Latihan soal Fisika Zat Padat

TUGAS MANDIRI

FISIKA ZAT PADAT

(PAFI4447)

PETUNJUK: UNTUK SOAL NOMOR   1  SAMPAI  38, PILIHLAH SATU JAWABAN YANG PALING TEPAT!

1.   Besarnya energi kohesi dari struktur kristal bentuk FCC gas lamban Ne yang terdiri dari N buah atom dalam satuan Joule adalah

A.   -606,4.10^-16 (N) Joule.

B.   -406,6.10^-16 (N) Joule.

C.   404,6.10^-23 (N) Joule.

D.   606,4.10^-23 (N) Joule.

     

2.   Pada energi kinetik nol, besarnya energi kohesif untuk semua gas-gas lamban dirumuskan sebagai

A.   U_total (r) = + (2,15) (4Ne)

B.   U_total (r) = - (2,15) (4Ne)

C.   U_total (r) = + (3,15) (4Ne)

D.   U_total (r) = - (12,13) (4Ne)

3.   Jika nilai konstanta kisi R_o/s = 1,09 dan R = R_o maka besarnya energi kohesi untuk kristal FCC adalah

A.   8,6 Ne.

B.   6,6 Ne.

C.   -6,6 Ne.

D.   -8,6 Ne.

4.   Untuk atom-atom Ar besarnya energi potensial Lennard Jones adalah

A.   -165,5. 10^-16 erg.

B.   -156,5. 10^-16 erg.

C.   +561,5. 10^-16 erg.

D.   +651,5. 10^-16 erg.

5.   Dalam suatu model dua osilator harmonik linier sederhana besarnya frekuensi resonansi di rumuskan sebagai

A.   .

B.   .

C.   .

D.   w_o .

6.   Perbedaan antara energi kisi suatu kristal ion dan energi zat dua atom terletak pada

A.   penggunaannya.

B.   besarnya.

C.   interaksinya.

D.   daya ikatnya.

7.   Dua buah ion Z₁e dan Z₂e dalam suatu kristal memiliki energi potensial dan energi tolak yang jumlah totalnya dituliskan dalam persamaan

A.   U(r) = Z₁Z₂e² /2p e_o­r + B/rⁿ.

B.   U(r) = Z₁Z₂e² /4p e_o­r + B/r².

C.   U(r) = -Z₁Z₂e² /4p r + B/rⁿ.

D.   U(r) = -Z₁Z₂e² /4(pe_o­r) + B/rⁿ.

8.   Nilai konstanta Madelung yang dihasilkan berdasarkan pengukuran

A.   Nacl = CsCl.

B.   ZnS > Nacl.

C.   CsCl > ZnS.

D.   NaCl > CsCl.

9.   Titik lebur tinggi dan larut dalam cairan polar merupakan sifat-siat dari kristal

A.   kovalen.

B.   ionik.

C.   van der waals.

D.   logam.

10.   Jika A sebagai konstanta Madelung pada kisi tiga dimensi maka energi madelung dirumuskan sebagai

A.   U = Ae / (4p e_o r_o).

B.   U = -Ae² / (4p e_o r_o).

C.   U = -Ae² / (2p e_o r_o).

D.   U = -Ae³ / (4p e_o r_o).

11.   Dalam suatu molekul dimana ikatan terjadi karena adanya pemilihan elektron bersama antara dua atom atau lebih yang berdekatan disebut ikatan.

A.   ionik.

B.   atomik.

C.   kovalen.

D.   logam.

12.   Berpindahnya elektron terluar dari suatu atom dan berpindah pada lintasan atom yang lain sehingga elektron-elektron ini seolah-olah milik bersama. Peristiwa ini biasanya terjadi pada suatu ikatan

A.   kovalen.

B.   logam.

C.   van der waals.

D.   ionik.

13.   Suatu bentuk khusus dari ikatan Van der Waals yang molekul-molekul diantaranya berupa atau hidrogen merupakan bentuk dari ikatan

A.   kovalen.

B.   logam.

C.   ionik.

D.   hidrogen.

14.   Adanya ion positif dengan awan elektron melebihi penolakan bersama elektron-elektron gas mengakibatkan terjadinya ikatan.

A.   logam.

B.   metalik.

C.   ionik.

D.   kovalen.

15.   Si Cl pada ikatan masing-masing akan memberikan elektron valensi sebanyak

A.   empat.

B.   tiga.

C.   dua.

D.   satu.

16.   Kurva dispersi akan mendekati linier jika nilai K mendekati

A.   nol.

B.   satu.

C.   dua.

D.   tiga.

17.   Jika massa tiap atom 6,8.10^-26 kg, kecepatan bunyi 1,1.10⁴ m/s dan konstanta gaya antar atom-atom terdekat 34 J/m² maka jarak antar atom terdekatnya adalah

A.   4,8 10^-11 m.

B.   4,9.10^-10 m.

C.   4,9.10^-9 m.

D.   4,9.10^-8 m.

18.   Persamaan kecepatan group untuk harga

        K = 0 adalah

A.   .

B.   .

C.   .

D.   .

19.   Jika pada persamaan

 

mencapai harga maksimum untuk setiap harga k adalah

A.   0.

B.   .

C.   .

D.   pa.

20.   Untuk 2C(m₁ + m₂)/( m₁ m₂) dan massa reduksi m = (m₁m₂) / (m₁ + m₂), maka persamaan  menjadi

A.   C/2m .

B.   2/Cm .

C.   2Cm .

D.   2m/C.

21.   Pada cabang optik yang memiliki frekuensi anguler minimal sebesar 3,3.10¹³rad/s, besar energinya adalah

A.   2,0.10^-21 J.

B.   2,5.10^-21 J.

C.   3,5.10^-21 J.

D.   4,5.10^-21 J.

22.   Menurut Einstein

        C_v = Nk_B  merupakan persamaan kapasitas panas untuk satu dimensi . Jika N osilator dalam tiga dimensi maka Nk_B menjadi

A.   Nk_B /3.

B.   3 Nk_B.

C.   9 Nk_B.

D.   12 Nk_B.

23.   Persamaan kapasitas panas menurut Einstein untuk suhu rendah di tuliskan dalam bentuk

A.   Cv = 3 Nk_B.

B.   Cv = 3 Nk_B .

C.   Cv = Nk_B.

D.   Cv = 5 Nk_B.

24.   Menurut Debye kapasitas panas pada suhu rendah T << q dirumuskan sebagai

A.   C_v = .

B.   C_v = .

C.   C_v = .

D.   C_v = .

25.   Bila temperatur Debye untuk germanium 363 K, maka kontribusi phonon N sell untuk kapasitas panas pada suhu 30 K adalah

A.   1,78.10^-24 N J/K.

B.   7,18.10^-24 N J/K.

C.   1,87.10^-24 N J/K.

D.   7,81.10^-24 N J/K.

26.   Kristal Quartz mempunyai nilai kondustivitas termal pada suhu

A.   273 K.

B.   200 K.

C.   183 K.

D.   83 K.

27.   Pada suhu 0°C dan - 190°C kecepatan rata-rata phonon dari kristal NaCl adalah

A.   V_o ³ V₁₉₀.

B.   V_o = V₁₉₀.

C.   V_o < V₁₉₀.

D.   V_o > V₁₉₀.

28.   Jika massa elektron 9,1.10^-31 kg berada dalam kotak yang lebarnya 1nm dengan tingkatan n = 1 akan memiliki energi sebesar

A.   38 ev.

B.   48 ev.

C.   58 ev.

D.   68 ev.

29.   Sebuah kelereng yang massanya 10 gram berada dalam kotak yang lebarnya 10 cm. Besarnya tataran energi kelereng dalam kotak untuk n = 1 adalah

A.   5,5.10^-60 J.

B.   5,5.10^-62 J.

C.   5,5.10^-63 J.

D.   5,5.10^-64 J.

30.   Sebuah elektron terkurung dalam suatu daerah satu dimensi yang panjangnya 1Å. Energi yang diperlukan untuk mengeksitasi elektron dari tingkat dasar ke tingkat pertama adalah

A.   17 ev.

B.   27 ev.

C.   37 ev.

D.   47 ev.

31.   Energi   Fermi   pada   Natrium   jika

        N/V = 2,54.10²⁸ m^-3 adalah

A.   1,14 ev.

B.   2,14 ev.

C.   3,14 ev.

D.   4,28 ev.

32.   Sesuai dengan teori elektron hampir bebas, celah energi terjadi untuk nilai-nilai vektor gelombang k adalah

A.   ± n .

B.   ± n .

C.   ± .

D.   ± n .

33.   2 cos merupakan fungsi gelombang yang terletak tepat

A.   di atas celah energi.

B.   di bawah celah energi.

C.   di tengah celah energi.

D.   di antara celah energi.

34.   Pada arah horizontal lebar pita energi adalah sama yaitu

A.   .

B.   .

C.   .

D.   .

35.    merupakan bentuk persamaan energi potensial periodik satu dimensi dari

A.   Bloch.

B.   Hamiltonian.

C.   Schrodinger.

D.   Einstein.

36.   Jumlah fungsi gelombang per pita energi untuk kristal satu dimensi yang panjangnya L dan konstantanya a dengan jumlah sel primitif sebanyak N adalah

A.   4N.

B.   3N.

C.   2N.

D.   N.

37.   Dalam suatu kristal lebar pita energi yang diijinkan sebanding dengan

A.   aa.

B.   .

C.   a + a.

D.   a - a.

38.   (  merupakan pem-batas pita energi yang diijinkan untuk elektron yang besarnya adalah

        A.   0.

B.   +1.

C.   ± 1.

D.   -1.

PETUNJUK:  UNTUK SOAL NOMOR  39  SAMPAI  41,   PILIHLAH!

A.   JIKA KEDUA PERNYATAAN BENAR, ADAN KEDUANYA MERUPAKAN HUBUNGAN SEBAB!

B.   JIKA KEDUA PERNYATAAN BENAR,  TETAPI KEDUANYA BUKAN MERUPAKAN HUBUNGAN SEBAB!

C.   JIKA SALAH SATU PERNYATAAN SALAH!

D.   JIKA KEDUA PERNYATAAN  SALAH!

39.   Pada daerah optik gerakkan atom saling berlawanan.

sebab                       

Gerakan atom tersebut merupakan gerak mempertahankan kedudukan setimbangnya.

40.   Teori panas jenis Einstein ternyata tidak bisa meramalkan dengan tepat panas jenis zat padat pada suhu rendah.

sebab                       

Teori Einstein terlalu menyederhanakan bahwa semua atom zat padat bergetar secara independen dengan atom tetangganya.

41.   Proses tumbukkan tiga fonon yang menghasilkan K₁ + K₂ = K₃ + G dinamakan proses umklapp

sebab                       

Proses umklapp dapat terjadi jika nilai G ¹ 0.

PETUNJUK:  UNTUK SOAL NOMOR   42   SAMPAI   45,   PILIHLAH!

A.   JIKA 1) DAN 2) BENAR!

B.   JIKA 1) DAN 3) BENAR!

C.   JIKA 2) DAN 3) BENAR!

D.   JIKA 1), 2), DAN 3) SEMUANYA BENAR!    

42.   Persamaan dipersi pada kristal berbaris satu atom untuk antara bidang terdekat adalah

1)  

2)  

3)  

43.   Bila perbandingan = 0,8 maka nilai tetapan penjalaran (K) sebesar

1)  

2)  

3)  

44.   Jika frekuensi anguler (w) cabang optik di rumuskan sebagai w²(K) = ,

        maka untuk k = 0 frekuensi angulernya (w) adalah

1)  

2)   2C(M₁ + M₂) ± C(m₁ + m₂)

3)  

45.   Konduktivitas termal suatu kristal dapat dituliskan dalam bentuk persamaan

1)   K = 3 C.V.l

2)   K = 3^-1 C.V.l

3)   K =  C.V.l