√ Rumus Foton (Kuanta Cahaya) Fisika Pola Soal Dan Jawaban

Pengertian Foton

Foton ialah kuanta cahaya, atau partikel dasar yang mentransmisikan gelombang elektromagnetik cahaya. Cahaya yang terlihat merupakan referensi foton yang sangat bagus. Beberapa nilai fisik, termasuk panjang gelombang dan frekuensi (diukur dalam hertz, atau Hz), yang menandai foton.

Biasanya foton dianggap sebagai pembawa radiasi elektromagnetik, seperti cahaya, gelombang radio, dan Sinar-X. Foton berbeda dengan partikel elementer lain seperti elektron dan quark, lantaran ia tidak bermassa dan dalam ruang vakum foton selalu bergerak dengan kecepatan cahaya, c. Foton mempunyai baik sifat gelombang maupun partikel (“dualisme gelombang-partikel“).

Sebagai gelombang, satu foton tunggal tersebar di seluruh ruang dan menawarkan fenomena gelombang seperti pembiasan oleh lensa dan interferensi destruktif ketika gelombang terpantulkan saling memusnahkan satu sama lain.

 

Rumus Foton

Sebagai partikel, foton hanya sanggup berinteraksi dengan bahan dengan memindahkan energi sejumlah:

,

di mana  adalah konstanta Planck,  adalah laju cahaya, dan  adalah panjang gelombangnya.

Selain energi partikel foton juga membawa momentum dan memiliki polarisasi. Foton mematuhi hukum mekanika kuantum, yang berarti kerap kali besaran-besaran tersebut tidak sanggup diukur dengan cermat. Biasanya besaran-besaran tersebut didefinisikan sebagai probabilitas mengukur polarisasi, posisi, atau momentum tertentu.

Sebagai contoh, meskipun sebuah foton sanggup mengeksitasi satu molekul tertentu, sering mustahil meramalkan sebelumnya molekul yang mana yang akan tereksitasi.

Deskripsi foton sebagai pembawa radiasi elektromagnetik biasa dipakai oleh para fisikawan. Namun dalam fisika teoretis sebuah foton sanggup dianggap sebagai perantara buat segala jenis interaksi elektromagnetik, seperti medan magnet dan gaya tolak-menolak antara muatan sejenis.

 

 

Cara Menghitung Energi Foton

Anda sanggup menghitung energi foton, menurut frekuensi atau panjang gelombang, dengan pinjaman konstanta fisik fundamental tertentu. Catat nilai konstanta fisik yang diharapkan untuk perhitungan perhitungan energi. Dalam hal ini, mereka adalah:

• Kecepatan cahaya (c) = 299,792,458 m / s


• Konstanta planck (h) = 4,135667662(25)×10−15 atau 4,135667662(25) E-15

Perhatikan bahwa elektron volt (eV) ialah satuan yang biasa dipakai untuk mengekspresikan energi foton.

Kalikan kecepatan cahaya dan konstanta Planck, dan bagi hasil kalinya dengan panjang gelombang untuk menghitung energi foton. Misalnya, foton cahaya tampak kuning mempunyai panjang gelombang sekitar 580 nm atau 5,8E-7 m. Dengan demikian, energinya ialah 299.792.458 m / s x 4.13566733E-15 eV s / 5.8E-7 m = 2.14 eV.

• Perhatikan bahwa awalan “nano” (n) menawarkan 10 pangkat -9.

Pendekatan lain ialah dengan mengalikan frekuensi foton dan konstanta Planck untuk menghitung energi foton. Misalnya, frekuensi foton yang sesuai dengan sinar ultraviolet (UV) ialah 7.8E14 Hz atau 780 Thz; energi foton ialah 7.8E14 Hz x 4.13566733E-15 eV s = 3,23 eV.

• Perhatikan bahwa awalan “tera” (T) berarti 10 pangkat 12 ayau E12.

Kalikan energi dalam eV dengan faktor 1.6021765E-19 untuk menghitungnya dalam joule (J), jikalau perlu. Misalnya, energi 3,23 eV akan dikonversi menjadi 5.18E-19 J.

 

Foton yang dipancarkan dalam berkas koheren laser. Sumber foto: Wikimedia Commons

 

Konsep Modern Foton

• 
  

  Konsep modern foton dikembangkan secara berangsur-angsur antara 1905-1917 oleh Albert Einstein untuk menjelaskan pengamatan eksperimental yang tidak memenuhi model klasik untuk cahaya. Model foton khususnya memperhitungkan ketergantungan energi cahaya terhadap frekuensi; dan menjelaskan kemampuan materi dan radiasi elektromagnetik untuk berada dalam kesetimbangan termal.

  
  


• 
  

  Fisikawan lain mencoba menjelaskan anomali pengamatan ini dengan model semiklasik, yang masih menggunakan persamaan Maxwell untuk mendeskripsikan cahaya. Namun dalam model ini objek material yang mengemisi dan menyerap cahaya dikuantisasi. Meskipun model-model semiklasik ini ikut menyumbang dalam pengembangan mekanika kuantum, percobaan-percobaan lebih lanjut membuktikan hipotesis Einstein bahwa cahaya itu sendirilah yang terkuantisasi. Kuantum cahaya adalah foton.

  
  


• 
  

  Konsep foton telah membawa kemajuan berarti dalam fisika teoretis dan eksperimental, seperti laser, kondensasi Bose-Einstein, teori medan kuantum dan interpretasi probabilistik dari mekanika kuantum. Menurut model standar fisika partikel, foton bertanggung jawab dalam memproduksi semua medan listrik dan medan magnet dan foton sendiri merupakan hasil persyaratan bahwa hukum-hukum fisika mempunyai kesetangkupan pada tiap titik pada ruang-waktu. Sifat-sifat intrinsik foton seperti muatan listrik, massa dan spin ditentukan dari kesetangkupan gauge ini.

  
  


• 
  

  Konsep foton diterapkan dalam banyak area seperti fotokimia, mikroskopi resolusi tinggi dan pengukuran jarak molekuler. Baru-baru ini foton dipelajari sebagai unsur komputer kuantum dan untuk aplikasi canggih dalam komunikasi optik seperti kriptografi kuantum.

  
  

 

Foton awalnya dinamakan sebagai kuantum cahaya (das Lichtquant) oleh Albert Einstein. Nama modern “photon” berasal dari kata Bahasa Yunani untuk cahaya φῶς, ditransliterasi sebagai phôs, dan ditelurkan oleh kimiawan fisik Gilbert N. Lewis, yang menerbitkan teori spekulatif yang menyebutkan foton sebagai “tidak sanggup diciptakan atau dimusnahkan”. Meskipun teori Lewis ini tidak sanggup diterima lantaran bertentangan dengan hasil banyak percobaan, nama barunya ini, photon, segera diadopsi oleh kebanyakan fisikawan. Isaac Asimov menyebut Arthur Compton sebagai orang yang pertama kali mendefinisikan kuantum cahaya sebagai foton pada tahun 1927.

Dalam fisika, foton biasanya dilambangkan oleh simbol γ huruf Yunani gamma. Simbol ini kemungkinan berasal dari sinar gamma, yang ditemukan dan dinamakan oleh Villard, dan dibuktikan sebagai salah satu bentuk radiasi elektromagnetik pada 1914 oleh Ernest Rutherford dan Edward Andrade.

Dalam kimia dan rekayasa optik, foton biasanya dilambangkan oleh , energi foton,  adalah konstanta Planck dan huruf Yunani  adalah frekuensi foton. Agak jarang ditemukan ialah foton disimbolkan sebagai hf, fdi sini melambangkan frekuensi.

 

Sifat Fisik Foton

• 
  

  Foton tidak bermassa, tidak memiliki muatan listrik, dan tidak meluruh secara impulsif di ruang hampa. Sebuah foton mempunyai dua keadaan polarisasi yang dimungkinkan, dan sanggup dideskripsikan dengn tiga parameter kontinu: komponen-komponen vektor gelombang, yang memilih panjang gelombangnya () dan arah perambatannya. Foton ialah boson gauge untuk elektromagnetisme, dan alasannya ialah itu semua bilangan kuantum lainnya seperti bilangan lepton, bilangan baryon atau strangeness bernilai persis nol.

  
  


• 
  

  Foton diemisikan dalam banyak proses alamiah, misalnya ketika muatan dipercepat, ketika transisi molekuler, atomik atau nuklir ke tingkat energi yang lebih rendah, atau ketika sebuah partikel dan antipartikel bertumbukan dan saling memusnahkan. Foton diserap dalam proses dengan waktu mundur (time-reversed) yang berkaitan dengan yang sudah disebut di atas: misalnya dalam produksi pasangan partikel-antipartikel, atau dalam transisi molekuler, atomik atau nuklir ke tingkat energi yang lebih tinggi.

  
  


• 
  

  Dalam ruang hampa foton bergerak dengan laju  (laju cahaya). Energinya  dan momentum  dihubungkan dalam persamaan , di mana  merupakan nilai momentum. Sebagai perbandingan, persamaan terkait untuk partikel dengan massa  adalah , sesuai dengan teori relativitas khusus.

  
  

 

Contoh Soal dan Jawaban Foton

 

Soal Fisika Teori Kuantum Planck Sekolah Menengan Atas XII. Contoh Soal dan Pembahasan wacana Teori Kuantum Planck, Materi Fisika kelas 3 (XII) SMA, dengan kata kunci daya, intensitas, kuanta energi dan jumlah foton. Selihakan dipelajari dan selamat berlatih.Rumus Minimal

Energi Foton

E = hf

E = h( ^c/_λ )Energi Foton Sejumlah n

E = nhf

E = nh( ^c/_λ )

Konversi

1 elektron volt = 1 eV = 1,6 x 10⁻¹⁹ joule

1 angstrom = 1 Å = 10⁻¹⁰ meter

1 nanometer = 1 nm = 10⁻⁹ meter

Daya → Energi tiap sekon

Intensitas → Energi tiap sekon persatuan luas

Contoh Soal dan Pembahasan Teori Kuantum Plank

1. Tentukan kuanta energi yang terkandung dalam sinar dengan panjang gelombang 6600 Å jikalau kecepatan cahaya ialah 3 x 10⁸ m/s dan tetapan Planck ialah 6,6 x 10⁻³⁴ Js !

Pembahasan:

E = h(^c/_λ)

E = (6,6 x 10⁻³⁴ )( ^{3 x 108}/_{6600 x 10⁻¹⁰} ) = 3 x 10⁻¹⁹ joule

 

2. Bola lampu mempunyai spesifikasi 132 W/220 V, ketika dinyalakan pada sumber tegangan 110 V memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 628 nm. Bila lampu meradiasikan secara seragam ke segala arah, maka jumlah foton yang datang persatuan waktu persatuan luas di daerah yang berjarak 2,5 m dari lampu ialah … (h =6,6.10⁻³⁴ J s)

(A) 5,33 . 10¹⁸ foton.s m⁻²

(B) 4,33 . 10¹⁸ foton.s m⁻²

(C) 3,33 . 10¹⁸ foton.s m⁻²

(D) 2,33 . 10¹⁸ foton.s m⁻²

(E) 1,33 . 10¹⁸ foton.s m⁻²

 

Pembahasan:

Daya Lampu yang mempunyai spesifikasi 132 W/220 V ketika dipasang pada tegangan 110 V dayanya akan turun menjadi :

P₂ =(^V₂/_V1)² x P₁

P₂ =(¹¹⁰/₂₂₀)² x 132 watt = 33 watt

Intensitas (daya persatuan luas) pada jarak 2,5 meter :

I = (^P/_A) dengan A ialah luas permukaan, anggap berbentuk bola (luas bola empat kali luas lingkaran).

I = (^P/_{4π r²})

I = (³³/_{4π (2,5)²}) = 0,42 watt/m²

0,42 watt/m² → Energi tiap sekon persatuan luas ialah 0,42 joule.

Jumlah foton (n) :

n = 0,42 : (^hc/_λ) = [ 0,42 ] : [ ^{( 6,6 x 10−34 )( 3 x 108 )}/_{( 628 x 10⁻⁹ )} ] = ( 0,42 ) : (3,15 x 10⁻¹⁹ )

n = 1,33 x 10¹⁸ foton

 

3. Panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh lampu monokromatis 100 watt ialah 5,5.10⁻⁷ m. Cacah foton (partikel cahaya) per sekon yang dipancarkan sekitar….

A. 2,8 x 10²² /s

B. 2,0 x 10²² /s

C. 2,6 x 10²⁰ /s

D. 2,8 x 10²⁰ /s

E. 2,0 x 10²⁰ /s

Pembahasan:

Data:

P = 100 watt → Energi yang dipancarkan tiap sekon ialah 100 joule.

Energi 1 foton

E = h(^c/_λ)

E = (6,6 x 10⁻³⁴ )( ^{3 x 108}/_{5,5 x 10⁻⁷} ) joule

Jumlah foton (n)

n = 100 joule : [ (6,6 x 10⁻³⁴ )( ^{3 x 108}/_{5,5 x 10⁻⁷} ) joule] = 2,8 x 10²⁰ foton.

4. Intensitas radiasi yang diterima pada dinding dari tungku pemanas ruangan ialah 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 ialah ….(h = 6,63 x10^{− 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:

Data :

I = 66,3 W.m⁻² → Energi yang diterima tiap sekon tiap meter persegi ialah 66,3 joule.

Energi 1 foton

E = h(^c/_λ)

E = (6,63 x 10⁻³⁴ )( ^{3 x 108}/_{600 x 10⁻⁹} ) joule

Jumlah foton tiap sekon tiap satuan luas adalah:

n = 66,3 joule : [ (6,63 x 10⁻³⁴ )( ^{3 x 108}/_{600 x 10⁻⁹} ) joule] = 2 x 10²⁰ foton

 

5. Tentukan perbandingan kuanta energi yang terkandung dalam sinar dengan panjang gelombang 6000 Å dan sinar dengan panjang gelombang 4000 Å !

Pemnahasan:

Data :

λ₁ = 6000 Å

λ₂ = 4000 Å

E = h(^c/_λ)

^E₁/_E2 = λ₂ : λ₁ = 4000 : 6000 = 2 : 3

 

6. Energi foton sinar gamma ialah 10⁸ eV. Jika h = 6,6 x 10⁻³⁴ Js dan c = 3 x 10⁸ m/s, tentukan panjang gelombang sinar gamma tersebut dalam satuan angstrom!

Pemhasan:

Data:

E = 10⁸ eV = 10⁸ x (1,6 x 10⁻¹⁹) joule = 1,6 x 10⁻¹¹ joule

h = 6,6 x 10⁻³⁴ Js

c = 3 x 10⁸ m/s

λ = …?

λ = ^hc / _E

λ = ^{( 6,6 x 10−34)(3 x 108)} / _{(1,6 x 10⁻¹¹)}

λ = 12,375 x 10⁻¹⁵ meter =12,375 x 10⁻¹⁵ x 10¹⁰ Å = 12,375 x 10⁻⁵ Å

 

 

Bacaan Lainnya

• Rumus Gerak Fisika – Gerak Lurus Beraturan, Gerak Lurus Berubah Beraturan, Melingkar, Parabola – Beserta Soal dan Jawaban


• Jenis, Kelas, Klasifikasi – Panjang Gelombang Sinar Laser


• Cara Buat Jeans Belel – 10 Cara Praktis Pasti Berhasil


• Kutipan Quote Terkenal – Kata Bijak, Kata Mutiara


• Cara Menganalisa Saham Seperti Ahli Pasar Saham Profesional


• Pasar Keuangan – Definisi, Pengertian, Jenis dan Contoh


• Uang Rupiah Negara Indonesia – Sejarah Nilai Tukar Rupiah Terhadap USD


• Tempat Wisata Yang Harus Dikunjungi Di Tokyo – Top 10 Obyek Wisata Yang Harus Anda Kunjungi


• Cara Membeli Tiket Pesawat Murah Secara Online Untuk Liburan Atau Bisnis


• Tibet Adalah Provinsi Cina – Sejarah Dan Budaya


• Puncak Gunung Tertinggi Di Dunia dimana?


• TOP 10 Gempa Bumi Terdahsyat Di Dunia


• Apakah Matahari Berputar Mengelilingi Pada Dirinya Sendiri?


• Test IPA: Planet Apa Yang Terdekat Dengan Matahari?


• 10 Cara Belajar Pintar, Efektif, Cepat Dan Praktis Di Ingat – Untuk Ulangan & Ujian Pasti Sukses!


• TOP 10 Virus Paling Mematikan Manusia

 

Apakah Anda mempunyai sesuatu untuk dijual, disewakan, layanan apa saja yang ditawarkan atau lowongan pekerjaan? Pasang iklan & promosikan jualan atau jasa Anda kini juga! 100% GRATIS di: www.TokoPinter.com

 

3 Langkah super mudah: tulis iklan Anda, beri foto & terbitkan! semuanya di Toko Pinter

 

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jikalau Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pandai harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan info yang menciptakan Anda menjadi lebih smart!

• HP Android


• HP iOS (Apple)

Sumber bacaan: Study

                             

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”

Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya

Sumber aciknadzirah.blogspot.com