FISIKA KUANTUM 1. Radiasi Benda Hitam Gambar 1. Kurva Radiasi Benda Hitam

Transkripsi

1 FISIKA KUANUM. Raiasi Ba Hitam Ba hitam (lac oy) alam ahasa fisia aalah oy yag myrap sluruh raiasi ltromagti yag jatuh paaya a tia aa raiasi yag apat luar atau ipatulaya. Istilah a hitam ii, prtama ali iprala olh fisiawa Blaa, yag rama Gustav Rort Kirchhoff paa tahu 862. Istilah a hitam (lac oy) tialah harus mrupaa a yag ar-ar hitam. Hal ii isaa ara a trsut juga mmacara cahayaglomag yag wara cahayaya trgatug paa suhutmpratur a trsut. Smai tiggi suhu a trsut, raiasi yag ipacaraya aa mati raiasi cahaya tampa, mulai ari mrah, jigga, uig, hijau, a strusya. Dari hasil prcoaa ttag a hitam, iapat urva sprti riut. Gamar. Kurva Raiasi Ba Hitam Paa urva i atas tampa suatu urva ari garis hitam yag mrupaa tafsira Rayligh-Jas trhaap suatu raiasi ltromagti olh suatu a hitam. Rayligh-Jas mrapa huum huum fisia lasi alam mgaalisis pacararaiasi olh suatu a hitam, yag mgaggap ahwa pacara atau srapa trsut mrupaa suatu sptrum yag otiu. Hasil aalisis trsut mghasila suatu urva ga garis hitam paa gamar. Jia itijau urva Rayligh-Jas trsut, tampa ahwa smai p

2 pajag glomag, maa itsitas raiasi juga aa smai sar. Hal ii isut ga caa ultraviolt (Ultraviolt catastroph). Namu paa yataaya, caa ultraviolt trsut tia aa. Hal ii mmutia ahwa tafsira Rayligh-Jas ttag raiasi a hitam tialah ar. Ii mrupaa salah satu gagala ari fisia lasi itu siri. Olh ara itu, Max Plac rusaha mgatasi gagala ii. Plac rasumsi ahwa istriusi rgi a hitam haruslah mrupaa istriusi atom-atom yag rgtar isut ga osilator shigga mrupaa suatu sptrum yag isrit, alam artia rgi yag trpacartrsrap suah trpattruatisasi alam tu uata-uata rgi a tia mrupaa sptrum yag otiu. Brasara prcoaa trhaap rgi raiasi a hitam, Max Plac mmuat hipotsis sprti riut: "Raiasi haya ipacara (atau israp) alam tu satuasatuauatum rgi isut foto yag sarya raig lurus ga frusi raiasi". rgi total foto (masa iam foto = 0): =. h. f =. h. c Dga: = rgi raiasi (joul) h = ostata Plac = 6.62 x 0-34 J.t f = frusi raiasi (Hz) l = pajag glomag raiasi (m) = jumlah foto, jai rgi cahaya aalah truatisasi Murut Plac, rasara urva huuga atara pajag glomag ga itsitas raiasi paa gamar yag itujua olh garis yag rwara (mrah, hijau, iru). Dari urva trsut apat isimpula ahwa pajag glomagfrusi tia mmpgaruhi itsitas raiasi. Aa ttapi sagat rpgaruh trhaap rgi raiasi. Dalam urva trsut juga itujua ahwa smai rah tmpratur a hitam, puca urva aa smai rah a mat arah pajag glomagwavlgth yag lih sar, a saliya apaila suhutmpratur a hitam smai tiggi, puca urva aa smai tiggi, a lih

3 mati arah pajag glomagwavlgth yag lih cil. Puca urva mrupaa itsitas masimum yag apat icapai olh suatu raiasi, i maa itsitas ii rgatug paa tmpratursuhu a hitam trsut, a tia rgatug paa pajag glomag raiasi. mua ari Max Plac ii alam mgatasi lmaha fisia lasi mrupaa togga lahirya fisia mor. Dalam laoratorium, a yag palig mati raiasi a hitam aalah raiasi ari suah luag cil paa suah rogga. Cahaya apa pu yag mmasui luag ii aa ipatula a rgiya israp olh iigiig rogga rulag ali, tapa mmpulia aha iig a pajag glomag raiasi yag masu (slama pajag glomag trsut lih cil iaiga ga iamtr luag). Sprti paa gamar riut ii. Cahaya atag Gamar 2. Arah Cahaya yag Disrap olh Suah Ba Hitam Luag ii aalah pata ari suah a hitam. Jia rogga ipaasa, sptrum yag ipacara luag aa mrupaa sptrum isrit a tia rgatug paa aha pmuat rogga. һυ Gamar 3. Raiasi yag Dipacara olh Ba Hitam Saat Rogga Dipaasa

4 Pacara raiasiya mgiuti suatu urva umum sprti paa gamar. Brasara huum raiasi trmal ari Kirchhoff, urva ii haya rgatug paa suhu iig rogga, a stiap a hitam aa mgiuti urva ii. Sprti yag tlah itahui ahwa sumr raiasipacara ari a hitam rasal ari osilator-osilator harmoi alam rogga. Satu osilator isa iaggap sagai satu mo gtar, i maa utu mapata rapat rgi osilator ( ( ) ) alam suah a hitam haruslah icari trlih ahulu rgi rata-rata masig-masig mo gtar ( ) Utu mapata ilai ii, aa rapa rumus yag iguaa aalah sagai riut.. Rumus Rayligh-Jas Dalam mtua, Rayligh-Jas mgguaa prisip ipartisi rgi. Diataa ahwa osilator mmilii 2 rajat asa. Shigga rgi rata-rata masig-masig mo gtar aalah Dga: = 2 X...() 2 = ostata Boltzma sarya,38 X 0-23 J. K - = suhu mutla (lvi) Jai sarya rapat rgi osilator ( ( ) ) alam suah a hitam, iwujua olh prsamaa riut () = N ( ) V c...(2) Prsamaa ii mmag arssuai yataa, tapi haya tratas paa frusi rah, a mmilii ilai yag sagat myimpag ari sarya paa arah frusi tiggi. 2. Rumus Plac Dalam mtua, Plac tia mgguaa prisip ipartisi rgi. Dia raggapa ahwa rgi yag imilii osilator-osilator trsut tia otiu, mlaia rharga isrit, yaitu mrupaa lipata ari h 0, h,2h,3h,..., h...(3)

5 h = ttapa Plac sarya 6,626 X 0-34 J s h h h.(4) Jia imisala h, maa prsamaa (4) aa mjai sagai riut. ) (...(5) Slajutya ari huuga...(6), maa iprolh: 2 ) (...(7) Dga msustitusi prsamaa (6) a (7) prsamaa (5), maa aa iapat prsamaa sagai riut...(8) Olh ara h, maa aa iapat suatu prsamaa utu rgi rata-rata suah osilatormo gtar sagai riut. h h...(9) Olh ara rgi rata-rata suah mo gtar itahui, maa rapat rgi sluruh osilator alam a hitam apat iuur gar prsamaa riut () = h c V N h 8 ) ( (0) Prsamaa ii tryata ssuai ga yataa yag iprolh paa sprim, shigga caa ultraviolt yag ipriraa aa trjai, ssugguhya tia aa. Krhasila Plac ii alam mgatasi lmaha fisia lasi mrupaa togga awal lahirya fisia morfisia Kuatum.

6 2. f Fotolistri Sjarah f Foto Listri Pmua f fotolistri mrupaa togga sjarah prmaga fisia uatum. Paa saat itu orag-orag ihaapa paa situasi yag maa paham lasi yag tlah mra yaii slumya trpasa iroma mjai paham aru. Kospsi yag aa paa paham slumya yaitu myataa ahwa cahaya trsut mrupaa suah glomag. Paham aru yag mucul myataa ahwa cahaya sagai partil. Kospsi cahaya sagai partil ii mrupaa cial aal yag atiya mampu mjlasa gjala f fotolistri trsut. Paham aru yag mucul ii tia itrima gitu saja olah masyaraa, ttapi mimula suatu polmi imaa cahaya sagai glomag tlah iutia haalaya alam mjlasa ifrasi, itrfrsi a polarisasi imaa gjala-gjala ii tia mampu ijlasa rasara paham cahaya sagai partill. Olh ara itu para ahli spaat ahwa cahaya trsut mmilii ualism sifat yaitu cahaya sagai glomag a partil. Pmua gjala f foto listri ii iawali olh sprim Hirich Hrtz mlalui prcoaa taug lucuta. Ia mgmuaa ahwa lucuta ltri aa lih muah jia cahaya ultraviolt ijatuha paa lctro taug lucuta. Ii mmutia ahwa cahaya ultraviolt apat mcaut atau mlpasa lctro ari prmuaa logam. Pgamata gjala f fotolistri ii muia ilajuta olh P. Lar a scara toritis ijlasa olh isti. Pross rjaiya f Fotolistri. Gamar Foto Aoa Katoa V Voltmtr a Potsiomtr + - lm G Galvaomtr

7 Dari gamar i atas, utu mghasila f fotolistri iplua suah taug yag ifauma yag iisi ga ua ltroa (atoa a aoa) yag ihuuga ga ragaia stral. Cahaya mooromatis itmaa muju taug yag muia mgai plat aoa yag potsialya iuat lih sar ari potsial atoa. Utu cahaya ga frusi trttu, tryata galvaomtr G mtsi aaya arus listri. Hal ii mujua ahwa lctro yag ipacara plat A trsut mampu mcpai plat K. hal ii juga rarti ahwa tia trlpas ari plat A lctro suah mmilii rgi itic yag cuup sar utu mmus potsial pghalag yag ipasag atara plat A a K. utu mghtia graa lctro ii iprlua suatu potsial pghalag V. Bsarya potsial pghalag (V S ) ii apat iatur ga mggsr iri atau aa titil a paa potsiomtr. Mggsr titi a iri rarti mmprsr hamata potsiomtr aiatya tgagapotsial atara aoa ga atoa mgcil, a saliya apaila titi a igsr aa, hamata potsiomtr aa mgcil, aiataya tgaga atara aoa ga aotoa mmsar. jia V iprsar maa jumlah lctro yag mcapai plat K aa rurag shigga arusya mjai smai cil. Higga paa a potsial (V) trttu lctro-ltro ii tia rgra shigga tia aa arus yag mgalir. Potsial (V) ii isut potsial pmrhti yag ilamaga ga V 0. rgi itic lctro-foto ii apat itahui ari ilai V 0. Brasara prisip ala rgi iyataa ahwa rgi itic lctro-foto trcpat sama ga.v 0. Jia irumusa scara matmatis maa maa rgi itic masimum aalah

8 K max.v 0 () Aapu suatu syarat utu apat mwujua foma f fotolistri aalah ahwa frusi foto yag iria paa plat haruslah lih sar aripaa ilai frusi amag (υ 0 ). V 0 K cs cu 0 0cs 0cu υ Grafi iatas mujua ahwa jia frusi cahaya yag iguaa urag ari υ 0 maa tia iprlua potsial pmrhti. ia iprluaya potsial pmrhti ii mujua ahwa tia aa ltro yag ilpasa. Jia lctro tia aa yag lpas maa tia aa trji f fotolistri. Dapat isimpula ahwa agar trjai f fotolistri maa iprlua foto ga frusi yag mlihi ilai frusi amag (υ 0 ). Dari garif i atas apat iprolh huuga ahwa V 0 saig ga υ υ 0. Ksaiga ii apat iuah mjai samaa ga mgguaa saiga h ga myataa muata lctro a h suatu ttapa yag rimsia rgi ali watu. Scara matmatis apat irumusa:

9 . V h h.(2) 0 0 Dari prsamaa () a (2) maa: K h h max 0 h. K h...(3) max 0