latihan struktur atom oleh Rocky

1. Berkaitan dengan sebuah tumbukan dari sebuah atom yang tereksitasi dengan permukaan sebuah elektroda dalam vakum, sebuah elektron dapat dipancarkan sebagai elektron kedua dari permukaan dan elektron-elektron yang demikian itu dapat ditangkap oleh sebuah plat logam. Dengan menggunakan sebuah peralatan dengan sebuah pengukur arus, arus listrik yang mengalir melalui rangkaian yang menghubungkan elektroda dengan plat logam diukur sebesar 160 pA (1 C adalah muatan listrik yang dibawa oleh arus 1 A selama 1 detik). Hitunglah jumlah atom yang tereksitasi setiap detik, jika diketahui bahwa satu atom yang tereksitasi akan menghasilkan satu elektron kedua.
2. Kecepatan sebuah molekul nitrogen yang bergerak dalam atmosfer pada temperatur ruang adalah sebesar 500 ms-1. Hitunglah energi kinetik dari sebuah molekul nitrogen yang memiliki kecepatan ini dalam J atau eV.
3. Sebuah kelompok cahaya infra merah dengan panjang gelombang 3.3, 6.2, 7.7, dan 11.3 μm dipancarkan oleh materi antar bintang. Ini telah menjadi pertanyaan yang lama untuk mengetahui materi apa yang memancarkan cahaya infra merah ini. Telah diketahui dengan baik bahwa spektra infra merah dari molekul hidrokarbon dalam keadaan tidak saturasi memiliki garis spektra pada 3000 cm-1 untuk moda perenggangan CH, 1600 cm-1 dan 1300 cm-1 untuk moda perenggangan CC dan 1140 cm-1 dan 890 cm-1 untuk mode pergerakkan sudut dari CCH. Manakah dari moda-moda ini yang berkaitan dengan panjang gelombang infra merah yang tidak teridentifikasi yang berasal dari materi antar bintang.
4. Perkirakan temperatur permukaan dari sebuah bintang yang memancarkan radiasi termal dengan panjang gelombang maksimum 500 nm. Jawablah pertanyaan ini dengan melihat pada contoh 1.5.
5. Sebuah foton dipancarkan dari sebuah atom hidrogen dalam keadaan tereksitasi yang memiliki bilangan kuantum n = 2 bertabrakkan dengan atom hidrogen lain yang berada dalam keadaan n = 2 dan sebuah fotoelektron dipancarkan. Hitunglah energi kinetik dari fotoelektron itu.
6. Sebuah pancaran elektron yang dihasilkan oleh percepatan elektron dengan beda potensial sebesar 600 V diarahkan pada permukaan sebuah kristal Ni. Refleksi orde ke-2 diamati pada sudut sebesar 34.5°. Hitunglah interval bidang kisi yang saling berdampingan pada kristal.
7. Tuliskan persamaan gelombang untuk keadaan stasioner dari sebuah partikel dengan masa m yang bergerak di bawah energi potensial U(r) = ½kr2 (k > 0) bergantung hanya pada jarak r. Indikasikan kebergantungan pada koordinat tiga dimensi (x, y, z) secara eksplisit.
8. Fungsi berikut ψ1 dan ψ2 adalah fungsi gelombang untuk keadaan stasioner dari osilator harmonik satu dimensi. A, B dan a (a > 0) adalah konstanta.
1. Normalisasikan ψ1 dan ψ2. Gunakan rumus:

tentukan konstanta A dan B sedemikan hingga memenuhi kondisi ternormalisasi.
2. Substitusikan ψ1 dan ψ2 ke dalam persamaan gelombang untuk keadaan stasioner dari sebuah partikel yang berosilasi yang memiliki masa m dan konstanta gaya k. Dapatkan nilai eigen untuk ψ1 dan ψ2 dengan mentransformasikan persamaan yang telah dimasukkan menjadi sebuah bentuk yang sebanding dengan masing-masing fungsi gelombangnya.

Berkaitan dengan fungsi-fungsi di atas jawablah pertanyaan berikut (a) dan (b)
9. Dapatkan nilai ekspektasi dari koordinat posisi untuk sebuah partikel dalam sebuah kotak satu dimensi dengan panjang L.
10. Tunjukkan bahwa fungsi harmonik sperikal Y1,1, Y1,0 dan Y1,−1 adalah fungsi eigen dari operator untuk kuadrat dari momentum sudut orbital. Konfirmasikan bahwa nilai eigen untuk ketiga fungsi ini adalah sama. Buktikan bahwa setiap kombinasi linier dari ketiga fungsi ini juga sebuah fungsi eigen dari operator untuk kuadrat dari momentum sudut orbital dan bahwa nilai eigennya juga sesuai dengan nilai eigen dari ketiga fungsi ini.

Umumnya energi orbital atom poli-elektron meningkat dengan urutan 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p. Tentukan konfigurasi elektron 26Fe, 40Zr, 52Te di keadaan dasarnya. Bila Anda tidak dapat menyelesaikan soal ini, kembali kerjakan soal ini setelah menyelesaikan Bab 5.

2.6 Jawab:

26Fe; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)6(4s)2

40Zr; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)2(5s)2

52Te; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)10(5s)2(5p)4