FOLIO FIZIK BAB 7 FIZIK KUANTUM

SMK BANDAR RINCHING

MATA PELAJARAN: FIZIK TINGKATAN 5
AHLI KUMPULAN: (KELAS 5 AZALEA)

• MUHAMMAD UMAR AIMAN B MOHD ZAMRI 040525-14-1233
• ADILAH WAFIAH BT HASNOL 040130-10-1878
• NUR ZULAIKA BT ABDUL HAKIM 040116-10-0318
• NUR ANIS NADHIRAH BT MOHD ROSLAN 041107-10-0150

KANDUNGAN M/S

BIL. PERKARA 1
2
1. Muka hadapan 3
2. Kandungan
3. Tajuk & objektif folio 4-8
4. Hasil dapatan 9-10
11-14
- 7.1 Teori Kuantum Cahaya
- 7.2 Kesan Fotoelektrik 15
- 7.3 Teori Fotoelektrik Einstein
5. Kesimpulan / rumusan & rujukan

TEMA 3 : FIZIK GUNAAN BAB 7 : FIZIK KUANTUM

OBJEKTIF FOLIO

Menilai pengetahuan mengenai FIZIK KUANTUM
dalam konteks penyelesaian masalah dan
membuat keputusan untuk melaksanakan satu
tugasan

7 .1 TEORI KUANTUM CAHAYA

And whoever does an atom’s weight of So whoever does an atom’s weight of good
evil will see it. will see it.

Spektrum elektromagnet Graf keamatan sinaran melawan panjang gelombang

Panjang Objek sejuk = Objek panas berkurang Suhu + bahagian kiri :
berkurang , ƒ+ = ƒ- ƒ = >lebih sempit
ƒ bertambah >Panjang
Panjang gelombang pendek
gelombang - >Frekuensi tinggi

JASAD HITAM objek yang memancarkan sinaran memancarkan sinaran termal
elektromagnet mengikut suhunya bergantung pada suhunya.
suatu jasad unggul Tidak dipengaruhi oleh sifat
yang berupaya menyerap = permukaan jasad hitam
semua sinaran pemancar jasad hitam
(black body radiator)
elektromagnet yang Sinaran yang dipancar berbentuk spektrum
jatuh padanya.
selanjar

Contoh jasad hitam dalam kehidupan sehariann

Sinaran termal dalam Imej termografik Elemen pemanas
mentol lampu pada suhu sebuah kereta ketuhar

yang berbeza

Sifat zarah cahaya Eksperimen dwicelah cahaya Model atom dalton Sifat zarah cahaya
Menyimpulkan bahawa Menunjukkan cahaya bersifat Semua benda terdiri Menemui elektron yang
cahaya terdiri daripada gelombang melalui daripada zarah kecil iaitu bercas negatif
zarah melalui eksperimen eksperimen dwicelah cahaya atom
pembiasab cahaya J(1.8J5. 6Th–om19s4o0n)
T(17h7o3m–as18Y2o9u)ng (J1o7h6n6 D–al1t8o4n4)
I(s16aa4c3 N–e1w72t7o)n

Teori klasik Pencetusan Idea Teori Fizik Kuantum Teori
kuantum

M(18a5x8P–lan19c4k7) A(18lb7e9rt–E1in9s5t5e)in (N18ie8ls5 B–oh19r62) L(1o8u9i2s d–e19B8ro7)glie
Memperkenalkan kuanta Memperkenalkan sifat
tenaga / diskrit yang Cahaya terdiri daripada Electron membebaskan atau kedualan gelombang-zarah.
berkadar terus dengan foton. Kesan fotoelektrik menyerap tenaga apabila Konsep ini dikenali sebagai
frekuensi getaran elektron dijelaskan melalui teori beralih daripada satu orbit hipotesis de broglie
foton einstein ke orbit yang lain dalam
atom

KUANTUM TENAGA

Spektrum selenjar Spektrum garis

Spektrum cahaya tampak dikatakan bersifat selanjar merupakan koleksi garis-garis berwarna dengan
kerana tiada jurang pemisahan di antara setiap jenis panjang gelombang dan frekuensi yang unik.
Setiap unsur menghasilkan siri spektrum garis yang
warna cahaya di spektrum tersebut tersendiri.
boleh digunakan sebagai penunjuk bagi mengenal pasti
kewujudan sesuatu unsur.

kuantum tenaga = teori kuantum Planck E = hf Kelajuan sinaran
e l ektromagnet
paket tenaga tenaga cahaya E = tenaga foton dalam vakum adalah c (3.0x
yang diskrit wujud dalam bentuk ƒ = frekuensi gelombang
dan bukan 1 08 ms-1 )
paket tenaga cahaya c = f
tenaga bergantung pada h = pemalar Planck ƒ = c/
selanjar frekuensi gelombang
(6.63 x 10-34 J s) ∴ E = hc/
ƒ bertambah
berkurang
tenaga kuantum Tenaga kuantum
bertambah
bertambah

Sifat Kedualan Gelombang Zarah

Panjang gelombang De Broglie: kedualan gelombang-zarah

Prinsip De Broglie

= h/p = h/mv = Panjang gelombang
p = momentum zarah = mv
m = jisim zarah
v = halaju zarah
h = pemalar Planck (6.63 x 10-34 Js)

Sifat gelombang jirim = gelombang De Broglie atau gelombang jirim

E = hf Tenaga foton Foton = elektron + cahaya
P = nhf Kuasa foton
n= bilangan kedualan gelombang-zarah
foton yang
dipancarkan - Semua spektrum elektromagnetik
sesaat - Zarah subatom (proton & neutron)

7 .2 KESAN FOTOELEKTRIK

Kesan fotoelektrik Ciri-ciri kesan fotoelektrik (2) Fotoelektron yang
boleh dikaji dengan susunan terpancar itu akan ditarik
Apabila suatu permukaan logam litar yang menggunakan sel
disinari oleh alur cahaya yang foto seperti yang ditujukkan ke anod yang
mempunyai frekuensi tertentu, berkeupayaan positif
elektron daripada logam itu dapat dalam gambar rajah disebabkan fotoelektron
disebelah: yang bercas negative.
dipancar keluar.

(1) Apabila permukaan logam (3) Pergerakan
yang peka cahaya (katod) fotoelektron dari katod ke
disinari dengan alur cahaya anod akan menghasilkan
tertentu, elektron akan
dipancarkan dari permukaan arus di dalam litar.
Miliammeter akan
logam. Elektron yang terbebas menunjukkan nilai arus di
ini dinamakan fotoelektron.
dalam litar.

Rajah 7 .7 susunan radas yang
menunjukkan kesan fotoelektrik

PENJELASAN CIRI-CIRI KESAN FOTOELEKTRIK

(1) Kesan fotoelektrik berlaku (2) Menurut teori klasik, k(3a)ndCuanhgaayna tyeannaggateyraanngg mtinegmgipduannyai
apabila cahaya menyinari gspeelokmtrubmangyacnaghamyeamadpaulnayhai menyebabkan elektron akan keluar
permukaan sesuatu logam. sseelpaantjuatrn. Kyeasbaonlefohtboeerlleakkturipkada dmaarnipaakdaalalocgaahmayadeynagnagn mleablaihpcepat
Elektron dalam logam mempunyai kandungan tenaga yang
mdaenntyeerrleappatsendaagriapdearrmi ucakahaanya sceabhaayraan. g frekuensi gelombang rmeenndgaahmmbeil nmyeasbaabykaanngelleebkithropnanjang
logam. untuk menyerap tenaga daripada
tcearhbaeybaasdaknelmuaermdbaorilpeahdkaanlonygaam
tersebut.

(m4e) nTgektaajipik, esusaantufoetkosepleerkimtrieknteylaahng (s5e)rtFao-tmoeelretkatdroipnaankcaanrkan (6) Frekuensi
menunjukkan bahawa pemancaran ckeahluaayraptaedrasefbreuktuensi minimum yang boleh
ffroetokueelenksti rgoenlohmanbyaangbecralahkauyapaydaang walaupun cahaya yang menghasilkan kesan
mencapai suatu nilai tertentu dipancarkan berada fotoelektrik serta-
tcaanhpaayad.ipengaruhi oleh keamatan pada keamatan cahaya merta pada satu jenis
yang rendah. logam dikenali
sebagai frekuensi
ambang, f0.

7 .3 Teori Fotoelektrik Einstein

• Einstein mengaplikasikan idea kuantum tenaga yang dikemukakan oleh Max Planck.
• Beliau mencadangkan bahawa tenaga dibawa oleh zarah cahaya, iaitu foton
• Tenaga setiap foton adalah berkadar terus dengan frekuensi cahaya :

E = ℎp e malar Planck (6.63 x 10⁻³⁴Js)
ℎ =

Apabila satu odilseetThereaernspleleaoskgbgetauarptomfeonanktudoahannnlayma Tenaga tersebut Tenaga
foton tiba di digunakan untuk mesnejlaedbiihtennyaaga
permukaan membebaskan
elektron daripada fotokienleetkiktron
logam
logam

• Persamaan Fotoelektrik Einstein,
o ℎ = + ½ mv² maks

• Fungsi kerja, = ℎ ₀ = ℎ /

Fungsi kerja dan frekuensi ambang bagi kesan fotoelektrik

Fungsi kerja Frekuensi ambang

Tenaga minimum yang diperlukan untuk Frekuensi minimum foton cahaya yang
fotoelektron terlepas dari permukaan logam menghasilkan kesan fotoelektrik

Hdeunbguanngafnreaknuteanrasitceanhaagyaa,k in :etik maksimum fotoelektron, maks lHougbaumng:an antara fungsi kerja dan frekuensi ambang bagi satu
• mGrealfalmuiearsuaplaankan garis lurus, kecerunan positif dan tidak • Melalui hubungan = ℎ ₀
• Nfrielakiuferenskiuensi ambang, ₀ adalah pada pintasan paksi • Semakin tinggi frekuensi ambang sesuatu logam, semakin tinggi

nilai fungsi kerja
• Logam berbeza mempunyai nilai frekuensi ambang berbeza

Penghasilan arus fotoelektrik dalam sebuah litar sel foto

• Sel foto terdiri daripada :
> Sebuah tiub kaca divakum
> sKeamtoildinddiesar luti logam peka cahaya yang
> dAennogdaniaklaahtosadtu rod dipasang sejajar

• fAoptaobeillaeksterlikfotetorhdaissiiln. ari cahaya, arus

Jadual 7.5 penghasilan arus fotoelektrikbagi sel foto yang
diselaputi bahan cesium dan litium

• Semakin tinggi fungsi kerja
logam, semakin pendek panjang
gelombang maksimum yang
diperlukan untuk penghasilan
arus fotoelektrik.

• Semakin bertambah keamatan
cahaya, semakin bertambah arus
fotoelektrik dalam litar sel foto

• Menggunakan alur cahaya • Menukarkan cahaya
inframerah dan sel foto kepada isyarat
elektrik
• sebagai suis
Pintu terbuka jika pengaliran • Diproses menjadi
arus fotoelektrik terputus imej digital
apabila lintasan cahaya
diganggu

• Jimat tenaga dan mesra • Bergantung pada
• alam
tenaga elektrik
Waktu siang, tenaga daripada panel
elektrik disimpan dalam suria

• bateri
Waktu malam, lampu LED
menyala hasil bekalan
kuasa daripada bateri

Pengesan cahaya pada Pengesan imej dalam
pintu automatik kamera resolusi tinggi

Lampu LED yang Aplikasi kesan Panel suria ISS
beroperasi secara suria fotoelektrik
di sepanjang jalan raya

Kesimpulan Kefahaman fizik kuantum membantu para penyelidik
mencipta sistem komputer yang canggih dengan

memori yang besar dan kelajuan pemprosesan yang
amat pantas. Perkembangan penciptaan ini dapat
melahirkan pakar komputer dan pakar fizik yang

kompeten serta dinamik demi menyahut cabaran era

kuantum yang semakin mencabar.

Buku teks Fizik Video
Tingkatan 5
Rujukan
Internet