Soal 1Pada percobaan penyinaran suatu lempeng logam yang fungsi kerja logam adalah 2,1 eV, jika kecepatan rambat cahaya 300000 km/s, tetapan Planck h = 6,6 x 10−34 Js, tentukan a energi cahaya minimal yang diperlukan agar elektron lepas dari logam, b frekuensi cahaya minimal yang diperlukan agar elektron lepas dari logam, c panjang gelombang maksimum yang diperbolehkan agar elektron lepas dari logam. Jawab; Fungsi kerja logam W0 = 2,1 eV = 2,1 eV x 1,60 x 10-19 J = 3,36 x 10-19 J, tetapan Planck h = 6,6 x 10-34 Js. a energi cahaya minimal yang diperlukan agar elektron lepas dari logam adalah Energi minimal = energi ambang atau fungsi kerja logam Wo = 2,1 eV = 3,36 x 10-19 J b frekuensi cahaya minimal yang diperlukan agar elektron lepas dari logam Wo = hf0 3,36 x 10-19 J = 6,6 x 10−34 Js x fo f0 = 5,1 x 1014 Hz c panjang gelombang maksimum yang diperbolehkan agar elektron lepas dari logam Wo = hf0 = hc/λ0 λ0 = hc/W0 = 6,6 x 10-34 Js3,0 x 108 m/s/3,36 x 10-19 J = 5,89 x 10-7 m = 589 nm Soal 2 Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8,0 x 1014 Hz dan logam tersebut disinari dengan cahaya yang mempunyai frekuensi 1015 Hz. Jika tetapan Planck = 6,6 x 10-34 Js, tentukan energi kinetik elektron yang terlepas dari permukaan logam tersebut. Jawab; Frekuensi ambang f0 = 8,0 x 1014 Hz; frekuensi foton cahaya f = 1015 Hz; tetapan Planck = 6,6 x 10-34 Js, maka energi kinetik elektron dapat kita peroleh dengan EKm = hf – W0 EKm = hf – hf0 = 6,6 x 10-34 Js1015 Hz – 8,0 x 1014 Hz EKm = 1,32 x 10-19 J Karena 1,6 x 10-19 J = 1 eV, maka EKm dapatlah kita nyatakan dalam satuan eV yaitu EKm = 1,32 x 10-19 J/1,60 x 10-19 J = 0,825 eV Soal 3 Jika diketahui fungsi kerja logam adalah 2,2 eV dan cahaya yang digunakan memiliki panjang gelombang 450 nm dengan konstanta Planck 6,6 x 10−34 Js, tentukan; a energi ambang logam dalam satuan joule, b frekuensi ambang logam; c panjang gelombang maksimum yang diperlukan untuk melepas elektron dari logam, d panjang gelombang dari cahaya yang digunakan; e frekuensi dari cahaya yang digunakan, f energi foton cahaya yang digunakan dan g energi kinetik dari elektron yang lepas dari logam. Jawab; diketahui fungsi kerja logam W0 = 2,2 eV; panjang gelombang cahaya λ = 450 nm = 450 x 10-9 m. a energi ambang logam adalah Wo = 2,2 x 1,6 x 10−19 Joule = 3,52 x 10−19 J b frekuensi ambang Wo = hfo 3,52 x 10−19 J = 6,6 x 10−34 x fo fo = 5,33 x 1014 Hz = 533 GHz c panjang gelombang maksimum yang diperlukan untuk melepas elektron dari logam λ0 = c/f0 λ0 = 3 x 108 m/s/5,33 x 1014 Hz = 5,63 x 10-7 m = 563 nm d panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah λ = 450 nm = 450 x 10−9 m = 4,5 x 10−7 m e frekuensi dari cahaya yang digunakan adalah f = c/λ = 3 x 108 m/s/4,5 x 10−7 m f = 6,67 x 1014 Hz = 667 GHz f energi cahaya yang digunakan adalah E = hf E = 6,6 x 10−34 Js x 6,67 x 1014 Hz = 4,40 x 10−19 J E = 2,75 eV g energi kinetik dari elektron yang lepas dari logam adalah E = Wo + Ek 4,40 x 10−19 J = 3,52 x 10−19 J + Ek Ek = 0,88 x 10−19 J = 0,55 eV Soal 4 Permukaan suatu lempeng logam tertentu disinari dengan cahaya monokromatik. Percobaan ini diulang dengan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Ternyata, tidak ada elektron keluar jika lempeng disinari dengan panjang gelombang di atas 500 nm. Dengan menggunakan panjang gelombang tertentu λ, ternyata dibutuhkan tegangan 3,1 volt untuk menghentikan arus fotolistrik yang terpancar dari lempeng. Tentukan panjang gelombang λ tersebut. Jawab; Diketahui; panjang gelombang ambang λ0 = 500 nm, potensial penghenti V0 = 3,1 Volt, EKmaks = eV0, dengan e = muatan elektron = 1,6 x 10-19 C. Besar hc = 19,8 x 10-26 Jm EKmaks = hf – hf0 eV0 = hf – hf0 eV0 = hc/λ– hc/λ0 1,6 x 10-19 C3,1 volt = 19,8 x 10-26 Jm/λ – 19,8 x 10-26 Jm/500 x 10-9 m 4,96 x 10-19 = 19,8 x 10-26/λ – 3,96 x 10-19 8,92 x 10-19 = 19,8 x 10-26/λ λ = 2,22 x 10-7 m = 222 nm