gejala kuantum
Post on 08-Feb-2018
240 Views
Preview:
TRANSCRIPT
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 1/34
Gejala kuantum
Senin, 23 september 2013
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 2/34
Hipotesis Planck
Radiasi Benda
Hitam
Materi
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 3/34
Radiasi Termal
Radiasi
pancaran energy dalam bentuk gelombang elektromagnetik Radiasi Termal radiasi yang dipancarkan oleh suatu benda akibat
temperaturnya
Dipengaruhi
Suhu benda
Jenis Material Bentuk
Sifat permukaan
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 4/34
Benda hitam
Benda hitam didefinisikan sebagai benda dimana radiasi yang jatuhpadanya akan diserap seluruhnya (tidak ada yang dipantulkan)
Cahaya diserap dan tidak
dipantulkan
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 5/34
Rongga benda hitam
Suatu lubang kecil pada sebuah dinding berongga dapat dianggap sebagaibenda hitam sempurna
Mengapa???
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 6/34
Jika seberkas sinar masuk lubang sebuah dinding
berongga, sinar ini akan dipantulkan berkali-kali oleh
dinding rongga. Setiap kali dipantulkan, intensitasnya
selalu berkurang, karena sebagian sinar diserap
dinding. Suatu saat intensitas (energi) ini nol
sehingga tidak mungkin keluar rongga lagi.
Benda Hitam
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 7/34
Radiasi benda hitam
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 8/34
Ketika benda hitam dipanaskan, elektron-elektron atau molekul-molekul pada dinding
rongga mendapatkan tambahan energi sehingga bergerak dipercepat
Menurut teori elektromagnetik muatan yang dipercepat akan memancarkan radiasi
Di samping memancarkan radiasi, dinding juga akan memantulkan dan menyerap
sebagian radiasi yang menimpanya
Penyerapan pemantulan dan pemancaran oleh dinding berongga terus berlangsung
hingga tercapai keseimbangan suhu (keseimbangan termal)
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 9/34
Pada keseimbangan termal, suhu tiap bagian dinding sama dan dalam keadaan ini
rongga dipenuhi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan/ dipantulkan oleh tiap-
tiap titik pada dinding rongga
Jika dindng berongga diberi sebuah lubang maka radiasi gelombang elektromagnetikakan keluar melalui lubang itu seperti pancaran radiasi
Radiasi Benda Hitam
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 10/34
Distribusi radiansi spektral
Radiansi: banyaknya energi yang dipancarkan tiap satu satuan luas
permukaan benda tiap satuan waktu daya per satuan luas
Spektral distribusi radiansi tersebut dirumuskan untuk
mendeskripsikan radiansi yang dipancarkan oleh masing-masing komponen
spektrum
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 11/34
Grafik
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 12/34
R T ( )
Disumbangkanoleh komponenspektrum yang
memiliki panjanggelombang dari
sampai +d
Radiansi bendahitam bertemperatur
T
Spektum radiasi benda hitam berupa spektrum
kontinu dengan radiansi yang beragam bagi
masing-masing komponen spektrum
Komponen spektrum yang memiliki panjang
gelombang sangat rendah memiliki radiansi sangat
lemah
Kenaikan panjang gelombang radiansi naik
sampai mencapai batas tertentu kemudian turun
lagi Pada temperatur tertentu, selalu terdapat satu
komponen spektrum yang radiansinya paling
kuat
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 13/34
KESIMPULAN
Panjanggelombang di
mana maing-masing kurvamencapai nilaimaksimumnya,
menurun jika suhupemancar
dinaikkan
Intensitasradiansi total
terhadap seluruhpanjang
gelombangberbanding lurussuhu T pangkat
empat
Hukum Stefan Hukum Wien
Simulasi
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 14/34
Simulasi
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 15/34
Hukum stefan
Intensitas radiansi total terhadap seluruhpanjang gelombang berbanding lurus suhu T pangkat empat
Intensitas total luas daerah di bawah kurva
Radiansi termal benda hitam yang bertemperatur T ditemukan secara empiris oleh Stefan dan dirumuskan:
0
4).( T d RT
4T RT Simulasi
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 16/34
Hukum wien
•
Panjang gelombang di mana maing-masing kurva mencapai nilaimaksimumnya, yang kita sebut maks menurun jika suhu pemancar dinaikkan,
ternyata sebanding dengan kebalikan suhu
T maks
1
Dari percobaan didapat:mK T maks
310898,2
Simulasi
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 17/34
Teori spektrum radiasi benda hitam
Tokoh
Rayleigh
Jeans
PlanckWien
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 18/34
Lord Rayleigh dan James Jeans
Molekul/muatan di dinding (permukaan) benda berongga dihubungkan oleh
semacam pegas. Ketika suhu benda dinaikkan muatan-muatan ini mendapatkan
energi kinetiknya untuk bergetar. Dengan bergetar berarti kecepatan muatan
berubah-ubah, dengan kata lain muatan selalu mendapatkan percepatan setiap
saat. Muatan yang dipercepat inilah yang menimbulkan radiasi benda hitam.
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 19/34
+
-
vv
V=0 V=0V=maks
Model Lord Rayleigh dan James Jeans
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 20/34
Dengan model yang mereka perkirakan, diturunkan
rumus intensitas radiansi spektral menggunakan teori
klasik elektromagneti dan termodinamika
48)( 4 ckT RT
Inilah hasil
penelitiankami
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 21/34
Pada panjang gelombang yang panjang, teori Rayleigh-Jeans
menghampiri data percobaan
Pada panjang gelombang pendek, ramalan teori Rayleigh-Jeans
gagal total
0
)( T RBencana Ultraviolet
“Ultra - violet Catastrophe)”
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 22/34
Grafik Rayleigh-Jeans
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 23/34
Wilhem Wien
Menganggap bahwa benda hitam seperti sebuah silinder berisi radiasi
benda hitam. Dinding silinder bersifat pemantul sempurna. Piston dapatbergerak naik turun. Radiasi ini dapat menekan piston. Dengan
menggunakan siklus Carnot, dihitung usaha yang dilakukan oleh
tekanan radiasi sebagai fungsi suhu. Tekanan radiasi ini dapat
dinyatakan sebagai energi atau intensitas.
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 24/34
ModelWilhem Wien
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 25/34
Dengan model yang iaperkirakan, Wien
berhasil menghitungrumus intesitas
radiansi spektral: T
C
T e A
R
5
)(
A dan C adalah konstanta
Dengan persamaan ini, Wien mampumenjelaskan distribusi radiansi spektraluntuk panjang gelomabang pendek, namum gagal menjelaskan untuk panjang gelombangyang panjang
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 26/34
)(m
Rayleigh-Jeans
Wien
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 27/34
• Max Planck
Hallo, saya Max Planck.Perhitungan yang saya
lakukan ide dasarnya berasal
dari Rayleigh Jeans. Sayamengangap radiasi dihasilkanoleh muatan atau molekul
yang bergetar. Kemudian sayamenambah dengan dua
asumsi/anggapan yang kataorang terlalu berani dansangat kontoversional
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 28/34
Hipotesa Planck
1. Energi yang dimiliki molekul yangberosilasi bersifat diskrit (tidakkontinu). Besar energi ini adalah
nhf E
n merupakan bilangan bulat positifyang dinamakan bilangan kuantum
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 29/34
Melukiskan energi-
energi yang bolehdimiliki oleh suatumolekul. Energi initampak bertingkat-
tingkat. Keadaan tiaptingkat energidinamakan keadaan
kuantum.
0
hf
2hf
3hf
4hf
0
1
2
3
4n
E
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 30/34
2. Setiap molekul memancarkan ataumenyeraop energi dalam satuan-satuan energi yang diskrit yang
dinamakan kuanta (foton). Tiapfoton mempunyai energi sebesar
Hipotesa Planck
hf E
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 31/34
• Molekul akan memancarkan atau
menyerap energi hanya ketika iaberubah keadaan kuantumnya. Jikaia tetap pada satu keadaankuantum, tidak ada energi yangdipancarkan atau diserap.
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 32/34
Perhitungan planck
• Berdasarkan hipotesa ini, intensitasradiansi spektral yang dihitungplank adalah
1
18
4
)(/4 kT hcT
e
hcc R
h=konstanta Planck
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 33/34
Alhamdulillah,
ternyata teorisaya benar.
7/22/2019 Gejala Kuantum
http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 34/34
Daftar pustaka
sutopo.2005. pengantar fisika
kuantum. Malang: UM Press .
Krane, kenneth. 2011. Fisika
Modern. Jakarta: Ui-Press.
Surya, Yohanes. 2001. Fisika Itu
Mudah. Tanggerang: PT Binas
sumber daya MIPA
top related