Energi Foton : Pengertian, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasannya
Gurubagi.com. Foton terdapat pada semua energi, mulai dari sinar berenergi tinggi (gamma) seperti cahaya tampak, gelombang inframerah, hingga gelombang berenergi rendah seperti radio.
Berdasarkan mekanika kuantum,melalui percobaan menggunakan Mach-Zehnder Interferometer yang dilakukan Einstein, didapatkan juga bahwa cahaya terdiri dari kumpulan kuanta yang sekarang disebut sebagai foton.
Einstein menjelaskan bahwa cahaya terdiri dari paket-paket energi (disebut sebagai foton) dengan frekuensi tertentu. Efek fotolistrik juga menjelaskan bahwa logam dapat menyerap foton atau tidak bergantung frekuensi ambangnya.
Foton adalah kuantum energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik, yang dipancarkan atau diserap oleh materi. Foton merupakan partikel elementer penyusun cahaya. Karena bersifat sebagai gelombang dan partikel, interaksi yang dihasilkan cukup unik dan banyak.
Baca : Pengertian Gelombang Mekanik, Soal dan Pembahasannya
Foton juga merupakan partikel pembawa untuk semua bentuk radiasi elektromagnetik, termasuk:
1. Sinar gamma.
2. Sinar X.
3. Sinar UV.
4. Cahaya yang terlihat.
5. Cahaya inframerah.
6. gelombang mikro.
7. Gelombang radio.
Foton dapat berperilaku seperti gelombang dalam fenomena seperti pembiasan yang terjadi di lensa, atau pembatalan oleh interferensi destruktif dari gelombang yang dipantulkan.
Akan tetapi foton dapat juga berperilaku seperti partikel ketika berinteraksi dengan materi untuk mentransfer sejumlah energi yang tetap. Energi ini berbanding terbalik dengan panjang gelombang.
Misalnya, lensa dapat membiaskan satu foton dan dalam prosesnya berinterferensi dengan dirinya sendiri seolah-olah itu adalah gelombang. Atau, ia dapat bertindak seperti partikel yang memiliki posisi tertentu dan momentum yang terukur.
Rumus Energi Foton
Persamaan Energi Foton
Dimana :
Untuk jumlah n foton, maka energi foton menjadi :
Keterangan
n = jumlah foton = 1,2,3 ……dst
h = Tetapan Planck = 6,63.10-34 J.s
c = Cepat rambat cahaya = 3.108 m/s
λ = Panjang gelombang (Hz)
f = Frekuensi (m)
E = Energi foton (Joule)
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 Enegi Foton
Soal nomor 1
Berikut ini merupakan karakteristik dari foton, kecuali …
A. setiap foton membawa energi yang berbeda-beda tergantung frekuensinya
B. foton bergerak dengan kecepatan 3 x 108 m/s
C. setiap foton dapat menumbuk sebuah elektron pada logam
D. foton tidak bermassa
E. foton dapat menghamburkan neutron pada inti atom
Jawaban : E
Soal nomor 2
Energi foton bekas sinar infra merah dengan panjang gelombang 1.000 nm adalah …
A. 1,98 . 10-18J
B. 1,98 . 10-19J
C. 1,88 . 10-19J
D. 2,98 . 10-19J
E. 19,8 . 10-20J
Kunci Jawaban : B
Soal nomor 3
Sebuah lampu piar 100 watt memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 6600 amstrong (Å). Jika lampu pijar yang berubah menjadi energi cahaya 6%. Tentukn jumlah foton yang dipancarkan lampu setiap detiknya!
A. 2.1019 foton/detik
B. 3.1018 foton/detik
C. 2.1017 foton/detik
D. 2.1015 foton/detik
E. 4.10-19 foton/detik
Kunci Jawaban : A
Soal nomor 4
Bila foton memiliki energi 350 x 10-10 J maka berapakah panjang gelombang foton tersebut?
A. 0,050 x 10-15 m
B. 0,56 x 10-16 m
C. 0,056 x 10-16 m
D. 0,056 x 10-17 m
E. 0,036 x 10-16 m
Kunci Jawaban : C
Soal nomor 5
Tentukan kuanta energi yang terkandung dalam sinar dengan panjang gelombang 6600 Å jika kecepatan cahaya adalah 3 x 108 m/s dan tetapan Planck adalah 6,6 x 10−34 Js !
A. 3 x 10−19joule
B. 4 x 10−19 joule
C. 4 x 10−20 joule
D. 5 x 10−19 joule
E. 5 x 10−18 joule
Kunci jawaban : A
Soal nomor 6
Jika sebuah foton memiliki panjang gelombang 7,3 nm, maka berapakah energi yang terkandung dalam foton tersebut (dalam eV)?
A. 180 eV
B. 177 eV
C. 170 eV
D. 145 eV
E. 138 eV
Kunci Jawaban : C
Soal nomor 7
Panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh lampu monokromatis 100 watt adalah 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
Kunci jawaban : D
Soal nomor 8
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 x10− 34 J.s, c = 3 x 108 m.s− 1)
A. 1 x 1019foton
B. 2 x 1019foton
C. 2 x 1020 foton
D. 5 x 1020 foton
E. 5 x 1021 foton
Kunci jawaban : C
Soal nomor 9
Tentukan perbandingan kuanta energi yang terkandung dalam sinar dengan panjang gelombang 6000 Å dan sinar dengan panjang gelombang 4000 Å !
A. 1: 2
B. 2 : 3
C. 1 : 3
D. 1 : 4
E. 3 : 2
Kunci Jawaban : B
Soal nomor 10
Tentukan kuanta energi yang terkandung dalam sinar dengan panjang gelombang 6600 Å jika kecepatan cahaya adalah 3 x 108m/s dan tetapan Planck adalah 6,6 x 10−34 Js !
A. 1 x 10−10joule
B. 2 x 10−15joule
C. 2,5 x 10−19joule
D. 3 x 10−19joule
E. 3 x 10−20joule
Kunci jawaban : D
Soal nomor 11
Energi foton sinar gamma adalah 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!
A. 12,375 x 10−5Å
B. 11,375 x 10−5Å
C. 10,375 x 10−5Å
D. 12,375 x 10−4Å
E. 11,370 x 10−5 Å
Kunci jawaban : A
Soal nomor 12
Jika tetapan Planck 6,6.10-34 Js, kcepatan cahaya 3.108 m dan panjang gelombang cahaya 6000A, maka energi foton nya adalah …..
A. 0,3.10-19 joule
B. 0,33.10-119 joule
C. 3,3.10-19 joule
D. 10-19 joule
E. 10-19 joule
Kunci jawaban : C
Soal nomor 13
Jika frekuensi tampak 6.1014 Hz, dengan h = 6,6.10-34. Maka besar energi foton adalah….
A. 1,975.10-19 jolue
B. 2,975.10-9 jolue
C. 3,975.10-19 jolue
D. 4,975.10-17 jolue
E. 4,975.10-19 jolue
Kunci jawaban : C
Soal nomor 14
Elektron yang massanya 9,0 x 10-11kg bergerak dengan laju 2,2 x 102 m/s. Jika besar konstanta Planck adalah 6,6 x 10-34 Js, maka panjang gelombang de Broglie dari elektron tersebut adalah. . .
A. 4,0 x 10-11m
B. 3,6 x 10-11m
C. 3,3 x 10-11m
D. 3,0 x 10-11m
E. 2,6 x 10-11m
Kunci jawban : C
Soal nomor 15
Grafik di bawah ini yang menunjukkan hubungan antara energi kinetik (Ek) maksimum elektron terhadap frekuensi foton (f) pada efek fotolistrik.
Jika besar konstanta Planck adalah 6,6 x 10-34 Js, dan 1 eV = 1,6 x 10-19 J, maka besar f adalah …..
A. 48 x 1014Hz
B. 21 x 1014Hz
C. 14 x 1014Hz
D. 9,45 x 1014Hz
E. 8,9 x 1014Hz
Kunci jawaban : D
Soal dan pembahasan energi foton selengkapnya dapat di unduh disini
Demikian pengertian energi foton, rumus , soal dan pembahasannya. semoga bermanfaat
