Suatu logam tertentu mempunyai fungsi kerja sebesar 3 7 eV tentukan bsar frekuensi ambang logam

Fisikastudycenter - Belajar efek foto listrik pelajari contoh soal dan pembahasan berikut untuk menambah pemahaman tentang efek foto listrik. Materi ini terkait dengan energi foton, energi ambang atau fungsi kerja suatu bahan / logam, dan energi kinetik elektron yang keluar dari logam akibat energi foton atau cahaya, dipelajari di kelas 12 SMA dan masuk skl kisi-kisi ujian nasional 2012.

Soal No. 1

Cermati gambar percobaan penyinaran suatu lempeng logam dengan cahaya berikut. Jika fungsi kerja logam adalah 2,2 eV dan cahaya yang disinarkan memiliki panjang gelombang λ dan frekuensi f tentukan:

a) energi cahaya minimal yang diperlukan agar elektron lepas dari logam b) frekuensi cahaya minimal yang diperlukan agar elektron lepas dari logam c) panjang gelombang maksimum yang diperbolehkan agar elektron lepas dari logam Gunakan data berikut :

Cepat rambat cahaya c = 3 x 108 m/s

Tetapan Planck h = 6,6 x 10−34 Js
1 eV = 1,6 x 10−19 joule

Pembahasan a) energi cahaya minimal yang diperlukan agar elektron lepas dari logam energi cahaya minimal tidak lain adalah energi ambang atau fungsi kerja logam. Sehingga

Wo = 2,2 eV

Wo = 2,2 x (1,6 x 10−19 ) joule = 3,52 x 10−19 joule b) frekuensi cahaya minimal yang diperlukan agar elektron lepas dari logam

Ingat energi foton atau cahaya adalah E = hf, E disini dilambangkan sebagai Wo sehingga

Wo = h fo
3,52 x 10−19 = 6,6 x 10−34 x fo
fo = 0,53 x 1015 joule c) panjang gelombang maksimum yang diperbolehkan agar elektron lepas dari logam Hubungkan dengan kecepatan cahaya

λmax = c / fo

λmax = 3 x 108 / 0,53 x 1015
λmax = 5,67 x 10−7 m

Soal No. 2

Cermati gambar percobaan penyinaran suatu lempeng logam dengan cahaya berikut:

Jika fungsi kerja logam adalah 2,1 eV dan cahaya yang disinarkan memiliki panjang gelombang 2500 Å dengan konstanta Planck 6,6 x 10−34 Js dan 1 eV = 1,6 x 10−19 joule, tentukan

a) energi ambang logam dalam satuan joule b) frekuensi ambang c) panjang gelombang maksimum yang diperlukan untuk melepas elektron dari logam d) panjang gelombang dari cahaya yang disinarkan dalam meter e) frekuensi dari cahaya yang disinarkan dalam Hz f) energi foton cahaya yang disinarkan g) energi kinetik dari elektron yang lepas dari logam

Pembahasan

Skemanya seperti ini

Logam yang di dalamnya terdapat elektron-elektron disinari oleh cahaya yang memiliki energi E. Jika energi cahaya ini cukup besar, maka energi ini akan dapat melepaskan elektron dari logam, dengan syarat, energi cahayanya lebih besar dari energi ambang bahan. Elektron yang lepas dari logam atau istilahnya fotoelektron akan bergerak dan memiliki energi kinetik sebesar Ek

Hubungan energi cahaya yang disinarkan E, energi ambang bahan Wo dan energi kinetik fotoelektron Ek adalah

E = Wo + Ek atau

hf = hfo + Ek

a) energi ambang logam dalam satuan joule

Wo = 2,1 x (1,6 x 10−19 ) joule = 3,36 x 10−19 joule

b) frekuensi ambang

Wo = h fo

3,36 x 10−19 = 6,6 x 10−34 x fo
fo = 0,51 x 1015 c) panjang gelombang maksimum yang diperlukan untuk melepas elektron dari logam

λmax = c / fo

λmax = 3 x 108 / 0,51 x 1015
λmax = 5,88 x 10−7 m d) panjang gelombang dari cahaya yang disinarkan dalam meter
λ = 2500 Å = 2500 x 10−10 m = 2,5 x 10−7 m e) frekuensi dari cahaya yang disinarkan dalam Hz

f = c/λ

f = 3 x 10 8/2,5 x 10−7
f = 1,2 x 10 15 Hz f) energi cahaya yang disinarkan E = hf

E = (6,6 x 10−34) x 1,2 x 10 15 = 7,92 x 10 −19 joule

g) energi kinetik dari elektron yang lepas dari logam

E = Wo + Ek 7,92 x 10 −19 = 3,36 x 10−19 + Ek

Ek = 7,92 x 10 −19 − 3,36 x 10−19 = 4,56 x 10−19 joule

Soal No. 3

Sebuah keping logam yang mempunyai energi ambang 2 ev disinari dengan cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 6000 Å hingga elektron meninggalkan permukaan logam. Jika h = 6,6 × 10−34 Js dan kecepatan cahaya 3 × 108 m/detik, maka energi kinetik elektron yang lepas....
A. 0,1 × 10–19 joule
B. 0,16 × 10–19 joule
C. 1,6 × 10–19 joule
D. 3,2 × 10–19 joule
E. 19,8 × 10–19 joule Sumber soal : Ebtanas tahun 1986

Pembahasan

Data dari soal:

Energi ambang Wo = 2 eV = 2 x (1,6 x 10−19 ) = 3,2 x 10−19joule

Panjang gelombang λ = 6000 Å = 6000 x 10−10 = 6 x 10−7 m Menentukan energi kinetik foto elektron:

Soal No. 4

Permukaan katode disinari cahaya sampai pada frekuensi tertentu, ternyata tidak terjadi foto elektron. Agar permukaan katode memancarkan foto elektron, usaha yang dapat dilaksanakan adalah … A. mengurangi tebal katode dan memperbesar intensitas cahaya B. memperbesar panjang gelombang dan memperbesar intensitasnya C. mengurangi tebal katode dan memperbesar panjang gelombang D. memperbesar frekuensi cahaya sampai frekuensi batas dan memperbesar intensitasnya E. memperbesar frekuensi cahaya sampai di atas frekuensi batas dan memperbesar intensitasnya Sumber soal : Ebtanas 1987

Pembahasan

Foto elektron tidak terjadi berarti energi cahaya yang disinarkan masih dibawah energi ambang, untuk itu frekuensi cahaya harus diperbesar hingga menghasilkan energi yang melebihi energi ambang. Untuk memperbanyak jumlah foto elektron yang terjadi, maka intensitas cahaya harus dinaikkan.

Soal No. 5

Hubungan energi kinetik elektron dan frekuensi penyinaran pada gejala foto listrik terlihat pada grafik di bawah ini.

Apabila konstanta Planck h, besarnya fungsi kerja logam adalah … A. 1 h B. 2 h C. 3 h D. 4 h E. 8 hSumber soal : Ebtanas 1989

Pembahasan

Dari gambar terlihat frekuensi ambang adalah 4 HZ, sehingga nilai fungsi kerja logam Wo = hfo = h(4) = 4h

Soal No. 6

Cahaya dengan panjang gelombang 500 nm meradiasi permukaan logam yang fungsi kerjanya 1,86 × 10–19 joule. Energi kinetik maksimum foto elektron adalah …
A. 2 × 10–19 joule
B. 4 × 10–19 joule
C. 5 × 10–19 joule
D. 6 × 10–19 joule
E. 9 × 10–19 jouleSumber soal : Ebtanas 1990

Pembahasan

Data dari soal sebagai berikut:

λ = 500 nm = 500 x 10–9 m = 5 x 10–7 m

Wo = 1,86 x 10–19 Ek = ....?

Soal No. 7
Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8 × 1014 Hz, dan logam tersebut disinari dengan cahaya yang mempunyai frekuensi 1015 Hz. Jika tetapan Planck = 6,6 × 10–34 J s, maka energi kinetik foto elektron yang terlepas dari permukaan logam tersebut adalah …
A. 1,32 × 10–19 joule
B. 1,32 × 10–19 joule
C. 1,32 × 10–19 joule
D. 1,32 × 10–19joule
E. 1,32 × 10–19 jouleSumber soal : Ebtanas 1991

Pembahasan

Data yang diberikan oleh soal:

frekuensi ambang fo = 8 × 1014 Hz

frekuensi cahaya f = 1015 = 10 × 1014 Hz Ek = ...?

Soal No. 8

Frekuensi ambang natrium adalah 4,4 x 1014 Hz. Besar potensial penghenti dalam volt bagi natrium saat disinari dengan cahaya yang frekuensinya 6,0 x 1014 Hz adalah... A. 0,34 B. 0,40 C. 0,44 D. 0,66 E. 0,99 Sumber soal : UMPTN 1999

Pembahasan

Data dari soal:

f = 6,0 x 1014 Hz

fo = 6,0 x 1014 Hz Potensial penghenti = ...? Ek = h(f−fo) Ep = qV

dimana muatan elektron adalah 1,6 x 10−19 Coulomb

Page 2

Page 1 of 2

Fisikastudycenter.com- Contoh soal dan pembahasan fisika SMA kelas 10 (X), materi Vektor; resultan, jumlah dan selisih vektor, perkalian titik dan silang vektor, penguraian gaya dan beberapa variasi soal terapan vektor. Penjumlahan dengan rumus kosinus, resultan beberapa vektor dengan metode penguraian atau analitis.

Soal No. 1 Diberikan dua buah vektor gaya yang sama besar masing-masing vektor besarnya adalah 10 Newton seperti gambar berikut.

Jika sudut yang terbentuk antara kedua vektor adalah 60°, tentukan besar (nilai) resultan kedua vektor!

Pembahasan
Resultan untuk dua buah vektor yang telah diketahui sudutnya.

Dengan F1 = 10 N, F2 = 10 N, α adalah sudut antara kedua vektor (α = 60°). dan R adalah besar resultan kedua vektor.

Sehingga:

Soal No. 2
Dua buah vektor masing-masing F1 = 15 satuan dan F2 = 10 satuan mengapit sudut 60°.

Tentukan arah resultan kedua vektor!

Pembahasan

Langkah pertama tentukan dulu besar resultan vektornya:

Yang dimaksud arah resultan adalah sudut β pada gambar di bawah:

Dengan rumus sinus:

diperoleh arah resultan:

Soal No. 3 Dua buah vektor kecepatan P dan Q masing-masing besarnya 40 m/s dan 20 m/s membentuk sudut 60°.

Tentukan selisih kedua vektor tersebut!

Pembahasan
Menentukan selisih dua buah vektor yang diketahui sudutnya:

Sehingga

Soal No. 4 Dua buah vektor gaya masing – masing 8 N dan 4 N saling mengapit sudut 120°. Tentukan besar resultan kedua vektor tersebut!

Pembahasan

Data:

F1 = 8 N

F2 = 4 N α = 120° R = ........ Seperti soal pertama hanya berbeda sudut antaranya, dengan rumus yang sama:

Diperoleh hasil

Catatan rumus:

cos (180° − α) = − cos α Sehingga untuk nilai cos 120°:

cos 120° = cos (180° − 60°) = − cos 60° = − 1/2

Soal No. 5

Perhatikan gambar berikut!

Jika satu kotak mewakili 10 Newton, tentukan resultan antara kedua vektor!

Cari jumlah resultan pada sumbu x dan sumbu y, cukup dengan menghitung kotak dari masing-masing vektor, F1 adalah 30 ke kanan, 40 ke atas, sementara F2 adalah 50 ke kanan, 20 ke atas, kemudian masukkan rumus resultan:

Soal No. 6
Diberikan 3 buah vektor F1=10 N, F2 =25 N dan F3=15 N seperti gambar berikut.

Tentukan:
a. Resultan ketiga vektor

b. Arah resultan terhadap sumbu X

[Sin 37° = (3/5), Sin 53° = (4/5)]

[Cos 37° = (4/5), Cos 53° = (3/5)]

Pembahasan

a. Ikuti langkah-langkah berikut:

1. Uraikan semua vektor ke sumbu x dan sumbu y (kecuali vektor yang sudah lurus pada sumbu x atau y seperti F2). Lihat gambar di bawah!

2. Cari jumlah vektor pada sumbu x ( kanan +, kiri -)

3. Cari jumlah vektor pada sumbu y (atas +, bawah -)

4. Masukkan rumus resultan

Vektor yang dalam perhitungan selanjutnya tidak digunakan lagi karena sudah diuraikan tadi, dihapus saja, agar kelihatan lebih bersih, sisanya seperti ini:

Jumlah komponen vektor-vektor pada sumbu x dan y :

b. Mencari sudut yang terbentuk antara resultan vektor R dengan sumbu x

tan θ = ΣFy /ΣFx

tan θ = −7/−1 = 7 θ = arc. tan 7 = 81,87°

Thanks to PCP http://journalputrika.blogspot.com atas koreksinya :-)

Soal No. 7

Ditentukan 2 buah vektor F yang sama besarnya. Bila perbandingan antara besar jumlah dan besar selisih kedua vektor sama dengan √3, tentukan besar sudut yang dibentuk oleh kedua vektor! (Sumber Soal : SPMB)

Page 3

Page 1 of 2

Fisikastudycenter.com- Soal Ulangan Harian Fisika Gelombang SMA Kelas XII IPA contoh soal disertai pembahasan.

Nomor 1 Diberikan sebuah persamaan gelombang Y = 0,02 sin (10πt − 2πx) dengan t dalam sekon, Y dan x dalam meter.

Tentukan:

a. amplitudo gelombangb. frekuensi sudut gelombangc. tetapan gelombangd. cepat rambat gelombange. frekuensi gelombangf. periode gelombangg. panjang gelombangh. arah rambat gelombang i. simpangan gelombang saat t = 1 sekon dan x = 1 mj. persamaan kecepatan gelombangk. kecepatan maksimum gelombangl. persamaan percepatan gelombangm. nilai mutlak percepatan maksimum

n. sudut fase saat t = 0,1 sekon pada x = 1/3 m

o. fase saat t = 0,1 sekon pada x = 1/3 m

Pembahasan :

Bentuk persamaan umum gelombang:

Y = A sin (ωt - kx)

dengan A amplitudo gelombang, ω = 2πf dan k = 2π/λ dengan demikian :

a. A = 0,02 m

b. ω = 10π rad/s c. k = 2π

d. v = ω/k = 10π/2π = 5 m/s

e. f = ω/2π = 10π/2π = 5 Hz

f. T = 1/f = 1/ 5 = 0, 2 sekon

g. λ = 2π/k = 2π/2π = 1 m

h. ke arah sumbu x positif

i. Y = 0,02 sin(10 π- 2π) = 0,02 sin(8π) = 0 mj. v = ω A cos(ωt−kx) = 10π(0,02) cos(10πt−2πx) m/s

k. vmaks = ωA = 10π(0,02) m/s

l. a = −ω2y = −(10π)2 (0,02) sin(10πt − 2πx) m/s2
m. amaks = |−ω2A| = |−(10π)2 (0,02)| m/s2
n. sudut fase θ = (10.π.0,1−2π.(1/3) = 1/3 π = 60o
o. fase φ = 60o/360o = 1/6

Nomor 2Suatu gelombang permukaan air yang frekuensinya 500 Hz merambat dengan kecepatan 350 m/s. tentukan jarak antara dua titik yang berbeda sudut fase 60°!

(Sumber : Soal SPMB)

Pembahasan :

Lebih dahulu tentukan besarnya panjang gelombang dimana

Beda fase gelombang antara dua titik yang jaraknya diketahui adalah

Nomor 3
Seutas tali salah satu ujungnya digerakkan naik turun sedangkan ujung lainnya terikat. Persamaan gelombang tali adalah y = 8 sin (0,1π) x cos π (100t - 12) dengan y dan x dalam cm dan t dalam satuan sekon. Tentukan:

a. panjang gelombang

b. frekuensi gelombang

c. panjang tali

(Sumber : Soal Ebtanas)

Pembahasan :

Pola dari gelombang stasioner diatas adalah

a. menentukan panjang gelombang

b. menentukan frekuensi gelombang

c. menentukan panjang tali

Nomor 4

Diberikan grafik dari suatu gelombang berjalan seperti gambar di bawah!

Jika jarak P ke Q ditempuh dalam waktu 5 sekon, tentukan persamaan dari gelombang di atas! (Tipikal Soal UN)

Pembahasan :

Bentuk umum persamaan gelombang adalah

atau

dengan perjanjian tanda sebagai berikut :

Tanda Amplitudo (+) jika gerakan pertama ke arah atas

Tanda Amplitudo (-) jika gerakan pertama ke arah bawah

Tanda dalam kurung (+) jika gelombang merambat ke arah sumbu X negatif / ke kiri

Tanda dalam kurung (-) jika gelombang merambat ke arah sumbu X positif / ke kanan

ambil data dari soal panjang gelombang (λ) = 2 meter, dan periode (T) = 5/2 sekon atau frekuensi (f) = 2/5 Hz, masukkan data ke pola misal pola ke 2 yang dipakai didapat

Nomor 5

Seutas kawat bergetar menurut persamaan :

Jarak perut ketiga dari titik x = 0 adalah.....A. 10 cmB. 7,5 cmC. 6,0 cmD. 5,0 cmE. 2,5 cm

Sumber Soal : Marthen Kanginan 3A Gejala Gelombang

Pembahasan :

Pola diatas adalah pola untuk persamaan gelombang stasioner ujung tetap atau ujung terikat. Untuk mencari jarak perut atau simpul dari ujung ikatnya, tentukan dulu nilai dari panjang gelombang.

Setelah ketemu panjang gelombang, tinggal masukkan rumus untuk mencari perut ke -3 . Lupa rumusnya,..!?! Atau takut kebalik-balik dengan ujung bebas,..!? Ya sudah tak usah pakai rumus, kita pakai gambar saja seperti di bawah:

Posisi perut ketiga P3 dari ujung tetap A adalah satu seperempat panjang gelombang atau (5/4) λ (Satu gelombang = satu bukit - satu lembah), sehingga nilai X adalah :

X = (5/4) λ = (5/4) x 6 cm = 7,5 cm

Nomor 6
Sebuah gelombang transversal memiliki frekuensi sebesar 0,25 Hz. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutan pada gelombang yang memiliki fase sama adalah 0,125 m, tentukan cepat rambat gelombang tersebut, nyatakan dalam satuan cm/s!

Pembahasan

Data dari soal: f = 0,25 Hz

Jarak dua titik yang berurutan dan sefase:

λ = 0, 125 m ν = ..... ν = λ f ν = (0,125)(0,25) = 0,03125 m/s = 3,125 cm/s