1,81 x 10^18 Hz
Panjang gelombang sinar X dapat dihitung dengan rumus ν = c/λ, di mana ν adalah frekuensi, c adalah kecepatan cahaya, dan λ adalah panjang gelombang. Jadi,
ν = c/λ
λ = c/ν
λ = (3 x 10^8 m/s)/(1,81 x 10^18 Hz)
λ = 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 ΔE = E2 - E1,
Ket:
ΔE adalah perubahan energi
E2 adalah energi akhir
E1 adalah energi awal.
ΔE = E2 - E1
ΔE = (-3,4 eV) - (-13,6 eV)
ΔE = 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 ΔE = E2 - E1
Ket:
ΔE adalah perubahan energi
E2 adalah energi akhir
E1 adalah energi awal.
ΔE = E2 - E1
ΔE = (-13,6 eV) - (-0,85 eV)
ΔE = -12,75 eV
Frekuensi foton yang dipancarkan oleh atom hidrogen dapat dihitung dengan rumus Planck-Einstein, yaitu E = hν
Ket:
E adalah energi
h adalah konstanta Planck
ν adalah frekuensi
E = hν
ν = E/h
ν = (-12,75 eV)(1,6 x 10^-19 J/eV)/(6,63 x 10^-34 J.s)
ν = 3,09 x 10^15 Hz
Panjang gelombang foton yang dipancarkan oleh atom hidrogen dapat dihitung dengan rumus ν = c/λ
Ket:
ν adalah frekuensi
c adalah kecepatan cahaya
λ adalah panjang gelombang
ν = c/λ
λ = c/ν
λ = (3 x 10^8 m/s)/(3,09 x 10^15 Hz)
λ = 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.
Recommended By Editor
- Cara menghitung rumus medan magnet, lengkap dengan pengertian, ciri, dan contoh soal
- Rumus kecepatan, jarak dan waktu dalam fisika, beserta pengertian serta contoh soalnya
- Rumus energi potensial, lengkap dengan pengertian, jenis, dan contoh soalnya
- Rumus daya listrik dalam fisika, lengkap dengan contoh soal dan pembahasannya
- Rumus percepatan gaya lengkap dengan pengertian, ciri, dan contoh soalnya