Pembahasan Soal Efek Fotolistrik

Solusi Soal Efek Fotolistrik
1. Soal
Frekuensi foton yang dihamburkan oleh elektron bebas akan lebih kecil dibanding saat datang adalah hasil ....(SPMB 2005)
A. Efek Fotolistrik
B. Efek Compton
C. Produksi Pasangan
D. Produksi Sinar - X
E. Radiasi Benda Hitam
Pembahasan
Efek Compton adalah peristiwa terhamburnya foton karena menumbuk elektron dan sebagian energi foton terserap oleh elektron sehingga energi foton berkurang dan frekuensinya mengecil.
Jawaban B
2. Soal
Keberadaan tingkat energi di dalam atom dapat ditunjukkan secara langsung dengan mengamati bahwa...(SNMPTN 2008)
A. Atom dapat memancarkan spectrum garis
B. Fotoelektron hanya dapat dipancarkan dari permukaan loga ketika cahaya yang menyinari memiliki panjang gelombang kritis
C. Partikel Alfa dipantulkan balik dengan sudut besar oleh atom - atom di dalam zat padat
D. Sinar X terhambur bila mengenai padatan Kristal
E. Atom - atom di dalam zat padat mendisfraksikan elektron seperti pada gejala difraksi sinar X oleh kristal.
Pembahasan
Atom dapat memancarkan spektrum garis jika terjadi perpindahan elektron dari kulit luar ke kulit dalam.
Jawaban A
3. Soal
Mana pernyataan yang benar mengenai efek fotolistrik? (SBMPTN 2013)
A. Energi kinetik maksimum fotoelektron tidak bergantung intensitas cahaya
B. Menaikkan intensitas cahaya menambah laju perpindahan energi ke logam
C. Elektron akan teremisi hanya bila frekuensi cahaya datang sama dengan frekuensi tertentu
D. Terdapat jeda waktu antara pencahayaan dan teremisinya elektron yang digunakan elektron untuk menyerap energi agar bisa lepas dari logam
E. Tidak ada hubungan antaraa cahaya dan energi kinetik fotoelektron.
Pembahasan
Energi kinetik maksimum (energi fotolistrik) bergantung pada: energi ambang logam, frekuensi foton dan panjang gelombang foton.
Intensitas cahaya tidak berpengaruh pada energi fotolistrik. Intensitas cahaya berpengaruh pada jumlah/cacah elektron yang lepas.
Jawaban A
4. Soal

Pada saat cahaya kuning  dikenakan pada suatu logam diamati adanya fotoelektron yang lepas dari logam tersebut. Pada saat itu terjadi, selanjutnya intensitas cahaya kuning kemudian diperkecil hingga mendekati nol. Gejala yang diamati adalah? (SNMPTN 2008)

1. Laju maksimum gerak fotoelektron yang lepas menjadi berkurang
2. Fotoelektron menjadi tidak mampu lepas dari logam
3. Tenaga kinetik maksimum fotoelektron yang lepas menjadi kecil
4. Cacah fotoelektron menjadi berkurang

Pembahasan

1. Kecepatan cahaya (foton) selalu tetap

2. Intensitas cahaya berpengaruh atau berbanding lurus terhadap jumlah cacah fotoelektron yang keluar pada saat terjadi efek fotolistrik

3. Tenaga kinetik maksimum fotoelektron bergantung frekuensi cahaya yang digunakan dalam percobaan

4. Jika intensitas foton bekurang maka cacah elektron yang lepas pada fotoelektron semakin sedikit.

Jawaban D

5. Soal
Dari hukum pergeseran Wien untuk radiasi termal benda hitam dapat disimpulkan bahwa? (SNMPTN 2010)
1. Makin tinggi suhu benda, benda tersebut akan cenderung berwarna merah
2. Makin tinggi suhu benda, frekuensi gelombang radiasi benda tersebut semakin tinggi
3. Intensitas radiasi benda hitam tidak bergantung pada temperatur
4. Makin rendah suhu suatu benda, benda tersebut akan cenderung berwarna merah
Pembahasan
Berdasarkan hukum pergeseran Wien, $\lambda T= konstan$
Semakin besar suhu benda, maka frekuensi gelombang radiasi semakin besar.
$T\sim \frac{1}{\lambda}$ maka $T\sim f$

Makin rendah suhu benda maka frekuensi gelombang radiasi semakin tinggi (merah)
Jawaban C
6. Soal

Cahaya hijau mempunya panjang gelombang lebih pendek daripada cahaya merah. Intensitas yang sama dari kedua cahaya itu ditembakkan pada dua logam yang identik sehingga mampu melepaskan sejumlah elektron dari permukaan logam tersebut. Pernyataan berikut yang benar adalah? (SNMPTN 2011)

A. Sinar hijau melepaskan elektron dalam jumlah yang lebih besar
B. Sinar merah melepaskan elektron dalam jumlah yang lebih besar
C. Kedua sinar melepaskan elektron dalam jumlah yang sama
D. Sinar merah melepaskan elektron dengan kecepatan maksimum yang lebih besar
E. Kedua sinar melepaskan elektron dengan kecepatan maksimum yang sama.
Pembahasan
Cacah atau jumlah elektron  yang lepas dari permukaan logam sebanding dengan jumlah intensitas foton. Intensistass sinar hijau dan sinar merah sama maka jumlah elektron yang terlepas dari permukaan logam sama.
Jawaban C

7. Soal

Frekuensi ambang untuk emisi fotolistrik pada kalsium adalah $7,7\times 10^{14}Hz$. Jika sinar dengan panjang gelombang $3000\; \dot{A}$  diarahkan pada permukaan kalsium, maka energi kinetik maksimum elektron foto yang lepas adalah? (SBMPTN 2014)

A. $1,52 \times 10^{-19}joule$

B. $3,04 \times 10^{-19}joule$

C. $6,08 \times 10^{-19}joule$

D. $12,16 \times 10^{-19}joule$

E. $24,32\times 10^{-19}joule$

Pembahasan
Diketahui

$f_{o}=7,7\times 10^{14}Hz$

$\lambda=3000\; \dot{A}=3\times 10^{-7}m$

$\lambda=3000\; \dot{A}=3\times 10^{-7}m$

Energi fotolistirk (Ek)

\begin{aligned}E&=W+E_{k}\\ E_{k}&=E-W\\ E_{k}&=h\frac{c}{\lambda}-hf_{o}\\ E_{k}&=(6,6\times 10^{-34})\frac{3\times 10^{8}}{3\times 10^{-7}}-(6,6\times 10^{-34})(7,7\times 10^{14})\\ E_{k}&=1,52\times 10^{-19}\;joule\end{aligned}

Jawaban A
8. Soal
Permukaan logam tertentu mempunyai fungsi kerja W joule. Bila konstanta Planck h Joule sekon, maka energi kinetik maksimum fotoelektron  yang dihasilkan oleh cahaya berfrekuensi $\nu$ Hz adalah ....Joule (UMPTN 1997)
A. $W+h\nu$
B. $\displaystyle \frac{W}{\nu}$
C. $W-h\nu$
D. $\displaystyle \frac{h\nu}{W}$
E. $h\nu-W$
Pembahasan

Diketahui

W = fungsi kerja

$\nu$ = frekuensi cahaya

maka

\begin{aligned}E&=W+E_{k}\\ E_{k}&=E-W\\ E_{k}&=h\nu-W\end{aligned}

Jawaban E
9. Soal

Permukaan sebuah lempeng logam natrium disinari dengan seberkas foton berenergi  4,43 eV. Jika fungsi kerja natrium adalah 2,28 eV, maka energi kinetik maksmium elektron yang dihasilkan? (SNMPTN 2012)

A. 2,15 eV 

B. 2,28 eV

C. 4,56 eV

D. 6,71 eV

E. 8,86 eV

Pembahasan
Diketahui
E = 4,43 eV
W =2,28 eV
Maka energi kinetik elektron

\begin{aligned} E&=W+E_{k}\\ E_{k}&=E-W\\ E_{k}&=4,43-2,28\\ E_{k}&=2,15\;eV\end{aligned}
Jawaban A
10. Soal

Grafik di atas menunjukkan HUBUNGan antara energi kinetik maksimum elektron (Ek) terhadap frekuensi foton (f) pada efek fotolistrik. Jika konstanta Planck $6,6\times 10^{-34}Js$ dan  $1\;eV= 1,6\times 10^{-19}J$, maka besar f adalah ....Hz (UMPTN 1996)

A.  $48\times 10^{14}$
B.  $48\times 10^{14}$
C.  $48\times 10^{14}$
D. $48\times 10^{14}$
E.  $48\times 10^{14}$

Pembahasan
Dari grafik

$E_{k}=0,2\; eV$

$W=3,7\; eV$

maka besar frekuensi foton (f)

\begin{aligned}E&=W+E_{k}\\ E&=3,7+0,2\\ E&=3,9\; eV\\ E&=3,9\times 1,6\times 10^{-19} joule\\ E&=6,24\times 10^{-19}\\ hf&=6,24\times 10^{-19}\\ f&=\frac{6,24\times 10^{-19}}{6,6\times 10^{-34}}\\ f&=9,5\times 10^{Hz}\end{aligned}

Jawaban D

11. Soal

Ada percobaan efek fotolistrik, diperoleh potensial penghenti $V_{1}$ untuk penyinaran dengan panjang gelombang 500 nm dan potensial penghenti 2,0 V untuk penyinaran dengan panjang gelombang 400 nm. Jika panjang gelombang ambang untuk logam target sama dengan 600 nm, nilai $V_{1}$ sama dengan . . . .V
A. 1,0 
B. 0,9
C. 0,8
D. 0,7
E. 0,6 
Pembahasan

Diketahui:
$V_{2}=2\;volt$
$\lambda_{1}=500\; nm$
$\lambda_{2}=400\; nm$
$V_{1}= . . . . ?$
\begin{aligned}E&=E_{o}+E_{k}\\ E_{k}&=E-E_{o}\\ qV&=hc\left(\frac{1}{\lambda}-\frac{1}{\lambda_{o}} \right)\\ V&=\frac{hc}{q}\left(\frac{1}{\lambda}-\frac{1}{\lambda_{o}}\right)\\ \frac{V_{1}}{V_{2}}&=\frac{\frac{hc}{q}\left(\frac{1}{\lambda_{1}}-\frac{1}{\lambda_{o}}\right)}{\frac{hc}{q}\left(\frac{1}{\lambda_{2}}-\frac{1}{\lambda_{o}}\right)}\\ \frac{V_{1}}{V_{2}}&=\frac{\left(\frac{1}{\lambda_{1}}-\frac{1}{\lambda_{o}}\right)}{\left(\frac{1}{\lambda_{2}}-\frac{1}{\lambda_{o}}\right)}\\ \frac{V_{1}}{V_{2}}&=\frac{\frac{\lambda_{o}-\lambda_{1}}{\lambda_{1}\lambda_{o}}}{\frac{\lambda_{o}-\lambda_{2}}{\lambda_{2}\lambda_{o}}}\\ \frac{V_{1}}{V_{2}}&=\frac{(\lambda_{o}-\lambda_{1})\lambda_{2}}{(\lambda_{o}-\lambda_{2})\lambda_{1}}\\ \frac{V_{1}}{2}&=\frac{(600-500)400}{(600-400)500}\\ \frac{V_{1}}{2}&=\frac{4}{10}\\ V_{1}&=\frac{4}{5}\;volt\end{aligned}
Jawaban C

12. Soal

Pada suatu percobaan efek fotolistrik diperoleh nilai $\frac{hc}{e}=12,4\times 10^{-7}\; Jm/C$ dengan h tetapan Planck, c kelajuan cahaya dalam vakum dan e muatan elektron. Energi kinetik maksimum yang mungkin dimiliki elektron yang lepas sama dengan 1,03 eV ketika percobaan dilakukan dengan foton berpanjang gelombang 400 nm. Panjang gelombang ambang untuk logam target sama dengan . . . . nm.
A. 450
B. 500
C. 550
D. 600
E. 650

Pembahasan

Diketahui
Efek Fotolistrik 

$\lambda =400\; nm$
$E_{k}=1,03\; eV=1,03\times 1,6 \times 10^{-19}\; joule$ maka
\begin{aligned} V&=\frac{E_{k}}{q}\\ V&=\frac{1,03\times 1,6\times 10^{-19}}{1,6\times 10^{-19}}\\ V&=1,03\;volt\end{aligned}
Energi Kinetik
\begin{aligned}E_{k}&=E-E_{o}\\ qV&=hc\left(\frac{1}{\lambda}-\frac{1}{\lambda_{o}}\right)\\ V&=\frac{hc}{q}\left(\frac{1}{\lambda}-\frac{1}{\lambda_{o}}\right)\\ 1,03&=12,4\times 10^{-7}\left(\frac{1}{400\times 10^{-9}-\frac{1}{\lambda_{o}}}\right)\\ \frac{1,03}{12,4\times 10^{-7}}&=\frac{1}{4\times 10^{-7}}-\frac{1}{\lambda_{o}}\\ 0,167\times 10^{7}&=\frac{1}{\lambda_{o}}\\ \lambda_{o}&=\frac{1}{0,167\times 10^{7}}\\ \lambda_{o}&=5,988\times 10^{-7}m\\ \lambda&=600\; nm\end{aligned}

Jawaban D

13. Soal

Dalam eksperimen efek fotolistrik potensial yang dibutuhkan untuk menghentikan elektron - elektron yang lepas . . . .  (UM UGM 2017)
A. sama untuk semua intensitas berkas cahaya yang digunakan
B. semakin tinggi jika intensitas berkas cahaya yang digunakan semakin tinggi
C. semakin tinggi jika panjang gelombang cahaya yang digunakan semakin besar
D. sama untuk berbagai frekuensi cahaya yang digunakan
E. semakin rendah jika intensitas berkas cahaya yang digunakan semakin tinggi

Pembahasan

Faktor yang mempengaruhi nilai energi fotolistrik
# fungsi kerja atau energi ambang logam
# frekuensi foton
# panjang gelombang foton
Intensitas tidak mempengaruhi energi fotolistrik, hanya mempengaruhi jumlah elektron yang lepas dari logam.

Jawaban A

13. Soal

Fungsi kerja logam A dua kali fungsi kerja logam B. Hal ini berarti? (UM UGM 2017)

A. frekuensi minimal berkas cahaya untuk terjadinya efek fotolistrik pada logam A dua kali frekuensi minimal untuk terjadinya efek fotolistrik pada logam B.

B. frekuensi minimal berkas cahaya untuk terjadinya efek fotolistrik pada logam B dua kali frekuensi minimal untuk terjadinya efek fotolistrik pada logam A.

C. akibat foton dengan frekuensi yang sama, energi kinetik elektron yang lepas dari logam B.

D. akibat foton dengan frekuensi yang sama, energi kinetik elektron yang lepas dari logam B dua kali energi kinetik elektron yang lepas dari logam A.

E. akibat foton dengan frekuensi yang sama, energi kinetik elektron yang lepas dari logam A sama dengan energi kinetik elekron yang lepas dari logam B.

Pembahasan

Diketahui
Efek Fotolistrik
Fungsi kerja logam A dua kali fungsi kerja logam B
maka:
\begin{aligned} Eo_{A}&=2Eo_{B}\\ h.fo_{A}&=2h.fo_{B}\\ fo_{A}&=2fo_{B} \end{aligned}
frekuensi minimal berkas cahaya untuk terjadinya efek fotolistrik pada logam A dua kali frekuensi minimal untuk terjadinya efek fotolistrik pada logam B

Jawaban A