Fungsi distribusi spektrum P (λ,t) dapat dihitung dari termodinamika klasik secara langsung, dan hasilnya dapat dibandingkan dengan Gambar 1.

Transkripsi

1

2

3

4

5 Fungsi distribusi spektrum P (λ,t) dapat dihitung dari termodinamika klasik secara langsung, dan hasilnya dapat dibandingkan dengan Gambar 1. Hasil perhitungan klasik ini dikenal sebagai Hukum Rayleigh- Jeans yang dinyatakan: P (λ,t) = 8 π k T λ -4

6 kurva radiasi benda hitam menunjukkan panjang gelombang puncak pada berbagai suhu Grafik ini menunjukkan bagaimana kurva radiasi benda hitam berubah pada berbagai suhu.

7

8 Constant Plank Dalam studinya radiasi benda hitam, Maxwell Planck menemukan bahwa energi elektromagnetik dipancarkan atau diserap dalam jumlah diskrit. Planck s Equation: E = hf (h = x J s) Rupanya, cahaya terdiri dari bundel kecil foton energi yang disebut, masing-masing memiliki kuantum didefinisikan dengan baik energi. Photon E = hf

9 Energi dalam Elektron-volt Foton energi sangat kecil bahwa energi yang lebih baik dinyatakan dalam elektron volt. Satu elektron volt (ev) adalah energi dari sebuah elektron ketika dipercepat melalui perbedaan potensial satu volt. 1 ev = 1.60 x J 1 kev = 1.6 x J 1 MeV = 1.6 x J

10 Example 1: What is the energy of a photon of yellow-green light (l = 555 nm)? E First we find f from wave equation: c = fl c hc f ; E hf l l 34 8 (6.626 x 10 J s)(3 x 10 m/s) x 10 m E = 3.58 x J Or E = 2.24 ev Since 1 ev = 1.60 x J

11

12

13 1. Permukaan benda pada suhu 37 o C meradiasikan gelombang elektromagnetik. Bila nilai konstanta Wien = 2,898 x 10-3 m.k, maka panjang gelombang maksimum radiasi permukaaan adalah 2. Permukaan bumi menerima radiasi matahari rata-rata 1,2 kw/m 2 saat terik. Jika panjang gelombang rata-rata radiasi ini 6620 Å,tentukan banyak foton per detik dalam berkas sinar matahari seluas 1 cm2 secara tegak lurus. 3. Berapakah panjang gelombang sebuah radiasi foton yang memiliki energi 3, Js. 4. Jika suhu benda dinaikkan, maka apa yang akan terjadi

14 Potensial Penghenti Gerakan elektron yang ditandai sebagai arus listrik pada gejala efek fotolistrik dapat dihentikan oleh suatu tegangan listrik yang dipasang pada rangkaian. Jika pada rangkaian efek fotolistrik dipasang sumber tegangan dengan polaritas terbalik (kutub positif sumber dihubungkan dengan pelat tempat keluarnya elektron dan kutub negatif sumber dihubungkan ke pelat yang lain), terdapat satu nilai tegangan yang dapat menyebabkan arus listrik pada rangkaian menjadi nol.

15 Arus nol atau tidak ada arus berarti tidak ada lagi elektron yang lepas dari permukaan logam akibat efek fotolistrik. Nilai tegangan yang menyebabkan elektron berhenti terlepas dari permukaan logam pada efek fotolistrik disebut tegangan atau potensial penghenti (stopping potential). Jika V 0 adalah potensial penghenti

16 Cermati gambar percobaan penyinaran suatu lempeng logam dengan cahaya berikut Jika fungsi kerja logam adalah 2,1 ev dan cahaya yang disinarkan memiliki panjang gelombang 2500 Å dengan konstanta Planck 6,6 x Js dan 1 ev = 1,6 x joule, tentukan : a) energi ambang logam dalam satuan joule b) frekuensi ambang c) panjang gelombang maksimum yang diperlukan untuk melepas elektron dari logam d) panjang gelombang dari cahaya yang disinarkan dalam meter e) frekuensi dari cahaya yang disinarkan dalam Hz f) energi foton cahaya yang disinarkan g) energi kinetik dari elektron yang lepas dari logam

17 Latihan Cermati gambar percobaan penyinaran suatu lempeng logam dengan cahaya berikut. Jika fungsi kerja logam adalah 2,2 ev dan cahaya yang disinarkan memiliki panjang gelombang λ dan frekuensi f tentukan: a) energi cahaya minimal yang diperlukan agar elektron lepas dari logam b) frekuensi cahaya minimal yang diperlukan agar elektron lepas dari logam c) panjang gelombang maksimum yang diperbolehkan agar elektron lepas dari logam

18 Dimana: disebut juga panjang gelombang Compton l c l c 2, m

19 Contoh 1. Jika Tentukan sudut yang terbentuk pada peristiwa tersebut 2. Suatu berkas cahaya dalam eksperimen hamburan Compton terhambur dengan panjang gelombang 0,01 nm. Jika sudut hamburan foton adalah 90 o, berapakah panjang gelombang foton yang datang?

20

21

22 De Broglie menyatakan bahwa pada setiap partikel yang berenergi E dan bergerak dengan momentum p selalu terdapat gelombang yang diasosiasikan dengannya yang disebut dengan gelombang De Broglie.

23 Dari persamaan di atas dapat diketahui bahwa semakin besar momentum partikel maka semakin pendek panjang gelombangnya. Yang berarti bahwa panjang gelombang partikel berbanding terbalik dengan momentumnya.

24

25 Besarnya jarak antara bidang-bidang difraksi (d) bisa di cari/diukur melalui difraksi sinar-x yang besarnya adalah 0,091 nm dan sudutnya yang diperoleh pada eksperimen agar sudut datang sama dengan sudut hambur adalah 65 0.

26 Dalam percobaan difraksi elektron, berkas elekron dipercepat oleh tegangan pemercepat V. Misalkan energi yang diberikan tegangan pemercepat V memberikan kecepatan v pada berkas elektron, maka kita dapat menghitung panjang gelombang de Broglie dari elektron dinyatakan dalam tegangan pemercepat V. Tegangan pemercepat V memberikan energi potensial listrik ev pada elektron. Energi potensial ev diubah menjadi energi kinetik elektron, sehingga diperoleh hubungan :

27 Contoh soal: 1. Sebuah partikel elektron bermassa 9x10-31 kg bergerak dengan laju 1,2x10 7 m/s. Jika konstanta Planck h = 6,6x10-34 J.s, panjang gelombang de Broglie adalah.å 2. Sebuah elektron dipercepat pada beda potensial V. Jika massa elektron m, muatan elektron e, konstanta planck h, dan elektron dilepas tanpa tanpa kecepatan awal, tentukan panjang gelombang de broglie minimum elektron 3. Berkas sinar X dengan gelombang 0,010 A disinarkan pada sebuah elektron bebas yang diam. Ternyata sinar-x tersebut di hamburkan dengan sudut 60 0 tentukan: a. Tentukan panjang gelombang sinar-x yang di hamburkan b. Berapakah energi yang diterima elektron

28 Latihan 1. Seorang dengan berat badan 60kg mengendarai sepeda motor dengan kecepatan 60km/jam, berat sepeda motor 100 kg. berapakan panjang gelombang De Broglie 2. Dengan menggunakan hubungan klasik antara kecepatan dan momentum Hitunglah panjang gelombang debroglie dari benda dengan data berikut: Sebuah mobil 1000 kg yang bergerak dengan laju 100 m/s (sekitar 200 mil/j). Sebuah peluru 10 g yang bergerak dengan laju 500 m/s. 3. Seorang anak pemain sepatu roda bermassa 70 kg mendorong jatuh tembok lapangan bermain, dengan membutuhkan kelajuan 4 m/s. Hitunglah kekekalan energi yang berlaku pada pemain sepatu roda itu, dengan tinjauan ulang fisika klasik