√ Rangkuman, Teladan Soal, Pembahasan Radiasi Benda Hitam

Rangkuman Radiasi Benda Hitam

style="display:block"
data-ad-client="ca-pub-7930840207405626"
data-ad-slot="5411244982"
data-ad-format="link"
data-full-width-responsive="true">

Radiasi Benda Hitam

Stefan menerangkan tanda-tanda radiasi benda hitam melalui eksperimen  dimana daya total per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh benda hitam sebanding dengan pangkat empat suhu mutlaknya. Radiasi dipengaruhi oleh sifat warna benda, besara ini disebut koefisien emisivitas (e). Penemuan Stefan diperkuat oleh Boltzman yang dikenal sebagai aturan Stefan-Boltzmann yang persamaannya sanggup ditulis sebagai berikut:P = e. σ.A.T⁴

Sedangkan intensitas radiasinya adalah

E = P. t

Keterangan:

P  = daya radiasi (watt)

A  = luas penampang (m²)

e  = emisivitas benda

T  = suhu mutlak benda (K)

σ = konstanta Stefan-Boltzmann (5,67 x 10-4 W/m²K⁴)

l  = intensitas radiasi benda (Watt/m²)

E = energi radiasi (joule)

Hukum Pergeseran Wien

Wien menemukan adanya pergeseran panjang gelombang maksimum dikala suhu benda hitam berubah.

Pada grafik terlihat bahwa suhu T₁>T₂ sedangkan untuk panjang gelombang λ₁ < λ₂ . Hubungan ini sanggup ditulis melalui persamaan:

_λmT = c

keterangan:

_λm = panjang gelombang terpancar maksimum (m)

T   = suhu mutlak benda hitam (K)

c = tetapan Wien (2,9 x 10^-3)

Teori Kuantum Planck

Max Planck mempelajari sifat dasar dari getaran molekul-molekul pada dinding rongga benda hitam dibentuk kesimpulan bahwa Setiap benda yang mengalami radiasi akan memancarkan energinya secara diskontinu berupa paket-paket energi yang disebut kuanta (foton). Secara matematis sanggup dirumuskan berikut

E = n hf

Keterangan:

E = energi radiasi (J)

n = jumlah partikel cahaya/foton

h = tetapan Planck (6,63 x 10^-34 Js)

f  = frekuensi cahaya (Hz)

Efek Fotolistrik dan Teori Einstein

Efek fotolistrik merupakan insiden terlepasnya elektron dari permukaan logam alasannya ialah energi cahaya ibarat yang ditunjukkan elektron akan terlepas dari pelat katode dan bergerak menuju ke anode bila diberi seberkas cahaya dengan energi E = hf yang lebih besar dari W₀

Energi minimal yang dibutuhkan elektron untuk terlepas disebut fungsi kerja logam/energi ambang W₀.

Sesuai aturan kekekalan energi maka pada dikala fotoeletron terhenti . secara matematis berlaku persamaan.

EK_maks =_eV₀

Keterangan :

EK_maks=energi kinetik maksimum fotoelektron.

e =muatan elektron =1,6×10^-19C

V₀=potensial henti (V)

style="display:block; text-align:center;"
data-ad-layout="in-article"
data-ad-format="fluid"
data-ad-client="ca-pub-7930840207405626"
data-ad-slot="8126346735">

Sinar X

Sinar X pertama kali ditemukan oleh Wilhelm Roentgen. Sinar x sanggup dijelaskan sebagai elektron energi kinetk yang menumbuk permukaan logam,dan dari permukaan logam dipancarkan sinar x atau foton-foton .energi kinetik elektron di ubah seluruhnya menjadi energi foton.secara umum sanggup dirumuskan menjadi

Keterangan:

λ = panjang gelombang foton (sinar X)

h = tetapan Planck (6,6.10^-34 Js)

c = cepat rambat gelombang elektromagnetik (3.10⁸ m/s)

e = muatan elektron (1,6.10^-19 C)

V=potensial pemercepat foton(Volt)

Efek Compton

A.H. Compton berhasil menjelaskan hamburan sinar X (Foton) yang menumbuk elektron sehingga foton mengalami pembelokkan dengan sudut θ.

Persamaannya:

Keterangan:

Δλ = pergeseran panjang gelombang (m)

λ = panjang gelombang foton datang(m)

λ’ = panjang gelombang foton hambur (m)

m_o = masa elektron=9,2×10^-31kg

θ = sudut hamburan

h/m_o.c = panjang gelombang Compton (m)

Gelombang De Broglie

Louis de Broglie bisa menjelaskan konsep dualisme yang menyatakan bahwa kalau cahaya sanggup bersifat sebagai geombang dan partikel ,partikel pun mungkin sanggup bersifat sebagai gelombang .

Menurut de broglie selain untuk foton setiap partikel juga memenuhi persamaan berikut .

Keterangan:

λ = panjang gelombang partikel (m)

p = momentum partikel (kg m/s)

m = massa partikel (kg)

v = kecepatan partikel (m/s)

DOWNLOAD RANGKUMAN & CONTOH SOAL RADIASI BENDA HITAM DALAM BENTUK PDF KLIK DISINI

style="display:block; text-align:center;"
data-ad-layout="in-article"
data-ad-format="fluid"
data-ad-client="ca-pub-7930840207405626"
data-ad-slot="8126346735">

CONTOH SOAL & PEMBAHASAN

Soal No.1 (UN 2004)

Energi foton sinar gamma ialah 10⁸ eV (h=6,6 x 10^-34 Js; 1 Ev =1,6 X 10^-19  joule),  panjang gelombang sinar gamma tersebut dalam angstrong adalah..

1. 4,125 X 10^-15 m


2. 1,2375 X 10^-14 m


3. 4, 125 x 10^-5  m


4. 1,2375 x 10^-4  m


5. 7,27 x 10^-6 m

PEMBAHASAN :

Diketahui: E = 10⁸ eV= 1,6 x 10^-11 joule

Menentukan λ sanggup memakai persamaan:

Jawaban : B

Soal No.2 (UMPTN 1996)

Grafik berikut menawarkan kekerabatan antara ineti inetic maksimum inetic (E_K) terhadap frekuensi foton (f) pada imbas fotolistrik. Jika konstanta Planck 6,6 x 10^-34 J s dan 1 eV = 1,6 x 10^-19 joule, maka besar f (dalam satuan Hz) adalah…

1. 48 x 10¹⁴


2. 20 x 10¹⁴


3. 14 x 10¹⁴


4. 9,5 x10¹⁴


5. 8,9 x 10¹⁴

PEMBAHASAN :

Dari grafik tersebut diperoleh data sebagai berikut:

E_K= 0,2 eV = 0,32 X 10^–19 Joule

W_o = 3,7  eV =5,92 x 10^-19 joule

Menentukan frekuensi dari energi kinetik imbas fotolistrik

E_K= hf – W_o



Jawaban : D

Soal No.3 (UN 2003)

Berikut ini yang merupakan urutan gelombang elektromagnetik dari yang mempunyai energi foton besar ke yang lebih kecil adalah…

1. Sinar gamma, sinar x, sinar infra merah


2. Sinar x, sinar gamma, sinar ultraviolet


3. Sinar tampak, sinar ultraviolet, sinar x


4. Sinar ultraviolet, sinar gamma, sinar x


5. Sinar ultraviolet, sinar tampak, sinar x

PEMBAHASAN :

Urutan gelombang  dengan frekuensi terbesar ke frekuensi  terkecil adalah…

• Sinar gamma


• Sinar x


• Sinar ultraviolet


• Sinar tampak


• Sinar inframerah


• Gelombang mikro


• Gelombang radio

Jawaban : A

Soal No.4 (UMPTN 1997)

Permukaan logam tertentu mempunyai fungsi kerja W joule. Bila konstanta planck h joule sekon maka energi maksimum foto elektron yang dihasilkan oleh cahaya berfrekuensi u Hz ialah ( dalam joule )…

1. W + hu


2. W(hu)


3. W – hu


4. hu/W


5. hu – w

PEMBAHASAN :

Menentukan energi kinetik imbas fotolistrik sanggup memakai rumusan:

E_K = hu – w

Jawaban : E

Soal No.5 (UN 2014)

Perhatikan pernyataan berikut!

• Elektron yang terpancar pada insiden imbas fotolistrik disebut elektron foton.


• Laju elektron yang terpancar tidak bergantung pada intensitas cahaya yang mengenai permukaan logam.


• Energi kinetik elektron yang terpancar bergantung kepada energi gelombang cahaya yang mengenai permukaan logam.


• Untuk mengeluarkan elektron dari permukaan logam tidak bergantung pada frekuensi ambang (f₀).

Pernyataan yang benar ihwal imbas foto listrik adalah…

1. (1) dan (2)


2. (1) dan (3)


3. (2) dan (3)


4. (2) dan (4)


5. (3) dan (4)

PEMBAHASAN :

• Laju elektron yang terpancar dipengaruhi oleh frekuaensi foton.


• Elektron yag terpancar alasannya ialah imbas fotolistrik disebut elektron foron.


• Frekuensi ambang akan memilih batasan energi untuk terlepasnya elektron dari suatu logam.


• Energi kinetik elektron yang terpancar bergantung panjang gelombang cahaya yang menyinari.

Jawaban yang benar (1) dan (3)

Jawaban : B

Soal No.6 (UMPTN 1994)

Pada tanda-tanda foto listrik diperoleh grafik kekerabatan I (kuat arus) yang timbul terhadap V (tegangan listrik) sebagai berikut

Upaya yang dilakukan semoga grafik a menjadi grafik b …

1. Mengurangi intensitas sinarnya


2. Menambah intensitas sinarnya


3. Menaikkan frekuensi sinarnya


4. Menurunkan frekuensi sinarnya


5. Mengganti logam yang disinari

PEMBAHASAN :

Kuat arus dipengaruhi oleh jumlah muatan yang keluar , sedangkan jumlah elektron dipengaruhi oleh intensitas sinarnya . makin besar intensitas yang disinarkan maka akan makin besar pula jumlah elektron dan berpengaruh arusnya. Agar berpengaruh arus a sama dengan berpengaruh arus b maka instensitas sinara harus ditambah.

Jawaban : B

Soal No.7 (UMPTN 1999)

Sebuah elektron melaju di dalam tabung pesawat tv yang bertegangan 500 V besarnya momentum elektron tersebut dikala membentur beling TV ialah …

1. 1,2 x 10^-23 Ns


2. 1,5 x 10^-23 Ns


3. 1,8 x 10^-23 Ns


4. 2,0 x 10^-23 Ns


5. 2,4 x 10^-23 Ns

PEMBAHASAN :

Menentukan momentum elektron sanggup ditentukan melalui rumus



Diketahui:

m = massa elektron = 9,1 x 10^-31 kg

e = muatan elektron = 1,6 x 10^-19 C

V = 500 V



p = 1,2 x 10^-25 Ns

Jawaban : C

Soal No.8 (UN 2012)

Pertanyaan yang benar ihwal imbas fotolistrik …

1. Elektron yang keluar dari permukaan logam dipengaruhi oleh medan magnet


2. Peristiwa imbas foto listrik dapar dijelaskan dengan memakai mekanika listrik


3. Peristiwa imbas foto listrik sanggup dijelaskan dengan memakai disekitar  inframerah


4. Jumlah elektron yang keluar dari permukaan tidak dipengaruhi oleh intensitas cahaya


5. Energi elektron yang kelur dari permukaan logam akan bertambah kalau frekuensi cahaya diperbesar

PEMBAHASAN :

Hubungan energi kinetik dengan frekuensi cahaya

E_k=hf-W₀

Keterangan

E_k            = energi kinetik foto elektron

F              = frekuensi cahaya

W_o          = fungsi kerja logam

Energi kinetik elektron yang akan makin besar kalau frekuensi f cahaya yang menyinari logam diperbesar

Jawaban : E

Soal No.9 (UN 2010)

Jika kecepatan partikel A lebih besar dibandingkan kecepatan partikel B panjang gelombang de broglie partikel A niscaya lebih kecil dari pada panjang gelombang de broglie partikel B

SEBAB

Panjang gelombang de broglie suatu partikel berbanding terbalik dengan momentum partikel

PEMBAHASAN :

Rumusan panjang gelombang de broglie

pernyataan salah alasannya ialah tidak niscaya lebih besar alasannya ialah bergantung juga pada massa partikel

Alasan benar alasannya ialah momentum berbanding terbalik dengan panjang gelombang de broglie.

Jawaban : D

Soal No.10 (SPMB 2001)

Permukaan suatu lempeng logam tertentu disinari dengan cahaya monokromatik. Percobaan ini di ulang dengan panjang gelombang yang berbeda. Ternyata tidak ada elektron keluar kalau lempeng di sinari dengan panjang gelombang diatas 500nm. Dengan memakai gelombang tertentu, ternyata dibutuhkan tegangan 3,1 volt untuk menghentikan arus foto listrik yang terpancar dari lempeng. Panjang gelombang tersebut dalam nm adalah…

1. 223


2. 273


3. 332


4. 381


5. 442

PEMBAHASAN :



Jawaban : A

Soal No.11 (UN 2010)

Intensitas radiasi yang diterima dinding tungku pemanas ruangan ialah 66,3W.m². kalau tungku ruangan dianggap benda hitam dan radiasi gelombang elektromagnetik mempunyai panjang gelombang 600 nm, maka jumlah foton yang mengenai dinding persatuan luas persatuan waktu adalah…(h = 6,63 X 10^-34 Js, c = 3 X 10⁸ m.s^-1)

1. 2 X 10¹⁹ foton


2. 2 X 10²⁰ foton


3. 2 X 10²¹ foton


4. 5 X 10²⁰ foton


5. 5 X 10²¹ foton

PEMBAHASAN :



Jawaban : B

Soal No.12 (SPMB 2005)

Frekuensi foton yang di hamburkan oleh elektron bebas akan lebih kecil di bandingkan dikala tiba ialah hasil dari…

1. Efek fotolistrik


2. Efek compton


3. produksi pasangan


4. produksi sinar-X


5. radiasi benda hitam

PEMBAHASAN :

Peristiwa tumbukan antara partikel cahaya (foton) dengan partikel elektron merupakan imbas compton. Yang menimbulkan panjang gelombang foton final lebih besar daripada foton awal. Karena panjang gelombang dan frekuensi memenuhi persamaan berikut.

λ = c/f

Jawaban : B

Soal No.13 (SBMB 2002)

Suatu partikel pion (meson ) dalam keadaan tertentu sanggup musnah menghasilkan dua foton identik dengan panjang gelombang l  Bila masa partikel pion ialah m, h tetapan Planck, dan c kelajuan cahaya dalam vakum, maka l, sanggup dinyatakan dalam m, c dan h dalam bentuk…

1. 


2. 


3. 


4. 


5. 

PEMBAHASAN :

Jawaban : C

style="display:block; text-align:center;"
data-ad-layout="in-article"
data-ad-format="fluid"
data-ad-client="ca-pub-7930840207405626"
data-ad-slot="8126346735">

Soal No.14 (UN 2010)

Sebuah partikel elektron bermasa 9 x 10^-31 kg bergerak dengan laju 3,3 x 10⁶ m.s^-1. Jika konstanta Planck h = 6,6 x 10^-34 J.s panjang gelombang de Broglie dari elektron adalah…

1. 2,20 x 10^-10 m


2. 4,80 x 10^-10 m


3. 5,00 x 10^-10 m


4. 6,67 x 10^-10 m


5. 8,20 x 10^-10 m

PEMBAHASAN :

Jawaban : A

Soal No.15 (UN 2009)

PGrafik berikut ini menerangkan kekerabatan antara intensitas radiasi (l) dan panjang gelombang (λ) pada radiasi oleh benda hitam kalau konstanta Wien =2,90 X 10^-3 m.K,masa besar suhu (T) permukaan benda ialah …

1. 6.000 K


2. 5.100 K


3. 4.833 K


4. 2.900 K


5. 1.667 K

PEMBAHASAN :

Pergeseran Wien

_λmaks T = 2,90 X 10^-3 m K

6 X 10^-7 T =2,9 X 10^-3

T = 4.833 K

Jawaban : C

Soal No.16 (UN 2000)

Suhu permukaan suatu benda 483 K. Jika tetapan Wien = 2,898 x 10^-3 m K , maka panjang gelombang radiasi pada intensitas maksimum yang dipancarkan oleh permukaan benda itu ialah …

1. 6 x 10² angstrom


2. 6 x 10⁵ angstrom


3. 6 x 10⁴ angstrom


4. 6 x 10³ angstrom


5. 6 x 10⁶ angstrom

PEMBAHASAN :

Menentukan panjang gelombang pada intensitas maksimum

λ.T = 2,898 x 10^-3

maka panjang gelombangnya adalah



λ = 6 x 10⁴ angstrom

Jawaban : C

Soal No.17 (UN 2000)

Jika kelajuan perambatan cahaya di udara 3 x 10⁸ m/s , dan konstanta planck = 6,6 x 10^-34  Js maka foton cahaya yang panjuang gelombangnya 100 angstrom mempunyai momentum sebesar

1. 1,2 x 10^-36 kg m/s


2. 1,5 x 10^-33 kg m/s


3. 6,6 x 10^-26 kg m/s


4. 1,5 x 10²⁵ kg m/s


5. 10²⁶ kg m/s

PEMBAHASAN :



Jawaban : C

Soal No.18 (SNMPTN 2010)

Untuk mendeteksi struktur sebuah inti yang beradius  m, seberkas elektron dari sebuah akselerator artikel ditambahkan pada sebuah sasaran padat yang mengandung kerapatan inti maka akan menjadi imbas difraksi dengan ukuran inti sanggup ditentukan. Dalam kasus ini besar momentum berkas sinar electron yang diharapkan ialah ….(h=6.63 x  Js)

1. 6,6 x 10^-19 kg m/s


2. 13,2 x 10¹⁹ kg m/s


3. 0,33 x 10¹⁹ kg m/s


4. 3,3 x 10^-19 kg m/s


5. 3,3 x 10^-19 kg m/s

PEMBAHASAN :

Jawaban : A

Soal No.19 (SNMPTN 2012)

Permukaan sebuah lempeng logam natrium disinari dengan seberkas foton berenergi 4,43 eV. Jika fungsi kerja natrium ialah 2,28 eV, maka energi kinetik maksimum elektron yang dihasilkan ialah …

1. 2,15 eV


2. 2,28 eV


3. 4,56 eV


4. 6,71 eV


5. 8,86 eV

PEMBAHASAN :

Diketahui E = 4,43 eV

W_o = 2,28 eV

Menentukan  energi kinetik dari elektron yang terlepas dari logam memakai rumus

E_k = E – W_o

E_k = 4,43-2,28= 2,15 eV

Jawaban : A

Soal No.20 (SBMPTN 2014)

Elektron-elektron dari suatu filamen dipercepat dengan beda potensial V sehingga menumbuk batang tembaga. Spektrum kontinu dari sinar-x yang menghasilkan mempunyai frekuensi maksimum 1,2 x  Hz

Beda potensial antara batang Cu dan filamen ialah ….

1. 40 kV


2. 45 kV


3. 50 kV


4. 55 kV


5. 60 kV

PEMBAHASAN :



Jawaban : C

DOWNLOAD RANGKUMAN & CONTOH SOAL RADIASI BENDA HITAM DALAM BENTUK PDF KLIK DISINI

style="display:block"
data-ad-client="ca-pub-7930840207405626"
data-ad-slot="5411244982"
data-ad-format="link"
data-full-width-responsive="true">

Sumber aciknadzirah.blogspot.com

Share this post

Berlangganan update artikel terbaru via email: