radiasi benda hitam (bagus) a
TRANSCRIPT
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
1/32
Adapted: www.psb-psma.org
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
2/32
RadiasiBenda Hitam
Kompetensi Dasar:
Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup
hakikat benda hitam serta penerapannya.
Teori Planck
Aplikasi RadiasiBenda Hitam
Efek Fotolistrik
Efek Compton
Materi
Sifat GelombangPartikel
Standar KompetensiMenganalisis berbagai besaran fisis pada gejala kuantum dan
batas-batas berlakunya relativitas Einstein dalam paradigma fisika
modern
Evaluasi
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
3/32
Petunjuk Penggunaan Program
Presentasi ini akan bekerja normal, bila :
- Menggunakan Microsoft Power Point XP 2003 /2007
- MP3 Player
- Speaker Aktif Komputer (minimum)Petunjuk Menjalankan Presentasi :
- Jalankan presentasi (buka cd file Materi-klik play.bat)
- Jika anda menjalankan dari HARDISK, seluruh file di copy
dahulu ke Satu Folder (Tidak boleh berbeda folder) agarseluruh file dapat berjalan dengan baik .
- Di setiap slide sudah disediakan Tombol untuk di KLIK
untuk menjelajah isi materi.
- Folder-folder di CD berisi file-file pendukung presentasi.
MateriRadiasi
Benda Hitam
Teori Planck
Efek Fotolistrik
Aplikasi RadiasiBenda Hitam
Efek Compton
Sifat GelombangPartikel
Evaluasi
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
4/32
About MeMateriRadiasi
Benda Hitam
Teori Planck
Efek Fotolistrik
Aplikasi RadiasiBenda Hitam
Efek Compton
Sifat GelombangPartikel
Nama
NIP
Pangkat/Gol
Tempat/Tgl.Lahir
Jenis Kelamin
Alamat Rumah
Telp. HPPekerjaan
Alamat Kantor
Telp/Fax. Kantor
E-mail
: Burha
: 19751
: Penat
: Kerinc
: Pria
: Komp.
Jl. Lint
: 08136
: Guru
: SMA
Jl. Lint
: 0741-
: hans_
Evaluasi
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
5/32
RadiasiBenda Hitam
Kompetensi Dasar:
Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup
hakikat benda hitam serta penerapannya.
Materi
Indikator:
1. Menganalisis dan menginterpretasi data empiris tentang radiasi
benda hitam.
Teori Planck
Efek Fotolistrik
Aplikasi RadiasiBenda Hitam
Efek Compton
Sifat GelombangPartikel
Evaluasi
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
6/32
Kompetensi Dasar:
Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup
hakikat benda hitam serta penerapannya.
Aplikasi RadiasiBenda Hitam
Materi
Indikator:
4. Mengaplikasikan sifat-sifat radiasi benda hitam untuk mengukur
suhu matahari dan suhu bintang.
RadiasiBenda Hitam
Teori Planck
Efek Fotolistrik
Efek Compton
Sifat GelombangPartikel
Evaluasi
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
7/32
Kompetensi Dasar:
Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup
hakikat benda hitam serta penerapannya.
Teori Planck
Materi
Indikator:
2. Memformulasikan hipotesis Planck.
3. Memformulasikan hukum Pergeseran Wien dan hukum StefanBoltzmann berdasarkan hipotesis Planck.
RadiasiBenda Hitam
Efek Fotolistrik
Aplikasi RadiasiBenda Hitam
Efek Compton
Sifat GelombangPartikel
Evaluasi
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
8/32
Kompetensi Dasar:
Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup
hakikat benda hitam serta penerapannya.
Efek Fotolistrik
Materi
Indikator:
5. Menganalisis dan menginterpretasi data empiris tentang
Efek Fotolistrik sebagai Teori Kuantum Cahaya.
RadiasiBenda Hitam
Teori Planck
Aplikasi RadiasiBenda Hitam
Efek Compton
Sifat GelombangPartikel
Evaluasi
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
9/32
Kompetensi Dasar:
Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup
hakikat benda hitam serta penerapannya.
Efek Compton
Materi
Indikator:
6. Menganalisis dan menginterpretasi data empiris tentang
Efek Compton sebagai Teori Kuantum Cahaya.
RadiasiBenda Hitam
Teori Planck
Efek Fotolistrik
Aplikasi RadiasiBenda Hitam
Sifat GelombangPartikel
Evaluasi
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
10/32
Kompetensi Dasar:
Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup
hakikat benda hitam serta penerapannya.
Sifat GelombangPartikel
Materi
Indikator:
7. Menganalisis dan menginterpretasi data empiris tentang
Sifat Gelombang Partikel sebagai Teori Kuantum Cahaya.
RadiasiBenda Hitam
Teori Planck
Efek Fotolistrik
Aplikasi RadiasiBenda Hitam
Efek Compton
Evaluasi
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
11/32
Kompetensi Dasar:
Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup
hakikat benda hitam serta penerapannya.
Materi
7. Siswa dapat menganalisis dan menginterpretasi data empiris tentang
Sifat Gelombang Partikel sebagai Teori Kuantum Cahaya.
RadiasiBenda Hitam
Teori Planck
Efek Fotolistrik
Aplikasi RadiasiBenda Hitam
Efek Compton
Evaluasi
Sifat GelombangPartikel
Indikator:
1. Siswa dapat menginterpretasi data empiris tentang radiasi
benda hitam.2. Siswa dapat memformulasikan hipotesis Planck.
3. Siswa dapat memformulasikan hukum Pergeseran Wien dan hukum Stefan
Boltzmann berdasarkan hipotesis Planck.
4. Siswa dapat mengaplikasikan sifat-sifat radiasi benda hitam untuk mengukur
suhu matahari dan suhu bintang.
5. siswa dapat menganalisis dan menginterpretasi data empiris tentang
Efek Fotolistrik sebagai Teori Kuantum Cahaya.6. Siswa dapat menganalisis dan menginterpretasi data empiris tentang
Efek Compton sebagai Teori Kuantum Cahaya.
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
12/32
Berdasarkan hasil eksperimen diperoleh bahwa banyaknya radiasi termal yang
dipancarkan oleh suatu benda dipengaruhi oleh:
1. Suhu benda : benda bersuhu lebih tinggi akan memancarkan lebih banyak
radiasi.
2. Sifat permukaan benda : permukaan kasar lebih banyak memancarkan radiasi
dibandingkan permukaan halus.
3. Bentuk benda : permukaan yang lebih luas akan memancarkan radiasi yang
lebih banyak.
4. Jenis material : logam lebih banyak memancarkan radiasi dibandingkan
dengan non logam.
Hasil eksperimen di atas pertama kalinya dilakukan oleh Joseph Stefan.
Kemudian oleh Ludwig Boltzmann merumuskan secara matematis Intensitasrasiasi (I) dipancarkan oleh sebuah benda sbb:
4Te=I
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
13/32
dimana : P = daya yang dipancarkan (Watt).
e = emisivitas benda.
= konstanta Stefan-Boltzmann = 5,67 x 10-8 W/m2 K4
A = luas permukaan benda (m2
)T = suhu mutlak benda (Kelvin).
Emisivitas adalah kemampuan suatu benda memancarkan energi (gelombang
elektromagnetik). Nilai e antara 0 dan 1.
Suatu benda yang dapat menyerap semua radiasi yang mengenainya disebut benda hitam
sempurna. Radiasi yang dihasilkan oleh sebuah benda hitam sempurna ketika dipanaskandisebut radiasi benda hitam.
Perlu diingat bahwa benda hitam sempurna merupakan suatu model, jadi sebenarnya tidak
ada sebuah benda yang berprilaku sebagai benda hitam sempurna.
Berdasarkan nilai emisivitas (e), maka benda hitam sempurna memiliki nilai e = 1.
4TAe=
t
Q=P
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
14/32
Berdasarkan definisi benda hitam sempurna, dapat digambarkan model
benda hitam pada gambar di samping.
Seberkas sinar datang mengenai lubang pada sebuah dinding berongga.
Sinar ini akan dipantulkan berkali-kali oleh dinding rongga dan setiap kali
dipantulkan intensitasnya berkurang (karena sebagian diserap) sampai suatu
saat energinya kecil sekali (hampir nol). Jadi dapat dikatakan sinar yangmengenai lubang tidak keluar lagi. Itulah sebabnya lubang ini dinamakan
benda hitam. Walaupun dinding dalam kaleng mengkilat, akan tetapi lubang
tampak gelap.
Penyerapan sinar oleh dinding berongga ini mengakibatkan naiknya suhu (T)
pada dinding tersebut. Sehingga sesaat kemudian dinding ini akanmemancarkan radiasi ke sekitarnya. Jika dinding diberi logam maka radiasi
akan keluar dari lubang tersebut. Peristiwa ini disebut radiasi benda hitam.
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
15/32
Para fisikawan tertarik untuk mempelajari dan meneliti intensitas radiasi
benda hitam ini. Ilmuwan yang pertama kali melakukan penelitian ini adalah
Wilhelm Wien.
Radiasi yang dipancarkan benda hitam dilewatkan melalui celah agardiperoleh berkas gelombang yang sempit. Setelah melewati prisma,
gelombang terdispersi menurut panjang gelombang masing-masing. Untuk
mengukur intensitas dan panjang gelombang setiap spektrum, detektor
digeser-geser menurut sudut deviasi berkas gelombang terdispersi.
Percobaan ini dilakukan pada suhu benda hitam yang berbeda-beda
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
16/32
Berdasarkan percobaan (data emeperis) dapat ditunjukkan grafik intensitas
radiasi terhadap panjang gelombang.
Jika suhu dinaikkan, intensitas radiasi akan meningkat. Dalam setiap suhu
dapat dilihat adanya panjang gelombang yang memiliki intensitas maksimum,
yaitu maks. Terlihat pula jika suhu berubah maka maks akan mengalami
pergeseran. Semakin tinggi suhu, intensitas maks semakin bergeser ke arah
panjang gelombang yang lebih pendek.
Hukum Pergeseran Wien
Gejala pergeseran intensitas cahaya maks pada radiasi benda hitam disebut
Pergeseran Wien. Wien menemukan bahwa hasil kali antara intensitas pada
maks dan suhu mutlak merupakan bilangan konstan yang berharga 2,898 x10-3 mmK. Secara matematis Hukum Pergeseran Wien dapat dinyatakan
dengan persamaan:
Panjang Gelombang
mmK2,898=Tmaks
konstan=Tmaks
Panjang Gelombang
maks
maks
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
17/32
Hukum Rayleigh-Jeans
Berdasarkan grafik intensitas radiasi terhadap panjang gelombang, Lord
Rayleigh dan James Jeans mencoba menerangkan spektrum radiasi benda
hitam dengan menggunakan teori Fisika Klasik mengenai teori kinetik gas
(termodinamika klasik). Mereka dapat menurunkan rumus Intensitas (I) radiasi
benda hitam untuk panjang gelombang yang besarsbb:
dengan k= 1,38 x 10-23 J/K adalah konstanta Boltzmann
Hasil perhitungan Rayleigh-Jeans dibandingkan dengan hasil eksperimendapat ditampilkan pada gambar di samping.
Terlihat bahwa pada panjang gelombang pendek, ramalan teori Rayleigh-
Jeans gagal total. Rumus Rayleigh-Jeans meramalkan bahwa pada 0,
intensitas I , ini sangat bertentangan sekali dengan hasil eksperimen.
Penyimpangan persamaan Rayleigh-Jeans yang jauh ini diberi istilah
katastrof (bencana) ultraviolet.
4
Tk8=I
Panjang Gelombang
HukumRayleigh-Jeans
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
18/32
Berbeda dengan keterangan yang diajukan oleh Wilhen Wien, jika Rayleigh-
Jeans hanya bisa menerangkan grafik intensitas radiasi benda hitam pada
panjang gelombang besar, Wilhem Wien justru mampu menerangkan grafik
intensitas radiasi benda hitam pada panjang gelombang pendek. Lihat
gambar grafik di samping.
Dengan menggunakan termodinamika klasik, Wilhem Wien merumuskan
intensitas radiasi benda hitam sbb:
denganA dan cadalah konstanta.
Hukum Planck
Pada tahun 1900 Max Planck mengajukan rumus emperis yang spektakuler
dan menghasilkan grafik intensitas radiasi benda hitam yang cocok dengan
hasil pengamatan, sbb:
T/c
4e
A=I
-Panjang Gelombang
HukumRayleigh-Jeans
Hukum Wien
1)(e
ch2I
kT/hc5
2
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
19/32
dengan h = 6,626 x 10-34 Js disebut Konstanta Planck.
Dalam teorinya Planck memakai anggapan sama seperti Rayleigh-Jeans yaitu
dengan menganggap radiasi dihasilkan oleh muatan atau molekul yang bergetar.
Sehingga pada panjang gelombang yang panjang, rumus Planck mendekati
rumus Rayleigh-Jeans.
Di samping itu ia menambah dua anggapan yang sangat berani dan kontroversial
mengenai osilasi molekul-molekul, sbb:1. Molekul-molekul yang berosilasi akan memancarkan energi
diskrit (tidak kontinu), En yang diberikan rumus:
En = nhf
dengan n aadalah bilangan asli yang disebut bilangan kuantum.
dan fdisebut frekuensi getaran molekul-molekul. Karena energi
radiasi bersifat diskrit maka energinya terkuatisasi dan energi
yang diperkenankan adalah n = 1,2,3,. Disebut tingkat energi.
2. Molekul memancarkan atau menyerap energi dalam satuan-
satuan diskrit yang dinamakan kuanta/kuantum atau foton.
Tiap foton memiliki energi sebesarE = hf.
Asumsi Planck ini mempelopori lahirnya mekanika kuantum.
Panjang Gelombang
Hukum Planck
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
20/32
Pada tahun 1905, Albert Einstein mengemukakan teori baru yang spektakuler.
Teori ini mengatakan bahwa energi cahaya terkuantisasi dalam bentuk bundel-
bundel energi yang besarnya
E = hf
Bundel-bundel energi ini dinamakan foton yang memiliki kelakuan seperti partikeltidak seperti gelombang.
Dengan teori ini Einstein mampu menjelaskan peristiwa efek fotolistrik dengan
baik.
Fotolistrik merupakan peristiwa dipancarkannya elektron ketika permukaan suatu
logam disinari cahaya. Elektron yang terlepas disebut fotoelektron.Ketika tabung ditempatkan di tempat gelap, jarum galvanometer pada
amperemeter menunjuk angka nol. Tetapi ketika sinar monokromatik dengan
panjang gelombang tertentu menyinari keping K jarum galvanometer menyimpang
(terdapat arus yang mengalir dalam rangkaian). Arus ini berhubungan dengan
terpancarnya elektron dari keping K dan dikumpulkan
di keping A.
V
A
AK
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
21/32
AK
1. Tidak semua frekuensi gelombang cahaya dapat menyebabkanefek fotolistrik, walaupun intensitas cahaya diperbesar.
Contoh : pada logam Na.
Menurut teori gelombang: semakin besar intensitas cahaya, semakin
besar arus yang mengalir, tetapi kenyataannya tidak terjadi
demikian. Menurut Einstein: cahaya datang berupa bundel-bundel
energi sebesarE = hf, jika mengenai logam, maka elektronmenyerap energi ini dan energinya naik sebesarhf. Jika energi ini
lebih tinggi dari energi ikat atom terhadap elektron-elektronnya maka
elektron akan terlepas. Frekuensi terkecil cahaya yang dapat
melepaskan elektron dinamakan frekuensi ambang, f0. Sedangkan
energi untuk frekuensi ini disebut energi ambang yang besarnya
harus sama dengan energi ikat atom, E0= hf0, dinamakan fungsikerja. Jika elektron mendapatkan energi lebih besar dari fungsi
kerjanya, maka kelebihan energi ini digunakan untuk menambah
energi kinetik elektron, disebut energi kinetik maksimum (Ek)maks,
sehingga diperoleh hubungan sbb:
hf = E0+ (Ek)maks
AK
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
22/32
2.Energi kinetik maksimum elektron yang terlepas tidak
tergantung pada intensitas cahaya, tetapi tergantung pada
frekuensi sinar yang datang.
Menurut Einstein, ketika tegangan diperkecil hingga polaritas
batere terbalik, maka beda potensial mencapai nilai kritis -V0,
dan arus listrik yang terbaca menunjuk angka nol (tidak ada
elektron yang keluar dari keping K). Potensial ini disebutpotensial penghenti ,V0. Sehingga diperoleh hubungan sbb:
(Ek) maks = e V0
Grafik yang menunjukkan hubungan beda potensial V dengan
arus I dapat dilihat pada gambar di samping.
3. Berdasarkan teori gelombang, elektron membutuhkan waktu
yang cukup lama untuk menyerap energi agar dapat terlepas
dari permukaan logam, tetapi kenyataannya elektron yang
dipancarkan dari keping logam terjadi dalam waktu yang
singkat, 10-9 sekon setelah permukaan disinari, bahkan pada
intensitas cahaya yang rendah.
V
I
-V0 0
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
23/32
4.Hasil eksperimen menunjukkan bahwa hubungan antara f dan(Ek) maks adalah hubungan linearseperti pada gambar di
samping.
Menurut teori gelombang : energi gelombang sebanding dengan
frekuensi kuadrat. E = m2A2. Jika energi gelombang diserap
maka seharusnya energi kinetik maksimum sebanding dengan
frekuensi kuadrat. Tetapi hasil eksperimen tidak demikian.
Menurut Einstein : dengan rumus (Ek)maks = hf E0berhasil
memperlihatkan bahwa hubungan energi kinetik maksimum ini
sebanding dengan frekuensi. Eksperimen juga membuktikan
bahwa besarnya kemiringan grafik pada gambar adalah sama
dengan h.
Kemampuan Einstein untuk menjelaskan peristiwa fotolistrik memaksa
orang untuk menerima pendapat Einstein bahwa cahaya dapat
berkelakuan seperti partikel. Apalagi ditambah dengan percobaan
Compton yang membuktikan bahwa sungguh cahaya dapat berkelakuan
sebagai partikel.
(Ek)maks
f
tan = h
f0
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
24/32
Gejala Pemanasan Global
Bumi dapat diasumsikan sebagai benda hitam. Ketika dipanaskan akan
menyerap energi kalor dan ketika sudah panas akan memancarkan kembali
ke luar angkasa.
Apabila energi sinar inframerah yang dipancarkan bumi tidak mampu
menembus lapisan atmosfer (CO2), akibatnya sinar ini akan terperangkap.Akhirnya akan terjadi kenaikan suhu pada bumi yang cenderung meningkat.
Hal ini dapat mengakibatkan terjadinya efek rumah kaca.
Mengukur Suhu Matahari
Untuk mengukur suhu sebuah bintang atau matahari, para ilmuwan menelitispektrum cahaya matahari dengan menganalisis menurut frekuensi dan
panjang gelombangnya. Alat bantu yang dipergunakan untuk mengamati
spektrum matahari atau bintang ini disebut spektroskop.
Kemudian dengan menggunakan persamaan Wien maka dapat diketahui
suhu pada permukaan bintang atau matahari tsb.
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
25/32
Ide foton dikembangkan oleh Einstein dan pada tahun 1919, Einsteinmenyimpulkan bahwa suatu foton yang bergerak mempunyai momentum sebesar
E/c.
E = mc2= mc c = p c
Pada tahun 1923 Arthur Holly Compton dan Peter Debye melakukaneksperimen mengenai momentum foton ini. Mereka mengamati bahwa hamburan
foton sinar X oleh elektron dapat diterangkan dengan menganggap foton sebagai
partikel titik dengan energi hfdan momentum hf/cserta menggunakan hukum
kekekalan momentum dari foton dan elektron yang bertumbukan.
Menurut teori gelombang, ketika cahaya/sinar X datang pada sebuah elektron,
akan diserap lalu dipancarkan kembali dengan frekuensi lebih kecil dari frekuensisemula. Frekuensi atau panjang gelombang tergantung pada lamanya elektron
disinari.
Namun pada pada percobaan Compton mencatat bahwa ketika elektron disinari
oleh sinar X, maka panjang gelombang foton yang terhambur hanya tergantung
pada sudut hamburan, sama sekali tidak dipengaruhi oleh lamanya
penyinaran.
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
26/32
hcEhp
chfp
cEp
Sebelum tumbukan energi foton = pc dan energi elektron = energi diam.
Sesudah tumbukan energi foton = pc dan elektron = energi total, sehingga:
(**)..................)'(
'
'
22
0
2
2
0
2
0
cmcppcE
cmcppcE
Ecpcmpc
Sebelum tumbukan elektron dalam keadaan diam E0=m0c2. Sesudah
tumbukan, elektron memiliki energi E dan momentum relativistik pe.
Hubungan energi total E dengan momentum relativistik adalah sbb:
(*).. ...............................)( 2222
0
2
222
0
2
cpcmE
cpEE
e
e
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
27/32
Jika persamaan (*) dan (**) saling disubstitusikan, maka:*)*(*................)()'(
22
0
2
0 epcmcmpp
Pada tumbukan antara foton dan elektron berlaku juga hukum kekekalan
momentum, sebelum tumbukan vektor momentum foton = p dengan arah
horisontal dan momentum elektron = 0. Sesudah tumbukan vektor momentum
foton = p dengan arah membentuk sudut , dan momentum elektron = pe
p = p + pe
Dengan memperhatikan gambar vektor, kita peroleh hubungan skalar dengan
menggunakan rumus cosinus sbb:
Substitusikan nilai pe2 ini ke persamaan (***), diperoleh:
cos'2' 222
pppppe
cos'2')('22'2)('
)cos'2'()()'(
222
000
2
0
22
222
0
2
0
ppppcmcmpcpmppcmpp
ppppcmcmpp
cos'2'22'2 00 ppcmpcpmpp
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
28/32
cos1)'(
cos1/'/
cos1'
cos'
1
0
00
00
00
h
cm
h
cm
h
cm
p
cm
p
cm
p
cm
p
cm
Jika kedua dibagi dengan 2pp, kita peroleh:
)cos1()'(0
cm
h
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
29/32
Louis de Broglie pada tahun 1923, membuat suatu postulat yang sangatberani yaitu bahwa semua materi termasuk elektron mempunyai sifat
gelombang.
Untuk menghitung panjang gelombang suatu materi (partikel), Broglie
menggunakan rumus Einstein tentang momentum dan energi foton.
p
h
h
c
Ep
hchfE
Sehingga diperoleh persamaan untuk partikel berlaku p = mv, dan
selanjutnya dikenal dengan persamaan de Broglie, sbb:
mv
h
p
h
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
30/32
Lebih jauh lagi Broglie membuat postulat bahwa frekuensi gelombang darisuatu materi yang mempunyai energi E adalah:
h
Ef
C.J Davisson dan L.H Germertiga tahun kemudian, berhasil mengukur
panjang gelombang suatu elektron dan hasilnya tepat sesuai dengan rumusBroglie. Dalam eksperimennya, elektron diarahkan pada suatu target nikel
dalam ruang hampa. Ternyata elektron yang terhambur menunjukkan gejala
interferensi dan difraksi.
Pada tahun yang sama G.P Thomson menunjukkan bahwa elektron-
elektron yang ditembakkan pada lempengan emas tipis menunjukkan pola-pola difraksi.
Pola-pola difraksi yang ditunjukkan oleh Davisson Germer dan Thomson
tidak mungkin terjadi jika elektron tidak berkelakuan sebagai gelombang.
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
31/32
1. Suatu benda mempunyai emisivitas 0,5. Hitunglah intensitas radiasi yang
dipancarkan oleh benda tersebut pada suhu 100 K dan 400 K
2. Bagaimana seorang Astronom dapat mengetahui suhu sebuah bintang, padahalsebuah bintang tidak mungkin dapat didekati, atau suhu bintang tidak dapat diukur
secara langsung ?
3. Dari hasil pengukuran spektrum cahaya yang dihasilkan Matahari, didapatkan suhu
permukaan Matahari sekitar 6000 K. Tentukan panjang gelombang cahaya yang
dihasilkan Matahari pada intensitas maksimum menurut Wien. Tentukan pula energi yang
dihasilkan intensitas maksimum trsebut. Diketahui konstanta Wien 2,898.10-3 mK dan
kostanta Planck = 6,63.10-34 Js
Soal Evaluasi
-
7/29/2019 Radiasi Benda Hitam (BAGUS) A
32/32
4. Bagaimana hubungan antara prinsip ekuipartisi energi dan perumusan Rayleigh-Jeans?
Jelaskan apa yang dimaksud dengan bencana Ultraviolet ?
5. Sebuah lampu pijar menghasilkan daya 12 watt dengan panjang gelombang 6000 A.
Anggap 10 % energi lampu berubah menjadi energi cahaya dan h = 6,63.10-34 Js. Tentukan
jumlah foton yang dihasilkan oleh lamu setiap sekon
6. Setelah mengalami tumbukan dengan foton, sebuah elektron memperoleh energi kinetik
sebesar 3 eV. Jika karena tumbukan itu foton mengalami penurunan energi sebesar 25%.
Tentukan :
a. Energi foton sebelum tumbukan dan setelah tumbukan
b. Sudut hamburan yang dialami foton.
7. Sinar-X memiliki energi sebesar 10-15 J bertumbukan dengan sebuah elektron. Jika energi
foton setelah tumbukan berkurang menjadi setengahnya, tentukan sudut hamburan yang
dialami oleh foton sinar-X.