21) Fisika Modern - Radiasi Benda Hitam - Efek Fotolistrik

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 • di samping cahaya tampak, benda tersebut juga memancarkan radiasi infra merah

Beberapa Pengamatan • radiasi juga tetap terjadi bila benda yang digunakan berwarna hitam (mis: karbon) • radiasi baru melemah jika benda didinginkan sampai mendekati temperatur mutlak (0 kelvin)

Beberapa Pengamatan Lebih Jauh • radiasi cahaya tampak hanya merupakan bagian kecil saja dari radiasi keseluruhan • terdapat suatu maksima untuk setiap temperatur bahan, λ maks

Perumusan • W. Wien merumuskan bahwa terjadi pergeseran maksima λ maks sesuai perumusan λ maks T = 2.898 x10-3 m K • hubungan di atas dikenal sebagai hukum pergeseran Wien • tahun 1896 Wien mengemukakan persamaan sebaran radiasi µ λ (T) =A λ -5e-B/ λ T

Pertanyaan • Menurut Anda, manakah yang benar dari pernyataan berikut: • suatu lampu bola menyala/bercahaya karena filamennya dipanaskan • suatu lampu bola menjadi panas karena filamennya menyala

DUALISME PARTIKEL GELOMBANG

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 • cahaya dikenal sebagai radiasi gelombang EM dari benda yang dipanaskan

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 λ dengan momentum partikel p = mv sebagai: ∀ λ = h/p • 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) • Ini dikenal sebagai “dualisme partikel gelombang”

Aplikasi hubungan de Broglie • Efek Fotolistrik adalah percobaan yang menampilkan sifat partikel dari gelombang cahaya • Difraksi elektron adalah percobaan yang menampilkan sifat gelombang dari partikel

EFEK FOTOLISTRIK

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 • partikel pembawa energi disebut foton

Efek Fotolistrik • Cahaya biru monokromatik diarahkan pada elektroda negatif • Arus listrik akan mengalir dan terbaca di pengukur arus

Efek Fotolistrik • Cahaya merah monokromatik diarahkan pada elektroda negatif • Arus listrik tidak akan mengalir atau terbaca di pengukur arus

Persamaan Energi Energi foton Ef = hc/λ Ef = φ

w

+ Ek

φ w = fungsi kerja, energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari logam Ek = energi kinetik elektron yang terpancar