Kesan fotoelektrik – masalah dan penyelesaian
1. Pernyataan yang betul tentang kesan fotoelektrik ialah …
A. Boleh dijelaskan dengan menganggap cahaya sebagai gelombang
B. Elektron yang dibebaskan oleh permukaan logam akan berkurangan jika frekuensi cahaya meningkat
C. Keamatan cahaya tidak mempengaruhi tenaga elektron yang keluar dari permukaan logam
D. Kesan fotoelektrik berlaku di kawasan inframerah
E. Kesan fotoelektrik akan berlaku apabila keamatan cahaya logam adalah besar
Penyelesaian
A. Kesan fotoelektrik boleh dijelaskan dengan menganggap cahaya sebagai zarah, bukan sebagai gelombang. Tenaga cahaya tidak diagihkan secara berterusan apabila gelombang bergerak tetapi merupakan paket kecil yang dipanggil foton atau kuanta cahaya (bayangkan sahaja ia seperti air hujan).
B. Jika frekuensi cahaya meningkat, maka elektron yang keluar dari permukaan logam juga meningkat. Apabila frekuensi cahaya meningkat, tenaga cahaya juga meningkat. Lebih besar tenaga yang diserap, lebih banyak elektron yang keluar dari permukaan logam.
C. Keamatan cahaya sepadan dengan kelajuan pancaran tenaga atau kepantasan tenaga cahaya pada permukaan logam. Keamatan cahaya yang diperbesar tidak bermakna tenaga cahaya juga diperbesar. Tenaga foton (E = hf) bergantung pada frekuensi (f) atau panjang gelombang dan pemalar Planck (h).
D. Kesan fotoelektrik berlaku pada frekuensi atau panjang gelombang cahaya ultraungu atau sinar ultraungu. Frekuensi ultraungu ialah frekuensi ambang di mana tenaga foton mampu melepaskan elektron daripada permukaan logam. Frekuensi inframerah tidak boleh kerana ia terlalu kecil, jika tidak, frekuensi sinar-x dan sinar gamma boleh disebabkan oleh frekuensi yang lebih besar daripada ultraungu.
E. Keamatan cahaya tidak mempengaruhi kesan fotoelektrik
Jawapan yang betul ialah C.
2.
(1) Kesan fotoelektrik boleh dijelaskan dengan mengandaikan cahaya terdiri daripada paket tenaga
(2) Kesan fotoelektrik boleh membuktikan bahawa cahaya boleh bertindak sebagai gelombang
(3) Tenaga elektron yang keluar dari permukaan logam bergantung pada frekuensi
(4) Kesan fotoelektrik berlaku di sekitar kawasan inframerah
Pernyataan yang benar tentang kesan fotoelektrik ialah…
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (1) dan (4)
D. (2) dan (3)
E. (2) dan (4)
Penyelesaian
Jawapan yang betul ialah B.
[irp]
3.
(1) Penyingkiran elektron daripada logam ditentukan oleh panjang gelombang cahaya yang masuk
(2) Keamatan cahaya yang masuk tidak menjamin penyingkiran elektron daripada permukaan logam
(3) Di bawah frekuensi ambang, elektron kekal keluar dari logam apabila keamatan cahaya masuk diperbesarkan
Pernyataan yang betul berkaitan dengan kesan fotoelektrik ialah….
Penyelesaian
Pernyataan (1): Pernyataan ini benar. Jika panjang gelombang yang datang adalah lebih kecil daripada panjang gelombang ambang logam maka elektron tidak dibebaskan.
Pernyataan (2): Pernyataan ini benar. Keluarnya elektron dari permukaan logam bergantung pada frekuensi atau panjang gelombang atau tenaga cahaya.
Pernyataan (3): Pernyataan ini salah. Elektron keluar daripada logam jika frekuensi cahaya lebih besar daripada frekuensi ambang logam. Ketiadaan elektron daripada permukaan logam bergantung kepada tenaga cahaya dan bukannya keamatan cahaya. Tenaga cahaya bergantung kepada frekuensi atau panjang gelombang (E = hf). Keamatan cahaya berkaitan dengan kadar pemancaran tenaga cahaya.
4.
(1) Elektron boleh keluar dari permukaan logam apabila logam dipancarkan oleh gelombang elektromagnet
(2) Penyingkiran elektron daripada permukaan logam bergantung pada frekuensi cahaya yang masuk
(3) Fungsi kerja bagi setiap logam adalah sama
Pernyataan yang betul berkaitan dengan kesan fotoelektrik ialah….
Penyelesaian
Pernyataan (1): Pernyataan ini benar. Gelombang elektromagnet terdiri daripada pelbagai jenis gelombang yang mempunyai frekuensi atau panjang gelombang yang berbeza. Hanya gelombang elektromagnet yang mempunyai frekuensi atau panjang gelombang yang lebih besar daripada ambang atau frekuensi panjang gelombang yang boleh mengeluarkan elektron daripada logam.
Pernyataan (2): Pernyataan ini benar. Jika frekuensi cahaya lebih kecil daripada frekuensi ambang logam, maka elektron tidak dapat dipisahkan daripada logam tersebut. Sebaliknya, jika frekuensi cahaya lebih besar daripada frekuensi ambang logam, elektron akan dilepaskan daripada logam tersebut.
Pernyataan (3): Pernyataan ini salah. Fungsi kerja logam ialah kerja minimum atau tenaga minimum yang diperlukan untuk menyingkirkan elektron daripada permukaan logam. Fungsi kerja bagi setiap logam bergantung pada ciri-ciri logam tersebut.
[irp]
5.
( 1) Elektron yang dipancarkan dalam kesan fotoelektrik dipanggil elektron foton
(2) Kadar elektron yang dipancarkan tidak bergantung pada keamatan cahaya yang berkaitan dengan permukaan logam
(3) Tenaga kinetik elektron yang dipancarkan bergantung pada tenaga gelombang cahaya pada permukaan logam
(4) Untuk mengeluarkan elektron daripada permukaan logam yang tidak bergantung kepada frekuensi ambang (fo)
Pernyataan yang benar tentang kesan fotoelektrik ialah….
Penyelesaian
(1) Elektron yang dipancarkan dipanggil fotoelektron
(2) Kadar elektron yang dipancarkan sepadan dengan bilangan atau bilangan elektron yang dipancarkan dalam tempoh masa tertentu. Kadar elektron yang dipancarkan dipengaruhi oleh keamatan cahaya, di mana keamatan cahaya berkaitan dengan kadar penghantaran cahaya. Keamatan cahaya hanya memberi kesan apabila tenaga cahaya lebih besar daripada tenaga ambang logam. Jika tenaga cahaya lebih kecil daripada tenaga ambang logam, keamatan cahaya tidak mempunyai kesan.
(3) Pernyataan ini benar. Tenaga kinetik elektron yang dipancarkan bergantung pada tenaga gelombang cahaya pada permukaan logam. Elektron dilepaskan dari permukaan logam hanya apabila tenaga cahaya lebih besar daripada tenaga ambang logam.
(4) Pernyataan ini salah. Jika frekuensi gelombang cahaya yang masuk adalah lebih kecil daripada frekuensi ambang logam, elektron tidak dibebaskan. Jadi nyahcas elektron bergantung pada frekuensi ambang.
6.
(1) frekuensi cahaya yang menerangi katod mestilah lebih besar daripada frekuensi ambang
(2) fungsi kerja katod logam adalah lebih besar daripada tenaga cahaya yang menerangi katod
(3) panjang gelombang ambang mestilah lebih besar daripada panjang gelombang cahaya yang menyinari katod
(4) tenaga kinetik elektron yang dibebaskan daripada katod mestilah lebih besar daripada tenaga ambang
Agar fotoelektron dipenuhi:
Penyelesaian
(1) Pernyataan ini benar. Fotoelektrik berlaku apabila frekuensi cahaya yang menerangi logam katod adalah lebih besar daripada frekuensi ambang logam katod.
(2) Pernyataan ini salah. Fungsi kerja ialah kerja minimum atau tenaga minimum yang diperlukan untuk melepaskan elektron. Agar fotoelektrik berlaku, tenaga cahaya mestilah lebih besar daripada fungsi kerja katod logam.
(3) Pernyataan ini salah. Fotoelektrik berlaku apabila panjang gelombang cahaya menerangi katod, lebih besar daripada panjang gelombang ambang katod logam.
(4) Pernyataan ini benar. Untuk keluar dari logam, tenaga kinetik elektron mestilah lebih besar daripada tenaga ambang logam katod.
Jawapan yang betul ialah (1) dan (4).
[irp]
7. Perhatikan pernyataan berikut:
(1) Fungsi kerja logam mestilah kurang daripada tenaga cahaya yang menerangi katod logam
(2) Tenaga ambang katod adalah lebih besar daripada tenaga cahaya yang menerangi logam katod
(3) Tenaga kinetik elektron yang dibebaskan dari katod sentiasa lebih besar daripada tenaga ambang katod
(4) Tenaga kinetik elektron yang dibebaskan dari permukaan katod adalah berkadar terus dengan tenaga cahaya yang menerangi katod
Pernyataan tepat tentang kesan fotoelektrik ialah…..
Penyelesaian
(1) Pernyataan ini benar
(2) Pernyataan ini salah
(3) Pernyataan ini benar
(4) Pernyataan ini hanya benar jika tenaga cahaya yang menyinari katod adalah lebih besar daripada tenaga ambang logam katod. Jika tenaga cahaya lebih kecil daripada tenaga ambang logam, maka elektron tidak dapat dipisahkan daripada permukaan katod logam.
[irp]
