Wilhelm Wien Menemukan Suatu Hubungan Empirik Sederhana Antara Panjang Gelombang Yang Dipancarkan...

Click here to load reader

  • date post

    28-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    378
  • download

    5

Embed Size (px)

Transcript of Wilhelm Wien Menemukan Suatu Hubungan Empirik Sederhana Antara Panjang Gelombang Yang Dipancarkan...

Wilhelm Wien menemukan suatu hubungan empirik sederhana antara panjang gelombang yang dipancarkan untuk intensitas maksimum sebuah benda dengan suhu mutlak T, yang dinyatakan sebagai :mK 10 2,898 C T 3 maks

= =

(7.2)

Dengan C adalah tetapan pergeseran Wien. Pada gambar di bawah ini ditunjukkan grafik hubungan antara intensitas terhadap panjang gelombang suatu benda hitam sempurna untuk tiga jenis suhu. Perhatikan pergeseran puncak-puncak spektrumnya. Panjang gelombang untuk intensitas maksimum semakin kecil seiring dengan bertambahnya suhu mutlak. Total energi kalor radiasi yang dipancarkan sebanding dengan luas daerah di bawah grafik.Gambar 7.1. Grafik intensitas terhadap panjang gelombang suatu benda hitam pada 3 jenis suhu mutlak.

Dari grafik di atas, kita mendapat gambaran bahwa intensitas radiasi maksimum akan memiliki nilai panjang gelombang kecil (dengan kata lain frekuensi besar) pada benda dengan suhu tinggi. Dan sebaliknya, intensitas radiasi maksimum akan memiliki nilai panjang gelombang besar (dengan kata lain frekuensinya kecil) ketika benda bersuhu lebih rendah. Hukum pergeseran Wien ini hanya dapat menjelaskan radiasi benda hitam dengan panjang gelombang yang nilainya kecil (pendek). Ia gagal menjelaskan radiasi benda hitam untuk panjang gelombang yang nilainya besar (panjang).C. Teori Rayleigh and Jeans

RayleighJeans dapat menjelaskan radiasi benda hitam untuk panjang gelombang yang nilainya besar, namun gagal menjelaskan radiasi benda hitam untuk panjang gelombang yang nilainya kecil. Artinya, berdasarkan teori Rayleigh and Jeans ini, hukum StefanBoltzmann (pers. 7.1) hanya berlaku pada panjang gelombang yang nilainya besar.D. Hipotesis Kuantum Planck

Fisika Kuantum

641 23Intensitasr adiasi

T1 Kegagalan Wien dan RayleighJeans ini memacu seorang ilmuwan fisika Max Planck untuk membuktikan Hukum StefanBoltzmann. Ada dua hipotesis yang dikemukakan Planck mengenai hal ini : 1. Energi radiasi yang dipancarkan oleh benda bersifat diskret, yang besarnya : f . h . n En = (7.3)

Dengan n adalah bilangan asli (1, 2, 3,....) yang disebut bilangan kuantum. Sedangkan f adalah frekuensi getaran molekul benda. Dan h adalah konstanta (tetapan) Planck yang besarnya 6,626 10-34 Js. 2. Molekul-molekul dalam benda memancarkan (emisi) atau menyerap (absorbsi) energi radiasi dalam paket-paket diskret yang disebutkuantum ataufoton. Gagasan Planck ini baru menyangkut permukaan benda hitam. Selanjutnya, Albert Einstein memperluasnya menjadi fenomena yang universal. Dan berdasarkan teori kuantum, cahaya merupakan pancaran paket-paket energi (foton) yang terkuantisasi (diskret) yang besarnya sesuai dengan persamaan (7.3). Teori Planck inilah awal munculnya Fisika Modern.

Gambar 7.2. Perbandingan teori Wien, Rayleigh Jeans dan Planck. E. Efek Fotolistrik Efek fotolistrik merupakan hasil eksperimen klasik yang menunjukkan bahwa cahaya memiliki karakteristik sebagai partikel. Percobaan efek fotolistrik dilakukan oleh Albert Einstein untuk menguji adanya foton. Einstein menyatakan bahwa ketika cahaya dipancarkan, energinya harus berkurang sebesar hf, 2hf, 3hf, dan seterusnya. Dengan demikian, cahaya yang dipancarkan ternyata merupakan partikelpartikel kecil yang disebutfoton. Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron- elektron dari permukaan logam (elektron foto) ketika logam tersebut disinari dengan cahaya. Berdasarkan hukum kekekalan energi : 0 2 2 1 eV mvmaks= (7.4) Keterangan :

m

:

Massa elektron (9,1 10-31 kg)

v

: Kelajua

n pancara n

elektro n (m/s)

e : Muata n

elektro n (1,6 10-19 C)

V0 : Potensi

al henti (Volt)F. Efek Compton

Arthur Holly Compton

mempel

ajari gejalagejala

tumbuk an antara

foton dan

elektron . Ia

mendap atkan kesimp

ulan bahwa paket-

paket energi gelomb

ang elektro magneti

k itu dapat

berfung si sebagai

partikel dengan momen

tum sebesar :h

c hf Pfoton= =

(7.5) Keteran gan :

P: Momen tum

foton (kgm/s)

hf:

Energi

foton (Joule)

:

Panjang gelomb

ang (meter)

Dari efek Compto

n ini tampak bahwa

cahaya memili ki sifat

kembar (dualis me)

yaitu sebagai gelomb

ang (memili ki

panjang gelomb ang dan

frekuen si), maupun

sebagai partikel (memp

unyai momen tum).

G. Hipotesis de Broglie

Louis de Broglie

menge mbangk

an gagasan tentang

dualism e gelomb

ang partikel

ini. Karena

cahaya memili ki

perilak u seperti

gelomb ang dan partikel

, mungki n juga

bahwa partikel -

partikel seperti elektro

n memili ki

perilak u sebagai

gelomb ang. Ia kemudi

an menunj ukkan

hubung an besaran

besaran antara

partikel dan

gelomb ang :mv h=

(7.6) Keteran gan :

:

Panjang gelomb

ang (meter)h

: Konsta nta

Planck (6,626 10-34 Js)

m: Massa

partikel (kg)

v: Kelajua n

partikel (ms-1)