Fizik Kuantum: Nota Ulang Kaji (Tingkatan 5 Fizik SPM)

Kandungan bab ini

• 7.1 Teori Kuantum Cahaya
• 7.2 Kesan Fotoelektrik
• 7.3 Teori Fotoelektrik Einstein

Idea utama dijelaskan

• Apa yang ditunjukkan oleh kesan fotoelektrik, Menyinari logam dengan cahaya boleh menyingkirkan elektron, tetapi hanya jika frekuensi cahaya cukup tinggi. Ini menunjukkan cahaya berkelakuan sebagai zarah tenaga, bukan sekadar gelombang.
• Apa itu foton, Foton ialah satu pakej, atau kuantum, tenaga cahaya. Tenaganya bergantung pada frekuensi cahaya sahaja, jadi cahaya berfrekuensi lebih tinggi membawa foton yang lebih bertenaga.
• Mengapa cahaya merah yang lebih cerah tetap tidak dapat menyingkirkan elektron, Menyingkirkan elektron memerlukan satu foton dengan tenaga yang mencukupi, yang bergantung pada frekuensi. Foton cahaya merah berada di bawah ambang, jadi menjadikannya lebih cerah hanya menghantar lebih banyak foton lemah, yang tiada satu pun mampu melakukannya.

Rumus yang mesti dihafal (tiada rumus diberi dalam peperiksaan)

• E = hf, Photon energy, E = tenaga foton (J); h = pemalar Planck (J s); f = frekuensi (Hz)
• E = hc / λ, Photon energy (wavelength form), E = tenaga foton (J); h = pemalar Planck (J s); c = laju cahaya (m s⁻¹); λ = panjang gelombang (m)
• W = hf₀, Work function, W = fungsi kerja (J); h = pemalar Planck (J s); f₀ = frekuensi ambang (Hz)
• hf = W + ½mv²max, Einstein's photoelectric equation, h = pemalar Planck (J s); f = frekuensi cahaya tuju (Hz); W = fungsi kerja (J); m = jisim elektron (kg); v_max = halaju maksimum fotoelektron (m s⁻¹)

Istilah yang mesti ditakrif dengan tepat

• Kuantum tenaga, Paket tenaga diskret yang sama dengan hf, iaitu kuantiti terkecil yang boleh diperoleh atau hilang oleh sinaran berfrekuensi f.
• Kesan fotoelektrik, Pemancaran elektron dari permukaan logam apabila cahaya berfrekuensi cukup tinggi mengenainya.
• Fungsi kerja, Tenaga minimum yang diperlukan untuk membebaskan elektron dari permukaan logam.
• Frekuensi ambang, Frekuensi minimum cahaya yang diperlukan untuk menyebabkan pemancaran elektron dari suatu permukaan logam tertentu.
• Kedualan gelombang-zarah, Konsep bahawa cahaya dan jirim boleh menunjukkan sifat seperti gelombang dan seperti zarah bergantung pada cara ia diperhatikan.
• Fotoelektron, Elektron yang dipancarkan dari permukaan logam akibat kesan fotoelektrik.
• Sinaran jasad hitam, Sinaran elektromagnet yang dipancarkan oleh jasad unggul yang menyerap semua sinaran yang mengenainya, yang spektrumnya bergantung hanya pada suhunya.
• Kuantum, Kuantiti diskret terkecil bagi sesuatu kuantiti fizik, seperti tenaga, yang boleh wujud secara bebas.

Urutan ulang kaji yang berkesan

1. Bagi setiap eksperimen, tulis pemboleh ubah dimanipulasi, bergerak balas dan dimalarkan daripada ingatan, kemudian graf yang akan diplot.
2. Akhiri dengan set pengiraan bermasa dengan unit pada setiap baris.
3. Baca 3 standard di atas dan tanda yang anda sudah boleh terangkan tanpa nota.
4. Tulis semula setiap definisi dalam satu ayat dengan unit yang betul; definisi ialah markah paling mudah dalam Kertas 2.
5. Terbitkan setiap rumus sekali daripada maknanya, kemudian latih menyusun semula sebelum menggantikan nombor.

Lagi sumber Fizik Kuantum

• Gambaran bab: Fizik Kuantum
• Kesilapan Lazim
• Soalan Latihan
• Panduan Menjawab Kertas 2
• Panduan Kertas 3
• Istilah Utama
• Set latihan pengiraan

Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English), Sijil Pelajaran Malaysia: Format Pentaksiran mulai 2021, Fizik (4531) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)