Bab 19 Radiasi Benda Hitan Dan Kuantum Planck

01 Sebuah benda suhunya 127oC. Jika kontanta Wien = 2,8 10–3 m K. Panjang gelombang radiasi benda tersebut yang membawa energi terbanyak adalah … A. 7,0 . 10 -6 m B. 3,5 . 10 -6 m C. 2,0 . 10 -6 m D. 1,4 . 10 -6 m E. 1,12 . 10-6 m

02 Gambar di samping adalah benda hitam sempurna yang meradiasi kalor. Perbandingan energi yang diradiasikan antara benda A dan B tiap detik adalah … A. 1 : 2 B. 1 : 3 C. 3 : 1 D. 4 : 1 E. 1 : 9

03 Setiap detik di matahari terjadi perubahan 4 × 109 kg materi menjadi energi radiasi. Bila laju cahaya dalam va-kum adalah 3 × 108 m/detik, maka daya yang dipancar-kan oleh matahari adalah … A. 3,6 × 1030 watt B. 4,8 × 1030 watt C. 1,2 × 1030 watt D. 5,0 × 1030 watt E. 3,6 × 1030 watt

04 Perbandingan jumlah energi yang dipancarkan tiap detik oleh benda hitam pada temperatur 300 0K dan 9000K ada lah … A. 1 : 243 B. 1 : 81 C. 1 : 27 D. 1 : 9 E. 1 : 3

05 Perbandingan jumlah energi radiasi kalor yang dipancarkan tiap detik satu satuan luas permukaan dari dua benda hitam sempurna masing-masing bersuhu 47oC dan 367oC adalah … A. 1 : 2 B. 1 : 4 C. 1 : 16 D. 2 : 1 E. 16 : 1

KAJI LATIH UN 2011 SMA DWIWARNA (Boarding School ) TOTO SURYO SUPRAPTO, S.Si

06 Sebuah benda hitam bersuhu T Kelvin meradiasikan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Bila λmak dan fmak adalah panjang gelombang dan frekuensi dari gelombang yang meradiasikan kalor dengan intensitas maksimum, maka … A. λmak sebanding dengan T4 B. fλmak sebanding dengan T4 C. λmak sebanding dengan T D. fλmak sebanding dengan1/T E. λmak sebanding dengan 1/T

07 Jumlah energi yang dipancarkan dalam bentuk radiasi per sekon oleh benda hitam 16 kali energi yang dipancarkan benda tersebut sebelumnya pada suhu 2.000 K. Berarti suhu benda hitam sekarang adalah … A. 4.000 K B. 5.000 K C. 6.000 K D. 8.000 K E. 10000 K

08 Sebuah plat baja dengan panjang 2 m dan lebar 0,5 m suhunya 227oC. Bila tetapan Boltzman = 5,67 10–8 W m–2 K–4 dan plat baja dianggap hitam sempurna, maka energi total yang dipancarkan setiap detik … A. 3345,57 joule B. 3345,75 joule C. 3543,75 joule D. 4533,75 joule E. 7087,5 joule

09 Grafik di bawah adalah grafik hubungan antara intensitas radiasi benda hitam dengan suhu mutlak. Berdasarkan grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa …

A. T1 > T2 > T3 dan λm1 >λm2 > λm3 B. T2 > T3 > T1 dan λm2 >λm3 > λm1 C. T3 > T2 > T1 dan λm3 >λm2 > λm1 D. T3 > T2 > T1 dan λm3 >λm2 > λm1 E. T1 > T2 > T3 dan λm1 >λm2 > λm3

10 Berdasarkan grafik intensitas (I) terhadap A. seperti gambar di bawah, maka dapat disimpulkan.... A. T3 > T2 > T1 B. T1 > T2 > T3 C. T1 > T2, T2 > T3 D. T1 = T2 = T3 E. T1 < T2 > T3


11 Radiasi kalor benda hitam mempunyai grafik antara E dan

seperti grafik di bawah ini.

Pernyataan yang benar adalah … A. E1 T1 < E2 T2 B. T1 < T2 C. λ1 : λ2 = T2 : T1 D. λ1 : λ2 = E2 : E1 E. λ1 : λ2 = E1 : E2

12 Hubungan antara suhu mutlak (T) benda dengan gelom bang (γ) maksimum pada radiasi kalor ditunjukkan seperti grafik …

13 Energi tiap satuan waktu tiap satuan luas yang dipancarkan oleh

benda hitam sempurna yang bersuhu 7270C jika = 5,7 x 10 - 8 Wm- 2 K- 4 adalah … ( dalam J s-1 m- 2 )

A. 3,2 x 104 B. 4,8 x 104 C. 5,7 x 104 D. 1,14 x 105 E. 1,25 x 106

14 Bila konstanta Planck h = 6,6 x 10-34 J s,maka elektron m = 9 x 10-31 kg ) yang bergerak dengan kecepatan 2,2 x 106 m/s mempunyai panjang gelombang… A. 3,33 Å B. 4,85 Å C. 5,28 Å D. D. 8,92 Å E. E. 9,95 Å

15 Sebuah partikel yang bermassa m bergerak dengan energi kinetik E. Jika konstanta Planck h, maka panjang gelombang de Broglie… A. h ( 2 mE )-1 B. h ( mE ) – ½ C. h ( 2 mE ) – ½ D. D. h-1 ( 2 mE ) – ½ E. E. h-1 ( mE ) – ½


LATIHAN

01 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

02 Sebatang besi pada suhu 127 oC memancarkan energi dengan laju 40 W tiap satuan waktu. Pada suhu 327 oC batang besi yang sama akan memancarkan energi dengan laju ... . A. 81 W B. 102 W C. 144 W D. 203 W E. 251 W

04 Energi yang diradiasikan per detik oleh benda hitam pada suhu T1 besarnya 16 kali energi yang diradiasikan per detik pada suhu T0. Maka T1 besarnya adalah ... . A. 2 T0 B. 2,5 T0 C. 3 T0 D. 4 T0 E. 5 T0

05 Energi elektron yang dipancarkan oleh permukaan yang sensitif terhadap cahaya akan meningkat jika cahaya datang menumbuk permukaan yang ... . A. intensitasnya diperbesar B. amplitudonya diperbesar C. panjang gelombangnya diperpendek D. frekuensinya diperkecil E. sudut datangnya diperbesar

04 Jika sebuah pemancar berdaya 1.000 watt memancarkan foton tiap detiknya sebanyak 6× 1020 buah, maka energi satu fotonnya sebesar ... . A. 2 × 10-17 J B. 5 × 10-17 J C. 2 × 10-18 J D. 2 × 10-20 J E. 5 × 10-20 J

05 Sebuah elektron yang berada dalam keadaan eksitasi (energi E2) kembali kekeadaan dasarnya (energi E1) dengan memancarkan sebuah foton. Panjang gelombang foton yang dipancarkan adalah ... . A. hc / (E2 - E1 ) B. hc / (E2 - E1 ) C. (E2 - E1 ) / hc

D .(E2 - E1 ) / hc E. hc(E1 - E2 )


06 Sebuah lampu biru memancarkan cahaya dengan panjang gelombang ratarata 4.500 A. Spesifikasi lampu adalah 150 W dan 80 % dari energinya tampil sebagai cahaya yang dipancarkan. Banyak foton yang dipancarkan oleh lampu tiap detik adalah ... . A. 2,2 × 1018 B. 5,5 × 1018 C. 2,7 × 1019 D. 3,3 × 1019 E. 4,1 × 1020

07 Elektron di dalam tabung sinar-X diberi beda potensial 10 kilovolt. Jika sebuah elektron menghasilkan satu foton pada saat elektron tersebut menumbuk target, panjang gelombang minimum yang dihasilkan oleh tabung tersebut adalah ... . A. 0,0124 nm B. 0,124 nm C. 1,24 nm D. 12,4 nm E. 124 nm

08 Sebuah benda hitam mempunyai suhu 2000 K. Jika konstanta hokum pergeseran Wien C = 2,898. 10-3

mK, maka rapat energi maksimum yang dipancarkan benda itu terletak pada panjang gelombang l maks sebesar .... A. 1,4 mm B. 2,9 mm C. 5,8 mm D. 7,3 mm E. 12,4 mm

09 Jika konstanta Planck 6,6x10-34Js, cepat rambat cahaya c = 3x108m/s dan panjang gelombang cahaya 600 nm, maka energi foton cahaya itu = .... A. 0,3x10-19

J B. 0,33x10-19

J C. 3,3x10-19

J D. 3x10-19

J E. 33x10-19

J

10 Andaikan 11% energi lampu pijar dipancarkan

sebagai sinar terlihat yang panjang gelombangnya

sama dengan 2700 Å. Jika konstanta Planch h =

6,6x10-34Js, jumlah foton yang dipancarkan lampu

pijar 100 W perdetik = .…

A. 1,1x1019

B. 1,5x1019

C. 1,8x1019

D. 2,0x1019

E. 2,2x1019


1. Radiasi Kalor

Sebuah benda yang bersuhu T (suhu mutlak) akan memancarkan radiasi kalor dalam bentuk radiasi GEM. Rapat daya yang terpancar :

I = e. . T4

I= rapat daya (watt/m2)

e = emisivitas bahan ( O e 1 )

e = 1 (benda hitam sempurna)

e = 0 (benda pemantul sempurna )

= tetapan Stefan – Boltzman

= 5,67 x 10-8 Wm-2 K-4

T = suhu mutlak benda (K)

Daya radiasi yang terpancar :

P = I A

P = daya radiasi ( watt)

A = luas bidang pancar (m2)

Energi radiasi yang terpancar :

E = P . t = I A t

E = energi radiasi ( J )

t = waktu pancar ( s )

2. Hukum Pergeseran Wien “Panjang gelombang yang membawa energi

radiasi terbesar (m) akan semakin kecil jika

suhu benda yang berpijar semakin tinggi.

I = intensitas radiasi

m . T = 2,9 x 10-3 mK

m = panjang gelombang yang membawa

energi terbesar ( m )

T = suhu mutlak benda ( K )

3. Konsep Energi Foton Max Planck. Berdasarkan teori foton Max Planck. GEM

terdiri dari paket-paket energi (kuanta energi )

yang disebut foton. Foton dapat dianggap

sebagai partikel yang super ringan.

Energi satu foton :

eV12,4x10hc

hfE7

Energi n foton : E = n . hf = n . hc/

E = energi foton / GEM ( J )

h = konstanta Planck = 6,63 x 10-34 J . s

f = frekuensi GEM (Hz)

c = 3 x 108 m/s

= panjang gelombang GEM ( m )

Catatan : 1 eV = 1,6 x 10-19 J.

Momentum Foton : P = h / = E / c

4. Teori de Broglie. Menurut de Broglie, partikel dapat bersifat

sebagai gelombang.

= h / p = h / mv

= panjang gelombang partikel ( m )

p = momentum partikel (kg ms-1)

m =masa partikel (kg)

v = kecepatan partikel (m/s)

BAB -19

DUALISME GELOMBANG

PARTIKEL

I T1

T2 T1 > T2 > T3

T3

1 < 2 < 3

m

v

Documents

Bab 19 Radiasi Benda Hitan Dan Kuantum Planck