MAKALAH FISIKA MODREN

RADIASI BENDA HITAM

Nama kelompok

Anwar Nasihin 03111004007Jarmin Rubay 03111004021Dodi Sanjaya 03111004023

Dezian Feranda 03111004031Fadhli Umawi 03111004051Willyam Ganta 03111004071

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2013

RADIASI BENDA HITAM

Kenapa logam yang diunakan dalam pembuatan kotak radiasi benda hitam?

logam digunakan pada radiasi benda hitam karna Bahan yang bersifat loga dapat

memantulkan radiasi sehingga dapat membentuk medan listrik disekitarnya dan membentuk

medan elektrik pada bahan logam terebut. Radiasi yang terpantul dari dinding rongga logam

berasal dari radiasi yang diserap dan kemudian dipancarkan kembali dengan segera oleh

atom-atom dinding rongga yang bergetar pada frekuensi radiasinya.

rumus reyleigh-jeans dalam radiasi benda hitam

Rumus di atas merupakan Rumus Rayleigh - Jeans yang mana digunakan untuk

mencari volume kotak dalam radiawi benda hitam

V adalah volum kotak.

Untuk gelombang berdiri satu dimensi seperti pada tali tegang sepajang L, maka

panjang gelombang yang diperkenankan adalah λ = 2L/n, (n = 1,2,3,…). Jumlah

gelombang berdiri yang mungkin dengan panjang gelombang antara λ1 dan λ2 adalah

n2 – n1 = 2L (1/λ2 – 1/λ1), sehingga dalam selang antara λ dan λ+dλ akan terdapat sebanyak

N(λ)d λ = (2L/ λ2)d λ gelombang yang berbeda. Perluasan hasil ini untuk gelombang

elektromagnetik 3 dimensi memberikan persamaan di atas.

ciri gelombang longitudinal dan gelombang transfersal

Gelombang longitudinal

Gelombang dengan arah gangguan sejajar dengan arah penjalarannya.

Contoh : gelombang bunyi,

gelombang bunyi ini analog dengan pulsa longitudinal dalam suatu pegas vertikal di

bawah tegangan dibuat berosilasi ke atas dan ke bawah disebuah ujung, maka sebuah

gelombang longitudinal berjalan sepanjang pegas tersebut ,koil – koil pada pegas tersebut

bergetar bolak –balik di dalam arah di dalam mana gangguan berjalan sepanjang pegas.

Gelombang transfersal

Gelombang transversal adalah gelombang dengan gangguan yang tegak lurus

arah penjalaran.

Contoh: gelombang cahaya dimana gelombang listrik dan gelombang medan

magnetnya tegak lurus kepada arah penjalarannya.

N ( λ ) dλ=8 πV

λ4dλ

pembuktian rumus reyleigh dengan teori klasik dan teori modren

Rumus ini diperoleh dari teori klasik elektromagnetik dan termodinamika, yang

merupakan usaha maksimal dalam menerapkan fisika klasik untuk memahami persoalan

radiasi benda hitam.

Reyleigh dan Jeans menggunakan pendekatan fisika klasik untuk menjelaskan

spektrum benda hitam, karena pada masa itu fisika kuantum belum diketahui.

Mereka meninjau radiasi dalam rongga bertemperatur T yang dindingnya adalah

pemantul sempurna sebagai sederetan gelombang elektromagnetik berdiri

Persamaan Rayleigh – Jeans hanya cocok untuk daerah panjang gelombang yang

panjang. Untuk daerah panjang gelombang pendek (frekuensi tinggi), teori klasik ini sama

sekali gagal.

Kegagalan hukum Rayleigh – Jeans ini dikenal sebagai bencana ultra violet (ultra

violet catastrophe), yang memperlihatkan suatu masalah serius yang dihadapi fisika klasik.

1

18

4 /4 kThce

hccR

Rumus plank merupakan pembuktian rumus Rayleigh-jeans dalam teori fisika modern

Dalam teori Planck, setiap osilator dapat memancarkan atau menyerap energi hanya

dalam jumlah yang merupakan kelipatan bulat dari suatu energi dasar.

Berdasarkan anggapan ini, spektrum intensitas radiant yang dihitung Planck adalah

Hukum radiasi planck

Planck menemukan rumus dengan menginterpolasikan rumus wein dan rumus

Rayleigh-Jeans dengan mengasumsikan bahwa terbentuknya radiasi benda hitam adalah

dalam paket-paket energi.

Konsep paket energi atau energi terkuantisasi ini merupakan hipotesis Max Planck

yang merupakan rumus yang benar tentang kerapatan energi radiasi benda hitam.

hubungan laju dan energi kinetik elektron dengan intensitas dan panjang gelombang

sumber cahaya

Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek

fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi

R ( λ ) = 8 π

λ4 kT

c4

h=6 .626∗10−23 J / sE=hf

yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam

yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagai

Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron

E = W0 + Ekm

hf = hf0 + Ekm

Ekm = hf – hf0

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein. Perlu diperhatikan bahwa

W0 adalah energi ambang logam atau fungsi kerja logam, f0 adalah frekuensi ambang logam, f

adalah frekuensi cahaya yang digunakan, dan Ekm adalah energi kinetik maksimum elektron

yang lepas dari logam dan bergerak ke pelat logam yang lain. Dalam bentuk lain persamaan

efek fotolistrik dapat ditulis sebagai

Dimana m adalah massa elektron dan ve adalah dan kecepatan

elektron. Satuan energi dalam SI adalah joule (J) dan frekuensi adalah hertz (Hz). Tetapi,

fungsi kerja logam biasanya dinyatakan dalam satuan elektron volt (eV) sehingga perlu

diingat bahwa 1 eV = 1,6 × 10−19 J.

Untuk dapat lepas dari permukaan logamnya, elektron mmerlukan apa yang disebut

frekuensi ambang (threshold frequency) atau sering disebut panjang gelombang ambang

(threshold wavelength. Tepatnya disebut energi ambang (threshold energy) karena energi

inilah yang meberi kemampuan elektron untuk melepaskan diri dari permukaan logamnya.

Threshold frequency disebut sebagai fungsi kerja.

Hubungan antara frekuensi dan fungsi kerja dapat dinyatakan sebagai berikut .

F = hf

F = fungsi kerja ; f = frekuensi ambang.