RADIOAKTIVITAS INTI ATOM 20+ soal dan pembahasan

RADIOAKTIVITAS INTI ATOM 20+ soal dan pembahasan

Comment   

 fisikasekolahmadasah fsm blog. soal dan pembahasan  fisika inti, radioaktivitas, defek massa, energi ikat inti, peluruhan inti atom, waktu paruh, reaksi fisi, reaksi fusi

1. sebuah atom sebut saja atom X memiliki jumlah proton 36, elektron 36 dan neutron 57, simbol atom tersebut yang benar adalah...
a. ⁹³ X ₃₆      d. ¹⁰⁷ X ₄₂  
b. ⁶⁵ X ₄₂      a. ¹⁰⁷ X ₈₄  
a. ¹⁴⁷ X ₈₄  
Jawab: A
pembahasan soal no 1 tentang simbol atom;

Nomor atom (Z): jumlah proton (p) = 36
Nomor massa (A) = poton (p) + neutron (n) = 36 + 57 = 93

2. Dibandingkan dengan total massa nukleon-nukleon dalam suatu inti atom, massa inti atom hasil pengukuran tersebut adalah ....
a. lebih besar
b. sama atau lebih besar
c. sama atau lebih kecil
d. lebih kecil
e. berubah kadang lebih kecil dan bisa lebih besar tergantung jenis atomnya
jawab: D

pembahasan: sejumlah nukleon berubah menjadi energi ikat inti
3. Lambang atom helium:

4	He
2

jika Massa proton dan neutron berturut – turut 1,0078 sma dan 1,0087 sma. Jika massa inti He yang terukur adalah 4,0020 sma dan 1 sma setara dengan 931 MeV, maka besarnya defek massa yang berrubah menjadi energi ikat inti sebesar….

a. 23 MeV     d. 43,44 MeV
b. 23,44 MeV     e. 46,22 MeV
c. 28,86 MeV

jawab: C

pembahasan:

rumus energi ikat inti

E = Δm . 931

E = (mp + mn - m inti ) . 931

E = (2. 1,0078 + (4-2)1,0087 - 4,0020) . 931

E = (2, 0156 + 2, 0174 - 4,0020) . 931

E = (4, 033 - 4,0020) . 931

E = 0,031 . 931

E = 28,83

4. ciri dari sinar alfa (α) berikut yang benar adalah ....
a. tidak dibelokkan oleh medan magnet
b. tidak bermuatan
c. sama dengan sinar katoda
d. terdiri dari inti-inti atom helium
e. atom hidrogen

jawab: D

5. Dalam reaksi berikut:

 ₇N¹⁴+ α → X + p 

dilepaskan sejumlah energi. Pada persamaan reaksi di atas, X adalah ....
a. ₈O¹⁶      b. ₇N¹⁶      c. ₈O¹⁷   
d. ₈O¹⁸     e. 9F16
jawab:

pembahasan:

ruas kiri:

 ₇N¹⁴ + ₂α⁴

jumlah proton = 7 + 2 = 9

jumlah nomer massa = 14 + 4 = 28

ruas kanan:

₁P¹ + X 

nomer atom X :9 - 1 = 8

nomer massa X = 28 - 1 = 27

6.    Jika suatu neutron dalam inti berubah menjadi proton, maka inti itu memancarkan ....

a. partikel alfa     d. proton
b. partikel beta     e. deuteron
c. sinar gamma

jawab: B

pembahasan:

_on¹ ⟶ ₁P¹ + X

nomer atom = 0 - 1 = -1

nomer massa = 1 - 1 = 0

sehingga inti memancarkan partikel beta (

_-1β⁰  )

7. Uranium ₉₂U²³⁸ meluruh menjadi isotop timbal ₈₂Pb²⁰⁶ oleh emisi 8 partikel alfa dan oleh emisi elektron sebanyak ....
a. 6         d. 3
b. 5         e. 2
c. 4
Jawab: A

Pembahasan:

₉₂U²³⁸  ⟶  ₈₂Pb²⁰⁶ + 8 α + n.e 

Nomer atom :

92 = 82 + 8.2 + n.(-1)

- 6 = -n

n = 6

8. Massa inti ₂He⁴ dan ₁H^2, masing-masing 4,002603 sma dan 2,014102 sma. Jika 1 sma = 931 MeV, besar energi memecah partikel alpha menjadi dua buah deutron sebesar ....
a. 4 MeV         d. 34 MeV
b. 14 MeV     e. 44 MeV
c. 24 MeV
Jawab :

Pembahasan soal:

 ₂He⁴   + E  ⟶ 2. ₁H² 

E = ( 2. 2,014102 -  4,002603  ) . 931 MeV

E = (4,028204 - 4,002603) . 931

E = 0,025601 . 931 = 24 MeV

9. Dalam reaksi inti harus memenuhi . . . .
(1) hukum kekekalan momentum
(2) hukum kekekalan energi
(3) hukum kekekalan nomor atom
(4) hukum kekekalan nomor massa
Pernyataan yang benar adalah . . . .
a. hanya (1), (2), dan (3)
b. hanya (1) dan (3)
c. hanya (2) dan (4)
d. hanya (4)
e. (1), (2), (3), dan (4)
jawab E
10. berikut adalah lambang atom nitrogen: ₇N¹⁴ dengan massa inti atom 14 sma. Jika massa proton dan neutron bertuut turut 1,008 dan 1,009 sma maka defek massa pada inti besarnya adalah . . . .
a. 0,012 sma     d. 0,119 sma
b. 0,184 sma     e. 0,120 sma
c. 0,118 sma
jawab: D
pembahasan soal:

rumue defek massa:

Δm = z.massa proton + (z-A).massa neutron - massa inti

Δm = 7. 1,008 + 7.1,009 - 14

Δm =7,056 + 7,063 - 14

Δm =14, 119 - 14 =0,119

11. Stabilitas inti atum bergantung pada . . . 
a. jumlah proton
b. jumlah neutron
c. jumlah elektron
d. perbandingan jumlah proton dan neutron
e. perbandingan jumlah proton dan elektron

Jawab: A
pembahasan:

Semakin banyak proton dalam inti maka semaki besar gaya elektostatis antar proton, sehingga proton akan tolak menolak dan inti menjadi tidak stabil 

 12. Suatu partikel radioaktif diidentifikasi memiliki karakter berikut.
1) Dibelokkan ketika berada dalam medan magnet.
2) memiliki daya tembus rendah.
3) memiliki Daya ionisasi.
4) Ditolak oleh benda bermuatan negatif.
Partikel tesebut adalah. . . .
a. sinar alfa d. sinar gamma
b. sinar beta e. neutron
c. positron 

Jawab: B
pembahasan
13. Berikut ini adalah sifat gaya yang ada pada inti atom, kecuali ... .
a. Saling tolak-menolak saat berdekatan
b. saling tarik-menarik pada jarak jauh
c. tidak dipengaruhi muatan partikel
d. menarik elektron menuju ke inti
e. gaya terkuat dibandingkan dengan gaya lain yang ada pada atom 

Jawab: C
pembahasan

muatan partikel mempengaruhi besarnya gaya elektrostatis di dalam inti atom

14. Deret radioaktif alam memiliki nomer massa 4n+1 adalah ... .
a. deret torium         d. deret aktinium
b. deret neptunium   e. deret plutonium
c. deret uranium

Jawab: C
 
15. Reaksi inti berlangsung seperti persamaan berikut:
α + ⁹Be₂ → ¹³C₆  + X
X pada persamaan di atas adalah … .
a. ¹ H ₁    c.  ⁰e_-1     e. ¹n₀
b. ²H₁     d. ¹p₁ 

Jawab: C
pembahasan:

nomer massa kiri dan kanan:

4 + 9 = 13 + x

x = 0

nomer atom kiri dan kanan:

2 + 2 = 6 + x

x = -2

persamaan yang mungkin adalah:

α + ⁹Be₂ → ¹³C₆  + 2. ⁰e_-1

16. Urutan berdasarkan daya tembus terkecil sampai paling besar pada sinar-sinar radioaktif adalah ... .
a. alfa, beta, gamma
b. gamma, alfa, beta
c. beta, alfa, gamma
d. alfa, gamma, beta
e. gamma, beta, alfa 

Jawab: A
 

17. Reaksi berantai pada reaksi fisi adalah ... .
a. penggabungan proton neutron membentuk inti atom
b. reaksi penggabungan inti ringan untuk membentuk inti berat
c. pemecahan inti berat menjadi dua inti lebih ringan
d. pembelahan inti berat secara terus-menerus yang dipengaruhi oleh setiap neutron yang dipancarkan akibat pembelahan inti berat lainnya
e. pembakaran uranium dalam reaktor atom 

Jawab: A

18. Reaksi pemecahan sebuah inti atom yang berat menjadi inti inti atom yang lebih ringan dengan disertai pelepasan energi adalah....
a. fisi        d. transmutasi
b. fusi       e. peluruhan
c. reaksi berantai  

Jawab: A   

19. Bi meluruh dan berubah menjadi Po dengan lama waktu paruh Bi-210 adalah sekitar 5 jam

 Bi²¹⁰ → Po²¹⁰ + β^-.

Pada awal reaksi massa Bi-210 sebesar 72 gr , Po-210 yang dihasilkan setelah 15 jam sebanyak ....
a. 9 gr      d. 48 gr
b. 24 gr    e. 63 gr
c. 32 gr  

Jawab: E
pembahasan:

^t/_T = ¹⁵/₅ = 3

rumus waktu paruh:

Nt = 72 . [¹/₂]³ 

Nt = 72 . ¹/₈

Nt = 9 gr

Bi tersisa 9 gr, sehingga  Po yang dihasilkan sebesar:

72 - 9 = 63 gr

20. penelitan pada suatu batu mengandung komposisi Uranium U dan Timbal Pb. 75 % batu tersebut mengandung timbal dan sisanya adalah uranium. Jika waktu paruh uranium menjadi timbal membutuhkan waktu selama 100 tahun, dapat disimpulkan umur batu tersebut adalah....
a. 50 tahun         d. 800 tahun
b. 200 tahun       e.1600 tahun
c. 400 tahun 

Jawab: A
pembahasan:

rumus waktu paruh:

25% No = No . [¹/₂]^t/T

¹/₄ = [¹/₂]^t/T 

^t/_T = 2

t = 2 . 100 = 200

21. Setelah 2 bulan 100 gram unsur radio aktif yang memiliki waktu paruh 20 hari akan tersisa sebanyak... (1 bulan = 30 hari)
a. 50 gram d. 6,125 gram
b. 25 gram e. 3,625 gram
c. 12,5 gram 

Jawab: B

pembahasan:

^t/_T = ⁶⁰/₂₀ = 3

rumus waktu paruh:

Nt = 100 . [¹/₂]³ 

Nt = 100 . ¹/₈

Nt = 25 gr

22. Sebuah zat radioaktif dengan waktu paruh 20 hari. Agar zat radioaktif hanya sisa ¼ bagian saja dibandingkan jumlah semula, diperlukan waktu peluruhan selama... .

a. 27,5 hari d. 48 hari
b. 30 hari e. 96 hari
c. 40 hari 

Jawab:
pembahasan

23. Konstanta peluruhan suatu unsur radioaktif adalah 1,386/hari. Bila aktivitas redioaktif awalnya 200 Ci, maka aktivitas radioaktif setelah dua hari menjadi ... .
a. 25 mCi      d. 100 mCi
b. 50 mCi     e. 200 mCi
c. 75 mCi  

Jawab: A
pembahasan

Rumus konstanta peluruhan dan waktu paruh:

karena waktu paruh adalah dua hari, maka aktivitas sekarang tinggal setengah semula yaitu 200 Ci 

10+ soal RELATIVITAS KHUSUS dan pembahasan

10+ soal RELATIVITAS KHUSUS dan pembahasan

Comment   

RELATIVITAS KHUSUS

soal dan pembahasan relativitas massa, panjang, kecepatan, dilatasi waktu,momentum, energi

trik menghitung nilai akar dalam tetapan laplace:

jika disoal diketahui v maka kita bisa mencai nilai γ' dengan mudah sebagai berikut:

jika v = 0,6 c , maka nilai γ' = 0,8

jika v = 0,8 c , maka nilai γ' = 0,6

jika v = 1/2 c , maka nilai γ' = 0,5 √3

jika v = 1/2 √2 c , maka nilai γ' = 0,5 √2

jika v = 1/2 √3 c , maka nilai γ' = 0,5

jika v = 0,86 c, maka nilai γ' = 0,5

soal relativitas no 1

1. Panjang pesawat olang alik waktu diam di bumi sebesar 10 meter, saat pesawat tersebut bergerak dengan kecepatan 0,6 c. menurut orang di bumi panjang roket tersebut adalah….
A. 5 m
B. 6 m
C. 7 m
D. 8 m
E. 10 m
jawab: D
pembahasan

L = L₀ . γ'

L = 10 . 0,8 = 8m

2. Dhea dan Dhita adalah saudara kembar. Dhita berkelana diantariksa dengan pesawat antariksa berkecepatan 0,6 c. setelah 16 tahun berkelana Dhita pulang ke bumi, maka menurut Dhea perjalanan Dhita telah berlangsung selama….
A. 12 tahun
B. 15 tahun
C. 20 tahun
D. 10 tahun
E. 8 tahun
jawab: A
pembahasan:
t = to/γ'

t = 16/0,8 

t = 20 tahun

 
3. Suatu benda bergerak lurus sepanjang sumbu x pada kerangka M dengan kelajuan 0,4 c. Sedangkan kerangka M  bergerak dengan laju 0,8 c terhadap kerangka M’. laju benda tersebut menurut orang yang berada pada kerangka M’ sebesar….
A. 0,2 c
B. 0,5 c
C. 0,8 c
D. 0,9 c
E. 1,2 c
jawab: D

pembahasan:

berdasarkan teori klasik newton 

v1+v2 = 0,4 c + 0,8 c = 1,2 c

pembanding:

1 + v1.v2 = 1 + 0,4.0,8 = 1,32

relativitas kecepatan:

v= 1,2 c/1,32 =  0,9 c

4. Sebuah balok memiliki massa jenis 7200 kg/m³ dengan ukuran panjang, lebar dan tinggi berturut - turut 5 cm , 4 cm, 2 cm bergerak dengan kecepatan 0,8 c relativ terhadap bumi dengan arah sejajar dengan sisi panjang balok. Massa jenis balok berdasarkan pengamatan orang yang berada di laboratorium di bumi adalah…kg/m³.
A. 20.000
B. 12.000
C. 11.250
D. 9.000
E. 8.500

jawab: A

pembahasan soal relativitas massa jenis:

massa diam

mo = ρ . V = 7200 . 5 . 4 . 2

mo = 288000

massa setelah bergerak:

m = mo/γ'

m = 288000/0,6 = 480000

panjang balok setelah bergerak (karena balok bergerak searah panjang, maka ang terjadi relativitas hanya sisi panjang saja).

relativitas panjang:

L = Lo . γ'

L = 5 . 0,6  = 3

volume balok setelah bergerak:

V = p . l . t = 3 . 4 . 2 

V = 24 m^3

sehingga, massa jenisnya sekarang adalah:

ρ = m/V

ρ = 480000 : 24 = 20000

5. Jika laju partikel 0,6 c, maka perbandingan massa relativistic partikel itu terhadap massa diamnya adalah….
A. 5 : 3
B. 25 : 9
C. 5 : 4
D. 25 : 4
E. 8 : 5

jawab: C

pembahasan soal No 5 perbandingan massa relatif

m : mo

mo/ γ' : mo

mo / 0,8 : mo

1/0,8 : 1

1 : 0,8

10 : 8

5 : 4

6. Suatu sumber cahaya menghasilkan pulsa dengan frekuensi 2.10¹⁵Hz. pesawat AO bergerak sejajar dengan permukaan bumi dengan kecepatan 0,86 c menggunakan pulsa ini untuk dikirimkan ke bumi secara tegak lurus. Frekuensi pulsa yang dicatat oleh pengamat di bumi adalah…Hz
A. 8,6.10¹⁴
B. 10¹⁵
C. 2.10¹⁶
D. 72.10¹⁷
E. 7.10¹⁸ 

jawab: B

pembahasan soal relativitas frekuensi dan waktu:

rumus peiode:

T = 1/f 

T = 1 : 2. 10^-15

T = 0,5 . 10^-15

relativitas waktu;

T = t : γ'

T = 0,5 . 10^-15 : 0,5 = 10^-15 detik

sehingga nilai f relativitas sekarang adalah

f = 1/T

f = 10¹⁵ Hz

7. Satu gram massa berubah semua menjadi energy. Energy tersebut digunakan untuk mengangkat air setinggi 1 km. jika g = 10m/s² dan c = 3.10⁸ m/s, air yang dapat diangkat…m3.
A. 3.10^5
B. 9.10⁶
C. 3.10⁶
D. 9.108
E. 3.108

jawab: B

pembahasan soal relativitas energi einstein

E = m.c²

E = 10^-3 . (3.10⁸)²

E = 10^-3 . 9.10¹⁶

E = 9 .10¹³ Joule

enegi m dirubah menjadi energi potensial

E = m . g . h

E = ρ . V . g . h

9.10¹³  = 1000 . V . 10 . 1000

V = 9.10^{13 - 7}

V = 9.10⁶

8. didalam pesawat yang bergerak 0,6 c seoang astronot menembakkan sinar senter dengan kecepatan sinar sebesar c pada suatu cermin yang berjarak 2 meter didepannya,. menurut orang yang melakukan pengamatan di bumi kecepatan cahaya sebesar...

a. c

b. 0,8 c

c. 0,5 c

d. o,6 c

e. 1,6 c

jawab; A

pembahasan:

kecepatan cahaya selalu tetap untuk semua kondisi pengamat

9. didalam pesawat yang bergerak 0,6 c seoang astronot menembakkan sinar senter dengan kecepatan sinar sebesar c pada suatu cermin yang berjarak 3 meter didepannya, menut orang yang diam di bumi jarak cermin dari astronot sebesar...

Jawab 

Pembahasan 

L = Lo .γ' 

L = 3 . 0,8 = 2,4 m

10. didalam pesawat yang bergerak 0,6 c seoang astronot menembakkan sinar senter dengan kecepatan sinar sebesar c pada suatu cermin yang berjarak 3 meter didepannya, waktu untuk cahaya kembali ke astronot sebesar...

Jawab :

Pembahasan :

Menutu astronot

S = c.t

3 = 3.10⁸ . t

t = 10^-8 detik 

Waktu bolak balik :

t = 2.10^-8

Menurut orang yang di bumi

t = to / γ'

t = 10^-8 : 0,8

t = 1,25.10^-8 detik 

Waktu bolak balik 

t = 2,5 . 10^-8 detik

11. massa diam benda adalah 8 kg saat bergerak massanya menjadi 10 kg. kecepatan geak benda tersebut adalah...

a. 05c

b. 0,6 c

c. 0,8 c

d. 0,86 c

e. 1 c

jawab: B

pembahasan:

m = mo/ γ'

γ' = mo/m

γ' = 8/10 = 0,8

karena γ' = 0,8 maka v = 0,6 c

soal DUALISME GELOMBANG PARTIKEL dan pembahasan

soal DUALISME GELOMBANG PARTIKEL dan pembahasan

Comment   

DUALISME GELOMBANG PERTIKEL, 

soal dan pembahasan efek foto listrik, efek compton, produksi sinar x, teori gelombang de broglie

1. Menurut max planck, energi cahaya bersifat....

a. Diskrit

b. Kontinyu

c. Acak

d. Tetap

e. Nol

Jawab : A

pembahasan:

menurut teori planck radiasi  cahaya berupa paket paket energi atau bersifat diskrit bukan kontinyu

2. Pada peristiwa efek foto listrik eksitasi elektron dari plat logam adalah karena...

A. Frekuensi cahaya lebih kecil dari frekuensi ambang logam

B. Frekuensi cahaya lebih besar dari frekuensi ambang logam 

C. Panjang gelombang cahaya lebih besar dari panjang gelombang ambang logam 

D. Frekuensi cahaya tidak berpengaruh 

E. Panjang gelombang cahaya tidak berpengaruh 

Jawab: B

pembahasan:

pada peristiwa foto listrik dipengaruhi oleh frekuensi cahaya yang besar atau panjang gelombanag yang pendek

3. Untuk memperbesar arus akibat efek fotolistrik yang harus dilakukan adalah...

A. Meningkatkan intensitas cahaya

B. Mengganti dengan sinar tampak

C. Mengisi tabung dengan bahan dielektrik

D. Memasukkan ke dalam medan magnet

E. Memasukkan kedalam medan listrik

Jawab: A

pembahasan:

untuk melepaskan elektron dibutuhkan frekuensi yang besar dan agar arus (jumlah elektron yang terlepas) semakin besar maka intensitas cahaya pada frekuensi tersebut harus diperbesar

4. Fotoelektron dipancarkan dengan nol dari suatu permukaan logam. Bila panjang gelombang sinar 680 nm dan kecepatan cahaya 3x10⁸ m/s, maka besar frekuensi ambang logam tersebut adalah…Hz.

A. 0

B. 0,31x10¹⁵

C. 0,37x10¹⁵

D. 0,44x10¹⁵

E. 0,73x10¹⁵

jawab: D 
pembahasan: 

rumus cepat ambat cahaya  frekuensi dan panjang gelombanag (lambda)
c = λ.f
3.10⁸ = 680.10^-9.f
f = 0,44.10¹⁵ Hz

5. Sepotong logam mempunyai fungsi kerja 4,4 eV. Maka….

A. Semua cahaya tampak dapat menyebabkan efek fotolistik

B. Cahaya tampak dengan panjang gelombang lebih dari 500 nm dapat menyebabkan efek fotolistrik

C. Cahaya tampak dengan panjang gelombang kurang dari 400 nm dapat menyebabkan efek fotolistrik

D. Cahaya tampak dengan panjang gelombang antara 400nm sampai 500nm dapat menyebabkan efek fotolistrik

E. Cahaya tampak tidak dapat menyebabkan adanya efek fotolistrik

Jawab: E

Pembahasan:

knversi satuan:

1 eV = 1,6 . 10^-19. Joule

Rumus fungsi kerja:

Wo = h.fo

4,4 . 1,6.10^-19 = 6,6.10^-34.fo

fo = 1,1.0¹⁵. Hz

c = λo . fo

3.10^8 = λο . 1,1.10^15

λο = 2,73. 10^-7 = 273.10^-9m

λο = 273 nm

Jadi cahaya yang dapat mengakibatkan efek foto listrik adalah cahaya dengan panjang gelombang 273 nm atau lebih kecil (sinar ultraviolet, SINAR X dan sinar gamma)

6. Jika sinar ungu dengan frekuensi 10¹⁶Hz dijatuhkan pada permukaan logam yang mempunyai energy ambang 2/3 kali kuanta energy sinar ungu dan ketetapan plank 6,6.10^-34 Js. Maka energy kinetic electron lepas…Joule.

A. 1,1.10^-18

B. 2,2,10^-18

C. 3,3.10^-18

D. 4,4.10^-18

E.  6,6.10^-18

jawab: B

Pembahasan :

rumus energi kinetik elektron pada efek foto listrik

Ek = hf - hfo

Ek = hf - 2/3hfo

Ek =1/3 hf

Ek = 1/3 . 6,6.10^-34. 10¹⁶.

Ek = 2,2 . 10^-18  Joule

7. Potensial henti fotoelektron yang keluar dari logam dengan fungsi kerja 5,01 eV saat disinari ultraviolet dengan panjang gelombang 2000^oA. adalah….

A. 0,1 V

B. 0,2 V

C. 0,3 V

D. 0,4 V

E. 1,2 V

jawab: E

pembahasan:

c = λ . f

3.10⁸. = 2000 . 10^-10. f

f = 1,5 . 10¹⁵ Hz

E = hf

E = 6,6 . 10^-34.1,5 . 10¹⁵.

E = 9,9 .10^-19. Joule 

konvesi satuan:

1 eV = 1,6 .10^-19.joule

E = 9,9 . 10^-19 joule : 1,6 . 10^-19  =  6,2 e V

rumus potensial henti:

eVo = hf - hfo

e. Vo = 6,2 .eV - 5,01 eV

Vo = 1,2 V

8. Berapa banyak foton yang harus mengenai permukaan dalam satu detiknya agar daya 2.10^-12 W diterimanya?(λ = 0,3nm)

A.1

B.1800

C. 2000

D. 4.10⁸

E. 4.10⁹

jawab: B

pembahasan:

c = λ . f

3.10⁸  = 0,3 . 10^-9.f

f = 10¹⁸ Hz

rumus energi dan daya foton

E = P . t

n. h.f = P . t

n. 6,6 . 10^-34. 10¹⁸ =   2 . 10^-12. 1

n = 0,18 . 10⁴

9. Foton dengan panjang gelombang 0,4nm mengenai electron yang diam hingga foton memantul dengan sudut 150⁰terhadap arah semula. Panjang gelombang foton setelah memantul sebesar….

A. 0,4045nm

B. 0,5100nm

C. 0,6100nm

D. 0,8920nm

E. 1,0020nm

Jawab: A

Pembahasan:

Rumus efek Compton

m_e.c (λ’ – λ) = h (1 – cos θ)

9,1.10^-31 . 3.10⁸ (λ’ – 0,4 . 10⁹) = 6,6.10^-34 (1 – cos 30^o)

27,3 . 10^-23 (λ’ – 0,4 . 10^-9) = 6,6.10^-34(1 – ½ √3)

27,3 . 10^-23 (λ’ – 0,4 . 10^-9) = 0,88 . 10^-34.

(λ’ – 0,4 . 10^-9) = 0,03 . 10^-11

λ’ =  0,4 . 10^-9 + 0,03 . 10^-11

λ’ =  0,4 . 10^-9 + 0,0003 . 10^-9 m = 0,4003 nm

10. Panjang gelombang foton yang mempunyai momentum sama dengan momentum electron yang bergerak dengan kecepatan 2.10⁵m/s adalah …(abaikan efek relativitas)

A.     0,12nm

B.     0,24nm

C.     0,48nm

D.     0,68nm

E.      3,64nm

Jawab: E

Pembahasan:

Rumus gelombang de broglie

λ . m . v = h

λ . 9,1 . 10^-31 . 2 . 10⁵ = 6,6 . 10^-34 

λ = 3,63 . 10^-9 m = 3,63 nm

11. pada peristiwa tumbukan antara foton sinar x dan elektron (efek compton) menunjukkan bahwa...

a. cahaya adalah gelombang

b. cahaya adalah partikel

c. sinar x memiliki massa

d. elektron memiliki sifat sebagai gelobang

e. dibutuhkan potensial henti yang besar untuk menghentikan sinar x

jawab: B

12. perhatikan pernyataan berikut:

1. panjang gelombang sinar x setelah tumbukan lebih besar dari pada sebelum tumbukan

2. tumbukan bersifat lenting sempurna

3. berlaku hukum kekekalan energi mekanik

4. energi kinetik total sebelum tumbukan dan setelah tumbukan tetap

pernyataan yang benar menunjukan peristiwa efek compton adalah...

a. 1,2,3

b. 1 dan 3

c. 2, dan 4

d. 4 saja

e. benar semua

jawab: E

13. perhatikan gafik foto listrik berikut

saat sumbu x menunjukkan angka 5 maka sumbu y (Energi kinetik) menunjukkan angka...

a. 6,6.10^-24 

b.

c.

d.

e.

jawab:

pembhasan:

Ek = h(f - fo)

Ek=6,6.10^-34 (5-4).10¹⁴

Ek=6,6.10^-24 Joule

pembahasan soal RADIASI BENDA HITAM

pembahasan soal RADIASI BENDA HITAM

Comment   

Soal dan pembahasan Radiasi Benda Hitam, pergeseran wien, teori max planck, Reyligh jeans

1. Dua benda hitam yang sejenis masing-masing bersuhu 327° C dan 27° C meradiasikan energi.  perbandingan jumlah energi per detik yang dipancarkan dua benda hitam tersebut adalah ....

a. 1 : 4

b. 4 : 1

c. 1 : 16

d. 16 : 1

e. 8 : 3

kunci jawaban: D

pembahasan soal:

T₁ = 327° C = 327 + 273 = 600 K 

T₂ = 27° C = 27 + 273 = 300 K

rumus radiasi bedaa hitam:

P = Q/t

atau 

P = e . σ . A . T⁴

perbandingan P dan T :

P1 : P2 = T1⁴ : T24

= 600⁴ : 3004 = 2⁴ : 14

= 16 : 1

jawab: D

2. Suatu benda hitam sempurna bersuhu 27° C meradiasika energi sebesar P. Jika benda hitam tersebut suhunya dinaikkan menjadi  327° C, besar energi yang diradiasikan benda hitam tersebut menjadi ....

a. 2 P

b. 4 P

c. 6 P

d. 12 P

e. 16 P

kunci jawaban:

pembahasan dan penyelesaian:

T1 = 27 C = 300 K

T2 = 327 C = 600 K

P1 : P2 = T1⁴ : T2⁴

^{P : P2 = 1 : 16}

P2 = 16 P

3. Pada intensitas maksimumnya suatu logam memancarkan energi dengan panjang gelombang maksimum sebesar 4.10^-6 m. Logam tersebut dipanaskan pada suhu . . . .

a. 719,5 K

b. 720 K

c. 750 K

d. 778 K

e. 789 K

Kunci jawaban : C

Pembahasan:

Rumus Hukum pergeseran wien

λ . T = C

4.10^-6 . T = 3.10^-3

T = 750 K

4. Salah satu gejala orang yang terpapar covid - 19 adalah suhu badanya sekitar 37 C. dengan suhu badan tersebut sinar yang diradiasikan oleh tubuh berupa...

a. sinar UV 

b. sinar x

c. sinar infra merah

d. gelombang miko

e. sinar gamma

Kunci jawaban: C

Pembahasan:

λ . T = C

λ . 310 = 3.10^-3

T = 9,68. 10^-6 m

T = 900 nm

berati tubuh memancakan sinar infra merah

sina UV memiliki panjang gelombang sekitar 10^-10 m

sinar x memiliki panjang gelombang sekitar 10^-12 m

gelombang mikro memiliki panjang gelombang sekitar 10^-2 m

sinar gamma = memiliki panjang gelombang sekitar 10^-12  m

5. Rata rata kulit manusia memiliki nilai emisivitas sebesar 0,95 pada suhu 300 K atau suhu kamar.  saat suhu lingkungan 302 K besar radiasi kalor atau gelombang yang dipancarkan orang tersebut adalah . . . .

a. 85,2 W/m²

b. 4,593 kW/m²

c. 9,3 MW/m²

d. 75,93 W/m²

e. 5,93 W/m²

jawab: A

pembahasan:

ditanya: P/A = . . . . . ? 

Rumus Radiasi benda hitam:

P = e . σ . A . T⁴

P/A = e . σ  . T⁴

P/A = 0,95 . 5,6 . 10^-8 . 2⁴

P/A = 85,2 . 10^-8 W/m²

6. Energi yang dipancarkan oleh suatu benda hitam per satuan waktu adalah ... .

a. berbanding lurus dengan luas permukaan benda

b. berbanding lurus dengan suhu mutlak benda

c. berbanding terbalik dengan luas permukaan benda

d. berbanding terbalik dengan suhu mutlak benda

e. berbanding lurus dengan waktu pemancaran

jawab: A

pembahasan:

berdasarkan rumus stevan boltzman

P = e . σ . A . T⁴

7. Satuan SI dari tetapan Stefan-Boltzmann adalah ... .

a. Nm^-2K  d. Wm K 

b. Jm K   e. Wm^-2 Ks² 

c. Jm^-2 s^-1 K^-1 

jawab: C

8. batang logam pada suhu 27 ºC memancarkan energi dengan laju 20 W tiap satuan waktu. Pada suhu 327 ºC sebatang logam yang jenisnya sama dan identik warna ukuran nya akan memancarkan energi dengan laju ... .

a. 81 W d. 320 W

b. 102 W e. 251 W

c. 144 W

Jawab 

Pembahasan 

T1 = 27 C = 300 K

T2 = 327 C = 600 K

P1 : P2 = T1⁴ : T2⁴

^{20 : P2 = 1 : 16}

P2 = 16 . 20 = 320 W

9. Berikut ini grafik hubungan antara daya tiap satuan luas (P/A) terhadap panjang gelombang  yang dipancarkan oleh suatu benda hitam pada suhu (T) yang berbeda-beda... (soal UNBK 2019)

Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa....

A. panjang gelombang maksimum (λmaks) yang dipancarkan cenderung naik Saat suhunya naik

B.   panjang gelombang maksimum yang dipancarkan cenderung turun saat suhunya naik   
C. panjang gelombang maksimum (λmaks) yang dipancarkan cenderung tetap saat suhunya naik   
D. panjang gelombang maksimum (λmaks) yang dipancarkan cenderung turun saat suhunya turun
E. panjang gelombang   (λmaks) sebanding dengan suhu benda
Kunci jawaban: B
Pembahasan:
Rumus pergeseran wien
λmaks . T = C
λmak = C/T
λmak berbanding terbalik dengan T

10. Dimensi dari tetapan Planck adalah ... .

a. MLT d. L T 

b. LT e. ML²T 

c. ML²T 

11. Sebuah bola lampu biru memancarkan cahaya dengan panjang gelombang sekitar 4.200 A . Spesifikasi lampu adalah 120 W dan 70 % dari energinya menjadi cahaya yang dipancarkan. Banyak foton yang dipancarkan oleh lampu tiap detik adalah ... .

a. 2,2 × 10  d. 3,3 × 10 

b. 5,5 × 10  e. 4,1 × 10 

c. 2,7 × 10 

Kunci jawaban: C

Pembahasan:

rumus teori plank

E = n h f 

atau

E = n . h . c/λ

120 . 0,7 = n . 6,63 , 10-34 . 3.10-8/4200 . 10 -10

12. Grafik di bawah adalah grafik antara intensitas radiasi  benda hitam dengan suhu mutlak (sumbu y - vertikal) dan sumbu x adalah panjang gelombang.  Berdasarkan grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa ….

 a. T1<T2<T3 dan λm3<λm2<λm1

b. T1<T2<T3 dan λm3>λm2>λm1

c. T1>T2>T3 dan λm3<λm2<λm1

d. T1>T2>T3 dan λm3>λm2>λm1

e. T1<T2<T3 dan λm3=λm2=λm1

jawab: D

13. Rapat energi maksimum yang dipancarkan benda hitam dengan suhu 1000 K terletak pada panjang gelombang  maksimum sebesar .... KONSTANTA WIEN C = 3.10^-3

a. 1,4 mm d. 7,3 mm

b. 2,9 mm e. 12,4 mm

c. 5,8 mm

Jawab 

Pembahasan 

Pembahasan:

λ . T = C

λ . 1000 = 2,9. 10^-3

T = 2,9 . 10^-6 m

T = 900 nm

14. Sebatang logam panas meradiasikan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 6400 °A. Jika konstanta Wien = 2,9x10^-3  mK, maka suhu permukaan logam tersebut adalah ....

a. 1.450°C d. 4.727°C

b. 2.900°C e. 3.158°C

c. 4.350°C

Pembahasan:

λ . T = C

6400 .T = 2,9.10^-3

T = 4531 K 

T = 4531 - 273 = 3158 °C

berati tubuh 

15. Cahaya tampak dengan panjang gelombang cahaya 600 nm, besar energi foton cahaya itu = ....

a. 0,3x10^-10 J d. 3x10^-10  J

b. 0,33x10^-10  J e. 33x10^-12  J

c. 3,3x10^-17 J

Pembahasan soal teori planck:

E = n.h.(c/λ)

E = 1. 6,6 . 1010^-34 . (3.10⁸ / 600 . 10^-9)

E = 3,3 . 10^-17

16. Menurut teori kuantum berkas cahaya terdiri dari foton, intensitas berkas cahaya ini :

a. berbanding lurus dengan energi foton

b. berbanding lurus dengan akar energi foton

c. berbanding lurus dengan banyaknya foton

d. berbanding lurus dengan kuadarat banyaknya foton

e. tidak tergantung pada energi foton

jawab: E

17. sebuah pemancar radio dengan daya radiasi 1000 watt memancarkan sebanyak 5x10²⁰ buah foton tiap detik, maka energi tiap fotonnya sebesar….

a. 2 x10^-10 joule d. 5 x10^-20joule

b. 5 x10^-10 joule e. 2 x10^-20 joule

c. 2 x10^-18 joule

jawab: C

1000 : 5x10²⁰ = 2 x 10^-18

18. jika  22% energi lampu pijar dipancarkan sebagai sinar tampak dengan panjang gelombang sama dengan 6000 Å.  banyaknya foton yang dipancarkan lampu pijar 100 W perdetik sebesar .…

a. 1,1x10¹⁵   d. 2,0 . 10¹⁵ 

b. 1,5x10¹⁵         e. 3,3 . 10¹⁵

c. 1,8x10¹⁵ 

jawab: E

pembahasan:

E = n.h.(c/λ)

100 . 22% = n. 6,6 . 10^-34 . (3.10⁸ / 6 . 10^-10)  

22 = n . 3,3 . 10^-16

n = 3,3 . 10¹⁵

19. suatu plat logam dipanaskan hingga mencapai suhu 500 K. maka panjang gelombang pada intensitas maksimum yang diradiasikan oleh logam panas tersebut adalah . . . .

a. 5,8 10^-6  m           d. 8,76 . 10^-6  m

b. 6,76 . 10^-6  m       e. 9,76 . 10^-6  m

c. 7,76 . 10^-6  m

jawab: A

pembahasan:

λ . T = C

λ . 500 = 2,9. 10^-3

λ = 5,8 . 10^-6 m