photon short intro
Hipotesis Plank memberikan konsep yang berbeda dengan sebelumnya mengenai cahaya [1]. Pada efek fotolistrik energi foton yang diberikan pada elektron dalam bahan digunakan untuk melawan fungsi kerja bahan [2] dan di sini berlaku juga hukum kekekalan energi [3]. Dalam fisika moderen terdapat dualitas gelombang-partikel [4]. Pada hamburan Compton cahaya bersifat sebagai partikel karena memiliki momentum, dan terapat visualisasinya [5]. Pada eksperimen Davisson-Germer elektron memiliki sifat sebagai gelombang, yang dapat memberikan pola-pola difraksi saat dihamburkan pada bahan [6].
photon#
Foton merupakan partikel cahaya yang membawa gaya elektromagnetik dan berlaku baik sebagai gelombang maupun partikel [7].
Pada peristiwa interferensi oleh dua celah sempit atau dikenal sebagai interferensi celah ganda Young foton bersifat sebagai gelombang karena dapat berinterferensi dan bersifat menyebar dari masing-masing celah yang bersifat sebagai sumber baru seperti dijelaskan dengan prinsip Huygens. Prinsip ini dikemukakan untuk berbagai fenomena gelombang.
Pada hamburan Compton foton cahaya, yang dalam hal ini sinar-x, bersifat sebagai partikel dan berinteraksi satu-satu menumbuk elektron dan terpental balik sehingga energi fotonnya berkurang (panjang gelombang memanjang) sehingga pergeseran panjang gelombang dapat terdeteksi oleh sensor. Pada tumbukan dua partikel energi partikel penumbuk akan diberikan sebagian atau seluruhnya ke target yang ditumbuk.
exer#
-
Hipotesis Planck mengatakan bahwa energi cahaya, sebagai gelombang elektromagnetik, bersifat
(a) dapat memiliki nilai berapa saja,
(b) dapat memiliki nilai negatif,
(c) dapat memiliki nilai nol,
(d) sama dengan rapat energi umumnya gelombang EM,
(e) memiliki nilai yang diskrit atau terkuantisasi. -
Fenomena yang mendasari hipotesis Plank adalah
(a) efek fotolistrik,
(b) efek Compton,
(c) radiasi benda hitam,
(d) bencana ultraviolet,
(e) reaksi nuklir dalam bintang. -
Hipotesis Plank ini dapat mengoreksi prediksi bencana ultraviolet yang diungkapkan dalam
(a) hukum Rayleigh-Jeans,
(b) hukum Stefan-Botlzmann,
(c) hukum Lenz-Faraday,
(d) hukum Gauss,
(e) hukum Ohm. -
Kuantisasi muatan listrik diberikan oleh istilah
(a) fonon,
(b) elektron,
(c) foton,
(d) graviton,
(e) gluon. -
Kuantisasi gelombang elektromagnetik diberikan oleh istilah
(a) graviton,
(b) gluon,
(c) fonon,
(d) elektron,
(e) foton. -
Energi foton diberikan oleh
(a) $mc^2$,
(b) $h\nu$,
(c) $\frac12 c \epsilon_0 |\vec{E}(x, t)|^2$,
(d) $\frac12 c \mu_0^{-1} |\vec{B}(x, t)|^2$,
(e) $\frac12 mv^2$. -
Pada fenomena efek fotolistik pernyatan yang benar terkait dengan energi foton yang datang dan elektron pada bahan yang disinari adalah
(a) energi satu foton diberikan pada satu elektron,
(b) energi satu foton diberikan pada beberapa elektron,
(c) energi beberapa foton diberikan pada satu elektron,
(d) energi beberapa foton diberikan pada beberapa elektron,
(e) energi satu foton diberikan pada semua elektron. -
Nilai konstanta Planck $h$ adalah
(a) $6.242 \times 10^{18} \ {\rm C^{-1}}$,
(b) $6.022 \times 10^{23} \ {\rm mol^{-1}}$,
(c) $6.674 \times 10^{-11} \ {\rm m^3 \cdot kg^{-1} \cdot s^{-2}}$,
(d) $6.626 \times 10^{-34} \ {\rm J \cdot s}$,
(e) $6.283 \ {\rm rad}$. -
Suatu besaran terkuantisasi, misalnya energinya berbentuk $E = nE_0$, $n = 1, 2, 3, \dots$ dan $E_0$ suatu nilai tertentu dengan satuan energi. Maksud dari kuantisasi di sini adalah
(a) nilai $E$ berupa bilangan bulat $n = 1, 2, 3, \dots$,
(b) nilai $E_0$ merupakan bilangan bulat,
(c) nilai $E/E_0$ dapat bernilai berapa saja dan tidak harus bulat,
(d) nilai $E$ kelipatan dari $E_0$,
(e) tidak adanya syarat dan batas nilai $E$. -
Fungsi kerja dari bahan emas bernilai
(a) $4.3 \ {\rm eV}$,
(b) $4.5 \ {\rm eV}$,
(c) $5.1 \ {\rm eV}$,
(d) $5.11 \ {\rm eV}$,
(e) $6.35 \ {\rm eV}$. -
Energi total partikel yang bergerak dengan laju mendekati cahaya diberikan oleh $E^2 = m^2 c^2 + p^2 c^4$. Untuk foton energinya akan menjadi
(a) $\frac12 mv^2$,
(b) $\displaystyle \frac{p^2}{2m}$,
(c) $\gamma mc^2$,
(d) $mc^2$,
(e) $pc$. -
Momentum partikel diberikan oleh
(a) $\displaystyle \frac{h}{\lambda}$,
(b) $\frac12 mv^2$,
(c) $mv$,
(d) $\displaystyle \frac{p^2}{2m}$,
(e) $Fv$. -
Momentum foton diberikan oleh
(a) $\displaystyle \frac{h}{\lambda}$,
(b) $\frac12 mv^2$,
(c) $mv$,
(d) $\displaystyle \frac{p^2}{2m}$,
(e) $Fv$. -
Pada efek foto listrik hukum kekekalan energi memberikan hubungan $h\nu = K_{\rm max} + \phi$. Pernyataan yang salah adalah
(a) $h\nu$ energi foton yang datang,
(b) $K_{\rm max}$ energi foton dalam bahan,
(c) $\phi$ fungsi kerja dari bahan,
(d) $K_{\rm max}$ energi kinetik maksimum elektron yang ditumbuk foton,
(e) $\phi$ energi yang mengikat elektron pada bahan. -
Pada efek fotolistrik, foton menumbuk elekron dan memberikan semua energinya. Energi ini digunakan untuk .. dan ..
(a) bergerak dalam bahan, menumbuk elektron lainnya,
(b) melawan fungsi kerja bahan, menumbuk elektron lainnya,
(c) bergerak dalam bahan, melawan fungsi kerja bahan,
(d) menumbuk elektron lainnya, kemudian keluar dari bahan,
(e) melawan fungsi kerja bahan, bila tersisa bergerak keluar dari bahan. -
Panjang gelombang elektron, yang merupakan partikel akan tetapi bersifat sebagai gelombang, dapat menjelaskan peristiwa
(a) interferensi gelombang EM,
(b) difraksi elektron,
(c) difraksi cahaya,
(d) radiasi benda hitam,
(e) efek fotolistrik. -
Dualitas gelombang-partikel menjelaskan bahwa
(a) partikel memiliki sifat gelombang, gelombang memiliki sifat partikel,
(b) partikel memiliki sifat partikel,
(c) gelombang memiliki sifat gelombang,
(d) partikel terlokalisasi dalam ruang dan memiliki momentum,
(e) gelombang menyebar dalam ruang dan dapat berinterferensi. -
Pada efek foto Compton cahaya bersifat sebagai .. karena ..
(a) cahaya, memberikan sebagian energinya pada elektron
(b) cahaya, terpantul oleh elektron
(c) cahaya, memiliki panjang gelombang
(d) partikel, memiliki momentum untuk menumbuk elektron
(e) partikel, menyebar dalam ruang dan bisa berada di mana-mana. -
Hipotesis de Broglie mengenai .. yang menceritakan .. (a) momentum foton, sifat partikel dari gelombang,
(b) panjang gelombang partikel, sifat partikel dari partikel,
(c) momentum foton, sifat gelombang dari gelombang,
(d) panjang gelombang partikel, sifat gelombang dari partikel,
(e) panjang gelombang foton, momentum dari partikel. -
Untuk dua puluh soal dengan masing-masing soal memiliki kemungkinan 5 jawaban (a, b, c, d, e) dalam sekali percobaan mengisi jawaban kemungkinan untuk benar adalah .. dan bila dilakukan kerja kelompok dengan $N$ anggota, kemungkinannya sekali percobaan menjadi .. dan bila 9 kemungkinan dicoba untuk menebak dan kesempatan terakhir adalah yang benar, kemungkinannya akan menjadi ..
(a) $1/(5^{20})$, $1/(5^{20})$, $1/(5^{20})$,
(b) $1/(5^{20})$, $9N/(5^{20})$, $10N/(5^{20})$,
(c) $1/(5^{20})$, $N/(5^{20})$, $\approx 9N/(5^{20})$,
(d) $1/(5^{20})$, $N/(5^{20})$, tidak dapat ditentukan,
(e) $1/(5^{20})$, $1/(5^{20})$, $> > 9N/(5^{20})$.
notes#
- Carl Rod Nave, “The Planck Hypothesis”, HyperPhysics, 2017, url http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mod2.html#c3 [20220418].
- Carl Rod Nave, “Work Functions for Photoelectric Effect”, HyperPhysics, 2017, url http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Tables/photoelec.html#c1 [20220418].
- The Editors of Encyclopaedia Britannica, Barbara A. Schreiber, Aakanksha Gaur, Erik Gregersen, William L. Hosch, Deepti Mahajan, Satyavrat Nirala, “photoelectric effect” Enciclopaedia Britannica, 28 May 2021, url https://www.britannica.com/science/photoelectric-effect [20220418].
- Wikipedia contributors, “Wave–particle duality”, Wikipedia, The Free Encyclopedia, 24 March 2022, 00:27 UTC, https://en.wikipedia.org/w/index.php?oldid=1078913107 [20220418].
- Andrew Duffy, Ali Loewy, “The Compton Effect”, Physics department, Boston University, 20 Sep 2019, url http://physics.bu.edu/~duffy/semester2/c35_compton.html [20220418].
- S. J. Ling, “De Broglie’s Matter Waves”, University Physis, volume 3, Pressbooks, 2016, url https://opentextbc.ca/universityphysicsv3openstax/chapter/de-broglies-matter-waves/ [20220418].
- Paul Sutter, “What are photons?”, Live Science, 10 Mar 2022, url https://www.livescience.com/what-are-photons [20220418].