RADIASI BENDA HITAM DAN TEORI PLANCK

Transkripsi

1 RADIASI BENDA HITAM DAN TEORI PLANCK OLEH : STEVANUS ARIANTO RADIASI GEM HUKUM WIEN EFEEKFOTO LISTRIK HASIL PERCOBAAN EFFEK FOTO LISTRIK ENERGI KINETIK F O T O N SIFAT KEMBAR CAHAYA HIPOTESA DE BROGLIE PERCOBAAN DAVISSON & GERMER HAMBURAN COMPTON IR. STEVANUS ARIANTO 1

2 RADIASI KALOR Benda-benda yang dianasi mengemisikan gelombang yang tidak namak (sinar ultra ungu dan infra merah). Radiasi dari benda-benda yang dianasi disebut radiasi kalor. Banyaknya energi yang diancarkan tia satuan waktu oleh tia satuan luas ermukaan sebanding dengan angkat emat suhu Kelvinnya (Stefan-Boltzman). W e.. T e adalah koefisien emisivitas yang nilainya bergantung ada jenis ermukaan. Untuk benda hitam mutlak e = 1 adalah tetaan umum (Bolztman) yang harganya 5, Watt/m 20 K. E W. At. ( dalam joule) 4 HUKUM WIEN Energi ancaran tia anjang gelombang semakin besar, jika suhu semakin tinggi, sedangkan energi maximalnya bergeser kearah gelombang yang anjang gelombangnya kecil, atau ke frekwensi besar. CONTOH SOAL maks c T c disebut tetaan Wien sebesar 2, m 0 K. IR. STEVANUS ARIANTO 2

3 EFFEK FOTO LISTRIK Gejala foto listrik adalah emisi (ancaran) elektron dari logam sebagai akibat enyinaran gelombang elektromagnetik (cahaya) ada logam tersebut. Cahaya bisa mamu meleaskan elektron dari logam-logam alkali. f < f o f = f o a = E o f > f o v Tidak ada elektron terleas Elektron terleas tana keceatan Elektron terleas berkeceatan v HASIL PERCOBAAN EFFEK FOTO LISTRIK f > f o V Hasil-hasil ercobaan yang seksama menunjukkan bahwa : 1. Makin besar intensitas cahaya, semakin banyak elektron-elektron yang diemisikan. 2. Keceatan elektron-elektron yang diemisikan hanya bergantung keada frekwensi cahaya, makin besar frekwensi cahaya makin besar ula keceatan elektron yang diemisikan. 3. Pada frekwensi cahaya yang tertentu (frekwensi batas) emisi elektron dari logam tertentu sama. Tahun 1901, Planck mengetengahkan hiotesa bahwa cahaya (gelombang elektromagnetik) harus diangga sebagai aket-aket energi yang disebut foton. Besar aket energi tia foton dirumuskan sebagai : E = energi tia foton h = tetaan Plank h = 6, J.s E hf. IR. STEVANUS ARIANTO 3

4 ENERGI KINETIK FOTON Energi untuk meleas elektron dari logam disebut Energi ambang atau fungsi kerja. a hf. o Energi emisivitas elektron E t = h.f jadi energi kinetik Pancaran elektron adalah : E hf. hf. k E E a k o t 1 1 Ek hc. ( ) o CONTOH SOAL SIFAT KEMBAR CAHAYA Cahaya memerlihatkan sifat sebagai aket-aket energi (foton). A.H. Comton memunyai hiotesa, aakah aket-aket energi daat diangga sebuah artikel, kalau memang artikel memunyai momentum dan hal ini yang dibuktikan oleh A.H. Comton. A.H. Comton memelajari tumbukan-tumbukan antara foton dengan elektron. foton hf. c cahaya memiliki sifat kembar, sebagai gelombang dan sebagai artikel. CONTOH SOAL IR. STEVANUS ARIANTO 4

5 HIPOTESA DE BROGLIE Jika cahaya yang memiliki sifat gelombang, memiliki sifat artikel, maka wajarlah bila artikelartikel seerti elektron memiliki sifat gelombang. Menurut de Broglie, jika ada artikel yang momentumnya, maka artikel itu daat bersifat sebagai gelombang dengan anjang gelombang : h atau h mv. PERCOBAAN DAVISSON DAN GERMER Tahun 1927 Davisson dan Germer memilih elektron sebagai artikel untuk menguji hiotesa de Broglie. Elektron-elektron dieroleh dari filamen yang diijarkan, kemudian elektron-elektron itu dierceat dalam medan listrik yang tegangannya 54 Volt. Ketika elektron dierceat dengan beda otensial V, maka akan mendaat Energi otensial sebesar : Ek = ev 1 ev = 1, joule Maka elektron akan memunyai momentum sebesar : 2. me. k Dengan demikian akan di daat anjang gelombang : h IR. STEVANUS ARIANTO 5

6 LANJUTAN PERCOBAAN DAVISSON DAN GERMER Ek = 54 ev = 54. 1,6.10 2m Ek -19 Joule , , kg m/det h 6, ,65.10 m Hasil ercobaan Davisson dan Germer menunjukkan bahwa elektronelektron daat menimbulkan ola-ola difraksi. Jadi materi daat ula menunjukkan sifat gelombang CONTOH SOAL foton HAMBURAN COMPTON Foton terhambur o Elektron terhambur h ( ' o ) (1cos ) m. c o = anjang gelombang cahaya yang terhambur setelah tumbukan dengan elektron. o = anjang gelombang cahaya sebelum tumbukan IR. STEVANUS ARIANTO 6

7 CONTOH SOAL RADIASI GEM Sebuah gelombang elektromagnetik memancarkan anas ada suhu 1727 o C diterima oleh sebuah benda yang diangga hitam ada luasan 100 cm 2 Hitunglah energi yang diterima tia detik dan anjang gelombang maksimum yang diancarkan. JAWABAN CONTOH SOAL RADIASI G E M E E e.. T. At. 4 W. At. E , (2.10 ) , 2 joule maks c T 2, maks 1, m IR. STEVANUS ARIANTO 7

8 CONTOH SOAL ENERGI KINETIK ELEKTRON Suatu ermukaan sodium disinari cahaya Dengan anjang gelombang 300 nanometer. Fungsi kerja logam sodium adalah 2,46 ev. Tentukan energi kinetik dari elektron-elektron Foto yang dikeluarkan jika h = 6, J.s JAWABAN CONTOH SOAL ENERGI KINETIK ELEKTRON E 34 8 hc. 6, , joule a ev joule 2, 46 2, 46.1, , Ek 6,6.10 3, , joule IR. STEVANUS ARIANTO 8

9 CONTOH SOAL CAHAYA SEBAGAI PARTIKEL Seberkas foton memunyai momentum sebe- Sar 13, Kgm/s. Hitunglah anjang gelombang dan energi Foton tersebut. (h = 6, ) JAWABAN CONTOH SOAL CAHAYA SEBAGAI PARTIKEL h. f E c. c E E 13, ,96.10 h c joule 34 h 6, , m IR. STEVANUS ARIANTO 9

10 CONTOH SOAL PANJANG GELOMBANG ELEKTRON Sebuah elektron yang massanya Kg dierceat melalui beda otensial 50 volt. Hitunglah beraa frekwensi yang timbul ada elektron. (h = 6, ) JAWABAN CONTOH SOAL FREKWENSI ELEKTRON 2 me. k , / Kgm s f c h 6, Hz IR. STEVANUS ARIANTO 10

11 PROFICIAT PROFICIAT! KAMU TELAH MENGIKUTI PEMBAHASAN RADIASI BENDA HITAM DAN TEORI PLANCK SIAPKAN DIRIMU UNTUK TEST! IR. STEVANUS ARIANTO 11