Home PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Gelombang Elektromagnetik

Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Gelombang Elektromagnetik

by CerdaskanKita

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika wacana gelombang elektromagnetik ini mencakup sedikit subtopik dalam belahan fisika modern ialah sifat dan spektrum gelombang elektromagnetik, radiasi kalor, radiasi benda hitam, aturan pergeseran Wien, teori foton, imbas fotolistrik, imbas Compton, dan teori de Broglie. Dari sedikit soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN bidang study fisika, model soal wacana fisika modern dan gelombang elektromagnetik yang kerap keluar antara lain memilih panjang gelombang elektromagnetik, memilih korelasi kecepatan dan momentum dengan panjang gelombang de Broglie, memilih momentum elektron dikala membentur kaca, memilih suhu radiasi benda hitam apabila daya radiasi diketahui, memilih korelasi intensitas cahaya dengan energi foto elektron, memilih panjang gelombang berkas cahaya, dan menganalisis grafik data imbas fotolistrik.

Soal 1
Permukaan suatu lempeng logam tertentu disinari dengan cahaya monokromatik. Percobaan ini diulang dengan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Ternyata, tak ada elektron keluar apabila lempeng disinari dengan panjang gelombang di atas 500 nm. Dengan memakai panjang gelombang tertentu λ, ternyata diperlukan 3,1 volt untuk menghentikan arus fotolistrik yang terpancar dari lempeng. Panjang gelombang λ tersebut merupakan …
A. 222 nm
B. 273 nm
C. 332 nm
D. 384 nm
E. 442 nm

Pembahasan :
Dik : λo = 500 nm = 5 x 10-7 m, V = 3,1 V

Energi ambang:
⇒ Eo = h.c/λo

Hubungan antara tegangan penghenti dan energi
⇒ Ek max = eV
⇒ h.c/λ – h.c/λo = e.V
⇒ h.c/λ = e.V + h.c/λo

Bagi kedua ruas dengan h.c, sesampai kemudian:
⇒ 1/λ = (e.V/h.c) + 1/λo

1  = (1,6 x 10-19)(3,1)  + 1
λ (6,63 x 10-34)(3 x 108) 5 x 10-7
1  = 4,96 x 107  + 2 x 106
λ 19,89

⇒ 1/λ = 2,5 x 106 + 2 x 106
⇒ 1/λ = 4,5 x 106
⇒ λ = 1/4,5 x 106
⇒ λ = 2,22 x 10-7
⇒ λ = 222 nm

Jawaban : A

Soal 2
Jika kecepatan partikel A lebih besar dari kecepatan partikel B, maka panjang gelombang de Broglie partikel A niscaya lebih kecil daripada panjang gelombang de Broglie partikel B.

SEBAB

Panjang gelombang de Broglie suatu partikel berbanding terbalik dengan momentum partikel.

Pembahasan :
Panjang gelombang de Broglie dari suatu partikel yang bergerak dengan laju v dirumuskan sebagai berikut:
λ = h/m.v = h/p

Dengan :
λ = panjang gelombang de Broglie
h = tetapan Planck
m = massa patikel
v = laju partikel
p = meomentum partikel

Dari rumus di atas maka sanggup kita lihat bahwa panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan hasil kali massa dan laju partikel atau berbanding terbalik dengan momentumnya. Semakin besar hasil kali massa dan laju, maka semakin kecil panjang gelombang de Broglienya.

Baca Juga:   Soal Dan Pembahasan Sbmptn Gaya, Bisnis, & Energi

Kecepatan partikel A lebih besar dari kecepatan partikel B namun massa partikel A dan massa partikel B belum diketahui. Jadi, belum tentu panjang gelombang de Broglie partikel A lebih besar lantaran panjang gelombang de Broglie juga bergantung pada massa.

Jika massa partikel A juga lebih besar daripada massa partikel B, maka panjang gelombang de Broglie partikel A lebih besar dari partikel B. Tapi apabila massa partikel B lebih besar dari massa A dan hasil kali massa dan kecepatan (m.v) partikel B juga lebih besar, maka panjang gelombang B lebih besar dari A.

Jadi, pernyataan salah namun alasan benar.

Jawaban : D 

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Medan Listrik dan Gaya Coulomb.

Soal 3
Sebuah elektron melaju di dalam tabung pesawat TV yang bertegangan 500 V. Besarnya momentum elektron tersebut dikala membentur beling TV merupakan …
A. 1,2 x 10-23 N s
B. 1,5 x 10-23 N s
C. 1,8 x 10-23 N s
D. 2,0 x 10-23 N s
E. 2,4 x 10-23 N s

Pembahasan :
Ketika elektron mencapai layar, maka energi kinetiknya akan sama dengan energi listrik
⇒ Ek = E
⇒ ½m.v2 = e.V
⇒ m2.v2 = 2 m.e.V
⇒ m.v = √2.m.e.V

Dengan demikian momentum elektron :
⇒ p = m.v
⇒ p = √2.e.V
⇒ p = √2.(9,1 x 10-31)(1,6 x 10-19).500
⇒ p = √1,456 x 10-46
⇒ p = 1,2 x 10-23 N s

Jawaban : A

Soal 4
Energi yang diradiasikan per detik oleh benda hitam pada suhu T1 besarnya 16 kali energi yang diradiasikan per detik pada suhu To, maka besar suhu T1 merupakan …
A. 2 To
B. 2,5 To
C. 3 To
D. 4 To
E. 5 To

Pembahasan :
Dik : P1 = 16 Po

Radiasi benda hitam
E = e.σ.A.T4.t
E/t = e.σ.A.T4
P = e.σ.A.T4

Perbandingan energi per detiknya:

P1  = T14
Po To4

⇒ 16 = T14/To4
⇒ 24 = T14/To4
⇒ 2 = T1/To
⇒ T1 = 2To

Jawaban : A

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Energi dan Daya Listrik.

Soal 5
Sebuah elektron yang dipercepat melalui beda potensial 100 Volt memiliki laju v = 5,93 x 106 m/s. Jika massa elektron 9,11 x 10-31 kg dan h = 6,626 x 10-34 J s, maka panjang gelombang de Broglienya sama dengan …
A. 1,23 x 10-10 m
B. 1,23 x 10-9 m
C. 1,23 x 10-8 m
D. 1,23 x 10-7 m
E. 1,23 x 10-6 m

Pembahasan :
Dik : V = 100 V, v = 5,93 x 106 m/s

Panjang gelombang de Broglie
⇒ λ = h/m.v

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Suhu Dan Kalor
⇒ λ = 6,626 x 10-34
(9,11 x 10-31)(5,93 x 106)
⇒ λ = 6,626 x 10-34
54,02 x 10-25

⇒ λ = 1,23 x 10-10  m

Jawaban : A

Soal 6
Dalam imbas fotolistrik, energi foto elektron bertambah dengan bertambahnya intensitas cahaya yang datang.

SEBAB

Berkas cahaya dengan intensitas yang berpengaruh menghasilkan foto elektron lebih kaya daripada berkas yang intensitasnya lemah pada frekuensi sama.

Pembahasan :
Intensitas cahaya bekerjasama bersahabat dengan jumlah foton yang datang. Semakin kaya foton yang datang, maka semakin kaya elektron yang keluar.

Dalam imbas fotolistrik, energi elektron hanya bergantung pada frekuensi cahaya yang datang. Secara matematis dirumuskan dengan E = h.f – h.fo. Jadi, energi foto elektron tak bertambah dengan ertambahnya instensitas cahaya datang.

Jadi, pernyataan salah namun alasan benar.

Jawaban : D

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Getaran dan Gelombang.

Soal 7
Frekuensi foton yang dihamburkan oleh elektron bebas akan lebih kecil dibanding dikala tiba merupakan hasil dari …
A. Efek fotolistrik
B. Efek Compton
C. Produksi pasangan
D. Produksi sinar-X
E. Radiasi benda hitam

Pembahasan :
Frekuensi foton yang dihamburkan oleh elektron bebas akan lebih kecil dibanding dikala tiba merupakan hasil dari imbas Compton. Pada imbas Compton, sinar X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang mula-mula dalam keadaan diam.

Saat kedua partikel bertumbukan, elektron menyerap sebagain energi dari foton sinar X sesampai kemudian elektron bergerak dengan arah dan kelajuan tertentu.

Foton sinar-X yang terhambur juga memiliki arah tertentu dengan sudut θ. Panjang gelombang foton sinar-X sehabis terhambur lebih besar. Artinya frekuensi foton lebih kecil dari frekuensi mula-mula.

Jawaban : B

Soal 8
Sebuah atom terdapat tingkat eksitasi 2 eV di atas tingkat dasarnya. Sebuah berkas cahaya yang ditembakkan menuju atom tersebut ternyata diserap. Panjang gelombang berkas cahaya tersebut merupakan …
A. 540 nm
B. 620 nm
C. 730 nm
D. 840 nm
E. 970 nm

Pembahasan :
Dik : E = 2 eV, h = 6,63 x 10-34 Js, c = 3 x 108 m/s

Panjang gelombang :

⇒ λ = h.c
E
⇒ λ = (6,63 x 10-34)(3 x 108)
2 (1,6 x 10-19)

⇒ λ = 6,21 x 10-7
⇒ λ = 621 nm

Jawaban : B

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Termodinamika dan Kinetik Gas.

Soal 9
Grafik di bawah ini merupakan data imbas fotolistrik.

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika wacana gelombang elektromagnetik ini mencakup  Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Gelombang Elektromagnetik

Pernyataan yang benar merupakan …
(1) Energi foto-elektron yang terpancar besarnya antara 0 – 4,4 eV
(2) Energi minimal untuk melepaskan elektron 1,6 eV
(3) Panjang gelombang cahaya maksimum yang dipakai sekitar 8 x 10-7 m
(4) Jika intensitas cahaya diperbesar, bentuk grafik tak berubah

Baca Juga:   Model Soal Sbmptn Induksi Elektromagnetik

Pembahasan :
Energi minimal atau energi ambang untuk membangkitkan elektron ke tingkat ambang merupakan 1,6 eV. Karena energi ambangnya 1,6 eV, maka panjang cahaya yang dipakai harus menghasilkan energi yang lebih besar.

Panjang gelombang cahaya
Pada pernyataan ketiga, panjang gelombang cahaya maksimum yang dipakai sekitar 8 x 10-7 m. Jika panjang gelombang yang dipakai sebesar itu, maka energi yang dihasilkan merupakan:
⇒ E = h.f
⇒ E = h. c/λ

⇒ E = (6,63 x 10-34)(3 x 108)
(8 x 10-7)
⇒ λ = (19,89 x 10-26)
(8 x 10-7)

⇒ E = 2,49 x 10-19 J
⇒ E = 2,49 x 10-19 / (1,6 x 10-19)
⇒ E = 1,55 eV

Karena energi yang dihasilkan lebih kecil dari energi ambang (1,55 eV < 1,6 eV), berarti pernyataan (3) salah. Karena pernyataan (3) salah, maka pernyataan (1) juga salah.

Jadi, pernyataan yang benar merupakan 2 dan 4.

Jawaban : C

Soal 10
Diagram di bawah ini menunjukkan empat tingkatan energi suatu atom logam.
Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika wacana gelombang elektromagnetik ini mencakup  Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Gelombang Elektromagnetik
Dari pengolahan data di atas, dengan mengandaikan transisi ke tingkatan energi yang lebih rendah selalu cukup, sanggup ditari kesimpulan bahwa …
(1) Ada 6 garis spektrum yang cukup terjadi akhir transisi elektron
(2) Panjang gelombang minimum spektrum emisinya 1 x 10-7 m
(3) Panjang gelombang maksimum spektrum emisinya 5 x 10-7 m
(4) Ada komponen spektrum emisi yang merupakan sinar tampak

Pembahasan :
Kecukupan transisi elektron dengan mengandaikan transisi ke tingkatan energi yang lebih rendah selalu cukup.
Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika wacana gelombang elektromagnetik ini mencakup  Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Gelombang Elektromagnetik
Dari gambar di atas sanggup kita lihat ada 6 garis spektrum yang cukup terjadi akhir transisi elektron secara alamiah. Pernyataan (1) benar.

Panjang gelombang yang dipancarkan:

⇒ λ = h.c
ΔE
⇒ λ = (6,63 x 10-34)(3 x 108)
{-5,2 – (-24,6)} 10-19
⇒ λ = 1,989 x 10-25
1,94 x 10-18

⇒ λ = 1 x 10-7 m
Pernyataan (2) benar.

Karena pernyataan (1) dan (2) benar, maka pernyataan (3) juga benar. Makara kita tinggal menilik pernyataan (4).

Rentang panjang gelombang sinar tampak merupakan 4 x 10-7 m hingga 7 x 10-7 m. Sedangkan rentang panjang gelombang spektrum emisi di atas merupakan 1 x 10-7 m hingga 5 x 10-7 m. Jadi, ada komponen spektrum emisi yag merupakan sinar tampak.

Dengan demikian, opsi yang benar merupakan 1, 2, 3, dan 4.

Jawaban : E

You may also like