Teori Kuantum
Hipotesis Planck
Berdasarkan percobaan terhadap energi radiasi benda hitam, Max Planck membuat hipotesis:
"Radiasi hanya dipancarkan (atau diserap) dalam bentuk satuan-satuan/kuantum energi disebut foton yang besarnya berbanding lurus dengan frekuensi radiasi".
Energi total foton (masa foton = 0):
E = n . h . f = n . h . c/λ
E = energi radiasi (joule)
h = konstanta Planck = 6.62 x 10-34 J.det f = frekuensi radiasi (Hz)
λ = panjang gelombang radiasi (m)
n = jumlah foton, jadi energi cahaya adalah terkuantisasi
Jadi dapat disimpulkan dari hipotesis Planck, bahwa cahaya adalah partikel sedangkan Maxwell
menyatakan bahwa cahaya adalah gelombang, disebut dualisme cahaya.
Efek Foto Listrik
Efek foto listrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan suatu zat (logam), bila
permukaan logam tersebut disinari cahaya (foton) yang memiliki energi lebih besar dari energi ambang (fungsi kerja) logam.
Energi kinetik foto elektron yang terlepas:
Ek = h f - h fo
Ek maks = e Vo
h f = energi foton yang menyinari logam
h fo =
Φ
o frekuensi ambang = fungsi kerja= energi minimum untuk melepas elektron
e = muatan elektron = 1.6 x 10-19C
Vo = potensial penghenti
Proses kebalikan foto listrik adalah proses pembentukan sinar X yaitu proses perubahan energi kinetik elektron yang bergerak menjadi gelombang elektromagnetik (disebut juga proses Bremmsstrahlung).
Kesimpulan:
1. Agar elektron dapat lepas dari permukaan logam maka f > fo atau λ < λo
2. Ek maksimum elektron yang terlepas tidak tergantung pada intensitas cahaya yang digunakan,
hanya tergantung pada energi atau frekuensi cahaya. Tetapi intensitas cahaya yang datang sebanding dengan jumlah elektron yang terlepas dari logam.
Sifat Dualisme Gelombang Materi
EFEK COMPTON
Konsep foton dikembangkan oleh Compton, yang menunjukkan bahwa foton memiliki momentum (p) yang besarnya:
p = E/c - h f/c = h/λ
Hal ini menunjukkan bahwa foton dapat berkelakuan sebagai partikel (materi), dengan massa (m):
m = p/c karena m = E/c² = hf/c² = h/c λ
Pada gejala Compton,foton (sinar X) yang menumbuk elektron atom suatu zat dihamburkan dengan
Selisih panjang gelombang foton yang dihamburkan:
λ'- λ = h/moc (1 - cos θ)
Gbr. Efek Compton
HIPOTESIS de BROGLIE
Louis de Broglie mengemukakan hipotesis:
"Cahaya selain memiliki sifat sebagai partikel, juga memiliki sifat sebagai gelombang".
Panjang gelombang de Broglie:
"Cahaya dapat bersifat sebagai gelombang dan dapat juga bersifat sebagai materi (partikel)".
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg
Prinsip ini dikemukakan oleh Heisenberg, karena adanya sifat dualisme cahaya. "Pengukuran posisi dan momentum partikel secara serentak, selalu menghasilkan ketidakpastian yang lebih besar dari konstanta Planck".
∆x . ∆p = h
∆x = ketidakpastian posisi partikel ∆p = ketidakpastian momentum partikel
Contoh:
Tentukan panjang gelombang sinar elektron pada mikroskop elektron !
Elektron bergerak di dalam beda potensial mikroskop elektron, sehingga:
Ek = Elistrik
½ m v² = e Vo→ v =
√
(2 e Vo / m)Panjang gelombang elektron (partikel) yang bergerak mengikuti rumusan de Broglie, yaitu:
λ = h/mv = h/
