DUALISME GELOMBANG
PARTIKEL
Oleh :
SURATNO, S.Pd.
1. RADIASI BENDA HITAM
Beberapa Pengamatan
• setiap benda akan memancarkan cahaya bila dipanaskan, contoh besi yang dipanaskan
• warna yang terpancar tidak bergantung pada jenis bahan atau warna asalnya, melainkan pada temperaturnya semata
Beberapa Pengamatan
• radiasi juga tetap terjadi bila benda yang digunakan berwarna hitam (mis: karbon)
• radiasi baru melemah jika benda
Beberapa Pengamatan Lebih
Jauh
• radiasi cahaya tampak hanya merupakan bagian kecil saja dari radiasi
keseluruhan
• terdapat suatu maksima /Enrgi maksimum untuk setiap temperatur bahan, yang mempunyai panjang gelombang yang di sebut panjang gelombang
HUKUM PERGESERAN WIEN
• W. Wien merumuskan bahwa terjadi pergeseran maksima maks sesuai
perumusan maks T = 2.898
x10-3 m K = konstanta
Wien =C atau maks=
hubungan di atas dikenal sebagai hukum pergeseran Wien
Pertanyaan
• Menurut Anda, manakah yang benar dari pernyataan berikut:
• suatu lampu bola menyala/bercahaya karena filamennya dipanaskan
INTENSITAS RADIASI BENDA
• Intensitas radiasi yang dipancarkanoleh suatu benda memenuhi
hukum Stevan Boltzman yaitu :
• I = eT
• P = eT A
• E= W = eT A t
4
Dimana:I= intensitas radiasi( watt/m²). P = daya radiasi ( watt).
E=W= Energi radiasi ( joule). e = emisivitas
benda /warna benda untuk benda hitam sepurna e=1.
= konstanta stevan
boltzman. T= suhu (K).
A= luas (m²) dan t= waktu ( s)
4
TEORI KWANTUM PLANCK
Berdasarkan teori kwantum planck, atom-atom logam, seperti pada benda hitam berperilaku sebagai osilator gelombang
elektromagnetik adalah merupakan :
1. Gelombang transversal
2. Diskontinew/ terputus-putus
3. Terdiri dari paket-paket energi/ kwantum energi ( foton )
4. Bergerak lurus dengan kecepatan konstan ( c = 3. 10 m/s)
5. Besar energi foton hanya bergantung pada frekwensi
gelombang Elektromagnetik ( f ) shg didapat hub. E= n h f dimana E= energi (J), n = bil. Kwantum, h = konstanta
planck = 6,625. 10‾ Js dan f = frekwensi ( Hz )
8
EFEK FOTOLISTRIK
• Cahaya tampak dikenal sebagai salah satu bagian dari radiasi gelombang EM
• P. Lenard (1902) melakukan percobaan yang membuktikan bahwa gelombang cahaya memiliki sifat seperti partikel
• A. Einstein (1905) mengemukakan teori efek fotolistrik
Efek Fotolistrik
• Cahaya merah monokromatik
diarahkan pada
elektroda negatif (K) • Arus listrik tidak akan
mengalir atau terbaca di pengukur arus
Efek Fotolistrik
Cahaya biru
monokromatik diarahkan pada elektroda negatif (K)
Arus listrik akan mengalir dan terbaca di pengukur
Persamaan Energi
• Energi foton/cahaya yg datang E=hf = hc/
• Energi E diubah menjadi ( w + Ek )
• w = h fo = fungsi kerja, energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari logam
• Ek =½ mv² = energi kinetik elektron yang terpancar
• Besarnya energi kinetik elektron (Eke) sama dengan besarnya energi listrik (W listrik ) yang dihasilkan oleh effeck foto listrik • Eke = Wlistrik
• ½mv² = qV q = e = muatan elektron
m
qV
Syarat terjadinya Efek foto listrik
• Frekuensi f f ambang/batas dari cahaya
yang digunakan
• Panjang gelombang ambang dari
DUALISME
• Beberapa Pengamatan
Partikel dan gelombang sejak lama dikenal sebagai dua kuantitas yang berbeda dan sama sekali tidak berhubungan
• elektron dikenal sebagai partikel bermuatan negatif dan menjadi penghantar listrik
dalam logam
1.Hipotesis de Broglie
• Berdasarkan keyakinan akan adanya simetri di alam, Louis de Broglie (1924)
mengusulkan suatu hipotesis bahwa partikel dan gelombang EM saling berinteraksi
• gelombang EM memiliki beberapa sifat yang mirip partikel
• kumpulan partikel juga menunjukkan perilaku sebagai gelombang EM
Hipotesis de Broglie
• De Broglie mengusulkan suatu hubungan antara panjang
gelombang dengan
momentum partikel p = mv
sebagai:
•
= panjang gelombang de Broglie ( m atau sering
dinyatakan dalam Å
• dengan h adalah konstanta Planck = 6.626 x 10-34 J sec.
Manfaat dari hubungan de
Broglie
• Hubungan de Broglie, merupakan “jembatan” yang menghubungkan sifat partikel dari
gelombang dan sifat gelombang dari partikel • sifat dominan yang muncul adalah salah satu
(tidak pernah keduanya tampil bersamaan)
Aplikasi hubungan de Broglie
• Efek Fotolistrik adalah percobaan
yang menampilkan sifat partikel
dari gelombang cahaya
• Difraksi elektron adalah percobaan
yang menampilkan sifat
2. EFEK COMPTON
Efek Compton
Menurut Compton radiasi yang terhambur mempunyai
frekuensi lebih kecil dari pada radiasi yang datang dan juga tergantung pada sudut hamburan.
Dari analisis Compton, hamburan radiasi
elektromagnetik dari partikel merupakan suatu tumbukan elastik.
'
1
cos
c
m
h
o
E=hc/ E'=hc/'
Ek=mc²
Besarnya perubahan
Contoh SOAL
• 1. Dua lampu pijar berbentuk bola dengan perbadingan jari-jari R1 = 2 R2, jika suhu lampu 1 = 27 º1C dan suhu lampu 2 = 27ºC
Tentukan perbandingan Daya lampu 1 dan lampu 2 !
• 2. Hitung panjang gelombang dari benda pijar yang dapat memancarkan energi
LANJUTAN Contoh Soal
• 3. Panjang gelombang cahaya tampak 5000Å, Hitunglah besar energi fotonnya !
• 4. Berkas sinar ultravioletdengan panjang gelombang 3000Å dijatuhkan pada
keping logan . Untuk membebaskan elektron dari logam perlu energi 4 eV. Tentukanlah! A. Energi kinetik elektron. B. Kecepatan gerak eletron.
• 5. Sebuah elektron dipercepat dengan beda potensial 4 kV. Berapakah panjang gelombang yang dipancarkan oleh
Lanjutan
• 6. Sebuah foton dengan panjang gelombang
40 Å menumbuk sebuah elektron di udara, sehingga arah foton
UJI KOGNITIF
• Sebuah filamen Wolfram panjang 20 cm dan mempunyai garis tengah 2 mm berada pada sebuah bola lampu hampa udara pada suhu 800 K. Jika emisivitasnya 0,4 . Berapakah energi yang dipancarkan oleh bola lampu tersebut tiap
detiknya.
• 2. Seberkas sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 200
nm dijatuhkan pada logam kalium yang mempunyai panjang gelombang ambang 440 nm . Hitunglah Energi kinetik
maksimum yang dihasilkan ( dalam eV )
LANJUTAN UJI KOGNITIF
• 4. Sebuah elektron dipercepat dengan beda potensial
4000 volt . Berapakah panjang gelombang yang dipancarkan oleh elektron tersebut
• 5. Sebuah foton dengan frekuensi f= 100 x 10 ¹³ Hz
