Soalan 1:
Nyatakan maksud bagi istilah yang berikut:
(a) jasad hitam
(b) kuantum tenaga
Jawapan:
(a) Jasad hitam merupakan suatu jasad unggul yang berupaya menyerap semua sinaran elektromagnet yang jatuh padanya.
(b) Kuantum tenaga ialah paket tenaga yang diskrit dan bukan tenaga yang selaniar.
Nyatakan maksud bagi istilah yang berikut:
(a) jasad hitam
(b) kuantum tenaga
Jawapan:
(a) Jasad hitam merupakan suatu jasad unggul yang berupaya menyerap semua sinaran elektromagnet yang jatuh padanya.
(b) Kuantum tenaga ialah paket tenaga yang diskrit dan bukan tenaga yang selaniar.
Soalan 2:
Tenaga minimum yang diperlukan untuk fotoelektron terlepas dari permukaan logam natrium ialah 2.28 eV.
(a) Adakah natrium menunjukkan kesan fotoelektrik untuk cahaya merah yang mempunyai panjang gelombang 680 nm?
(b) Berapakah panjang gelombang ambang bagi natrium?
Jawapan:
(a)
$$ \begin{aligned} &\text { Fungsi keria bagi logam natrium }\\ &\begin{aligned} & =2.28 \mathrm{eV} \\ & =2.28 \times 1.60 \times 10^{-19} \\ & =3.65 \times 10^{-19} \mathrm{~J} \end{aligned} \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Tenaga foton cahaya merah }\\ &\begin{aligned} & =\frac{h c}{\lambda} \\ & =\frac{\left(6.63 \times 10^{-34}\right)\left(3.00 \times 10^8\right)}{680 \times 10^{-9}} \\ & =2.93 \times 10^{-19} \mathrm{~J} \end{aligned} \end{aligned} $$
Kesan fotoelektrik tidak berlaku kerana tenaga foton cahaya merah lebih kecil daripada fungsi kerja bagi logam natrium.
(b)
$$ \text { Fungsi kerja bagi logam natrium }=\frac{h c}{\lambda_0} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Panjang gelombang ambang } \lambda_0\\ &\begin{aligned} & =\frac{h c}{W} \\ & =\frac{\left(6.63 \times 10^{-34}\right)\left(3.00 \times 10^8\right)}{3.65 \times 10^{-19}} \\ & =5.45 \times 10^{-7} \mathrm{~m} \\ & =545 \mathrm{~nm} \end{aligned} \end{aligned} $$
Tenaga minimum yang diperlukan untuk fotoelektron terlepas dari permukaan logam natrium ialah 2.28 eV.
(a) Adakah natrium menunjukkan kesan fotoelektrik untuk cahaya merah yang mempunyai panjang gelombang 680 nm?
(b) Berapakah panjang gelombang ambang bagi natrium?
Jawapan:
(a)
$$ \begin{aligned} &\text { Fungsi keria bagi logam natrium }\\ &\begin{aligned} & =2.28 \mathrm{eV} \\ & =2.28 \times 1.60 \times 10^{-19} \\ & =3.65 \times 10^{-19} \mathrm{~J} \end{aligned} \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Tenaga foton cahaya merah }\\ &\begin{aligned} & =\frac{h c}{\lambda} \\ & =\frac{\left(6.63 \times 10^{-34}\right)\left(3.00 \times 10^8\right)}{680 \times 10^{-9}} \\ & =2.93 \times 10^{-19} \mathrm{~J} \end{aligned} \end{aligned} $$
Kesan fotoelektrik tidak berlaku kerana tenaga foton cahaya merah lebih kecil daripada fungsi kerja bagi logam natrium.
(b)
$$ \text { Fungsi kerja bagi logam natrium }=\frac{h c}{\lambda_0} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Panjang gelombang ambang } \lambda_0\\ &\begin{aligned} & =\frac{h c}{W} \\ & =\frac{\left(6.63 \times 10^{-34}\right)\left(3.00 \times 10^8\right)}{3.65 \times 10^{-19}} \\ & =5.45 \times 10^{-7} \mathrm{~m} \\ & =545 \mathrm{~nm} \end{aligned} \end{aligned} $$
Soalan 3:
Panjang gelombang spektrum garis kuning bagi natrium ialah 590 nm. Berapakah tenaga kinetik yang dimiliki oleh satu elektron yang mempunyai panjang gelombang de Broglie yang sama dengan garis kuning bagi spektrum natrium?
Jawapan:
$$ \begin{aligned} &\text { Panjang gelombang de Broglie, }\\ &\begin{aligned} \lambda_{\mathrm{e}} & =\frac{h}{p} \\ \lambda_{\mathrm{e}} & =\frac{h}{m V} \\ V & =\frac{h}{m \lambda_{\mathrm{e}}} \\ V & =\frac{6.63 \times 10^{-34}}{\left(9.11 \times 10^{-31}\right)\left(590 \times 10^{-9}\right)} \\ & =1233.51 \mathrm{~ms}^{-1} \end{aligned} \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Tenaga kinetik, } K\\ &\begin{aligned} & =\frac{1}{2} m V^2 \\ & =\frac{1}{2}\left(9.11 \times 10^{-31}\right)(1233.51)^2 \\ & =6.93 \times 10^{-25} \mathrm{~J} \end{aligned} \end{aligned} $$
Panjang gelombang spektrum garis kuning bagi natrium ialah 590 nm. Berapakah tenaga kinetik yang dimiliki oleh satu elektron yang mempunyai panjang gelombang de Broglie yang sama dengan garis kuning bagi spektrum natrium?
Jawapan:
$$ \begin{aligned} &\text { Panjang gelombang de Broglie, }\\ &\begin{aligned} \lambda_{\mathrm{e}} & =\frac{h}{p} \\ \lambda_{\mathrm{e}} & =\frac{h}{m V} \\ V & =\frac{h}{m \lambda_{\mathrm{e}}} \\ V & =\frac{6.63 \times 10^{-34}}{\left(9.11 \times 10^{-31}\right)\left(590 \times 10^{-9}\right)} \\ & =1233.51 \mathrm{~ms}^{-1} \end{aligned} \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Tenaga kinetik, } K\\ &\begin{aligned} & =\frac{1}{2} m V^2 \\ & =\frac{1}{2}\left(9.11 \times 10^{-31}\right)(1233.51)^2 \\ & =6.93 \times 10^{-25} \mathrm{~J} \end{aligned} \end{aligned} $$
