FISIKA KUANTUM

FISIKA KUANTUM
Kelompok 2:
Muhamad Pauji (3215076851)
Imti hadiyanti (3215086774)
Rezki M Saputra (3215086775)
Fitri Savitri (3215086800)
Nurul Muttaqina (3215086803)
EFEK
FOTOLISTRIK
1. Tidak
ada elektron
yang dipancarkan jika
frekuensi cahaya yang
masuk menurun dan
lebih kecil daripada
frekuensi ambang fo,
di mana fo adalah
karakteristik dari
bahan material yang
dipakai pada efek
fotolistrik.
*Secara sederhana,
efek ini dapat terjadi
pada frekuensi
ambang dan
memperlihatkan
intensitas yang cukup
tinggi.
Potensial henti (Vs) sebagai fungsi dari
frekuensi ambang (fo) pada cahaya untuk
bahan material sodium
EFEK
FOTOLISTRIK
2. Energi kinetik
maksimum
Kmax = e.Vs
tidak tergantung
pada intensitas
cahaya
Arus fotolistrik dibandingkan dengan
beda potensial yang dipakai pada dua
intensitas cahaya.
EFEK
FOTOLISTRIK
3. Kmax meningkat
seiring kenaikan pada
frekuensi cahaya
* Secara sederhana kmax
tidak tergantung pada
frekuensi
4. Elektron memancar dari
permukaan plat dengan
cepat,bahkan pada
intensitas cahaya rendah.
•Secara sederhana,
elektron memerlukan
waktu tertentu untuk
menyerap radiasi.
Potensial henti (Vs) sebagai fungsi dari
frekuensi (f) pada cahaya untuk bahan
sodium
• Pada 1905, Einstein menjelaskan tentang efek
fotolistrik.
• Dia mengasumsikan frekuensi cahaya f dapat
dijelaskan dengan mempertimbangkan laju dari
proton dengan energi E yang dinyatakan:
E = hf
• Foton dianggap dapat memberikan energi
kepada sebuah elektron pada metal
energi
kinetik maksimum untuk melepaskan elektron
adalah:
Kmax= hf – Ф
Ф disebut fungsi kerja (energi minimum yang
dimiliki sebuah elektron yang terikat pada metal)
• Teori foton membantu menjelaskan teori sebelumnya
yang tidak dapat dijelaskan oleh teori klasik
1. Efek ini tidak dapat diamati jika dibawah f0
* energi foton datang harus lebih besar atau sama
dengan Ф
2. Kmax tidak bergantung pada intensitas cahaya
* intensitas meningkat jika banyaknya foton yang
diterima (meningkatnya jumlah fotoelektron)
3. Kmax meningkat seiring dengan peningkatan dari
frekuensi ambang f0
*energi kinetik bergantung pada f0
4.Elektron mengalir dengan cepat
*Peristiwa energi ini terlihat seperti paket kecil dan
adanya suatu interaksi antar foton dan elektron.
Aplikasi Efek Fotolistrik
1. Pengukur cahaya dalam kamera
• Cahaya merefleksikan objek pada permukaan yang
sensitive terhadap cahaya dan memancarkan elektron
serta arus pada sirkuit terluar tergantung pada cahaya
tersebut
2. Alarm bahaya
• Ultraviolet ditembakan melewati dan dari sumber
permukaan yang sensitif terhadap cahaya
• Arus yang diperbesar dan digunakan untuk memberi
energi ke elektromagnet yang menarik tangkai metal
• Penghalang memotong berkas cahaya elektromagnet
dan mematikannya dan alarm tersebut mati (tidak nyala)
3. Soundtrack
Filem
Tempat gelap pada
soundtrack suatu film
bioskop bervariasi serta
intensitas cahaya
mencapai sel foto dan
karenanya arus mengalir
ke pengeras suara
(speaker).
• Soundtrack ditempatkan pada sepanjang sisi film
dalam wujud suatu pola cahaya yang berhubung
dengan mata dan garis gelap.
• cahaya dari proyektor diarahkan melalui soundtrack
ke arah suatu phototube
variasi dalam
menirukan bunyi asli dalam speaker
Efek Compton
• 1923, A. H. Compton melakukan suatu
eksperimen yang menetapkan partikel seperti
bagian dari radiasi elektromagnetik
• Compton mempelajari interaksi antara sinar x
dan elektron
Piranti Compton
Suatu berkas cahaya
sinar-x dari panjang
gelombang= 71.1 pm
yang diarahkan ke
suatu bahan karbon.
• Secara sederhana, elektron akan diatur ke dalam
gerakan yang bergetar yang dikendalikan oleh
gelombang osilasi medan listrik.
• Saat mempercepat pengisian suatu sumber gelombang
elektromagnetis maka gelombang elektromagnetis dari
frekuensi yang sama sebagai gelombang masuk akan
dipancarkan ke segala arah
Model sederhana dari
penyebaran sinar x
dari elektron
• Compton menemukan bahwa konsentrasi yang terbesar
dari penyebaran sinar x mempunyai suatu panjang
gelombang lebih panjang dibanding fenomena radiasi
dan bahwa panjang gelombang bervariasi sesuai
dengan sudut yang dideteksi.
Penyebaran sinar x
dibandingkan dengan
penyebaran panjang
gelombang dari efek
compton pada θ =
0º,45º,90º,135º
• Compton dan asistennya menerangkan hasil ini
dengan perlakuan foton bukan sebagai
gelombang tetapi lebih sebagai partikel, dan
diasumsikan sebagai energi dan momentum
setiap tumbukan pada pasangan foton-electron
• Energi foton E=hf dan momentumnya p=hf/c
Model kuantum yang
digunakan untuk
menjelaskan
Efek Compton.
• Elektron memancar melalui sudut Ф seolah-olah
peristiwa ini adalah suatu bola billiard yang
berbenturan.
• Foton mentransferkan energi ke elektron selama
benturan terjadi dan pancaran sinar x mempunyai
suatu panjang gelombang yang panjang.
• Puncak yang tidak bergeser (λ0) dalam penyebaran
dari atom yang elektron bagian dalamnya dengan
kuat terikat sehingga terjadi tanpa kehilangan energi
yang signifikan
• Dengan menggunakan asumsi ini dan
hukum konservasi energi dan momentum,
ia memperoleh Persamaan Pergeseran
Compton
dimana panjang gelombang
Compton λc
• Pengukuran Compton mendapatkan
persetujuan sempurna dengan
perkiraanya dan ini benar-benar
Dualisme Gelombang Partikel
• Efek Compton dan Efek fotolistrik menawarkan bukti
yang sulit dirubah bahwa ketika cahaya dan semua yang
saling berhubungan, mereka bertindak seperti partikel.
• Pada sisi lain, cahaya dan gelombang elektromagnetis
yang lain mengalami gangguan interferensi dan efek
difraksi yang konsisten hanya dengan penafsiran
gelombang
P : Yang mana model (partikel atau gelombang) yang
benar?
Q : tergantung pada peristiwa yang diamati- oleh beberapa
eksperimen semata-mata dijelaskan menggunakan
model
partikel
sedangkan
yang
lainnya
lebih baik
cahaya
mempunyai
2 sifat
alami.
Danadalah
itu semua
dijelaskan
menggunakan
model gelombang
memperlihatkan
bahwa keduanya
mempunyai sifat
dari karakter gelombang dan partikel
• Untuk memahami mengapa foton kompatibel
dengan gelombang elektromagnetis,
mempertimbangkan karena frekuensi 2.5 MHZ
• Energi E≈10–8 eV – terlalu kecil untuk dideteksi
• diperlukan banyak foton untuk menghasilkan
sinyal yang terdeteksi–garis gelombang hilang.
• Pada frekuensi yang lebih tinggi, energi partikel
lebih tinggi dan garis gelombang dapat dengan
mudah dideteksi.
• Karena frekuensi yang sangat tinggi seperti
frekuensi sinar x, foton mudah dideteksi sebagai
peristiwa tunggal, tetapi efek gelombang ini sulit
untuk diamati.
Spektrum Atom
• Objek memancarkan radiasi panas yang
ditandai oleh distribusi kontinu dari panjang
gelombang.
• Di dalam kontras,gas yang bertekanan rendah
menghasilkan lucutan listrik yang memancarkan
garis spektrum ( spektrum emisi )
spektrum garis emisi
untuk hidrogen,
mercury dan neon
• Format spektroskopi yang lain adalah
• Spektrum penyerapan diperoleh dengan
melewatkan cahaya pada sumber kontinu
melewati gas atau melemahkan solusi
Spektrum serap
untuk hidrogen
• Terdiri dari satu rangkaian garis gelap melapisi
spektrum kontinu dari sumber cahaya
• Secara umum, tidak semua garis terdapat pada
spektrum emisi dari suatu unsur yang terdapat
dalam spektrum penyerapan
• Pada 1884, seorang Guru Sekolah swiss,
Johann Balmer menyadari bahwa panjang
gelombang yang pertama 4 garis dalam
spektrum dari hidrogen telah terkait oleh:
n = 3,4,5,…
RH adalah kontanta disebut konstanta Rydberg
untuk hidrogen (1.097×107 m-1).
• Deret lain dari garis pada hidrogen ditemukan
setelah itu dan persamaan Balmer dapat
dituliskan secara umum:
• Deret Balmer – n2 = 2 (cahaya tampak); Deret
Lyman– n2 = 1 (UV);Deret Paschen – n2 = 3(IR);
etc.
Teori Atom Bohr
Q : Mengapa atom memancarkan dan menyerap
cahaya di dalam garis spektrum kontinu?
• Pada 1913, Niels Bohr mengusulkan suatu teori
atom yang dirangkum dalam spektrum garis
hidrogen
1. Elektron pindah ke orbit yang berbentuk
lingkaran di sekitar proton di bawah pengaruh
Diagram yang mewakili
gaya
coulomb
model Bohr tentang suatu
atom hidrogen, yang mana
elektron diijinkan mengorbit
dimana saja menjadi hanya
dalam spesifik garis edar
Pertanyaan
• Kapankah efek foto lostrik dapat terlihat?
• Apakah energi kinetik maksimum
bergantung terhadap intensitas cahaya?
• Pada saat intensitas rendah apakah
elektron dapat berpindah?