Tugas Fisika Modern

OLEH :

PENDIDIKAN FISIKA NON REGULER 2010

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

“Sifat Partikel dari Gelombang”

3. Carilah energi foton 7000 Å !Penyelesaian:Diketahui : = 7000Ditanya : energi foton (E) ?Jawab

E=hcλ

E=1.24×104

λ

E=1.24×104

7000

¿1.77eV

¿1.77×1.6×10−19 J

¿2.832×10−19 J

4. Cari panjang gelonbang dan frekuensi foton 100 Mev

Penyelesaian:

Diketahui: E = 100 Mev = 105 kev

Ditanya :a) λ=…?

b) f=…?

Jawab :

a) λ=hcE

¿ 12,4kev Å105 kev

¿1,24 .10−4 Å

b) f= cλ

¿

3 .108ms

1,24 .104m

¿2,42 .104Hz

9. Panjang gelombang ambang pancaran fotolistrik pada tungsten ialah 230 nm. Berapa besar panjang gelombang cahaya yang harus dipakai supaya elektron dengan energi maksimal 1,5 eV terlempar keluar.Penyelesaian:Jawab : Diketahui : λ0 = 230x10-9 m

h = 4,136x10-15 eV.dethc = 12,4 KeV Ӑ

Emaks = 1,5 eVDitanya : λ....?Dijawab : Emaka = hv – hv0

= hcλ −hcλ0

= hc ( 1λ− 1λ0

)

1,5 eV = 12,4 KeV Ӑ( 1λ− 1

230 x10−9m)

1,5 eV = 12,4 KeV Ӑ( 1λ− 12300

) 1Ӑ

1,5 eV = 12,4 KeV ( 1λ− 12300

)

1,5 ev = 12,4KeVλ

−5,4eV

6,9 eV = 12,4KeVλ

λ = 1,797 Ӑ

10. Frekuensi ambang pancaran fotoelektrik dalam tembaga ialah 1,1 x 1015 Hz. Cari energy maksimum fotoelektron (dalam elektronvolt) bila cahaya yang berfrekuensi 1,5 x 1015 Hz ditunjukkan pada permukaan tembaga. Penyelesaian : Diketahui : h = 6,626 x 10-34 J.S

Vo = 1,1 x 1015 HzV = 1,5 x 1015 Hz

Ditanya : Kmax….?Jawab : Kmax = hv - hvo

= h (v – vo)= 6,626 x 10-34 J.S ( 0,4 x 1015 )= 2,6504 x 10-19 J

Kmax = 2,6504 x10−19J1,602x 10−19 eV

= 1,654 eV

11. Berapa panjang gelombang maksimum yang dapat menyebabkan fotoelektron

terpancar dari natrium ? Berapa energi kinetik maksimum dari fotoelektron bila

cahaya 20 nm jatuh pada permukaan natrium. ?

Penyelesaian :

Diketahui :

a. = 20 nm = 20 x 10λ -9 m

b. Fungsi kerja natrium ( hvo ) = 2,3 ev = 3,68 x 10-19 J

c. Tetapan Planck ( h ) = 6,626 x 10-34 J s

Ditanya :

a. Panjang gelombang maksimum yang dapat menyebabkan fotoelektron

terpancar dari natrium ?

b. Energi kinetik maksimm dari fofoelektron bila panjang gelombangnya 200

nm jatuh pada permukaan natrium ?

Jawab :

a. E=hcλ

22,3ev=1,24 x 10−6 evm

λ

λ=1,24 x10−6evm

2,3ev

λ = 0,5391 x 10-6

λ = 539,1 x 10-9

λ = 539,1 nm

b. hv = K maks + hvo

K maks = hv - hvo

K maks = 6,626 x 10-34 J s cλ

- 2,3 x 1,6 x 10-19 J

K maks = 6,626 x 10-34 J s 3x 108

ms

200x 10−9m - 2,3 x 1,6 x 10-19 J

K maks = 19,878x 10−17

200J – 3,68 x 10-19 J

K maks = 0,09939 x 10-17 J – 3,68 x 10-19 J

K maks = 9,939 x 10-19 J – 3,68 x 10-19 J

K maks = 6,249 x 10-19 J

K maks = 3,9 ev

18. Berapa tegangan yang harus dipasang pada tabung sinar-x supaya dalam tabung itu terpancar sinar–x dengan panjang gelombang minimum 30 pm?PenyelesaianDiketahui : 30 pm = 30 x 10-12 m = 3 x 10-11 mDitanya : tegangan pemercepat ?Jawab :Ve = h v maks = hcλminVe = hcλminλ min = 1,24 x10−6 v m

v

v = 1,24 x 10-6 v mv = 1,24 x10−6 v m

λmin

v =1,24 x10−6 v m3 x10−11m

= 0, 413 x 10-6 x 10-11 v= 0,413 x 105 v

v = 4,13 x 104

19. Jarak antara bidang atomik yang bersebelahan dalam kalsit ialah 3×10−10m. Berapa sudut terkecil antara bidang-bidang ini dengan berkas sinar-x 0,3 Â yang datang supaya sinar-x yang terhambur dapat dideteksi?Penyelesaian : Diketahui: λ=3×10−10m

d=0,3×10−10m Ditanya: θ?Jawab:2d sinθ=n λ

2×3.10−10msinθ=1×0,3.10−10m

sin θ=0,36

=0,05

θ=arc sin 0,05

θ=2,86 °

20. Kalsium khloride (KCl) membentuk kristal kubik seperti NaCl ; kerapatannya ialah 1,98 x 103 kg/m3. (a)Cari jarak antara atom yang bersebelahan dalam kristal KCl.(b)Cari sudut terkecil hamburan Bragg untuk sinar-X 3,00 Å. Massa rumus KCl adalah 74,55u.Penyelesaian :Diketahui : ρKCl = 1,98 x 103 Kg/m3

MKCl = 74,55 uDitanya :

a) d?b) θ? Jika sinar xλ : 3,00 Å = 3x10-10mJawab :

Dalam KCl setiap satuan rumus kimia terdiri dari 2 atom (K+Cl) sehingga K=2a) d = [( MKρ )× (1,66×10−27 Kg/u )]1 /3

=[ 74,55u× (1,66×10−27Kg /u )2× (1,98×103 Kg /m3 ) ]1 /3

=( 1,23753Kg3960Kg /m3 )1 /3

=(3,13×10−4m3) 1 /3= 6,97 x 10-2 m=6,97 x 10-11 nmb) 2 d sinθ = nλ2.(6,97 x 10-2) sinθ = 1(3 x 10-10)(13,94 x 10-2) sinθ = 3 x 10-10

sinθ = 3×10−10

13,94×10−2

sinθ = 0,21 x 10-8 θ = 1,212 x 10-7

24. Berkas sinar-x ekawarna yang panjang gelombangnya 55,8pm terhambur dengan sudut 46˚. Cari panjang gelombang berkas yang terhambur.Penyelesaian :λ '−λ= λc(1−cosφ) λ '=λ+λc (1−cos46 °)

λ '=55,8 pm+0,654 λc

λ '=57,48 pm

25. Seberkas sinar-X terhambur oleh elektron bebas. Pada sudut 450 dari arah berkas itu sinar-X yang terhambur mempunyai panjang gelombang 22 pm. Berapa besar panjang gelombang sinar-x datang?Penyelesaian :λ' – λ = λc (1 – cos )Өλ' = λ + λc (1- cos 45˚)λ’ = 22 pm + 0,293 . λcλ’ = 22 . 10-12 m + 0,293 . ( 2,426 . 10-12 m )λ’ = 22 . 10-12 m + 0,71 . 10-12 mλ’ = 22,71 . 10-12 m Jadi besar panjang gelombang sinar – X datang adalah 22,71 . 10-12

m.

I. Pembentukan Sinar CosmicDalam astrofisika, sinar kosmik adalah radiasi dari partikel bermuatan berenergi tinggi yang berasal dari luar atmosfer Bumi. Sinar kosmik dapat berupa elektron, proton dan bahkan inti atom seperti besi atau yang lebih berat lagi. Kebanyakan partikel-partikel tersebut berasal dari proses-proses energi tinggi di dalam galaksi, misalnya seperti supernova. Dalam perjalanannya, sinar kosmik berinteraksi dengan medium antarbintang dan kemudian atmosfer Bumi sebelum mencapai detektor. Hampir 90% sinar kosmik yang tiba di permukaan Bumi adalah proton, sekitar 9% partikel alfa dan 1% elektron. Suatu petunjuk baru mengenai darimana sinar kosmis, partikel energi-tinggi misterus yang membombardir Bumi, berasal telah diungkapkan oleh observatorium sinar X Chandra milik NASA. Suatu citra yang sangat detail dari sisa sebuah bintang yang meledak telah memberikan pencerahan bagi para astronom mengenai pembentukan sinar kosmis.Untuk pertama kalinya, para astronom berhasil memetakan tingkat akselerasi elektron sinar kosmis yang berasal dari sisa sebuah supernova. Peta tersebut dibuat berdasarkan citra dari Cassiopeia A, sisa dari ledakan

http://edo360.blogspot.com/pojok-ilmu

yang menandai akhir riwayat sebuah bintang masif, 325 tahun lalu, yang juga dikenal sebagai supernova paling muda di galaksi Bimasakti. Peta itu menunjukkan bahwa elektron berakselerasi mendekati tingkatan maksimum secara teoritis. Penemuan ini menyediakan bukti kuat bahwa sisa sebuah supernova merupakan lokasi kunci dari partikel bermuatan berenergi tinggi.Sebagaimana terlihat pada gambar disamping, bagian berwarna biru di gambar tersebut menandai tempat dimana akselerasi terjadi dalam suatu gelombang kejut yang menyebar akibat ledakan supernova. Bagian berwarna merah dan hijau adalah material yang tersisa dari bintang yang meledak yang memanas hingga jutaan derajat.

“Teori yang dianut sejak tahun 1960-an menyatakan bahwa sinar kosmis seharusnya muncul dari kekacauan medan magnet pada gelombang kejut, namun disini kita dapat mengamati secara langsung bagaimana hal ini terjadi,” jelas Michael Stage dari University of Massachussets, Amherst. “Menjelaskan darimana asal sinar kosmis dapat membantu untuk memahami fenomena misterius lainnya dalam semesta energi-tinggi”.Dalam analisis terhadap sejumlah besar data, tim peneliti berhasil memisahkan sinar X yang muncul dari elektron yang berakselerasi yang berasal dari sisa-sisa sebuah bintang yang memanas. Data yang didapat menunjukkan bahwa sebagian dari elektron telah berakselerasi dalam tingkatan maksimum yang diprediksi oleh teori. Sinar kosmis tersusun atas elektron, proton, dan ion, dimana hanya pendar dari elektron yang dapat dideteksi dalam bentuk sinar X. Proton dan ion, yang merupakan bagian terbesar dari sinar kosmis diperkirakan memiliki sifat yang sama dengan elektron.Sinar kosmis energik partikel subatomik bermuatan, yang berasal di luar angkasa. Mereka mungkin menghasilkan partikel sekunder yang menembus atmosfer bumi dan permukaan. Sinar panjang adalah sejarah sebagai sinar kosmik yang dianggap radiasi elektromagnetik. Sinar kosmik paling utama (mereka yang memasuki atmosfer dari ruang angkasa dalam) terdiri dari partikel subatomik akrab stabil yang biasanya terjadi di Bumi, seperti proton, inti atom, atau elektron. Namun, sebagian kecil adalah partikel stabil antimateri, seperti positron atau antiproton, dan sifat yang tepat dari sebagian kecil yang tersisa adalah area penelitian aktif.

http://gizmoos.blogspot.com/2010/sinarcosmic

II. Komposisi Sekitar 89% dari sinar kosmik proton sederhana atau inti hidrogen, 10% adalah inti helium atau partikel alfa, dan 1% adalah inti elemen berat. Inti ini merupakan 99% dari sinar kosmik. Elektron menyendiri (seperti partikel beta, meskipun sumber utama mereka tidak diketahui) merupakan lebih dari 1% yang tersisa.Berbagai energi partikel mencerminkan berbagai sumber. Kisaran asal dari proses pada Matahari (dan mungkin bintang lain juga), untuk yang belum diketahui mekanisme fisik di terjauh alam semesta teramati. Ada bukti bahwa sinar kosmik energi yang sangat tinggi yang dihasilkan selama periode jauh lebih lama dari ledakan sebuah bintang tunggal atau peristiwa galaksi tiba-tiba, menunjukkan proses percepatan beberapa yang mencakup jarak yang sangat jauh dalam hal ukuran bintang. Mekanisme tidak jelas produksi sinar kosmis pada jarak galaksi ini sebagian hasil dari fakta bahwa (tidak seperti radiasi lainnya) medan magnet di galaksi kita dan galaksi lain tikungan arah sinar kosmik parah, sehingga mereka tiba hampir secara acak dari segala arah, menyembunyikan petunjuk apapun dari arah sumber awal mereka. Sinar kosmik dapat

Spektrum energi untuk sinar cosmic. Sumber : http://en.wikipedia.org

memiliki energi lebih dari 1020 eV, jauh lebih tinggi dari 1012-1013 eV bahwa akselerator partikel Terestrial dapat menghasilkan. Ada minat dalam menyelidiki sinar kosmik energi yang lebih besar .Sinar kosmik yang diperkaya dengan lithium, berilium, dan boron berkaitan dengan kelimpahan relatif dari unsur-unsur di alam semesta dibandingkan dengan hidrogen dan helium, dan dengan demikian dianggap memiliki peran utama dalam sintesis ketiga unsur melalui proses " sinar kosmik nukleosintesis ". Mereka juga menghasilkan beberapa disebut isotop stabil dan radioisotop cosmogenic di Bumi, seperti karbon-14. [2] Dalam sejarah fisika partikel, sinar kosmik adalah sumber penemuan positron, muon, dan pi meson.Sinar kosmik menulis bagian dari radiasi latar belakang alam di Bumi, rata-rata sekitar 10-15% dari itu. Namun, orang yang hidup di ketinggian yang lebih tinggi dapat memperoleh beberapa kali lebih banyak radiasi kosmik dari pada permukaan laut, dan awak penerbangan jarak jauh dapat melipatgandakan radiasi pengion paparan tahunan mereka karena sumber ini [rujukan?]. Karena intensitas sinar kosmik jauh lebih besar di luar atmosfer bumi dan medan magnet, diharapkan memiliki dampak besar pada desain pesawat ruang angkasa yang aman dapat mengangkut manusia dalam ruang antarplanet.

DAFTAR PUSTAKA http://wikipedia.id/sinar-cosmic.html