Contoh soal tentang fisika kuantum.

Rumus fisika kuantum dan contoh soal 2023 brilio.net

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 = h

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.