TUGAS KE-5 FISIKA ZAT PADAT SEMESTER ANTARA

diajukan guna memenuhi tugas matakuliah fisika zat padat semester antara

Oleh :

Abdul Hamid (111810201060)

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

2015

SOAL

1. Untuk Pb (timbal), superkonduktivitasnya terjadi pada 7.19 K ketika medan magnet yang

diterapkan adalah nol. Ketika medan magnet sebesar 0.080 T diterapkan,

superkonduktivitasnya tidak akan terjadi pada temperatur berapapun. Tentukan besarnya

medan magnet yang harus diterapkan untuk menghentikan superkonduktivitasnya pada

2.0 K.

2. Untuk Sn (timah), superkonduktivitasnya terjadi pada 3.72 K K ketika medan magnet

yang diterapkan adalah nol. Ketika medan magnet sebesar 0.031 T diterapkan,

superkonduktivitasnya tidak akan terjadi pada temperatur berapapun. Tentukan besarnya

temperatur untuk menghentikan superkonduktivitasnya ketika medan magnet sebesar

0.0081 T diterapkan.

3. Celah energi yang diukur untuk In (Indium) pada T= 0 K adalah 1.05 × 10 3 eV.

Gunakanlah pernyataan celah energi dari teori BCS untuk menghitung temperatur kritis

In (Indium) dan bandingkan hasil ini dengan nilai pengukuran yang besarnya 3.408 K.

4. Untuk material tertentu ditemukan bahwa sebuah foton dengan oanjang gelombang

maksimum 4.55 × 106 A dibutuhkan untuk memutuskan pasangan Cooper. Tentukan celah

energi material tersebut.

5. Buktikan bahwa nilai numerik flukson adalah ϕ0=2.0678× 10−15T . m2.

6. Sebuah arus AC dengan frekuensi 2000 MHz diamati di sepanjang sambungan

Josephson. Tentukan tegangan DC yang diterapkan padanya.

SOLUSI

1. Diketahui : Bc=0.080 T

T c 0=7.19 K

T c ( B )=2.0 K

Ditanya : B=?

Jawab:

T c ( B )=T C 0(1− BBC )

12

2.0 K=7.19 K (1− B0.080T )

12

2.0 K7.19 K

=(1− B0.080 T )

12

(0.27 )2=(1− B0.080T )

B0.080 T

=1−0.07 3

B0.080 T

=0.92 7

B=0.074 T

2. Diketahui : T c 0=3.72 K

Bc=0.031 T

B=0.0081 T

Ditanya : T c ( B )=?

Jawab:

T c ( B )=T C 0(1− BBC )

12

T c ( B )=3.72 K (1−0.0081 T0.031 T )

12

T c ( B )=3.72 K ¿

T c ( B )=3.72 K ¿

T c ( B )=3.72 K ¿

T c ( B )=3.72 K (0.859)

T c ( B )=3.19 K

3. Diketahui : Eg=1.05 x10−3 eV

Eg=1.05 x10−3 x 1.602 x 10−19V

Eg=1.68 x10−22V

K=1.38 x 10−3 JK

Ditanya: Tc = . . . ?

Jawab :

Celah energi menurut teori BCS ditentukan oleh:

Eg=3.53 K xT C

1.68 x10−22=3.53 ( 1.38 x 10−3 ) T C

T c=1.68 ×10−22

4.87 ×10−23

T c=0.3448 ×10

T c=3.448 K

T c=3.45 K

Apabila dibandingkan dengan nilai pengukuran yang besarnya 3.408 K. Maka didapat

perbedaan nilai sebesar :

Perbedaannya adalah

¿ (3.46−3.45 ) ×100 %

¿0.01 ×100 %

¿1 %

4. Diketahui :λ=4.55 × 106 A

h=6.626 ×10−34 J s

c=3 x 108 ms

Ditanya : Eg = . . .?

Jawab :

Eg=hcλ

Eg=6.626 x10−24 J . s x 3 x10−8 m

s

4.55× 106 A

Eg=12.41× 103 eVA

4.55×106 A

Eg=2.727 × 10−3 eV

Eg=2.73 ×10−3 eV

5. Diketahui :h=6.626 ×10−34 J s

e=1.602 ×10−19C

Ditanya : ϕ0= .. . ?

Jawab :

ϕ0=h

2 e

ϕ0=6.626 ×10−34

2 (1.602 ×10−19 )

ϕ0=6.626 × 10−34

(3.2 ×10−19 )

ϕ0=2.068× 10−15T . m2

6. Diketahui : frekuensi AC=200 MH z=2 x109 H z

e=1.602 ×10−19C

h=6.626 ×10−34 J s

Ditanya : V = . . .?

Jawab :

f =2 eVh

2 ×109 H z=2(1.602× 10−19)V6.626 ×10−34 J s

2 ×109 H z=3.2× 10−19V

6.626 ×10−34 J s

2 ×109 (6.626 ×10−34 )=3.2 ×10−19V

V=13.252 ×10−25

3.2 ×10−19 V

V=4.136 ×10−6V

V=4.136 × μ V