IINWERSITI
SAINSMALAYSIA
Second Semester Examination Academic Session 200412005
February - March 2005
ZCT 1048/3 - Physics IV (Modern Physics) [Fizik IV (Fizik ModenJ
Duration:
3 hours[Masa :
3iamJ
Please check that the examination paper consists
of NINETEEN
pagesof
printed material before you begin the examination.[Sila pastilrnn bahawa
kertas peperil<saanini
mengandungrSEMBIL/IN BEI'4,5
mukn surat yang bercetak sebelum anda memulakan peperilcsaanini.J
Instruction: Answer all THREE
questions. Please answerthe objective
questionsfrom PART A in the
objective answer sheetprovided.
Answerboth
structured questionsfrom PART B.
Pleasesubmit the objective answer
sheetand the
answersto the structued
questions separately.Students are allowed to answer all questions
in
Batrasa Malaysia or in English.[@: Jawab
kesemuaTIGA soalan. Sila jawab soalan-soalan objehif
daripadaBAHAGUN A dalam
kertasjawapan objelaif yang dibekallan. Jawab KEDUA-DUA soalan struldur daripada BAIAGUN B. Hantar
lcertasjawapan objehif
danjawapan
Irepada soalanstruhur
berasingan.J
[Pelajar dibenarkan untuk
menjawabsama ada dalam
bahasaMalaysia atau
bahasa Inggeris.J...2/-
lzcr l04El -2-
Data
speed
of light in
free space, c = 3.00x
108 m s-l permeability of free space,po:4nx
10-7H
m-lpermittivity
of free space,a =
8.85x
l0-12 F m-l elementary charge,e:1.60 x
1O-le CPlanck constant,
h:6.63 x
l0-34 J sunified
atomic mass constant,u=
1.66x
10-27 kg rest mass of elecfron , rne = 9. II x
1 0-31kg
rest mass of proton,
mo=
1.67x
10-27kg
molar gas constant, = 8.31 JK-'
mol-' Avogadro constant, Ne=6.02x
1023mol-l
gravitational constant,G:6.6'7 x
10-llN
m2kgt
acceleration
of
freefall, g:
9.81 m s-2PART A: Objective
Instruction: Answer all40 objective
questionsin this Part.
IBAHAGUN A:
Objelaif.J[Arahan:
Jawab kesemua 40 soalan objelaif dalam Bahagian ini.J
Question 1- 3
arebasedonthe
decayof an mesoninto amuonand
amassless neutrino shown in the figr.re below. The mass of the muon isknown
tobemr:
106MeY/cz,and
thekinetic
energyof
the muon is measuredto
beKo=
4.6MeV. p,
denotes the momenttrmof
the muon.
[Soalan ]-3 adalah
berdasarkanpereputan satu
mesonn
kepadasatu muon dan
satu neutrino tanpajisim,
sepertimana ditunjukkan dalam gambarajahdi
bawah. Diketahuijisim
muon ialah
mo=
106MeY/?,
dan tenagakinetik
tnuonyang terulatr ialah Ko:
4.6MeV.
po
menandakan momentum muon.Jl.
lzcT
104E1-3
-Before Afier
@
tr+ at resl
How is
the momentumof
themuon,
pprelatedto the kinetic
energyof
the muon?Er
denotes the total
relativistic
energy of muon.[Bagaimanakah
momentum rnuonptt
dilcaitkandengan tenaga kinetik muon?
Eo menandalcan tenaga lceretatifan muon.J
A.
C.
E.
p
rc
=l(*, + moc')' -
*?otoB. p, = rl\Kr+mrc')
Ir ^ r2-*:rt'
None of
A,
B,C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C,DJ
2. What is the rest energy of the n meson?
[Apalrah tenaga rehat meson
n
?JA.
Ko+moc2c.
K,,B. (Ko*moc')+
D' *o"
K'o
+2Krmocz)
E.
None ofA, B, C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C,DJ
3.
What is thekinetic
energy of the neutrino?[Apalmh tenaga Hnetik neutrino?J
A.
c.
E.
@
Kt,B. (x" * mrc')+
D. *oc'
ff+2Komoc2)
D. p,c
=l(ri +*,t)'
None of
A, B, C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C, DJ...4t-
lzcT
104E1-4-
4.
Which of thefollowing
statement(s) is (are) *:ue? [Manal<ah lrenyataanyangberilan
adalah benar?JI All inertial
frames are equivalent [Semua rangka inersia adalah setaraJII If light
obeys Galilean hansformation,light
waveswould
appeax stationaryin
aninertial
frame that moveswith the
same speedwith
thatof the light.
[Jil@cahaya mematuhi
transformasi Galilean,
gelombang cahayaakan
kelihatanpegln dalam satu
ranglcainersia yang
lcelajuawtyasama
dengan kelajuan cahryaJIII In
aninertial
framemoving
approximatelywith
the speedof light, light
waveswould appear stationary according to the
postulatesof special theory of
relativity
[Dalam satu rangka
inersiayang
bergerak dengan lrelajuanhampir
dengan Icelaiuancahqta,
gelombang cahcyaalwn
kBlihatanpegun
mengihttpostulat
t e or
i
ker e I attfan Ahas.J
Mt is
experimentallyverified that
electromagnetic waves propagatethrough
a medium called Ether[Telah disahkan secara eksperimen bahawa gelombang elehromagnetik
merambat melalui satujenis
rnediumdigelar
Ether.JA.
E. None of
A, B, C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C, DJD. I,II
B. r, II,IIr c. II, III, rv
5. A moving rod is
observedto
havea length of I
andto
be orientatedat an
angleof 0 :45" with
respectto
the directionof motion,
as shownin
thefigure
below. The rodhasaspeedof u=6.
c[Suatu
rod
bergerak diperhatikan mempunyaipanjang L
dandiorientasikanpada
suatusudut 0 : 45o merujuk
kepadaarah
gerakannya sepertimanaditunjukkan
dalam gambarajahdi
bawah. Kelajuanrod ialah
u= ,lZ $.1
-g.(]{}
L
s tl
llirccrirrn nf nro{:ionIIJII
lzcT
104E1-5-
What is the tangent of the angle in the proper frame (in terms
of tang)?
fApalrah tangen sudutnya
(dinyatalun
dalam sebutantan?)
dalamrangka'proper'J
A. ;gll,e B. ry ,lz c. Jit^re D. ztanl
E.
None ofA,
B,C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C, DJ6.
What measurement(s) do two observersin
relative motion always agree on?[Apalrah uhtran(-ulatran) yang sentiasa disetujui oleh dua orang pemerhati
yang
berada dalam pergerakanrelatifrJ
I
The speedof light
c in vacuum[Laju
cahaya cdalamvahtmJ
n
The speed v of their relative motion[Laju relatifv
di antara merekaJ
III
The momentum of an object[Momeitum
suatu-objekJIV
The rest massof
an object[Jisim
rehat suatu objekJA. II, ilI B. I, il, rV C. il, III, M.I, II E.
None ofA, B, C,D
[Jawapantiada dalamA, B,
C,DJ
7. Given {x,t\ ,
{x',t'}
aretwo
setsof
coordinates used by t'wo reference frameswhich
aremoving with
a constantrelative velocity, which
statement(s)conectly
describe(s) the transformation between them?[Diberi {x,t), {x',t'\
merupakan dua setlaordinat yang
digunakan oleh duaranglu ruiulrnn yang bergerak dengan halaju relatif mantap,
kenyataanyang
manakah memerihallcan transformasi di antara dua set koordinat tersebut dengan betul?JI {x,t}
is relatedto {x',t'}
by Galilean transformation at u11
c[{x,t}
dikaitkandengan {x',t'}
oleh transformasi Galileanpada
u<<
cJII {x,r}
is relatedto {x',t'}
by Galilean transformation at u)
c[{x,t}
dikaitkandengan {x',t'}
oleh transformasi Galileanpada
u)
cJIII {ar}
is relatedto {x',/'}
by Lorentz transformation atu11c
[{x,t}
dilcaitkandengan {x',t'}
oleh transformasi Lorentzpada
u<<
cJIV {ar}
is relatedto {x',t')
by Lorentz transformation at u)
c[{x,t}
dikaitkandengan {x',t'}
oleh transformasi Lorentzpada
u)
cJA. IJI B. I, [I,IV C. II, [I,IV D. I,IV Only
E.
None ofA,
B,C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C,DJ
lzcr
104E1-6-
8.
What is the upperlimit
of the speedof
anelecton?
[Apakah
lirnit
atas bagilaju
suatuelehron?J
A. m"c B. c C.0 D. Infrnity E.
None ofA, B, C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C,DJ
9.
The units of the Planck constant ft are those of:fUnit
bagi pemalar Planck h adalah sama dengan unitbagi
...JA. energy B. power C. momentum D.
angular momentumE.
frequency10.
Rankfollowing
electromagnetic radiations according to the energies of their photons, from least to greatest.[Menyusun sinaran elektromagnetik
berihtt
mengilcut tenagafoton mereka, daripadayang paling
lemah kepada yangpaling
besarJl.
bluelight 2. yellow light 3. x-rays 4.
radio wavesL.L,2,3,4 8.4,2,103 C.4,1,2,3 D.3,2,1,4 8.3,1,2,4
11.
In a photoelectric effect experiment the stopping potential is:[Dalam
eksperimen lresanfotoelelarik
lceupayaan penghenti adal ahJA.
the energy required to remove an electron from the sampleftenaga yang
diperlukan
untuk menyingkirknn satuelehron
daripada sampelJB.
thekinetic
energy of the most energetic electron ejected[tenaga kenetik bagi eleknon turlentingyang
paling
bertenagaJC.
the potential enerry of the most energetic electron ejected[tenaga keupayaan bagi elelaron terlenting yang
paling
bertenagaJD.
the photon energy[tenagafotonJ
E.
the electric potential that causes the electron current to vanish [keupayaan elektrik yang menyebablmn aruselehron hilangJ
13.
IZCr
104E1-7
-In
aphotoelectric effect
experimentno
electrons are ejectedif the
frequencyof
theincident
light
is less thanAlh,where
ft is the Planck constantandl
is:[Dalam
el<sperimen kesanfotoelehrik tiada ele6ron alun terlenting jika frelarcnsi
cahaya
tuju
adalahhtrang
daripada A/h,di
mana h ialahpamalar
Planck danA ialah:J
A.
themarimum
energy needed to eject the least energetic electron[tenaga maksimum yang diperlukan untuk melentinglcan elelaron yang
paling
Iatrang bertenagaJB.
theminimum
energy needed to eject the least energetic electron[tenaga
miminumyang
diperlukan untuk melentinglmnelehron
yangpaling
kurang bertenagaJC.
the maximum enerry needed to eject the most energeticelecton
[tenaga maksimum yang diperlukan untuk melentingkan elektron yang
paling
bertenagaJ
D.
theminimum
energy needed to eject the most energetic electron[tenaga
minimumyang diperlukan
untuk melentingkanelehron
yangpaling
bertenagaJ
E.
the intensityofthe
incident light [keamatan cahaya tujuJConsider the
following:
[Pertimbangkan yangberifutJ
I A
photoelectric processin which
some emitted electrons havekinetic
energy greaterthanhf where/is
the frequency of the incidentlight.
[Satu proses
fotoelektrik di
mana sebahagianelehron terlenting
mempunyai tenagakinetikyang lebih
besar daripada hf,di manaf ialahfrehtensi
cahayatujuJ
II A
photoelectric process in whichdl
emitted electrons have energy less thanlzl [Satu
prosesfotoelehrik di mana
kesemuaelehron terlenting
mempunyai tenaga kurang daripadahfl
III
Compton scatteringfrom
stationary electronsfor
which the emittedlight
has a frequency that is greater than that of the incident light.[Penyeralran
Comptondaripada elehron-elelaron rehat yang mana
cahayatertenting
mempunyai frelarcnsiyang lebih
besar daripadafrehtensi
cahaya tujuJMompton
scatteringfrom
stationary electronsfor which
the emittedlight
has a frequency that is less than that of the incidentlight.
[Penyerakan Compton daripada elelaron-elektron rehat yang mana cahaya tertenting mempunyai frelwensi yang lebih kecil
daripadafrelwensi
cahaya WUJ...8/-
lzcT r04El
-8-
The only possible processe(s) is (are) [Proses(-proses) yang mungkin ialahJ:
A. I B. III C. I
andIII D. I
andIV
E. II
andIV
14. In
Compton scatteringfrom
stationary electrons the largest changein
wavelenglh that can occur is:[Dalam penyerakan Compton daripada eleknon-eleldron rehat, perubahan paling
besar yang mungkin dalam
jarak
gelombang adalahJA.
2.43x
l0-r5m B.
2.43x
10-12m C. 4.9 x
l0-r2m
D.
dependent on the frequency of the incidentlight
[b er gantung kepada
fr
elatensi
cahaya tuj uJE.
dependent on the workfunction
[b er gantung lrcpada fungs
i
kerj aJ15. Of
thefollowing,
Compton scattering from electrons is most easily observedfor:
[Daripada yang berihtt, penyerakan Compton daripada elektron-elektron
adalahpaling
mudah dicerapdalaml
A. microwaves B.
infraredlight C. visible light
D.
ultravioletlight E.
x rays16. In
Compton scatteringfrom
stationaryparticles the
ma:<imum changein
wavelength can be made larger by using:[Dalam penyerkan Compton daripada zarah-zarah rehat, perubahan malcsimum dalam
jarak
gelombang bolehdijadikan
lebih besar dengan menggunakanJA.
higher frequency radiation [sinaran yang berfrehtensilebih tinggiJ
B.
lower frequency radiation [sinaran yang berfrelarcnsi lebih rendahJC.
more massive particles [zarah yang berjisim lebih besarJD.
less massiveparticles
[zarah yang berjisim lebih kecilJE.
particleswith
greater charge [zarah yang casnya lebih besarJ17.
Evidence for the wave nature of matter is:[Bukti
untuk sifat gelombang bagijasad
ialahJA.
Electrondiffraction
experiments of Davisson and Germer [elaperimen belauan eleldron oleh Davisson dan Germer] B.
Photoelectric effectflresanfotoelektrikJ
C.
Young's doubleslit
experiment [eksperimen dwi-celah YoungJD.
the Compton effect [kesan ComptonJE.
Frank-Hertzexperiment feksperimen Frank-HertzJlzcT
104E1-9-
18.
Monoenergetic electronsare incident on a single slit barrier. If the
enetgyof
eachincident electron is increased, the central maximum of the
diftaction
pattern:[Elehron
monotenagaditujukan pada satu
sa'warcelah tunggal. Jika
tenaga setiapelehron
tuju dinaiklcan, maka maksimum pusatcorakbelauanJ
A.
widens [dilebarlcanJB.
narrows [disempitkanJC
stays the samewidth
flrelebaran tetap tak berubahJD.
widensfor
slow electrons and narrowsfor
fast electrons[dilebarlwn
untukelehron yang
lambat dan disempitlwn untukelehron yang
pantasJE.
ruurowsfor
slow electrons and widensfor
fast electrons[disempitkan untuk elelaron
yang
lambat dandilebarkan
untuk eleldronyang
pantasJ19.
Which of thefollowing
statement(s) is (are) true? [Manakah kenyataanyangberilafi
adalah benar?JI An
ideal blackbody absorbsall
of thelight
that isincident onit.
[Jasad hitam yang ideol menyerap lcesemua cahayayang tertuju padanyaJn
Thedistibution of
energy in the blackbody radiation depends upon the material from which the blackbody is constructed.[Taburan tenaga dalam
pancaranjasad
hitam bergantung kepadajenis bahanyang
membentuk dindingjasad
hitamJilI A
blackbody is a perfect emitter of the radiationit
generates. [Jasad hitam adalah pemancar pancaran yang sempurna.JfVhe
energyof
an ultraviolet photon is more than the energJof
an infrared photon.[Tenaga suatu
foton
ultraungu adalah lebihtinggi
daripada tenaga bagis uatu fo t o n i nfr ame r ahJ
A. III, rV B. I, II, III C. I, III, M. I, III E.
None ofA,
B,C,D [Jrwapan
tiada dalam A, B, C,DJ
20. If
the wavelength of a photon is doubled, what happens to its energy?fJilra
jarak
gelombang digandakan duakali,
apa yang alcanberlaht
ke atas tenaganya?JA. It
is halved.[ia
diseparuhlcanJB. It
stays the same. [tetap tak berubahJC. It
is doubled.[ia
digandadualmnJD. It
is quadrupled.[ia
digandaknn4luli|
E.
None ofA, B, C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C,DJ
...10/-
lzcT l04El -10-
21. Light of
a given wavelengthis
usedto illuminate the suface of
a metal, however, no photoelectons are emitted.ln
orderto
cause electrons to be ejected from the surfaceof
this metal you should
[Cahaya
denganjarak gelombang tertentu digunakan untuk
memancari permukaansatu
logam,tapi
tiadafotoelehron yang
terlentingkan. Unutk menlentinglran elelaron daripada permukaan logam tersebut anda kenaJA.
uselight
of a longer wavelength.[menggunalcan cahtya yang berjarak gelombang lebih panjangJ
B.
uselight
of a shorter wavelength.[menggunakan cahaya yang berjarak gelombang lebih pendekJ
C.
uselight
of the same wavelength but increase its intensity.[rnenggunalmn cahaya yang berjarak gelombang sama
tapi
menambahkan lceamatannyaJD.
uselight
of the same wavelength but decrease its intensity.[menggunakan cahaya yang berjarak gelombang sama
tapi
mengurangkan IceamatannyaJE.
None ofA, B, C,D [Jnvapan
tiada dalam A, B, C, DJ22.
Protons are being acceleratedin
a particle accelerator at sub-relativistic energies. When the energy of the protons is doubled, their de Broglie wavelengthwill
[Proton
dipecutlcan dalam satu pemecut zarah pada tenaga sub-kerelatifan.Bila
tenogaproton
digandaduakan,jarak
gelombang de Broglienya almnJA.
increase by a factor of 2. [bertambah dengansatufactor
2JB.
decrease by a factorof
2.[berhrang
dengansatufactor
2JC.
increase by a factorof lli
. [bertambah dengansatufactor JI J
D.
decrease by a factor ofJi . [berhrang
dengansatufactor Ji J
E.
None ofA, B, C,D
[Jawapan tiada dalamA,
B, C, DJ23. Aproton
and an electron are both accelerated to the samefinal
speed.lf )"is
the de Broglie wavelength of theproton
and2,
is the de Broglie wavelength of the electron, then[Kedua-dua proton
dan elelaron dipecutknn kepadalaju
akhir yang sama.Jilca ,?
ialah
jarak
gelombang de Broglieproton dan ).
ialahjarak
gelombang deBroglie
eleldron makaJA. 1o' ,'r. B. 4= 1r. C. 1r.1,.
D. Not
enough data to answer this question.[tak cuhtp
data untukmenjavtab soalaniniJ
lzcr
104E1- ll
-24- If
the position of an electron is measured very precisely there is an uncertaintyin
measuring its
[Jilra
lreduduknn suatu elektrondiuhtr
dengan sangat tepat makaalanwujud
ketidalEastian dalampenguhran
...nyaJA.
restmass. B. momentum. C.
potential energy.D. charge. E.
None ofA, B, C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C, DJ25.
Which of thefollowing
statement(s) is (are) t,:ue? [Manalmh kenyataanyang beritatt adalah benar?JI A
zero valuefor the
Planck's constantwould
mean thatthe laws of
classical physics would apply to quantum physics.fJil(a pemalar Planck bernilai sifar ini bermalou
hulatm-hulatmJizik klasik
akan ter aplikas ikon dalam
fizik
htantumJII In quantum tunneling, electrons and other quantum particles can
tunnelthrough a region of
spacethat would be forbidden to them if they
were classical particles.[Dalam
penerowonganlanntum,
elektron dan zarah-zarahlanntum lain boleh
menerowongisatu rantau yang terlarang bagi
mereka yang merupaknn zarah-zarah Hasikal.J
ilI A
large valuefor
the Planck's constant would mean that the laws of classical physicswould
apply to quantum physics.[Jika pemal
ar
P lanck bernilai
be sar ini
b ermakna hukum-huhtmfizik
H asik
akan teraplikasikan dalam
fizik lanntumJ
III B.II, ilI c. I D. I,II
None of
A, B, C,D
fJawapan tiada dalam A, B, C, DJ26. A
major advantageof
an electron microscope over avisible light
microscope is that the electron microscope[Manfaat yang major bagi satu milroskop eleHron berbanding
dengan milcroskop cahaya nampak ialah bahawa milvoskop elektronJA.
has much greater magnification. [memberikan pembesaran yang lebihtinggiJ
B.
operateswith much lower intensity. [beroperasi pada
keatamanyang
lebih rendahJC.
can penetrate opaque samples.[boleh
menembusi sampel legapJD.
can have much better resolution.fmemberilmn leraian yang lebih baikJE.
requiresno
lensesfor its
operation.[tidak
memerlukan kanta-kanta dalam operasinyaJA.
E.
...12-
lzcr r04El -t2-
27. An
important observation that led Bohrto
formulate his model of the hydrogen atom was the fact that[Salah satu pencerapan yang merangsangkan
Bohr
memformulasilan model atomhi dr o ge nny a i al ah
fald
a b ahan aJA.
alow
density gas emitted a seriesof
sharp spectral lines.[gas
berketumpatanrendah
memancarkanpinggir-pinggtr spectrum yang
tajamJB.
neutrons formed adiftaction
pattem when scatteredfrom
anickel
crystal.[neutron membentuk corak belauan
bila
diserakkan daripadahablur niclelJ
C.
electrons were found to have a wave nature.[elehron
didapti mempunyai sdat gelombangJD. the peak of the blackbody radiation moved to shorter
wavelengthsas
the temperature was increased.[puncak iasad hitam bergerak
menghampirijarak gelombang yang
lebih pendekbila
suhu bertambahJE.
the emissionof light
by an atom does not appear to conserve energy.[pancanran cahaya oleh atom tidak mengabadikan tenagaJ
28.
The particlenatue
oflight
is best illustrated bywhich
of thefoltowing?
[Sifat zarah cayaha adalah
paling
baikdiilustrasikan
oleh yang mana berikut?JA.
The scatteringof
alpha particlesfrom gold foil.
[Serakan zarahalfu daripada
foil
emasJB.
The fact that hot objects emit electromagnetic radiation.[Faha
bahnva objek panas memancarkan pancaran elektromagnetikJC. The diffraction
pattern observedwhen a
beamof
electronsis
scatteredby
a crystal[Corak
belauanyang dicerap bila satu bim eleloron diseraklmn oleh
satu hablurJD.
The fact that a rainbow consistsof
a continuous spectrrmof
colors[FaHa
bahawapelangi
mengandungi satu spehrum warna yang selanjarJE.
The ejection ofelectons
from a metal surface illuminated bylight.
IP e lentingan e lelaron daripada permukaan lo gam yang disinar
i
cahayaJvcT l04El
-13-
29. Awave
function is given by[Satu fungs i gelombang diberikan olehJ
Y(x):0 forx
< 0Y(x):Ax for0{x{Z Y(x)=0 forx>L
The product of the normalization constant
A
andthe quantity L3D is equal to:[Hasildarab pemalar normalisasi
A
denganlanntiti it'' brrro*aan ienganJ A. JO B. .E c. JTo D. Ja E. .6
30. If
a wave funct iony
for a particle moving along the x a<is is "normalized" then:[Jilra satufunsi gelombang
V
untuk satu zarah yang bergerak sepanjang paksix
adal ah t er normal i s a s i kan, malm
A. ll ,yl'at: t B. ll ,yl'ar: t C. avlax: I D. OylOt: I
E.
Iwl2: t
31.
The energy of an electronin
a hydrogen atom that is about to get ionised is [Tenaga elelaron dalam atomhidrogenyang
hampir-hampir diionkan adalahJA.
-13.6eV B.
-3.4eV C.
-10.2 eVD.
-1.0eV E.
0 eV32.
According to the Bohr model of hydrogen atom, the energy Enof
ahydrogen atomof
a statewith
quantum number n is proportional to:[Mengilai
model hidrogen Bohr tenagaE,
suatu atom hidrogenpada lceadaan dengan nomborlanntum
n adalah berkadaran denganJ
A. n B. n2 c. lln D. l/nz
E.
None ofA,
B,C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C,DJ
33.
The serieslimit for
the Balmer series represents a transition m) n,where
(m, n) is[Limit
siribagi
siri Balmer mewakili satuperalihan
m+
n, dimana
(m, n) ialahJA. (2,1) B. (3,2) C. (-,0) D. (-,1)
E. (*,2)
...t4/-
lzcT l04El -14-
34.
The locationof
a particle is measured and specified as being exactly atx: 0,
wrth zeromcenainty in the x direction. How
doesthis affect the uncertainty of its velocity
component inthey
direction?flolrasi
suatu zarah adalahdiulwr
dan dispesiJilmsikan sebagai tepat-tapat padax :
0dengan ketidalEastian
sifar
dalamarahx. Bagainanalmh
lceadaanini
mempengaruhi lretidalEastian komponen halajurrya dalam arah y?JA. It
does not affect it. [Keadaanini
tidak mempengaruhinyaJB. It
makesit infinite.
[Keadaanini
menjadikannya inJinitJC. It
makesitzero.
[Keadaanini
menjadikannyasifarJ
D. It
makesit
negative [Keadaanini
menjadikannyanegatifl
E.
None ofA, B, C,D
[Jawapan tiada dalam A,B,
C,DJ
35.
The Balmer series of hydrogen is important becauseit:
[Siri
Balmer bagi hidrogen adalah penting kerana iaJA.
is the only one for which the Bohr theory can be used[merupakan satu-satunya siri yang dapat diapltknsikan oleh
teori
BohrJB.
is the only series which occursfor
hydrogen[merupakan satu-satunya siri yang berlalat
dalam
hidrogenJ
C.
is in thevisible
region[berada dalam rantau nampakJ
D.
involves the lowest possible quantum number n[melibatkan numbor lanntum yang terendah mungkinJ
E.
involves the highest possible quantum number n [melibatkan numbor lcuantum yangtertinggi
mungkinJ[zcT
104E1-15-
36.
The quantizationof
energy, E --nhf
is not importantfor
an ordinary pendulum because:[Penghtantuman tenaga,
E : nhf
adalahtidakpenting
bagi suatu bandul lreranaJA.
the formula applies only to mass-spring oscillators[formular
hanyateraplilwsilwn
ke atas pengayunjisim-springJ
B.
the allowed energy levels are too closely spaced [selang paras tenaga diizinlcan adalah terlalupadatJ
C.
the allowed energy levels are toowidely
spaced [selang paras tenaga diizinkan adalahterlalu
lebarJD.
the formula applies only to atomsfformular
harrya teraplikasikan ke atas atomJE.
the value ofh
for a pendulum is too large[nilai
h bagi bandulterlalu
besarJ37. A
hydrogen atomis in its
ground state.Incident on the
atom are many photons each having an energyof
5 eV. The result is that[Suatu atom hidrogen
beradadalam
kcadaan buminya.Foton-foton
bertenaga5 eV
setiap satu ditujukan pada atom itu. Hasilnya ialahJA.
the atom is excited to a higher allowed state[atom teruja kepada kBadaan dizinlcan yang lebih
tinggiJ
B.
the atom is ionized [atom diionkanJC.
the photons pass by the atomwithout
interaction[foton
merentasi atom tanpa berinteraksiJD.
the photons are ionised[foton
diionlwnJE.
the atom is de-excited to a lower quantum state[atom ternyah-uja kepada keadaan dizinkan yang lebih rendahJ
38.
lzcT
104E1-t6-
A
hydrogen atom makes atansition from
then:3
level to then : 2level. It
thenmakes a
tansition
from then :2level to
then :
1 level. Which transition resultsin
emission of the longest-wavelength photon?
[Satu atom hidrogen melalatkan
peralihan
dariparas n:3
keparas n:2.
Kemudiannya ia melahtlran satuperalihan
dariparas n:2
ke parasn:l.
Peralihan yang manakan menghastl kan panc aranfot
on berj ar ak ge lomb angpaling
panj ang?J
A.
thefirst
transition [peralihan pertamaJB.
the second transition[peralihan
keduaJC
neither, because the wavelengths are the samefor
both transitions.[bukan A ataupun B kerana
jarak
gelombang kedua-dua kes adalah samaJD.
one cannot determine the answer because data provided is not sufficient.fiawapan
tidak boleh ditentukan kerana data yang diberikan tak cuhryJE.
None ofA, B, C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C, DJAn
electron and a proton are acceleratedto
a commonrelativistic
energy (i.e. E ))r/tec2,frpc'), where m,
andmo
denotethe
massesof the electon
andproton
respectively.Determine the ratio of the de Broglie wavelength of the electron to that of the proton.
[Satu elelaron
danproton
dipecutkan kepadasatu
tenagakerelatifan E yang
sama,(iaitu E >>m"3, mrt), di
manam, dai
mo menandalwnjisim itrkt
on-danproton
masing-masing. Tentukan nisbahjarak
gelombang deBroglie
elelaron kepadaproton.J 39.
@)%
me(c)
(B) @)b
me
(E)
1B. *.. n
_2zzm"eoI t ')'
h'c \4rc, )
*,=#(+)'
W
!,,,,
40. How
is the empirical Ryberg constant, Rs, be related to the other constants of naturein
the Bohr model of hydrogen atom?
fBagaimanalrah pemalar empirikal Ryberg Rs dikaitkan kepada pemalar-pemalar alam yang
lain
mengihtt model Bohr atom hidrogenTJo^=ry(*)'
*ry(#) D
(E)
None ofA,
B,C,D
[Jawapan tiada dalam A, B, C,DJ
vcr
104E1-17
-PART B: Structured
Questions [60marks]
Instruction: Answer both
questions1 and2 in this Part.
[Bahagian B: Soalan
Struhur.
60 markahJ[Arahan:
Jawab kedua-dua soalan]
dan 2 dalam Bahagian ini.J
1. (a)
Consider the Gedanken experimentof
a movingtrain
(theO'
frame) passing by an observer called Doraemon on the grorurd (the O frame)with
a speedof
v,
see figure below. The lengthof
thetrain,
as measuredby
Doraemon, is Z.Another
observero Doraemiyanis
seenby
Doraemonto sit
at themiddle of
the train, L/2,
when Doraemiyan passesby
Doraemon attime t:0. At
that instance,two lighnring bolts
strike pointsA
andB
at the edgesof
the train such that both events appear to occur simultaneously according to Doraemon.What is the
time
lag between thelights
from eventA
and eventB arriving
at Doraemiyan, tA-
tB, zls seenby
Doraemon, where bothf's
are measuredin
Doraemon's frame. Expressyoru
answerin
termsof
v,L,
and the speedof light c. [Hint Do you think you should apply time-dilation or
lengthcontraction formulae here?]
[Pertimbangknn
eksperimen Gedankendi mana satu tren (rangka O')
bergerak melepasi seorang pemerhati Doraemonyang
beradadi
atas bumi(rangkn O) dengan laju v, rujuk gambarajah di bawah. Panjang
tren sebagaimanayang diulatr
oleh Doeaemonialah L.
Seorang lagi pemerhati,Doraemiyan diperhatilwn oleh
Doraemon sebagaifuduk di
tengah-tengahtren, L/2, bila Doraemiyan
bergerak melepasi Doraemonpada
masat :0.
Pada lwtilu itu,
duapetir
menyambartitik-titik A
dan B padapinggir
tren sedemikianrupa
supcrya kedua-duaperistiwa itu kelihatan
berlalat secara serentak kepada Doraemon.Apakah
masa susulandi antara
cahayadari peristtwa A dan peristtwa B yang sampai kepada Doraemiyan, tn -
tB,mengihtt
Doraemon? Kedua-duamasa
tputs adalah diulatr
dalam rangka Doraemon. Nyatakanjawapan
anda dalam sebutan v,L
danlaju
cahaya c.I
Hint:
A dakah anda p e rlu
me ng apl i kns i leanformul
ar -formular
p e ndil at an- masa dan susutan panjang?J[10
marksl i
*lF
-J.+
'Jh*
f,
I ia -rt ri
...r8/-
lzcT
104E1-18-
(b)
When a photoelectric surface is illuminatedwith light
of wavelength 437nn,
the stopping potential
is
1.67V.
[Bila
satu permuknanfotoeleldrik disinari
cahayaberjarak
gelombang 437 nm, kcupayaan penghenti ial ahJ(t)
What is the work function of the metalin
eV?[Apalrahfungsi
kerja logam tersebut dalam unit eV?J(ii)
What is the manimum speed of the ejected electrons?[Apalrah
laju
maluimumelehron
terlenting?J[5
+
5marksl
(c) An electron has a
speedof 0.95c. What is the the magnitude of
itsmomentum?
[Suatu elelaron
berlaju
0.95c. Apakah magnitud momentumnyaTJ[5
marks]
(d) A29.0
pm photon is Compton scatteredby
a stationary electron. What is the maximum energJ lossofthe
photon?[Satu
foton
29.0pm diserak
Comptonoleh satu elehron pegn.
Apakah kehilangan tenagafoton
yang mal<simum?J
[5
marksl
2. (a)
Consider a quantum particle trappedin
aninfinite
quantumwell (with width
I)
given by[Pertimbanglcan satu
zarah htantum yang
terperangkapdalam satu
telagalanntum infintt
(dengan lebar L) yang diberikan olehJtr, \ fo, ulxl=< x10,x) L
10, 0<x<L
_
rs - rzcr
104E1The
behaviourof a particle inside the infinite well [i.e. the region
whereU(x):0 for
0 < x <Lf
is governed by thel-D
time-independent Schrodinger ----t,-.- Otw@) ^2 r -?
2mEequation ' ry=-B2t/r(x), Axz '\" where - B'==-:. E is the energy of
the hzparticle.
[Kelahtan
zarah dalam telaga inJinit(iaitu
dalamrantau
U(x)= 0 for 0
<x
ry &"
=-B,v(x)
, di manaB, =2?jE ht
. E iarah tenaga zarah.J(i)
(iD
Show that
y(x) =
Asin Bx + C cosBx is
a solution to the Schrodingerequation for the particle inside the well, where A, C are
some constants.[Tunjuklmn bahawa
V@)=
Asrn Bx + C cosBx
merupakanpenyelesaian
kepadapersamaan Schrodinger untuk zarah
dalam telaga,di
manaA
dan C adalah pemalar.J[5
marksl
Determinethe
valuesof C
andB by applying
boundary conditionsthat must be fulfilled by the
Schrodingerequation governing
the particle.[Tentulran
nilai-nilai
C danB
dengan mengaplikasikan syarat-syarat sempadanyang mesti dipenuhi oleh
persamaan Schrodingeryang
memerintah zarah itu.J14 + 6
marksl Hence show that the
energyof the particle in ttre infinite well
is quantized.[Seterusnya
tunjukkan bahawa tenaga zarah dalam telaga infnit
adalah terkuantumkanJ
[5
marks]
What is the
kinetic
enerryof
an electron at the ground stateof
thehy&ogen
atom, given that the ground state energyof
the hydrogen atomis
-13.6 eV?Give
yow
answer in unit of eV.[Apalrah tenaga kinetik eleldron pada keadaan bumi atom
hidrogen?Diberitahu tenaga bumi atom hidrogen ialah -13.6 eV.
Berikanjawapan
anda dalam uniteV.l
(iii)
(b)
-oooOooo-