Contoh Soal Teori Gelombang de Broglie
Contoh Soal Teori Gelombang de Broglie - Dalam topik ini kalian akan belajar teori gelombang de Broglie. Teori klasik merumuskan bahwa gelombang dan partikel merupakan dua hal yang tidak memiliki kaitan. Sifat-sifat gelombang hanya dimiliki oleh gelombang contohnya interferensi, difraksi, sedangkan sifat partikel hanya dimiliki oleh partikel contohnya massa. Ternyata perumusan tersebut dapat dibantahkan pada abad ke-21 oleh Ilmuwan asal Perancis yaitu Louise de Broglie.
Kalian tentu masih ingat dengan sifat dualisme gelombang partikel. Louis de Broglie merupakan Ilmuwan yang berhasil membuktikan bahwa gelombang dapat berperilaku seperti partikel dan partikel dapat berperilaku seperti gelombang. Dengan kata lain, cahaya dapat memiliki sifat dualisme gelombang-partikel. Menurut Louise de Broglie, semua benda yang bergerak memiliki panjang gelombang tertentu. Panjang gelombang (λ) dari sebuah partikel dirumuskan oleh persamaan berikut.
Keterangan:
h = konstanta Planck yang nilainya 6,63 x 10-34 Js;
p = momentum satuannya kg.m/s; dan
λ = panjang gelombang de Broglie satuannya meter.
h = konstanta Planck yang nilainya 6,63 x 10-34 Js;
p = momentum satuannya kg.m/s; dan
λ = panjang gelombang de Broglie satuannya meter.
Hipotesa ini didukung oleh hasil eksperimen yang dilakukan Davisson dan Germer. Mereka mengarahkan seberkas elektron pada permukaan kristal nikel. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa ternyata elektron mengalami difraksi. Difraksi elektron tersebut sama dengan difraksi sinar X yang mengenai suatu kristal. Panjang gelombang yang diperlihatkan oleh pola difraksi sesuai dengan prediksi dalam hipotesa de Broglie. Selanjutnya eksperimen lain yang mendukung hipotesa tersebut adalah percobaan celah ganda oleh Thomas Young. Hasil interferensi celah ganda Young sama dengan hasil interferensi gelombang yang diakibatkan oleh elektron. Selain elektron, terdapat partikel lain yang berperilaku seperti gelombang, contohnya adalah neutron. Neutron merupakan partikel tak bermuatan yang biasa digunakan untuk mempelajari difraksi struktur kristal. Meskipun semua partikel yang bergerak memiliki panjang gelombang de Broglie, tetapi efek panjang gelombangnya hanya dapat diamati untuk partikel yang massanya sangat kecil, seperti elektron atau neutron. Kecepatan elektron jauh lebih kecil dibandingkan kecepatan cahaya, sehingga kita bisa abaikan efek relativitas dengan menyatakan nilai momentum sebagai hasil perkalian massa dan kecepatan.
SOAL 1
Jika sebuah partikel elektron bergerak dengan kecepatan 5 x 105 m/s, maka panjang gelombang elektron tersebut adalah ....
SOAL 2
Sebuah elektron bergerak menuju anoda dipercepat dengan beda potensial 14560 V. Panjang gelombang de Broglie elektron tersebut adalah ....
SOAL 3
Pernyataan berikut yang paling benar untuk menjelaskan ketika benda melakukan gerak jatuh bebas adalah ....
SOAL 4
Jika massa elektron lebih kecil daripada massa neutron, pernyataan berikut ini yang paling benar adalah ....
SOAL 5
Jika jarak antar atom dalam kristal garam adalah 0,28 nm, maka kecepatan neutronnya adalah ... (massa neutron = 1,67 x 10-27 kg)
SOAL 6
Seseorang yang massanya 55 kg bergerak melalui pintu dan terdifraksi dengan frekuensi 128 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 343 m/s, maka kecepatan orang tersebut adalah ....
SOAL 7
Sebuah elektron yang memiliki massa 9,1 x 10-31kg bergerak dengan kecepatan 4,5 x 106 m/s. Agar panjang gelombang proton sama dengan panjang gelombang elektron, maka kecepatannya adalah ... (massa proton 1,67 x 10-27 kg)
SOAL 8
Sebuah foton memiliki momentum yang sama dengan momentum elektron yang bergerak dengan kecepatan 4 x 105 m/s. Jika massa elektron 9,1 x 10-31 kg, maka panjang gelombang foton tersebut adalah ....
SOAL 9
Sebuah partikel memiliki panjang gelombang de Broglie 2,7 x 10-10 m. Jika energi kinetiknya dijadikan dua kali semula, maka panjang gelombangnya menjadi ....
SOAL 10
Sebuah elektron memiliki massa 9,1 x 10-31 kg, kemudian dipercepat dari keadaan diam dengan beda potensial V. Jika panjang gelombang elektron tersebut 9 x 10-10 m, maka besarnya tegangan V adalah ...