FISIKA MODERN DAN RADIOAKTIVITAS

 

 

A.    Radiasi Benda Hitam

·      Hukum Stefan – Boltzman

Energi total radiasi : W = e σ T⁴.A.t 

Daya radiasi : P = e σ T⁴.A.t 

Intensitas : I = e σ T⁴

σ = konstanta Stefan – Boltzman  = 5,67.10^-8 W/m²K

·      Hukum Radiasi Planck

Energi foton  :

                  E = h. ƒ           h = konstanta planck  =  6,63.10^-34 J/s

      

E_tot = n. h ƒ 

·      Hukum Pergeseran Wien

λ_maks T = konstan                   

λ_maks T = C     

C = konstanta Wien  = 2,898.10^-3 mK

 

B.     Teori Relativitas Einstein

·         Teori Relativitas Khusus

Postulat I

Hukum-hukum fisik dapat dinyatakan dengan persamaan yang berbentuk sama, dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap yang lain.

Postulat II

Kelajuan cahaya dalam ruang hampa sama besar untuk semua pengamat, tidak tergantung dari gerak pengamat. Laju cahaya tetap c = 3 10⁸ m/s

 

·         Teori Relativitas Umum

Ketika di ruang-waktu terdapat obyek  yang cukup masif atau padat (seperti planet, bintang-bintang dan  galaksi), ruang-waktu akan melengkung (mirip mangkok)  dan itulah yang disebut gravitasi.

 

Waktu menjadi parameter bersama ruang tiga dimensi membentuk ruang-waktu atau spacetime, koordinat (t, x, y, z) atau koordinat angular (t, r, θ, dan φ).

·         Relativitas Kecepatan.

v₁ = laju benda ke 1 terhadap bumi
v₂ = laju benda ke 2 terhadap benda ke 1
v = laju benda ke 2 terhadap bumi

·         Dilatasi waktu (Pemuaian waktu)

 

 

∆t_o = selang waktu yang diamati pada kerangka diam (diukur dari kerangka bergerak)

∆t = selang waktu pada kerangka bergerak (diukur dari kerangka diam) 

Kontraksi Lorentz. (pemendekan Lorentz)

 

L = panjang benda pada kerangka bergerak
L_o = panjang benda pada kerangka diam 

  Massa Relativistik

      

    

m_o = massa diam atau massa yang teramati oleh pengamat yang tidak bergerak terhadap benda.

m = massa relativistik = massa benda dalam kerangka bergerak atau massa yang teramati oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan v terhadap tanah

·         Momentum Relativistik

 

·         Energi Kinetik Relativistik

E = energi total = m c²
E_o = energi diam = m_o c²
E_k = energi kinetik benda

 

C.    Konsep-konsep Teori Kuantum

·         Dualisme  Sifat Partikel dan Gelombang

Ø  Bersifat Gelombang

            C.L.M. Planck : cahaya memiliki frekuensi

      E = h. ƒ           h = konstanta Planck  =  6,63.10^-34 J/s

      

   

         

Ø  Bersifat Partikel

A.H. Compton mempelajari tumbukan-tumbukan antara foton dengan elektron.

Hamburan Compton.

        

	Menurut Compton : cahaya memiliki Momentum

·         Hipotesa de Broglie.

Panjang gelombang partikel

 

  

·         Efek Fotolistrik

E = W + Ek h . f = h . fo + mv2

 1eV = 1,6 10^-19 Joule

                        1joule =

·         Pembentukan sinar X / Rontgen

                     Energi Kinetik = Energi Foton Sinar X         

                                                                   Ek = E

                                            

                                            

 

A.    Perkembangan Teori Atom

• Teori Atom Democritus

“Atom adalah bagian terkecil suatu partikel / zat yang tidak dapat dibagi lagi”. Atom berasal dari kata “atomos” , artinya tidak dapat dibagi lagi.

Keunggulan teori atom Demokritus :  menjelaskan secara definitif atom dari suatu zat.

      Kelemahan teori atom demokritos : tidak menjelaskan atom secara empiris.

• Teori Atom John Dalton

1)      Atom merupakan bagian terkecil suatu unsur yang tidak dapat dibagi lagi.

2)      Atom-atom suatu unsur semuanya serupa dan tidak dapat berubah menjadi atom unsur lain.

3)      Dua atom / lebih yang berasal dari unsur-unsur yang berlainan dapat membentuk suatu molekul.

4)      Pada suatu reaksi kimia, atom-atom berpisah tetapu kemudian bergabung lagi dengan yang berbeda menurut perbandingan itu.

Keunggulan teori atom dalton :  mencoba menjelaskan konsep atom secara empiris melalui percobaan-percobaan kimia

Kelemahan teori atom dalton :

§   tidak menjelaskan struktur / uraian atom itu sendiri

§  Atom tidak dapat dibagi lagi bertentangan dengan eksperimen.

§  Dalton tidak membedakan pengertian atom dan molekul

§  Satuan molekul juga disebut atom.

§  Atom merupakan bola kecil yang keras dan padat bertentangan dengan eksperimen Faraday dan J.J Thomson

 

• Model Atom Thompson  (Model Atom Roti Kismis)

“Atom merupakan bola padat dengan diameter 10^-10 meter, mempunyai muatan positif yang terbagi merata ke seluruh isi atom. Muatan ini dinetralkan oleh elektron-elektron yang juga tersebar mengelilingi seluruh atom seperti kismis tersebar di permukaan roti”.

Keunggulan teori atom Thomson :

§  Menjelaskan atom ditinjau melalui strukturnya

§  Mengajukan gagasan adanya muatan (+) dan (-) pada atom

Kelemahan teori atom Thomson :

§  Tidak menjelaskan kedudukan masing-masing muatan (+) dan (-) di dalam atom yang tepat.

§  Bertentangan dengan percobaan Rutherford dengan hamburan sinar Alfa  ternyata muatan positif tidak merata namun terkumpul jadi satu yang disebut Inti Atom.

 

• Model Atom Rutherford  (Model Atom Tata Surya)

Menurut Rutherford rincian teori itu sebagai berikut.

§  Atom terdiri dari inti atom dan elektron

§  Semua muatan (+) dan sebagian besar massa atom berkumpul pada sebuah titik di tengah-tengah atom yang disebut inti atom.

§  Inti atom bermuatan positif berada di pusat atom, elektron bermuatan negatif mengelilingi inti atom

§  Massa atom terpusat pada inti atom

§  Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron (bermuatan negatif) pada jarak yang relatif jauh. Elektron-elektron berputar pada lintasan-lintasan seperti planet-planet yang bergerak mengelilingi matahari dalam tata surya.

§  Inti dan elektron tarik menarik dengan gaya yang sama dengan gaya sentrifugalnya sehingga menyebabkan elektron tetap pada orbitnya.

§  Spektrum yang dipancarkan kontinyu

§  Dalam reaksi kimia hanya elektron terluar yang saling mempengaruhi, inti atom tidak mengalami perubahan.

Keunggulan teori atom Rutherford :

§   Dapat mengatasi kelemahan teori atom thomson

§   Menjelaskan adanya inti atom (bermuatan +) dan elektron-elektron yang mengelilinginya 

§  (bermuatan -)

Kelemahan teori atom Rutherford:

§   Menurut teori elektromagnet muatan yang dipercepat harus memancarkan energi. Elektron mengelilingi inti atom sambil memancarkan energi hingga menyebabkan lintasan elektron berkurang terus menerus dan akhirnya jatuh ke inti. Jadi model atom Rutherford tidak menjamin kestabilan atom.

§  Spektrum yang dipancarkan berupa spektrum kontinyu, ini bertentangan dengan hasil eksperimen yang menyatakan bahwa spektrum atom hidrogen berupa spektrum garis. Setelah diadakan pengujian tentang spektrum atom hidrogen dengan spektrometer ternyata spektrum hidrogen terdiri dari deret garis-garis yang terpisah-pisah menurut aturan tertentu yang dikenal sebagai deret Balmer.

 

• Teori Atom Bohr  (Model atom H)

Postulat Bohr :

1. Elektron tidak dapat berputar dalam lintasan yang sembarang, elektron hanya dapat berputar pada lintasan tertentu tanpa memancarkan energi. Lintasan ini

Disebut lintasan stasioner. Besar momentum anguler elektron pada lintasan

Stasioner ini adalah :  mvr =       

2. Elektron akan memancarkan atau menyerap energi jika berpindah lintasan. Jika elektron berpindah dari lintasan yang lebih dalam ke lintasan yang lebih luar, maka elektron akan menyerap energi, bila berpindah dari lintasan yang luar ke dalam akan memancarkan energi.

Keunggulan teori atom N. Bohr

§  Mengatasi kelemahan teori atom Rutherford

§  Menjelaskan kestabilan energi é menurut tingkat-tingkat energi itu.

§  Menerangkan spektrum atom H dengan baik

Kelemahan teori atom Bohr :

§  Lintasan é ternyata tidak sesederhana yang dilukiskan Bohr, masih ada sub orbit-orbit yang tidak dikenal dalam teori Bohr

§  Tidak menerangkan :

Ø  Kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik

Ø  Pengaruh medan magnet terhadap atom

Ø  Spektrum atom berelektron banyak

Tingkat Energi Elektron

Atom Hidrogen adalah atom yang paling sederhana, karena hanya ada satu elektron

 

 

• Teori Atom Shcrodinger (Model Atom Menurut Teori Kuantum)

Meninjau elektron sebagai persamaan gelombang dengan menggunakan persamaan Shcrodinger.

§  Macam-Macam Bilangan Kuantum

Keempat kuantum adalah :

1)       Bilangan kuantum utama (simbol n)

2)       Bilangan kuantum orbital (simbol l)

3)       Bilangan kuantum magnetik (simbol m_L= m)

4)       Bilangan kuantum spin (simbol m_s = s)

 

§  Azas Pauli/Prinsip Larangan Pauli

“Tidak ada elektron-elektron yang mempunyai perangkat bilangan-bilangan kuantum yang sekaligus sama”. Artinya masing-masing elektron dalam sebuah atom tidak mungkin memiliki keempat bilangan kuantum (n, l, m, s) tepat sama, melainkan pasti ada sedikitnya satu bilangan kuantum yang berbeda.

§  Notasi Elektron (Diagram Aufbau)

 

 

Tiga aturan yang digunakan dalam menentukan konfigurasi elektron :

1)       Dalam suatu atom stabil, elektron-elektron selalu berada pada tingkat energi terendah yang mungkin.

2)       Asas Pauli : tidak ada dua elektron dalam suatu atom dapat memiliki keempat bilangan kuantum yang sama.

3)       Aturan Hund : dalam mengisi suatu sub kulit, sebanyak mungkin elektron dipasangkan dengan spin sejajar.

§  Hukum Moseley

Menyelidiki foton yang dipancarkan dalam spektrum atom Rutherford – Bohr

Dari L – K → transisi K_α

Dari M – K → transisi K_β

Dari N – K → transisi K_γ

Dari M– L → transisi L_α

Dari N – L → transisi L_β

Dari O – L → transisi L_γ

Dirumuskan :

  

 

 

 

 

 

 

 

 

E.    Inti Atom dan Gejala Radioaktivitas

• Struktur Inti Atom

X  = Lambang unsur atom

Z  = Nomor atom = jumlah proton dalm inti atom

    = jumlah elektron yang mengelilingi inti atom

A  = Nomor massa atom = jumlah proton + jumlah netron dalam

       inti atom

A - Z =  jumlah netron dalam inti atom

 

• Isotop, Isobar dan Isoton

Isotop adalah atom (nuklida) yang jumlah proton (Z) sama, tetapi jumlah netronnya (A-Z) berbeda.

Isobar adalah atom (nuklida) yang jumlah proton (Z) tidak sama, tetapi jumlah nukleonnya (A) sama.

Isoton adalah atom (nuklida) yang memiliki jumlah netron (N) sama,  tetapi  nomor  atom  berbeda  atau  jumlah  proton  atau jumlah elektron (Z) tidak sama.

 

• Defek massa

Selisih  massa  partikel  penyusun  inti  dengan  massa  inti  total, dikenal penyusutan massa: ∆m = ( Z . mp +  (A - Z ) .mn ) -  M_i                 

1 sma = 1,66 x 10-27 kg = 931,5 MeV

 

• Energi Ikat Inti

Energi ikat inti :

E = ∆m . c2  J = ∆m. 931,5    MeV          

• Peluruhan Radioaktif

Peluruhan adalah peristiwa  pemancaran sinar radioaktif oleh zat radioaktif. Inti yang mengalami peluruhan akan disertai pelepasan partikel/ sinar radioaktif sehingga akan terbentuk untur baru yang stabil.

• Waktu Paruh

Waktu  paro  (T)  adalah  waktu  yang  dibutuhkan  inti radioaktif untuk meluruh sehingga massanya menjadi separuh dari massa mula-mula.  Sehingga berlaku : 

 

 

• Intensitas Sinar radioaktif

Intensitas akhir :

I = I_o e^-ux

I  = Intensitas sinar gamma setelah menembus materi

I_o = Intensitas mula-mula sinar radioaktif

µ = koefisien pelemahan materi yang dilalui

 

 Radioisotop

• Radioaktif Sebagai Perunut

•      Bidang kedokteran      ; diagnosa

•      Bidang industri           ; pelumas/oli

•      Hidrologi                     ; kecepatan arus, kebocoran pipa

•      Biologis                       ; mekanisme fotosintesis

• Radioisotop sebagai sumber Radiasi

•      Bidang Kedokteran     ; sterilisasi, terapi tumor/kanker

•      Pertanian                     ; teknik jantan mandul, pemuliaan tanaman, penyimpanan makanan

•      Bidang industri           ; pemeriksaan tanpa merusak, mengontrol ketebalan bahan, pengawetan makanan

 

Soal-Soal latihan Akhir Bab

 

I.     Pilihan Ganda

Pilihlah salah satu jawaban yang benar !

1.      Pernyataan berikut ini berhubungan dengan jumlah kalor yang diradiasikan tiap detik oleh benda hitam, kecuali….

a.       Sebanding dengan luas permukaan benda

b.      Berbanding lurus dengan pangkat empat suhu mutlaknya

c.       Bergantung pada jenis benda

d.      Sebanding dengan jari-jari benda

e.       Dipengaruhi oleh bentuk benda

2.      Suatu benda hitam sempurna memiliki luas permukaan 20 cm² dan suhu ada permukannya 227 °C. Jika tetapan  Stefan-Boltzman 5,67 x 10^-8 w/m² K⁴ , maka jumlah kalor yang diradiasikan benda tersebut tiap sekon adalah....

a.       0,3 J

b.      7,1 J

c.       11,34 J

d.      50 J

e.       56,7 J

3.      Suatu lempengan logam dipanaskan hingga 500 K . Jika konstanta Wien besarnya 2,878 . 10^-3 mK , maka panjang gelombang pada intensitas maksimum yang dipancarkan logam tersebut adalah….   

a.       5,76 . 10^-6 m

b.      6,76 . 10^-6 m

c.       7,76 .10^-6 m

d.      8,76 .10^-6 m

e.       9,76 . 10^-6 m

4.      Seberkas sinar-X  memiliki panjang gelombang 1 Å, jika laju cahaya 3.10⁸ m/s dan konstanta Planck dianggap 6,6.10^-34  Js, maka energi foton yang dimiliki sinar-X tersebut adalah….

a.       1,98.10^-19 J   

b.      1,98.10^-18 J   

c.       1,98.10^-17 J   

d.      1,98.10^-16 J   

e.       1,98.10^-15 J   

5. Cahaya tampak memiliki frekuensi  2 x 10¹⁴ hz. Jika tetapan planck 6,63 x 10^-34 Js, maka besarnya energi foton dari cahaya tersebut adalah ...

a.       1,326 . 10^-19 J

b.      1,326 .10^-21 J

c.       2,552 . 10^-19 J

d.      3,315 . 10^-19 J

e.       3,315 . 10^-48 J

6. a.       Jika suhu semakin besar maka panjang gelombang radiasi semakin besar. b.      Jika suhu semakin besar maka panjang gelombang radiasi semakin kecil c.       Suhu benda tidak mempengaruhi panjang gelombang radiasi. d.      Energi radiasi semakin kecil jika suhu diperpesar e.       Energi Radiasi berbanding lurus dengan panjang gelombang

   
   
   Grafik di atas adalah visualisasi dari hukum pergeseran Wien. Berdasarkan grafik tersebut maka: 

a.       Jika suhu semakin besar maka panjang gelombang radiasi semakin besar.

b.      Jika suhu semakin besar maka panjang gelombang radiasi semakin kecil

c.       Suhu benda tidak mempengaruhi panjang gelombang radiasi.

d.      Energi radiasi semakin kecil jika suhu diperpesar

e.       Energi Radiasi berbanding lurus dengan panjang gelombang

7. Sebuah peluru senapan angin dengan massa 5 gram ditembakkan dengan kecepatan 100 ms^-1, jika h = 6,6.10^-34 J. Panjang gelombang de Broglie yang yang dimiliki peluru tersebut adalah ….

a.       1,32.10^-34 m

b.      1,32.10^-33 m

c.       1,32.10^-28 m

d.      1,32.10^-26 m

e.       1,32.10^-24 m

8. Seberkas cahaya memiliki panjang gelombang  3 . 10^-6  m. Jika tetapan planck 6,63 . 10^-34 Js dan cepat rambat cahaya 3 . 10⁸ m/s, maka besarnya energi foton dari cahaya tersebut adalah ... .

a.       2,21 . 10^-32 m

b.      2,552 . 10^-30 m

c.       6,63 . 10^-28 m

d.      19,89 . 10^-26 m

e.       59,67 . 10^-24 m

9. Pada percobaan efek fotolistrik, jika intensitas cahaya yang diberikan pada permukaan logam diperbesar,  maka ....

a.       Energi kinetik foton bertambah

b.      Energi kinetik foton berkuran

c.       Laju gerak foton semakin besar

d.      Laju gerak foton semakin kecil

e.       Energi kinetik foton tetap

10. Sebuah keping logam yang mempunyai energi ambang 2 eV disinari dengan cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 6000 Å hingga elektron meninggalkan permukaan logam. Jika h = 66.10³⁴ Js  dan kecepatan cahaya 3.10⁸ m/s maka energi kinetik elektron yang lepas adalah ....  

a.       0,1 . 10^-19 J

b.      0,2 . 10^-19 J

c.       0,3 . 10^-19 J

d.      0,4 . 10^-19 J

e.       0,5 . 10^-19 J

11. Perbandingan dilatasi waktu untuk sistem yang bergerak pada kecepatan 0,8 c dengan sistem yang bergerak dengan kecepatan 0,6c adalah ….

a.     3 : 4

b.    9 : 16

c.     4 : 3

d.    16 : 9

e.     9 : 2

12. Menurut pengamat di sebuah planet ada dua pesawat antariksa yang mendekatinya dari arah berlawanan, masing-masing  adalah pesawat A yang kecepatannya 0,5 c dan pesawat B yang kecepatannya 0,4 c. Menurut pilot pesawat A besar kecepatan pesawat B adalah ….

a.     0,10 c       

b.    0,25 c       

c.     0,40 c

d.    0,75 c                   

e.     0,90 c

13. Partikel A dan partikel B bergerak searah relatif terhadap partikel P dengan kecepatan hampir mendekati kecepatan cahaya masing-masing dengan 0,2 c dan 0,3 c. Jika kecepatan cahaya dinyatakan c, maka besar kecepatan relatif partikel A terhadap partikel B adalah … .

a.     0,7 c

b.    0,5 c

c.     0,4 c

d.    0,3 c

e.     0,2 c

14. Partikel A dan partikel B bergerak berlawanan relatif terhadap partikel P dengan kecepatan hampir mendekati kecepatan cahaya masing-masing dengan 0,2 c dan 0,3 c. Jika kecepatan cahaya dinyatakan c, maka besar kecepatan relatif partikel A terhadap partikel B adalah … .

a.     0,2 c

b.    0,3 c

c.     0,4 c

d.    0,5 c

e.     0,7 c

15. Sebuah roket bergerak dengan kecepatan 0,6 c. Jika dilihat oleh pengamat yang diam, panjang roket itu akan menyusut sebesar ….

a.     20%

b.    36%          

c.     40%          

d.    60%          

e.     80%

16. Sebuah kubus memiliki panjang rusuk 1 meter, jika diamati oleh pengamat yang diam terhadap kubus itu. Apabila pengamat bergerak relatif terhadap kubus dengan kecepatan 0,8 c, maka volume kubus yang teramati adalah … m³.

a.     0.8

b.    0,6

c.     0,5

d.    0,4            

e.     0,2

17. Jika c adalah laju cahaya di ruang hampa, maka agar massa benda menjadi 125 persen massa diam, benda harus digerakkan pada kelajuan ….

a.       0,5 c

b.      0,6 c           

c.       0,8 c           

d.      c     

e.       1,25 c

18. Sebuah elektron yang memiliki massa diam m_o bergerak dengan kecepatan 0,6 c, maka energi kinetiknya adalah ….

a.       0,25 m_o c²  

b.      0,36 m_o c²  

c.       m_o c²          

d.      1,80 m_o c²  

e.       2,80 m_o c²              

19. Agar energi kinetik benda bernilai 25%  energi diamnya dan c adalah kelajuan cahaya dalam ruang hampa, maka benda harus bergerak dengan kelajuan ….

a.       c/4  

b.      c/2

c.       3 c/5           

d.      3 c/4           

e.       4 c/5

20. Telah diketahui bahwa laju cahaya adalah 3.10⁸ m/s. Lajunya dalam pesawat antariksa yang bergerak dengan kecepatan 1,8.10⁸ m/s bila diamati dari bumi adalah ... .

a.       0,6.10⁸ m/s

b.      3,0.10⁸ m/s

c.       1,2.10⁸ m/s

d.      4,8.10⁸ m/s

e.       2,4.10⁸ m/s

21. Partikel yang bergerak mendekati kecepatan cahaya memiliki energi kinetik sebesar ¼ kali energi diamnya. Jika kecepatan cahaya = c, maka kecepatan partikel itu adalah ... .

a.       0,80 c

b.      0,50 c

c.       0,75 c

d.      0,45 c

e.       0,60 c

22. Benda yang bergerak dengan kecepatan 0,8c memiliki energi kinetik sebesar n kali energi diamnya, bila n = …

a.       0,5

b.      0,8

c.       0,67

d.      0,87

e.       0,75

 

23. Bila laju partikel 0,6 c, maka perbandingan massa relativistik partikel itu terhadap massa diamnya adalah …

a.     5 : 3

b.    25 : 4

c.     5 : 4

d.    25 : 9

e.     5 : 8

24. Postulat relativitas Einstein :

            1.) Massa benda tidak konstan

            2.) Waktu diam dan waktu bergerak tidak sama

            3.) Panjang diam dan panjang bergerak tidak sama

            4.) Kecepatan cahaya dalam vakum yang dipancarkan oleh sumber bergerak adalah sama

Yang benar adalah …

a.     (1) dan (3)

b.    (2), (3) dan (4)

c.     (2) dan (4)

d.    (1), (2), (3) dan (4)

e.     (1), (2) dan (3)

25. Dua buah pesawat ruang angkasa A dan B bergerak dengan kecepatan 1,8.10⁸ m/s dan 1,2.10⁸ m/s menuju bumi dari arah berlawanan. Kecepatan relatif pesawat A terhadap B adalah …

a.     6.10⁷ m/s

b.    2,4.10⁸ m/s

c.     1,5.10⁸ m/s

d.    3.10⁸ m/s

e.     1,8.10⁸ m/s

2. Didapati umur partikel yang sedang bergerak dari luar angkasa 2.10^-8 sekon. Bila partikel itu diam di laboratorium umurnya hanya 0,75.10^-8 sekon, kecepatan gerak partikel tersebut adalah …

a.     1,50.10⁸ m/s

b.    2,78.10⁸ m/s

c.     1,75.10⁸ m/s

d.    3,00.10⁸ m/s

e.     2,60.10⁸ m/s

3. Seorang pedagang asongan berjalan di dalam kereta dengan laju 0,5 m/s berlawanan dengan arah gerak kereta. Jika kereta bergerak dengan kecepatan 72 km/jam, maka kecepatan orang itu relatif terhadap orang di luar kereta adalah … .  (diketahui orang di luar kereta sedang berlari searah gerak kereta dengan kecepatan 2 m/s )

a.     17,5 m/s

b.    21,5 m/s

c.     18,5 m/s

d.    22,5 m/s

e.     20,5 m/s

4. Dua buah pesawat A dan B bergerak di angkasa saling mendekati dengan laju sama besar masing-masing relatif terhadap Bumi. Jika kecepatan pesawat B relatif terhadap pesawat A ketika keduanya saling mendekati adalah 0,8 kali kecepatan cahaya, maka kecepatan masing-masing pesawat relatif terhadap bumi adalah ... .

a.     0,3 c

b.    0,6 c

c.     0,4 c

d.    0,8 c

e.     0,5 c

5. Berapa kali kecepatan cahayakah sebuah elektron yang memiliki massa √3 kali massa diamnya ?

a.    √3

b.    63

c.    36

d.    62

e.    33

6. Sebuah kubus dengan rusuk 10 cm di dalam pesawat yang sedang melaju dengan kecepatan 0,6 menurut orang di dalam pesawat memiliki volume 1000 cm³. Menurut orang yang diam di luar pesawat, maka volume kubus tersebut adalah ... .

a.     600 cm³

b.    1100 cm³

c.     800 cm³

d.    1200 cm³

e.     1000 cm³

7. Sebuah berkas partikel radioaktif diukur jangka waktu hidupnya. Didapat bahwa secara rata-rata partikel itu hidup selama 2.10^-6 detik, sesudah itu partikel berubah menjadi partikel lain. Bila partikel itu diam tidak bergerak dalam laboratorium, umurnya hanya 0,75.10^-8 detik. Kecepatan partikel dalam berkas itu adalah ... .

a.     0,927 c

b.    0,667 c

c.     0,872 c

d.    0,542 c

e.     0,742 c

8. Perbandingan kontraksi Lorentz dari sebuah batang yang bergerak 0,8 c dengan yang bergerak 0,6 c.

a.     2 : 1

b.    1 : 3

c.     1 : 2

d.    3 : 1

e.     3 : 4

9. Kecepatan sebuah benda yang memiliki energi sebesar 53 kali energi benda dalam keadaan diamnya adalah ... .

a.     5 c

b.    45 c

c.     25 c

d.    c

e.     35 c

10. Menurut Einstein benda yang mengalami gerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya menurut kerangka acuan di luar benda itu akan mengalami :

            (1) penyusutan panjang

            (2) pertambahan massa

            (3) pertambahan massa jenis

            (4) perubahan energi

Pernyataan yang benar adalah ... .

a.     (1) dan (3)

b.    (2), (3) dan (4)

c.     (2) dan (4)

d.    (1), (2), (3) dan (4)

e.     (1), (2) dan (3)

11. Pernyataan berikut yang menunjukkan model atom Rutherford adalah ...
    a. Lintasan elektron merupakan kelipatan bilangan bulat panjang gelombang
    b. Pada reaksi kimia,elektron terluar saling memengaruhi
    c. Pada reaksi kimia,inti mengalami perubahan menjadi energi
    d. Elektron bergerak mengelilingi inti dengan momentum sudut konstan
    e. Massa atom berkumpul pada sebuah titik ditengah atom dan bermuatan postiif
12. Pernyataan berikut yang tidak sesuai dengan postulat Bohr adalah...

a. Elektronik di lintasan stasioner tidak memancarkan energi

b. Spektrum atom hidrogen berupa spektrum garis

c. Energi elektron berkurang jika berpindah ke lintasan yang lebih dalamc

d. Momentum sudut elektron dirumuskan mvr = nh/2p

e. Arah momentum sudut elektron berbeda untuk setiap lintasan

13. Jika elektron rnengorbit inti dengan lintasan n = 2, energinya sebesar ....

a.     0,85 eV    

b.    13,6 eV

c.     1 eV                                             

d.    3,4 eV

e.     l,7 eV

14.  Panjang gelombang yang dipancarkah jika elektron berpindah dari lintasan n = 2 ke lintasan dasar adalah   ....

a.     975 A       

b.    1.200 A

c.     900A                                            

d.    1.215 A

e.     750 A

15.  Jika elektron berpindah dari n = 3 ke n = 1, energi yang diperlukan sebesar ....

a.     4,0 eV

b.    ll,0 eV

c.     3,4 eV  

d.    12,1 eV

e.     1,4 eV

16.  Konfigurasi elektron untuk kulit terluar ataom yang memiliki nomor atom 15 adalah ....

a.     3s² 3p⁴      

b.    4s² 3p⁶

c.     3s² 3p¹

d.    4s² 4p⁴

e.     3s² 3p²

17. Jari-jari lintasan elektron pada atom hidrogen dengan bilangan kuantum 3 adalah ....

a.     5,8 x 10^-13 m        

b.    4,77 x 10^-11 m

c.     5,8 x 10^-l2 m                                 

d.    1,99 x 10^-11 m

e.     1,7 x 10^-11 m

18. Jika energi elektron pada kulit n = 2 adalah E, pada kulit n = 3 energinya ....

a.     2 E

b.    4/9 E

c.     ½ E

d.    1/3 E

e.     2/3 E

19. Massa unsur radioaktif suatu fosil ketika ditemukan adalah 0,5 gram. Diperkirakan massa unsur radioaktif yang dikandung mula-mula adalah 2 gram. Jika waktu paro unsur radioaktif tersebut 6000 tahun maka umur fosil tersebut adalah....

a.     18.000 tahun

b.    12.000 tahun

c.     9.000 tahun

d.    6.000 tahun

e.     2.000 tahun

20. Massa unsur radioaktif P mula-mula X gram dengan waktu paro 2 hari. Setelah 8 hari unsur yang tersisa Y gram. Perbandingan antara X : Y = ....

a.     16 : 1

b.    8 : 1

c.     4 : 1

d.    1 : 8

e.     1 : 16

21.  Suatu inti radioaktif memiliki waktu paro 8 tahun. Apabila mula-mula terdapat 160 gram inti unsur radioaktif, maka setelah 16 tahun inti radioaktif tersebut tinggal … gram.
a. 60
b. 50
c. 40
d. 30
e. 20

22.  Apabila x gram suatu unsur radioaktif memiliki waktu paro 6 tahun, maka setelah selang waktu 18 tahun massa unsur radioaktif tersebut x adalah … gram.
a. x
b. 1/2 x
c. 1/4 x
d. 1/8 x
e. 1/16 x

23.  Waktu paro suatu unsur radioaktif adalah 2500 tahun. Saat unsur telah berusia 7500 tahun maka perbandingan massa yang tersisa terhadap massa awalnya adalah.....

a.       1 : 8

b.      8 : 1

c.       1 : 4

d.      4 : 1

e.       1 : 2

24. Radioisotop Carbon-14 bermanfaat untuk.....

a.     pengobatan kanker

b.    mendeteksi kebocoran pipa

c.     menentukan umur batuan atau fosil

d.    mekanisme reaksi fotosintesis

e.     uji mutu kerusakan bahan industri

25. Pemanfaatan radioisotop antara lain sebagai berikut :
    (1) Mengukur kandungan air tanah
    (2) Memeriksa material tanpa merusak
    (3) Mengukur endapan lumpur di pelabuhan
    (4) Mengukur tebal lapisan logam
    Yang merupakan pemanfaatan di bidang industri adalah…

a.     (1), (2), (3), dan (4)

b.    (1), (2), dan (3)

c.     (2), (3), dan (4)

d.    (1), dan (3) saja

e.     (2), dan (4) saja

26.  Berikut beberapa contoh penggunaan radioisotop
1. Na–24 untuk menyelidiki kebocoran pipa minyak dalam tanah
2. Co–60 untuk mensterilkan alat-alat kedokteran
3. I–131 untuk mengetahui letak tumor pada otak manusia
4. P–32 untuk memberantas hama tanaman

Radioisotop di atas yang berfungsi sebagai perunut adalah ….

a. 1 dan 2
b. 1 dan 3
c. 1 dan 4
d. 2 dan 4
e. 3 dan 4

27.  Partikel α ditembakkan pada inti ₇N¹⁴. Jika setelah penembakan ada sebuah proton yang dibebaskan, maka inti yang terbentuk adalah ... .

a.    ₈X¹⁷

b.    ₉Y¹⁸

c.    ₁₀P¹⁹

d.    ₇Q¹⁴

e.    ₆R¹²

28.  Jumlah proton, elektron dan netron dalam atom ₉₂U²³⁸ adalah ....

a.    92 proton, 92 elektron, 146 netron

b.    92 proton, 146 elektron, 92 netron

c.    146 proton, 146 elektron, 92 netron

d.    146 proton, 92 elektron, 92 netron

e.    146 proton, 92 elektron, 146 netron

29.  Nuklida-nuklida yang memiliki jumlah proton sama namun berbeda dalam jumlah netron adalah....

a.    isoton

b.    isobar

c.    isomer

d.    isotop

e.    isometri

30.  Suatu atom memiliki jumlah proton X, jumlah elektron Y dan jumlah netron Z. Jumlah massa penyusun inti atom sebelum terjadi pengurangan massa oleh energi ikat adalah.....

a.       Xm_p + Zm_n − Zm_p

b.      Xm_p + Zm_n + Zm_p

c.       Ym_p + Zm_n

d.      Xm_p + Ym_n

e.       Xm_p + Zm_n

31.  Diberikan data-data sebagai berikut:
massa inti ₆C¹² = 12,000 sma
massa proton = 1,008 sma
massa netron = 1,009 sma
Defek massa inti ₆C¹² sebesar....

a.       0,092 sma

b.      0,102 sma

c.       0,202 sma

d.      0,302 sma

e.       0,402 sma

32.  Masssa inti atom  adalah 40,078 sma. Jika massa proton = 1,0078 sma dan neutron = 1,0087 sma, defek massa pembentukan  adalah ....

a.       0,052 sma

b.      0,152 sma

c.       0,252 sma

d.      0,352 sma

e.       0,452 sma

33.  Diberikan data-data sebagai berikut:
massa inti ₂He⁴ = 4,003 sma
massa proton = 1,008 sma
massa netron = 1,009 sma
Jika 1 sma = 931 MeV maka nilai energi ikat inti ₂He⁴ sebesar.....

a.       28,54 MeV

b.      28,68 MeV

c.       28,86 MeV

d.      28,92 MeV

e.       28,98 MeV

34.  Massa inti  adalah 12,0084 sma. Jika massa proton 1,0078 sma dan netron 1,0086 sma, Jika 1 sma = 931,5 MeV maka besarnya energi ikat inti atom tersebut adalah....

a.    20,96 MeV

b.    27,95 MeV

c.    41,92 MeV

d.    83,84 MeV

e.    167,68 MeV

35.  Diberikan reaksi inti sebagai berikut:
₃Li⁶ + ₁H² → ₄Be⁷ + X
X adalah......

a.       proton

b.      elektron

c.       netron

d.      positron

e.       detron

36.  Pernyataan berikut berkaitan dengan partikel β
(1) memiliki muatan negatif
(2) melintas lurus saat melewati suatu medan magnet
(3) dapat menghitamkan film
(4) termasuk gelombang elektromagnetik
Pernyataan yang benar adalah.....

a.       (1), (2) dan (3)

b.      (1) dan (3)

c.       (2) dan (4)

d.      (4) saja

e.       (1), (2), (3) dan (4)

37.  Pernyataan tentang sinar gamma
(1) tidak memiliki muatan listrik
(2) melintas lurus dalam medan magnet dan medan listrik
(3) tidak memiliki massa
(4) memiliki kecepatan sama dengan cahaya
Pernyataan yang benar adalah.....

a.       (1), (2) dan (3)

b.      (1) dan (3)

c.       (2) dan (4)

d.      (4) saja

e.       (1), (2), (3) dan (4)

38.  Berkaitan dengan sifat-sifat sinar alfa:
(1) tidak bermuatan
(2) massanya sama dengan inti helium
(3) daya tembusnya lebih besar dari sinar gamma
(4) dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik
Pernyataan yang benar adalah.....

a.       (1), (2) dan (3)

b.      (1) dan (3)

c.       (2) dan (4)

d.      (4) saja

e.       (1), (2), (3) dan (4)

39.  Manfaat radioisotop di bidang kesehatan baik untuk pengobatan maupun diagnosa (pendeteksian):
(1) Co-60 untuk kanker
(2) C-14 untuk diabetes
(3) Na-24 untuk penyempitan pembuluh darah
(4) C-12 untuk tiroid
Pernyataan yang benar adalah....

a.       (1), (2) dan (3)

b.      (1) dan (3)

c.       (2) dan (4)

d.      (4) saja

e.       (1), (2), (3) dan (4)

40.  Isotop radioaktif ₉₂U²³⁸ mengalami peluruhan menjadi ₉₀Th²³⁴ dengan cara ….

a.       menangkap partikel alfa

b.      emisi positron

c.       menangkap elektron

d.      emisi partikel alfa

e.       emisi beta

41.  Pada peluruhan radioaktif ₉₂U²³⁴ menjadi ₈₂P_b²⁰⁶ melibatkan emisi ….

a. 7 partikel α dan 4 partikel β
b. 6 partikel α , 1 neutron, dan 3 proton
c. 8 partikel α dan 6 elektron
d. 6 partikel α, 3 elektron, dan 2 detron
e. 10 elektron dan 5 partikel α

42.  Pada peluruhan ₈₃B_i²¹² menjadi ₈₄P_o²¹² , kemudian meluruh lagi menjadi ₈₂Pb²⁰⁸. Partikel-partikel yang diemisikan berturut-turut adalah …
a. foton dan beta
b. foton dan alfa
c. beta dan foton
d. beta dan alfa
e. alfa dan beta

43.  Pada proses ₉₂U²³⁵ + _on¹ ® ₃₈S_r⁹⁴ + ₅₄ Xe¹³⁹ + …
terjadi pelepasan ….
a. satu partikel alfa
b. tiga partikel beta
c. dua partikel positron
d. tiga partikel netron
e. dua partikel netron

44.  Pada reaksi transformasi ₇N¹⁴ (α , x ) ₈O¹⁷ , x adalah….
a. elektron
b. proton
c. gamma
d. netron
e. positron

45.  Jika atom aluminium ditembaki dengan partikel X, akan terjadi isotop fosfor, sesuai dengan reaksi:
₁₃Al²⁷ + X ® ₁₅ P³⁰ + _on¹
Dalam persamaan reaksi ini, X adalah ….
a. partikel beta
b. partikel alfa
c. atom tritium
d. partikel neutron
e. foton

46.  Radioisotop Co–60 dapat digunakan untuk mengobati penyakit kanker sebab dapat mengemisikan ….
a. beta
b. gamma
c. alfa
d. infra merah
e. ultraviolet