gejala kuantum

7/22/2019 Gejala Kuantum

http://slidepdf.com/reader/full/gejala-kuantum 1/34

Gejala kuantum

Senin, 23 september 2013



Hipotesis Planck

Radiasi Benda

Hitam

Materi



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



Benda hitam

Benda hitam didefinisikan sebagai benda dimana radiasi yang jatuhpadanya akan diserap seluruhnya (tidak ada yang dipantulkan)

Cahaya diserap dan tidak

dipantulkan



Rongga benda hitam

Suatu lubang kecil pada sebuah dinding berongga dapat dianggap sebagaibenda hitam sempurna

Mengapa???



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



Radiasi benda hitam



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)



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



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



Grafik



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



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



Simulasi



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



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



Teori spektrum radiasi benda hitam

Tokoh

Rayleigh

Jeans

PlanckWien



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.



+

-

vv

V=0 V=0V=maks

Model Lord Rayleigh dan James Jeans



Dengan model yang mereka perkirakan, diturunkan

rumus intensitas radiansi spektral menggunakan teori

klasik elektromagneti dan termodinamika

48)( 4 ckT RT

Inilah hasil

penelitiankami



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)”



Grafik Rayleigh-Jeans



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.



ModelWilhem Wien



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



)(m

Rayleigh-Jeans

Wien



• 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



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



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



2. Setiap molekul memancarkan ataumenyeraop energi dalam satuan-satuan energi yang diskrit yang

dinamakan kuanta (foton). Tiapfoton mempunyai energi sebesar

Hipotesa Planck

hf E



• Molekul akan memancarkan atau

menyerap energi hanya ketika iaberubah keadaan kuantumnya. Jikaia tetap pada satu keadaankuantum, tidak ada energi yangdipancarkan atau diserap.



Perhitungan planck

• Berdasarkan hipotesa ini, intensitasradiansi spektral yang dihitungplank adalah

1

18

4

)(/4 kT hcT

e

hcc R

h=konstanta Planck



Alhamdulillah,

ternyata teorisaya benar.



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

gejala kuantum

Documents