Contoh soal pembiasan prisma dan pembahasannya

Pembiasan prisma

Nomor 1
Seberkas sinar datang dengan sudut 30^o pada suatu prisma sama kaki dengan sudut puncak 30^o yang berada diudara. Jika sinar tersebut mengalami deviasi minimum, maka indeks bias prisma adalah....
A. 0,5
B. 1,0
C. 1,5
D. 2
E. 2,5

Pembahasan
Diketahui:

θ1 = 30^o

β = 30^o

nm = 1 (udara)
Ditanya: np
Jawab:
Hitung terlebih dahulu sudut deviasi minimum
Dm = 2 θ1 - β

Dm = 2 . 30^o - 30^o = 30^o

Menghitung np
Dm = (np / nm - 1) β
30 = (np / 1 - 1) 30
np / 1 = 1
np = 1
Jawaban: b

Nomor 2
Hubungan antara sudut deviasi D dengan sudut datang r adalah seperti gambar dibawah. Prisma berada diudara (n = 1) maka indeks bias prisma jika tan 37^o = 3/4 adalah...
A. 1,2
B. 1,3
C. 1,4
D. 1,5
E. 1,6

Pembahasan
Diketahui:

Dm = 14^o

θ1 = 37^o

nm = 1
Ditanya: np = ...
Jawab
Hitung terlebih dahulu β

β = 2 θ1 - Dm = 2 . 37^o - 14^o = 60^o

Menghitung np
nm sin 1/2 (β + Dm) = np sin 1/2 β

1 sin 1/2 (60^o + 14^o) = np sin 1/2 . 60^o

sin 37^o = np sin 30^o

4/5 = np . 1/2
np = 1,6
Jawaban: E

Nomor 3
Suatu prisma memiliki penampang berupa segitiga sama sisi dengan indeks bias 1,5. Suatu sinar monokromatik dijatuhkan pada salah satu bidang pembiasnya hingga jatuh tegak lurus bidang. Setelah sinar keluar dari prisma, sudut penyimpangan sinar terhadap arah semula adalah...

A. 30^o

B. 45^o

C. 60^o

D. 75^o

E. 90^o

Pembahasan
Diketahui:
np = 1,5
θ1 = 90^o (tegak lurus)
β = 60^o (sama sisi)
Ditanya: Dm
Jawab:
Dm = (np / nm - 1) β

Dm = (1,5 / 1 - 1) 60^o

Dm = 30^o

Jawaban: A

Nomor 4
Sebuah prisma kaca flinta mempunyai sudut puncak 10^o. Diketahui indeks bias kaca flinta untuk kedua sinar tersebut nm = 1,644 dan nb = 1,664. Dalam keadaan deviasi minimum, besar sudut dispersi antara sinar inframerah dengan sinar ungu adalah...
A. 0,1 derajat
B. 0,2 derajat
C. 0,3 derajat
D. 0,4 derajat
E. 0,5 derajat

Pembahasan
Diketahui:

β = 10^o

nm = 1,644
nb = 1,664
Ditanya: Dp
Jawab:
Dp = (nb - nm) β
Dp = (1,664 - 1,644) 10
Dp = 0,2
Jawaban: B

Nomor 5 (Soal Essay)

Seberkas sinar dijatuhkan pada suatu prisma sama sisi yang berada diudara dengan sudut datang 45^o dan terjadi deviasi minimum. Tentukan besar sudut deviasi minimum dan indeks bias prisma?

Pembahasan
Diketahui:

θ1 = 45^o

β = 60^o (sama sisi)
nm = 1 (udara)
Ditanya: Dm dan np
Jawab:
Terlebih dahulu hitung Dm
Dm = 2 θ1 - β

Dm = 2 . 45^o - 60^o = 30^o

Menghitung np
Dm = (np / nm - 1) β

30^o = (np / 1 - 1 ) 30^o

np = 1

Pembahasan soal polarisasi

Contoh soal polarisasi dan pembahasannya

Nomor 1
Sudut kritis cahaya suatu zat adalah 37^o (sin 37^o = 0,6) maka sudut polarisasi untuk zat tersebut adalah...

A. 41^o

B. 50^o

C, 59^o

D. 70^o

E. 82^o

Pembahasan
Diketahui:
Sin Ik = 0,6 = 6 / 10
Ditanya: Ip = ....
Jawab:
tan Ip = n2 / n1 = 10 / 6 = 1,67

Ip = 59^o

Jawaban: C

Nomor 2
Seberkas cahaya tak terpolarisasi dipantulkan oleh selembar kaca (n = 1,5) yang tercelup didalam alkohol (n = 1,44). Jika sinar pantulnya terpolarisasi, maka sudut polarisasinya adalah....
A. arc tan 2,1
B. arc tan 1,4
C. arc tan 1,2
D. arc tan 1,04
E. arc tan 0,93

Pembahasan
Diketahui:
n2 = 1,5
n1 = 1,44
Ditanya: Ip
Jawab:
tan Ip = n2 / n1 = 1,5 / 1,44 = 1,04
Ip = arc tan 1,04
Jawaban: D

Nomor 3 (soal essay)
Cahaya matahari jatuh permukaan air yang indeks biasnya 4/3 sehingga menghasilkan cahaya pantul terpolarisasi linear. Hitunglah:
a. Sudut polarisasi
b. Sudut bias

Pembahasan
Diketahui:
n2 = 4/3
n1 = 1
Ditanya: Ip dan r
Jawab:
Menghitung Ip
tan Ip = n2 / n1 = (4/3) / 1 = 4/3 = 1,33

Ip = arc tan 1,33 = 53^o

Menghitung sudut bias
n1 sin Ip = n2 cos r
1 sin 53^o = 1,33 cos r
0,8 = 4/3 cos r
cos r = 0,067
r = arc cos 0,067

Nomor 4
Suatu cahaya tak terpolarisasi mengenai polaroid pertama dengan intensitas Io. Tentukan intensitas cahaya yang keluar dari sistem polaroid yang terdiri dari dua polaroid jika sudut antara kedua sumbu transmisi adalah 30^o?

Pembahasan
Diketahui:

r = 30^o

Ditanya: I2
Jawab:
I2 = 1/2 Io cos² r
I2 = 1/2 Io cos² (30^o)
I2 = 3/8 Io

Pembahasan soal gelombang stasioner

Gelombang stasioner

Dibawah ini merupakan pembahasan soal fisika tentang gelombang stasioner. Bahasan ini adalah termasuk dalam bahasan gejalan gelombang. Jadi gelombang stasioner merupakan pelajaran kelas XII MIA atau IPA kalau pakai kurikulum 2006.

Pembahasan soal ini dimaksudkan untuk membantu para siswa yang sedikit kesulitan mempelajari fisika. Pembahasan ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi ulangan harian, UTS, UAS, Ujian nasional, Ujian sekolah dan ujian lainnya. Oke langsung saja dapat disimak pembahasannya dibawah ini.

Nomor 1
Persamaan gelombang stasioner dirumuskan oleh y = 2 cos π (0,1 x) sin 10πt dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Cepat rambat gelombang tersebut adalah...
A. 1.000 π m/s
B. 1.000 m/s
C. 500 π m/s
D. 500 m/s
E. 100 m/s

Pembahasan
Diketahui:
A = 1 m
k = 0,1 π
ω = 10 π
Ditanya: v
Jawab:
Tentukan terlebih dahulu panjang gelombang dan frekuensi
λ = 2π / k = 2π / 0,1 π = 20 m
f = ω / 2π = 10π / 2π = 5 Hz
Menghitung v
v = λ . f = 20 m . 5 Hz = 100 m/s
Jawaban: E

Nomor 2
Suatu gelombang stasioner dengan persamaan y = 0,1 sin 20πt cos 4πx dengan y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Jarak titik simpul kelima dari ujung pantul adalah...
A. 0,5 m
B. 0,75 m
C. 1,0 m
D. 1,125 m
E. 1,23 m

Pembahasan
Diketahui:
k = 4π
ω = 20π
Ditanya: S5
Jawab:
Hitung terlebih dahulu panjang gelombang
λ = 2π / k = 2π / 4π = 0,5 m
Menghitung letak simpul gelombang stasioner ujung bebas.
S5 = (2n - 1) 1/4 λ
S5 = (2 . 5 - 1) 1/4 . 0,5 m = 1,125 m
Jawaban: D

Nomor 3 (soal essay)
Seutas tali panjangnya 3 m. Salah satu ujungnya diikat dan ujung lain digetarkan terus menerus sehingga membentuk gelombang stasioner. Pada tali terbentuk 3 gelombang penuh. Apabila diukur dari ujung terikat, tentukan jarak perut ketiga?

Pembahasan
λ = 1 m
Ditanya: P3 ujung terikat
Jawab
P3 = (2n - 1) 1/4 λ = (2 . 3 - 1) 1/4 . 1m = 5/4 m

Contoh soal daya urai alat optik dan pembahasannya

Daya urai alat optik

Contoh soal daya urai nomor 1

Jarak lampu sebuah mobil 122 cm. Panjang gelombang rata-rata cahaya yang dipancarkan kedua lampu mobil itu 500 nm. Jika nyala kedua lampu itu diamati oleh seseorang yang diameter pupil matanya 2 mm, maka jarak maksimum mobil dengan orang tersebut supaya nyala kedua lampu masih tampak terpisah adalah...
A. 250 m
B. 400 m
C. 2500 m
D. 4000 m
E. 5000 m

Pembahasan
Diketahui:
dm = 122 cm = 1,22 m
λ = 500 nm = 500 . 10^-9 m
D = 2 mm = 0,002 m
Ditanya: L = ...
Jawab :

L = 4000 m
Jawaban: D

Contoh soal daya urai nomor 2

Suatu layar monitor komputer dirancang sedemikian rupa sehingga pemakai dengan jarak lihat 120 cm dapat melihat tampilan gambar dengan pada monitor dengan kualitas gambar yang bagus. Jika diameter pupil mata 2 mm, indeks bias mata 1,33 dan panjang gelombang cahaya tampak 6000 angtrong, maka jarak titik titik penyusun gambar haruslah...
A. 0,20 mm
B. 0,27 mm
C. 0,33 mm
D. 0,45 mm
E. 0,50 mm

Pembahasan
Diketahui:
L = 120 cm = 1,2 m
D = 2 mm = 0,002 m
nm = 1,33
λ = 6000 A = 6 . 10^-7 m
Ditanya: dm = ...
Jawab:
Hitung terlebih dahulu panjang gelombang cahaya didalam mata:
n1 . λ1 = n2 . λ2
λ2 = 1 . 6 . 10^-7 m / 1,33 = 4,5 . 10^-7 m
Menghitung dm

dm = 0,33 m
Jawaban: C

Materi dan pembahasan soal fisika inti

MATERI FISIKA INTI

DEFEK MASSA

Yaitu berkurangnya massa inti atom karena berubah menjadi energi.



Keterangan:
Δm = defek massa.
Z = nomor atom = banyak proton/elektron.
N = banyak neutron.
ΣmP = jumlah massa proton.
ΣmN = jumlah massa neutron.
mi = massa inti.

ENERGI IKAT

Adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan partikel-partikel penyusun inti menjadi partikel-partikel terpisah.

REAKSI INTI

Secara umum reaksi inti dinotasikan dengan:
A + X → B + Y + E
Dengan E menyatakan energi reaksi. Besar energi reaksi:



Keterangan:
mA = massa partikel A
mY = massa partikel Y
mB = massa partikel B
mX = massa partikel X

RADIOAKTIVITAS

Yaitu peristiwa terurainya beberapa inti atom tertentu secara spontan yang diikuti dengan pancaran partikel alfa, partikel beta, atau radiasi gamma. Sinar-sinar yang dipancarkan disebut sinar radioaktif. Sedangkan, zat yang memancarkan sinar radioaktif disebut zat radioaktif.



Dengan T1/2 = waktu paruh dan λ = konstanta peluruhan.
Dengan mengetahui waktu paruh, jumlah inti radioaktif dan aktivitas dapat ditentukan.



Keterangan:
N = jumlah inti yang tersisa.
N0 = jumlah inti mula-mula.
A = aktivitas radioaktif (Bq).
A0 = aktivitas radioaktif mula-mula (Bq).
t = waktu.
T1/2 = waktu paruh.

Suatu keping tipis jika diterobos sinar radioaktif maka intensitas sinar tersebut (I) setelah meninggalkan keping akan berkurang.



Keterangan:
I = intensitas akhir.
I0 = intensitas mula-mula.
d = tebal lapisan.
HVL = 0,693 / µ = Lapisan harga paruh.
µ = koefisien pelemahan.

MANFAAT ZAT RADIOAKTIF

Bidang kedokteran

1) Pengujian fungsi kelenjar gondok dengan isotop I-131, I-123, atau Tc-99
2) Mensterilkan alat-alat kesehatan dan membunuh sel-sel kanker dengan radioisotop Co-60
3) Mendeteksi kerusakan jantung dengan Tc-99 dan Ti-201.
4) Mendeteksi penyumbatan dalam peredaran darah dengan menggunakan larutan garam yang mengandung Na-24.
5) Mendeteksi kerusakan tulang dan paru-paru dengan menggunakan radioisotop Tc-99
6) Uji faal ginjal dengan menggunakan isotop I-131.

Bidang pertanian dan peternakan

1) Pemuliaan tanaman untuk menghasilkan bibit unggul dengan teknologi iradiasi bibit tanaman.
2) Pengendalian hama tanaman yaitu menjadikan hama jantan yang steril (mandul).
3) Menghasilkan makanan tambahan ternak yang dapat meningkatkan berat badan ternak.
4) Menghasilkan vaksin untuk mencegah penyakit berak darah pada ayam.

Bidang industri

1) Sebagai perunut yaitu untuk mengamati kebocoran tangki dan pipa serta mengamati kebocoran bendungan.
2) Untuk mengetahui keretakan pada pesawat terbang dan gedung.
3) Untuk vulkanisir karet alam, pelapisan permukaan kayu, serta pembuatan zat aditif untuk industri sepatu.

Bidang arkeologi

Mengatur umur fosil dan benda-benda purbakala dengan menggunakan radioisotop C-14.

Bidang hidrologi

1) Mempelajari kecepatan aliran sungai.
2) Mengetahui rembesan air laut ke darat.
3) Mengukur pendangkalan di pelabuhan, danau, dan sungai.

Contoh soal fisika inti dan pembahasan

Pembahasan soal defek massa

Nomor 1
Massa inti atom 20Ca40 adalah 40,078 sma. Jika massa proton = 1,0078 sma dan neutron = 1,0087 sma, defek massa pembentukan 20Ca40 adalah.....
A. 0,165 sma
B. 0,252 sma
C. 0,262 sma
D. 0,320 sma
E. 0,330 sma

Pembahasan:
Diketahui:
Z = 20
A = 40
N = A – Z = 40 – 20 = 20
mi = 40,078 sma
mP = 1,0078 sma
mN = 1,0087
Ditanya: Δm = ...
Jawab:
Δm = [(Z . mP + N . mN) – mi]
Δm = [(20 . 1,0078 + 20 . 1,0087) – 40,078]
Δm = (20,156 + 20,174) – 40,078
Δm = 40,33 – 40,078 = 0,252 sma

Pembahasan soal energi ikat inti

Apabila massa inti 6C12 = 12, massa proton = 1,00783 sma, dan massa neutron = 1,008665 sma (1 sma = 931 MeV), maka energi ikat inti tersebut adalah...
A. 41,107 MeV
B. 47,110 MeV
C. 72,141 MeV
D. 92,141 MeV
E. 107,92 MeV

Pembahasan:
Diketahui:
mP = 1,00783 sma
mN = 1,008665 sma
m 6C12 = 12 sma
Ditanya: E = ...
a. Terlebih dahulu hitung Δm.
Δm = [(Z . mP + N . mN) – mi]
Δm = [(6 . 1,00783 + 6 . 1,008665) – 12]
Δm = (6,04698 + 6,05199) – 12
Δm = 12,09897– 12 = 0,09897 sma
b. Menghitung E.
E = Δm . 931 MeV = 0,09897 . 931 MeV
E = 92,141 MeV
Jawaban: D

Pembahasan soal energi reaksi inti

Nomor1
Perhatikan reaksi fusi berikut.
1H1 + 1H1→ 1H2 + 1e0 + E
Jika massa atom 1H1 = 1,009 sma, 1H2 = 2,014 sma, 1e0 = 0,006 sma dan 1 sma setara dengan energi 931 MeV, maka energi yang dihasilkan dari reaksi ini adalah.....
A. 1,862 MeV
B. 1,892 MeV
C. 1,982 MeV
D. 2,289 MeV
E. 2,298 MeV

Pembahasan:
Diketahui:
m 1H1 = 1,009 sma
m 1d2 = 2,014 sma
m 1e0 = 0,006 sma
Ditanya: E = ...
Jawab:
E = [(m 1H1 + m 1H1) – (m 1d2 + m 1e0)] 931 MeV
E = [(1,009 + 1,009) – (2,014 + 0,006)] 931 MeV
E = (2,018 – 2,02) 931 MeV
E = – 0,002 . 931 MeV = – 1,862 MeV
Jawaban: A

Nomor 2
Jika Nitrogen ditembak dengan partikel alfa , maka dihasilkan sebuah inti Oksigen dan sebuah proton seperti terlihat pada reaksi inti berikut ini:
2H4 + 7N14 → 8O17 + 1H1
Diketahui massa inti :
2H4 = 4,00260 sma
7N14 = 14,00307 sma
8O17 = 16,99913 sma
1H1 = 1,00783 sma
Jika 1 sma setara dengan energi 931 Mev, maka pada reaksi diatas....
A. dihasilkan energi 1,20099 Mev
B. diperlukan energi 1,20099 Mev
C. dihasilkan energi 1,10000 Mev
D. diperlukan energi 1,10000 Mev
E. diperlukan energi 1,00783 Mev

Pembahasan:
Diketahui: lihat soal
Ditanya: E = ...
Jawab:
E = = [(m 2H4 + m 7N14) – (m 8O17 + m 1H1)] 931 MeV
E = [(4,00260 + 14,00307) – (16,99913 + 1,00783)] 931 MeV
E = (18,00567 – 18,00696) 931 MeV
E = – 1,20099 (memerlukan energi)
Jawaban: B

Nomor 3
Pada saat 2α4 ditembakkan kepada atom 7N14 dihasilkan proton sebagaimana reaksi:
2α4 + 7N14 → 1p1 + X
Jumlah proton dan neutron atom X adalah...
A. 7 dan 9
B. 8 dan 9
C. 9 dan 9
D. 9 dan 7
E. 9 dan 9

Pembahasan:
Pada reaksi inti berlaku hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa (jumlah nomor atom pereaksi = jumlah nomor atom hasil dan jumlah nomor massa pereaksi = jumlah nomor massa hasil) sehingga nomor atom dan nomor massa X adalah:
2α4 + 7N14 → 1p1 + 8X17
Jumlah proton X = 8
Jumlah neutron X = 17 – 8 = 9
Jawaban: b

Pembahasan soal waktu paruh

Nomor 1
Massa unsur radioaktif suatu fosil ketika ditemukan adalah 0,5 gram. Diperkirakan massa unsur radioaktif yang dikandung mula -mula adalah 2 gram. Jika waktu paruh unsur radioaktif tersebut 6000 tahun maka umur fosil tersebut adalah....
A. 18.000 tahun
B. 12.000 tahun
C. 9.000 tahun
D. 6.000 tahun
E. 2.000 tahun



Nomor 2
Suatu unsur radioaktif mempunyai massa 10 gram dan waktu paruh 30 menit. Banyaknya zat radioaktif yang meluruh sesudah 2 jam adalah...
A. 0,625 gram
B. 1,250 gram
C. 2,500 gram
D. 8,750 gram
E. 9,375 gram



Nomor 3
Setelah 40 hari massa suatu bahan radioaktif tinggal 1/32 massa semula, berarti waktu paruh bahan tersebut adalah...
A. 2 hari
B. 8 hari
C. 32 hari
D. 64 hari
E. 120 hari



Nomor 4
Perhatikan grafik peluruhan zat radioaktif dibawah ini.

Besar koefisien peluruhan adalah...
A. 0,0189 per hari
B. 0,0350 per hari
C. 0,0693 per hari
D. 0,6930 per hari
E. 34,650 per hari



Nomor 5
Seberkas sinar gamma melewati suatu lapisan setebal 1 cm dengan koefisien pelemahan 0,693 per cm. Jika intensitas sinar mula-mula = I0, maka intensitas sinar gamma yang diserap lapisan adalah...
A. 0,1 I0
B. 0,2 I0
C. 0,5 I0
D. 0,8 I0
E. 1,0 I0

 

Soal latihan fisika inti

No. 1
Massa inti 6C12 = 12,00 sma, massa proton dan neutron masing-masing 1,0078 sma dan 1,0087 sma. Defek massa dalam pembentukan inti 6C12 adalah...
A. 24,099 sma
B. 12,099 sma
C. 6,0516 sma
D. 6,0468 sma
E. 0,099 sma

No. 2

Massa inti 4Be9 = 9,0121 sma, massa proton = 1,0078 sma, dan massa neutron = 1,0087 sma. Bila 1 sma setara dengan energi sebesar 931 MeV, maka energi ikat atom 4Be9 adalah...
A. 51,39 MeV
B. 58,28 MeV
C. 62,10 MeV
D. 90,12 MeV
E. 90,74 MeV

No. 3

Apabila massa 1H3 = 3,016 sma, massa proton = 1,008 sma, massa neutron = 1,009 sma, dan 1 sma setara dengan 931 MeV, maka energi ikat inti 1H3 adalah...
A. 9,31 MeV
B. 93,10 MeV
C. 930,07 MeV
D. 2817,21 MeV
E. 5625,10 MeV

No. 4

Perhatikan reaksi fusi di bawah ini!
1H2 + 1H3 → 2He4 + 0n1 + Q
Jika : m H-2 = 2,01400 sma; m H-3 = 2,016000 sma; m He-4 = 4,002600 sma; m n = 1,008665 sma. Banyaknya energi yang dibebaskan reaksi adalah....
A. 774,4 MeV
B. 767,5 MeV
C. 931,5 MeV
D. 1568,4 MeV
E. 1862,2 MeV

No. 5

Inti atom yang terbentuk memenuhi reaksi fusi berikut di bawah ini:
1P1 + 1P1 → 1d2 + 1e0 + E
Diketahui :
Massa proton [1P1] = 1,0078 sma.
Massa deutron [1d2] = 2,01410 sma.
Massa elektron [1e0] = 0,00055 sma.
Nilai E (energi yang dibebaskan) pada reaksi fusi diatas adalah…..
A. 0,44 MeV
B. 0,68 MeV
C. 0,88 MeV
D. 1,02 MeV
E. 1,47 MeV

Materi dan pembahasan soal relativitas khusus

MATERI RELATIVITAS KHUSUS

KECEPATAN RELATIVISTIK

Keterangan:
vA = kecepatan benda A.
vB = kecepatan benda B.
vAB = kecepatan benda A terhadap benda B.
c = kecepatan cahaya.

KONTRAKSI PANJANG

DILATASI WAKTU

MASSA RELATIVISTIK

MOMENTUM RELATIVISTIK

ENERGI RELATIVISTIK

CONTOH SOAL RELATIVITAS KHUSUS DAN PEMBAHASAN

Pembahasan soal kecepatan relativistik

Nomor 1
Seorang pengamat di stasiun ruang angkasa mengamati adanya dua pesawat antariksa A dan B yang datang menuju stasiun tersebut dari arah yang berlawanan dengan laju vA = vB = ¾ c (c adalah cepat rambat cahaya). Kelajuan pesawat A menurut pilot pesawat B adalah…
A. 9/16 c
B. 8/9 c
C. 24/25 c
D. 4/3 c
E. 3/2 c

Pembahasan soal kontraksi panjang

Nomor 1
Panjang benda diukur pengamat yang diam = 12 m. Berapakah panjang benda itu bila diukur oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya) relatif terhadap benda?
A. 12,6 m
B. 12,2 m
C. 9,6 m
D. 7,2 m
E. 6,0 m



Nomor 2
Panjang benda diukur saat bergerak menyusut 20 cm dari panjangnya saat diukur dalam keadaan diam. Bila panjang benda diukur dalam keadaan diam panjangnya 1 m dan c = kecepatan cahaya, maka kecepatan gerak benda adalah...
A. 0,2 c
B. 0,3 c
C. 0,4 c
D. 0,6 c
E. 0,8 c



Nomor 3
Benda bergerak dengan laju 0,6 c dengan arah sesuai panjang benda. Bagi pengamat yang diam terlihat panjang benda mengalami penyusutan sebesar...
A. 6 %
B. 20 %
C. 36 %
D. 64 %
E. 80 %

Pembahasan soal dilatasi waktu

Suatu peristiwa terjadi selama 3 sekon menurut pengamat yang bergerak menjauhi peristiwa itu dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya). Menurut pengamat yang diam, peristiwa tersebut terjadi selama selang waktu...
A. 5,0 s
B. 4,8 s
C. 3,0 s
D. 1,8 s
E. 1,2 s

Pembahasan soal massa relativistik

Nomor 1
Massa diam sebuah partikel = m0. Massa partikel tersebut saat bergerak dengan kecepatan 0,8 c akan bertambah menjadi...
A.1,25 m0
B.1,42 m0
C.1,52 m0
D.1,67 m0
E.1,92 m0

Pembahasan soal energi relativistik

Sebuah partikel bergerak dengan laju v = ½ √3 c (c = laju cahaya). Jika m0 = massa diam, m = massa bergerak, Ek = energi kinetik, dan E0 = energi diam, maka berlaku...
m = ½ m0 dan Ek = ½ E0
m = 4/3 m0 dan Ek = E0
m = 3/2 m0 dan Ek = E0
m = 2 m0 dan Ek = 2 E0
m = 2 m0 dan Ek = E0

Soal latihan relativitas khusus

Nomor 1
Seorang pengamat di stasiun ruang angkasa mengamati adanya dua pesawat antariksa A dan B yang datang menuju stasiun tersebut dari arah yang berlawanan dengan laju vA = 4/5 c dan vB = 5/6 c (c adalah cepat rambat cahaya). Kelajuan pesawat B menurut pilot pesawat A adalah…
A. 11/9 c
B. 49/50 c
C. 24/25 c
D. 9/11 c
E. 2/3 c

Nomor 2

Dua benda bergerak dengan kecepatan masing-masing ½ c dan ¼ c arah berlawanan. Bila c = kecepatan cahaya, maka kecepatan benda pertama terhadap benda kedua sebesar...
A. 0,125 c
B. 0,250 c
C. 0,500 c
D. 0,666 c
E. 0,750 c

Nomor 3

Roket yang sedang diam panjangnya 10 m. Jika roket itu bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya = 3 x 108 m.s^-1), maka menurut pengamat di bumi panjang roket tersebut selama bergerak adalah....
A. 5 m
B. 6 m
C. 7 m
D. 8 m
E. 9 m

Nomor 4

Balok dalam keadaan diam panjangnya 2 meter. Panjang balok menurut pengamat yang bergerak terhadap balok dengan kecepatan 0,8 c ( c = laju cahaya) adalah....
A. 0,7 m
B. 1,2 m
C. 1,3 m
D. 1,6 m
E. 2,0 m

Nomor 5

Sebuah pesawat antariksa melewati bumi dengan kelajuan 0,6 c. Menurut penumpang pesawat panjang pesawat L, maka menrut orang dibumi panjang pesawat adalah...
A. 2L
B. L
C. 0,8 L
D. 0,6 L
E. 0,4 L

Materi dan pembahasan soal fisika atom

MATERI FISIKA ATOM

TEORI-TEORI ATOM

Teori atom Dalton

1. Setiap unsur terdiri dari partikel yang sangat kecil yang tidak dapat dibagi-bagi yang disebut atom.
2. Atom dari unsur yang sama memiliki sifat yang sama begitu pula atom dari unsur yang berbeda memiliki sifat yang berbeda.
3. Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain dengan reaksi kimia.
4. Atom-atom dapat bergabung membentuk molekul.
5. Dalam senyawa, perbandingan massa masing-masing unsur adalah tetap.

Kelemahan model atom Dalton adalah tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik.

Teori atom Thompson

1. Atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu zat.
2. Atom berbentuk bola dengan muatan positif dan negatif tersebar merata di seluruh bagian atom.
3. Atom bersifat netral karena jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif
4. Massa elektron jauh lebih kecil daripada massa atom.

Kelemahan model atom Thompson adalah tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif yang tersebar merata di seluruh bagian atom.

Teori atom Rutherford

1. Inti atom merupakan konsentrasi muatan positif
2. Sebagian besar ruangan dalam atom merupakan ruang kosong.
3. Muatan negatif bergerak mengelilingi inti atom pada jarak tertentu.

Kelemahan teori atom Rutherford:

1. Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom.
2. Tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen.

Teori atom Bohr

1. Elektron bergerak mengitari inti dalam orbit tertentu. Orbit ini dinamakan lintasan stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan atau diserap.
3. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner yang lain dengan melibatkan sejumlah energi tertentu.
4. Momentum sudut elektron yang bergerak mengitari inti atom bernilai diskrit.

Kelemahan model atom Bohr adalah tidak dapat menjelaskan efek Zeeman, efek Strack, dan spektrum warna atom berelektron banyak.

Teori atom mekanika kuantum

1. Kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti, yang dapat ditentukan adalah probabilitas menemukan elektron sebagai fungsi jarak dari inti atom.
2. Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya tidak stasioner seperti model atom Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital.
3. Bentuk dan ukuran orbital tergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya.

ENERGI IONISASI ELEKTRON

Adalah energi terendah yang dibutuhkan untuk melepaskan sebuah elektron dari ikatan atomnya.



Dengan E = energi ionisasi (eV) dan n = bilangan kuantum.

TINGKAT ENERGI

Dengan n2 = bilangan kuantum kedua dan n1 = bilangan kuantum pertama.

Contoh soal fisika atom dan pembahasan

Pembahasan soal teori atom

Nomor 1
Kelemahan teori atom Dalton adalah tidak menjelaskan...
A. Atom memiliki inti dan elektron
B. Atorm dari unsur sejenis memiliki sifat yang berbeda
C. Atom-atom gas tidak dapat bergabung
D. Atom tidak bisa dibagi-bagi
E. Atom dapat bergabung membentuk molekul

Pembahasan:
Model atom Dalton tidak menjelaskan tentang inti dan elektron.
Jawaban: A

Nomor 2

Kelemahan teori atom Rutherford adalah...
A. Elektron yang mengelilingi inti akan menyerap energi.
B. Elektron menyebar merata dipermukaan bola atom.
C. Elektron berputar mengelilingi inti seperti tata surya.
D. Elektron mengelilingi inti memancarkan gelombang elektromagnetik.
E. Atom terdiri dari muatan positif dan muatan negatif.

Pembahasan:
Salah satu kelemahan atom Rutherford adalah tidak bisa menjelaskan kestabilan atom yaitu elektron memancarkan gelombang elektromagnetik ketika mengitari inti.
Jawaban: D

Nomor 3

Manakah pernyataan berikut ini yang merupakan kelemahan teori atom Bohr?
A. Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman.
B. Tidak dapat menjelaskan gaya sentripetal elektron.
C. Bertentangan dengan fisika klasik.
D. Bertentangan dengan teori Dalton.
E. Tidak dapat menentukan energi transisi.

Pembahasan:
Kelemahan model atom Bohr adalah tidak dapat menjelaskan spektrum warna atom berelektron banyak.
Jawaban: A

Nomor 4

Salah satu pernyataan tentang model atom Thomson adalah...
A. Elektron dapat menyerap energi.
B. Elektron berkumpul membentuk inti atom.
C. Atom merupakan bagian terkecil.
D. Atom memiliki muatan (+) dan (–) yang tersebar merata.
E. Elektron berada disekitar inti atoam.

Jawaban: D

Nomor 5

Perbedaan utama antara model atom Rutherford dan model atom Bohr adalah....
A. Elektron berputar mengelilingi inti dengan membebaskan sejumlah energi.
B. Elektron merupakan bagian atom yang bermuatan negatif.
C. Atom berbentuk bola kosong dengan inti berada di tengah.
D. Secara keseluruhan atom bersifat netral.
E. Massa atom terpusat pada inti atom.

Pembahasan:
Atom Rutherford menjelaskan elektron melepas energi ketika mengitari inti sedang Bohr menjelaskan elektron tidak memancarkan/menyerap energi ketika mengitari inti.
Jawaban: A

Nomor 6

Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut:

1. Atom terdiri dari elektron yang bermuatan negatif dan inti atom yang bermuatan positif.
2. Elektron mengorbit inti atom seperti planet mengorbit matahari.
3. Elektron mengorbit inti atom pada orbit yang stasioner tanpa memancarkan energi.

Yang membedakan model atom Rutherford dan model atom Thomson adalah pernyataan....
A. (1), (2), dan (3)
B. (1) saja
C. (2) saja
D. (3) saja
E. (1) dan (3) saja

Pembahasan:
Yang membedakan atom Thomson dengan atom Rutherford adalah no. 1 saja sedangkan no. 2 dan 3 adalah kesamaan dan perbedaan atom Rutherford dengan atom Bohr.
Jawaban: B

Pembahasan soal energi ionisasi elektron

Nomor 1
Energi elektron pada keadaan dasar di dalam atom hidrogen adalah −13,6 eV. Energi elektron pada orbit dengan bilangan kuantum n = 4 adalah....
A. 1,36 eV
B. 1,24 eV
C. 0,96 eV
D. 0,85 eV
E. 0,76 eV


Nomor 2
Jika persamaan energi lintasan elektron tunggal dari sebuah atom hidrogen adalah En = 13,6/n² maka, sebuah elektron yang tereksitasi dari lintasan n = 1 ke n = 4 mengalami perubahan energi elektron sebesar....
A. 12,75 eV
B. 10,20 eV
C. 7,20 eV
D. 6,85 eV
E. 3,40 eV


Nomor 3
Dalam model atom Bohr, ketika elektron atom hidrogen berpindah dari orbit dengan bilangan kuantum n = 1, ke n = 3, maka elektron tersebut akan....(En = − 13,6/n²).
A. menyerap energi sebesar 1,50 eV
B. memancarkan energi sebesar 1,50 eV
C. menyerap energi sebesar 2,35 eV
D. memancarkan energi sebesar 12,09 eV
E. menyerap energi sebesar 12,09 eV



Nomor 4

Soal latihan fisika atom

Nomor 1

Pernyataan berikut ini berhubungan dengan atom Thomson, kecuali...
A. Atom bukan partikel terkecil dari suatu unsur.
B. Muatan positif tersebar merata dalam isi atom.
C. Elektron pada atom tersebar diantara muatan positif.
D. Elektron adalah bagian dari atom yang bermuatan negatif.
E. Elektron mempunyai massa yang sama dengan muatan positif.

Nomor 2

Pernyataan yang menjelaskan kelemahan model atom Rutherford adalah...
A. Jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron.
B. Elektron mengelilingi inti atom seperti tata surya.
C. Elektron akan bergabung dengan inti atom ketika kehabisan energi.
D. Atom terdiri dari muatan negatif dan positif.
E. Elektron yang mengelilingi inti akan menyerap energi.

Nomor 3

Kelemahan model atom Rutherford adalah..
A. Elektron akan terus berputar pada lintasannya.
B. Atom bersifat netral tak bermuatan listrik.
C. Elektron tidak kehilangan energi saat mengelilingi inti.
D. Tidak sesuai dengan eksperimen hamburan sinar alfa.
E. Elektron akan jatuh ke inti karena kehilangan energi.

Nomor 4

Pernyataan di bawah ini yang sesuai model atom Rutherford adalah….
A. elektron tidak dapat mengorbit di sembarang lintasan.
B. atom terdiri atas muatan positif dan negatif yang tersebar merata.
C. atom merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.
D. muatan positif dan massa atom terpusatkan pada inti atom.
E. jika elektron berpindah lintasan, maka akan menyerap energi.

Nomor 5

Kelemahan dari model atom Bohr adalah...
A. Saat mengitari inti, elektron dapat berpindah lintasan.
B. Selama mengitari inti, elektron kehilangan energi.
C. Hanya bisa untuk menjelaskan yang berelektron tunggal.
D. Tidak bisa menjelaskan kestabilan atom.
E. Tidak bisa menjelaskan deret Balmer.

Materi dan pembahasan soal radiasi benda hitam

MATERI RADIASI BENDA HITAM

HUKUM PERGESERAN WIEN

Panjang gelombang untuk intensitas cahaya maksimum berkurang dengan meningkatnya suhu.



Dengan λmaks = panjang gelombang maksimum dan T = suhu mutlak.

TEORI MAX PLANCK

Planck menyimpulkan bahwa atom-atom dan molekul dapat memancarkan atau menyerap energi hanya dalam jumlah tertentu atau dalam paket-paket tertentu yang disebut foton. Energi foton berbanding lurus dengan frekuensi.

E = n . h . f

Keterangan:
E = energi foton (J)
n = banyak foton
h = tetapan Planck (6,626 . 10^-34 J.s)
f = c / λ = frekuensi radiasi (Hz).

EFEK FOTOLISTRIK

Salah satu fakta yang mendukung kebenaran teori Max Planck adalah efek fotolistrik. Efek fotolistrik adalah keadaan dimana cahaya mampu mengeluarkan elektron dari beberapa permukaan logam. Hasil-hasil eksperimen menunjukkan bahwa suatu jenis logam tertentu bila disinari dengan frekuensi yang lebih besar dari harga tertentu akan melepaskan elektron walaupun intensitas radiasinya sangat kecil. Sebaliknya, seberapa besar intensitas radiasi yang dikenakan pada jenis logam tertentu, jika frekuensinya lebih kecil dari harga tertentu maka tidak dapat melepaskan elektron dari logam tersebut.

Ek = h f – h f0

Dengan Ek = energi kinetik elektron, f = frekuensi cahaya dan f0 = frekuensi ambang.

EFEK COMPTON

Bila suatu sinar jatuh pada permukaan materi maka sebagian dari energinya akan diberikan pada materi tersebut, sedangkan sinar itu sendiri akan disebarkan. Hamburan Compton terjadi apabila foton dengan energi hf berinteraksi dengan elektron bebas atau elektron yang tidak terikat dengan kuat oleh inti yaitu elektron terluar dari atom. Elektron itu dilepaskan dari ikatan atom dengan energi kinetik tertentu disertai dengan foton lain dengan energi yang lebih rendah dibanding foton datang. Foton lain ini dinamakan foton datang. Dalam hamburan Compton, energi foton yang diserap atom diubah menjadi energi kinetik elektron dan foton hamburan.

PANJANG GELOMBANG DE BROGLIE

Keterangan:
λ = panjang gelombang De Broglie.
h = tetapan Planck (6,626 . 10^-34 J.s).
P = momentum partikel.
m = massa partikel.
v = kecepatan partikel.

Contoh soal radiasi benda hitam dan pembahasan

Pembahasan soal hukum pergeseran Wien

Nomor 1
Permukaan benda pada suhu 37 ^oC meradiasikan gelombang elektromagnetik. Bila nilai konstanta Wien = 2,898 x 10^-3 m.K, maka panjang gelombang maksimum radiasi permukaaan adalah....
A. 8,898 x 10^-6 m
B. 9,348 x 10^-6 m
C. 9,752 x 10^-6 m
D. 10,222 x 10^-6 m
E. 11,212 x 10^-6 m


Nomor 2
Perhatikan diagram pergeseran Wien berikut ini!

Jika suhu benda dinaikkan, maka yang terjadi adalah …
A. Panjang gelombang tetap
B. Panjang gelombang bertambah
C. Panjang gelombang berkurang
D. Frekuensi tetap
E. Frekuensi berkurang

Pembahasan:
Dari persamaan hukum pergeseran wien, diperoleh hubungan panjang gelombang dengan suhu yaitu berbanding terbalik. Ini artinya jika suhu naik berarti panjang gelombang berkurang.
Jawaban: C

Pembahasan soal teori Max Planck

Nomor 1
Frekuensi cahaya tampak 6 . 10¹⁴ Hz. Jika h = 6,625 . 10^-34 J.s, maka besar energi fotonnya adalah...
A. 1,975 . 10^-17 Joule
B. 2,975 . 10^-18 Joule
C. 3,975 . 10^-19 Joule
D. 4,975 . 10^-19 Joule
E. 5,975 . 10^-19 Joule

Pembahasan:
Diketahui:
f = 6 . 10¹⁴ Hz
h = 6,625 . 10^-34 J.s
n = 1
Ditanya: E
Jawab:
E = n . h . f = 1 . 6,625 . 10^-34 J.s . 6 . 10¹⁴ Hz
E = 3,975 . 10^-19 joule
Jawaban: C

Nomor 2
Intensitas radiasi yang diterima pada dinding dari tungku pemanas ruangan adalah 66,3 W.m^-2 . Jika tungku ruangan dianggap benda hitam dan radiasi gelombang elektromagnetik pada panjang gelombang 600 nm, maka jumlah foton yang mengenai dinding persatuan luas persatuan waktu adalah…( h = 6,63 x 10^-34 J.s, c = 3 x 10⁸ m.s^-1)
A. 1 x 10¹⁹ foton
B. 2 x 10¹⁹ foton
C. 2 x 10²⁰ foton
D. 5 x 10²⁰ foton
E. 5 x 10²¹ foton

Pembahasan soal efek fotolistrik

Nomor 1
Perhatikan pernyataan berikut:
1) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh panjang gelombang cahaya yang datang.
2) Intensitas cahaya yang datang tidak menjamin keluarnya elektron dari permukaan logam.
3) Dibawah frekuensi ambang, elektron tetap keluar dari logamnya asal intensitas cahaya yang datang diperbesar.
Pernyataan yang benar yang berkaitan dengan efek fotolistrik adalah...
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 2
C. 1 dan 3
D. 2 dan 3
E. 3 saja

Pembahasan:
Keluar tidaknya elektron dari logam tergantung frekuensi cahaya yang datang.
Jawaban: B

Nomor 2
Perhatikan pernyataan berikut:
1) Elektron dapat keluar dari logam saat permukaan logam disinari gelombang elektromagnetik.
2) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh frekuensi cahaya yang datang.
3) Fungsi kerja setiap logam selalu sama.
Pernyataan yang benar berkaitan dengan efek fotolistrik adalah...
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 2
C. 1 dan 3
D. 1 saja
E. 3 saja

Pembahasan:
Keluar tidaknya elektron dari logam tergantung frekuensi cahaya yang datang. Fungsi kerja tergantung jenis logamnya.
Jawaban: B

Nomor 3
Suatu permukaan logam yang fungsi kerjanya 4 . 10^-19 joule disinari cahaya yang panjang gelombangnya 3300 Ǻ. Tetapan Planck = 6,6 . 10^-34 J.s dan cepat rambat cahaya = 3 . 10⁸ m/s, energi kinetik maksimum elektron adalah...
A. 2,4 . 10^-21 joule
B. 1,2 . 10^-20 joule
C. 2,0 . 10^-19 joule
D. 4,6 . 10^-19 joule
E. 6 . 10^-18 joule

 

Pembahasan soal panjang gelombang De Broglie

Nomor1
Elektron bermassa 9,0 x 10^-31 kilogram bergerak dengan kecepatan 2,2 x 10⁷ ms10^-1 (Tetapan Planck = 6,6 x 10^-34 Js) memiliki panjang gelombang de Broglie sebesar.....
A. 3,3 x 10^-11 m
B. 4,5 x 10^-11 m
C. 5,2 x 10^-11 m
D. 6,7 x 10^-11 m
E. 8,0 x 10^-11 m

Soal latihan radiasi benda hitam

Nomor 1
Grafik dibawah menunjukkan hubungan antara intensitas radiasi (I) dan panjang gelombang (λ) pada radiasi energi oleh benda hitam.

Jika konstanta Wien = 2,9 . 10^-3 m.K, maka besar suhu (T) permukaan logam adalah...
A. 6.000 K
B. 5.100 K
C. 4.833 K
D. 2.900 K
E. 1.667 K

Nomor 2

Menurut teori kuantum Planck besar energi foton...
A. Berbanding lurus dengan panjang gelombang cahaya.
B. Berbanding lurus dengan kuadrat gelombang cahaya.
C. Berbanding lurus dengan frekuensi cahaya.
D. Berbanding terbalik dengan kuadrat frekuensi cahaya.
E. Berbanding terbalik dengan frekuensi cahaya.

Nomor 3

Manakah pernyataan berikut ini yang tidak menggambarkan teori kuantum Planck?
A. Cahaya terdiri atas paket-paket energi.
B. Tidak semua foton merupakan gelombang electromagnet.
C. Energi dalam suatu foton adalah E = hc/λ ( h = tetapan Planck, c = kecepatan cahaya).
D. Kecepatan foton sama dengan kecepatan cahaya.
E. Efek foto listrik menerapkan teori kuantum Planck.

Nomor 4

Jika tetapan Planck 6,6 . 10^-34 j.s, kecepatan cahaya 3 . 10⁸ m/s, dan panjang gelombang cahaya 6.000 Ǻ, maka energi foton itu adalah...
A. 0,3 . 10^-19 J
B. 0,33 . 10^-19 J
C. 3,3 . 10^-19 J
D. 3 . 10^-19 J
E. 33 . 10^-19 J

Nomor 5

Benda hitam dengan daya radiasi 150 watt, meradiasi gelombang inframerah sebesar 22% dari total radiasi cahaya yang dilepaskan. Jika panjang gelombang cahaya merah 6000 Å, maka jumlah foton yang dipancarkan tiap sekon adalah....
(h = 6,6 x 10^-34 Js; c = 3 x 10⁷ ms^-1)
A. 2,0 x 10¹⁹ foton
B. 1,0 x 10²⁰ foton
C. 1,2 x 10²⁰ foton
D. 1,8 x 10²⁰ foton
E. 2,0 x 10²¹ foton

Materi dan pembahasan soal gelombang cahaya

MATERI GELOMBANG CAHAYA

DIFRAKSI CELAH TUNGGAL

Keterangan:
d = lebar celah.
θ = sudut deviasi.
n = gelap ke-n.
λ = panjang gelombang cahaya.
P = jarak antara gelap ke-n dengan terang pusat.
L = jarak antara celah dengan layar.

INTERFERENSI PADA KISI

Dengan:
d = 1 / N = jarak dua celah berdekatan.
n = terang ke-n.
P = jarak antara terang ke-n dengan terang pusat.

INTERFERENI CELAH GANDA

Pola terang

Atau

Pola gelap

n = 1, 2, 3, ..

JARAK DUA TERANG ATAU DUA GELAP YANG BERURUTAN

CONTOH SOAL GELOMBANG CAHAYA DAN PEMBAHASAN

PEMBAHASAN SOAL DIFRAKSI CELAH TUNGGAL

Nomor 1
Seberkas cahaya melewati celah tunggal yang sempit, menghasilkan interferensi minimum orde 3 dengan sudut deviasi 30^o. Jika cahaya yang dipergunakan mempunyai panjang gelombang 6000 Ǻ, maka lebar celahnya adalah...
A.1,3 . 10^-6 m
B.1,8 . 10^-6 m
C.2,1 . 10^-6 m
D.2,6 . 10^-6 m
E.3,6 . 10^-6 m

Pembahasan:
Diketahui:
n = 3
θ = 30^o
λ = 6.000 Ǻ = 6.000 . 10^-10 m
Ditanya: d
Jawab:
d sin θ = n λ
d . sin 30^o = 3 . 6000 . 10^-10 m
d . ½ = 18 . 10^-7 m = 3,6 . 10^-6 m
Jawaban: E

Nomor 2
Seberkas cahaya lewat celah sempit dan menghasilkan interferensi minimum orde ke dua dengan sudut deviasi 300. Apabila lebar celah 2,4 . 10^-4 cm, maka panjang gelombang cahaya tersebut adalah...
A. 4800 Ǻ
B. 6000 Ǻ
C. 9600 Ǻ
D. 14400 Ǻ
E. 19200 Ǻ

Pembahasan:
Diketahui:
n = 2
θ = 300
d = 2,4 . 10^-4 cm = 2,4 . 10^-6 m
Ditanya: λ = ...
Jawab:
d sin θ = n λ
2,4 . 10^-6 m . sin 30^o = 2 . λ
2,4 . 10^-6 m . ½ = 2 . λ
λ = 0,6 . 10^-6 m = 0,6 . 10^-6 / 10^-10 Ǻ = 6000 Ǻ
Jawaban: B

Pembahasan soal interferensi celah ganda

Nomor1
Gambar dibawah menggambarkan percobaan Young.

Jika d adalah jarak antara dua celah, L adalah jarak layar ke celah, dan P2 adalah jarak garis terang kedua dari terang pusat, maka gelombang cahaya yang digunakan adalah...(1 Ǻ = 10^-10 m)
A. 3000 Ǻ
B. 4000 Ǻ
C. 5000 Ǻ
D. 5500 Ǻ
E. 6000 Ǻ


Nomor 2
Gambar berikut menggambarkan diagram Young, d adalah jarak antar celah, P2 adalah garis terang orde 2. Jika panjang gelombang yang digunakan adalah 400 nm (1 nm = 10^-9 m), maka jarak antar celah adalah...

A. 1,6 . 10^-1 mm
B. 1,6 . 10^-2 mm
C. 2,0 . 10^-2 mm
D. 1,6 . 10^-3 mm
E. 2,0 . 10^-3 mm

Pembahasan:
Diketahui:
n = 2
θ = 30^o
λ = 400 nm = 400 . 10^-9 m = 4 . 10^-7 m
Ditanya: d = ...
Jawab:
d sin θ = n λ
d sin 30^o = 2 . 4 . 10^-7 m
d . ½ = 8 . 10^-7 m
d = 16 . 10^-7 m = 1,6 . 10^-3 mm
Jawaban: D

Nomor 3
Sebuah celah ganda disinari dengan cahaya yang panjang gelombangnya 640 nm. Sebuah layar diletakkan 1,5 m dari celah. Jika jarak kedua celah 0,24 mm maka jarak dua pita terang yang berdekatan adalah....
A.4,0 mm
B.6,0 mm
C.8,0 mm
D. 9,0 mm
E. 9,6 mm

Pembahasan soal interferensi pada kisi

Nomor 1
Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 5.000 goresan tiap cm. Sudut deviasi orde kedua adalah 30^o. Panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah......
A. 2.500 angstrong
B. 4.000 angstrong
C. 5.000 angstrong
D. 6.000 angstrong
E. 7.000 angstrong


Nomor 2
Seberkas cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 500 nm tegak lurus pada kisi difraksi. Jika kisi memiliki 400 garis tiap cm dan sudut deviasi sinar 30^o maka banyaknya garis terang yang terjadi pada layar adalah.....
A.24
B.25
C.26
D.50
E.51



Nomor 3
Perhatikan diagram difraksi celah ganda (kisi) dengan data berikut ini.

Jika panjang gelombang berkas cahaya 6000Å dan jarak antar celah 0,6 mm, maka jarak antara terang pusat dengan gelap pertama pada layar adalah....
A. 0,2 mm
B. 0,4 mm
C. 0,6 mm
D. 0,9 mm
E. 1,2 mm

 

Soal-soal latihan gelombang cahaya

Nomor 1
Sebuah kisi memiliki 12.500 garis/cm. Seberkas sinar monokromatis datang tegak lurus pada kisi. Bila spektrum orde pertama membentuk sudut 30^o dengan garis normal pada kisi, maka panjang gelombang sinar tersebut adalah...
A.4 . 10^-7 Ǻ
B.4 . 10^-5 Ǻ
C.4 . 10^-3 Ǻ
D.4 . 10³ Ǻ
E.4 . 10⁵ Ǻ

Nomor 2
Sebuah kisi difraksi dengan konstanta kisi 500 garis/cm digunakan untuk mendifraksikan cahaya pada layar yang berjarak 1 m dari kisi. Jika jarak antara dua garis terang yang berurutan 2,4 cm, maka panjang gelombang yang digunakan adalah...
A.400 nm
B.450 nm
C.480 nm
D.560 nm
E.600 nm

Nomor 3

Sebuah kisi mempunyai konstanta kisi 4 . 10⁵ /m. Terang orde kedua didifraksikan pada sudut 37^o (tan 37^o = ¾) terhadap normal. Panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah...
A.5,6 . 10^-7 m
B.6,5 . 10^-7 m
C.7,5 . 10^-7 m
D.7,8 . 10^-7 m
E.8,0 . 10^-7 m

Nomor 4

Jika seberkas cahaya monokromatis diarahkan pada sebuah kisi yang mempunyai 10⁴ garis/cm, garis terang pertama terjadi pada sudut deviasi 30, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah...
A.1000 Ǻ
B.2000 Ǻ
C.3000 Ǻ
D.4000 Ǻ
E.5000 Ǻ

Nomor 5
Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 5.000 Ǻ datang tegak lurus pada kisi. Jika spektrum orde kedua membentuk sudut 300, jumlah garis per cm kisi adalah...
A.2000 goresan
B.4000 goresan
C.5000 goresan
D.20.000 goresan
E.50.000 goresan

Nomor 6

Cahaya monokromatik dari sumber jauh datang pada sebuah celah tunggal yang lebarnya 3,00 nm. Jarak terang pusat dari pola difraksi ke gelap pertama sama dengan 1,80 mm. Jika jarak layar ke celah 60 cm, maka cahaya tersebut memiliki panjang gelombang...
A.3200 nm
B.4800 nm
C.5500 nm
D.6000 nm
E.9000 nm