PERT 4, 5_ 6 - WordPress.com

Fungsi distribusi spektrum P (λ,T) dapat dihitung dari
termodinamika klasik secara langsung, dan hasilnya dapat
dibandingkan dengan Gambar 1.
Hasil perhitungan klasik ini
dikenal sebagai Hukum RayleighJeans yang dinyatakan:
P (λ,T) = 8 π k T λ-4
kurva radiasi benda hitam menunjukkan panjang
gelombang puncak pada berbagai suhu
Grafik ini
menunjukkan
bagaimana
kurva radiasi
benda hitam
berubah pada
berbagai suhu.
Constant Plank
Dalam studinya radiasi benda hitam, Maxwell Planck
menemukan bahwa energi elektromagnetik dipancarkan atau
diserap dalam jumlah diskrit.
Planck’s
Equation:
E = hf (h = 6.626 x 10-34 J s)
Rupanya, cahaya terdiri dari bundel kecil foton energi yang
disebut, masing-masing memiliki kuantum didefinisikan dengan
baik energi.
Photon
E = hf
Energi dalam Elektron-volt
Foton energi sangat kecil bahwa energi yang lebih baik
dinyatakan dalam elektron volt.
Satu elektron volt (eV) adalah energi dari sebuah
elektron ketika dipercepat melalui perbedaan potensial
satu volt.
1 eV = 1.60 x
10-19 J
1 keV = 1.6 x 10-16 J
1 MeV = 1.6 x 10-13 J
Example 1: What is the energy of a photon of
yellow-green light (l = 555 nm)?
First we find f from wave equation: c = fl
f 
c
l
;
E  hf 
hc
34
l
(6.626 x 10 J  s)(3 x 10 m/s)
E
-9
555 x 10 m
E = 3.58 x 10-19 J
8
Or
Since 1 eV = 1.60 x 10-19 J
E = 2.24 eV
1. Permukaan benda pada suhu 37 oC meradiasikan gelombang
elektromagnetik. Bila nilai konstanta Wien = 2,898 x 10-3 m.K, maka
panjang gelombang maksimum radiasi permukaaan adalah
2. Permukaan bumi menerima radiasi matahari rata-rata 1,2
kW/m2 saat terik. Jika panjang gelombang rata-rata radiasi ini
6620 Å,tentukan banyak foton per detik dalam berkas sinar
matahari seluas 1 cm2 secara tegak lurus.
3. Berapakah panjang gelombang sebuah radiasi foton
yang memiliki energi 3,05 × 10-19 Js.
4. Jika suhu benda dinaikkan, maka
apa yang akan terjadi
Potensial Penghenti
Gerakan elektron yang ditandai sebagai arus listrik pada
gejala efek fotolistrik dapat dihentikan oleh suatu tegangan
listrik yang dipasang pada rangkaian. Jika pada rangkaian efek
fotolistrik dipasang sumber tegangan dengan polaritas
terbalik (kutub positif sumber dihubungkan dengan pelat
tempat keluarnya elektron dan kutub negatif sumber
dihubungkan ke pelat yang lain), terdapat satu nilai tegangan
yang dapat menyebabkan arus listrik pada rangkaian menjadi
nol.
Arus nol atau tidak ada arus berarti tidak ada lagi
elektron yang lepas dari permukaan logam akibat efek
fotolistrik. Nilai tegangan yang menyebabkan elektron
berhenti terlepas dari permukaan logam pada efek
fotolistrik disebut tegangan atau potensial penghenti
(stopping potential). Jika V0 adalah potensial penghenti
Cermati gambar percobaan penyinaran suatu lempeng
logam dengan cahaya berikut
Jika fungsi kerja logam adalah 2,1 eV
dan cahaya yang disinarkan memiliki
panjang gelombang 2500 Å dengan
konstanta Planck 6,6 x 10−34 Js dan 1
eV = 1,6 x 10−19 joule, tentukan :
a) energi ambang logam dalam satuan joule
b) frekuensi ambang
c) panjang gelombang maksimum yang diperlukan untuk melepas
elektron dari logam
d) panjang gelombang dari cahaya yang disinarkan dalam meter
e) frekuensi dari cahaya yang disinarkan dalam Hz
f) energi foton cahaya yang disinarkan
g) energi kinetik dari elektron yang lepas dari logam
Latihan
Cermati gambar percobaan penyinaran suatu lempeng logam
dengan cahaya berikut. Jika fungsi kerja logam adalah 2,2 eV
dan cahaya yang disinarkan memiliki panjang gelombang λ
dan frekuensi f tentukan:
a) energi cahaya minimal yang
diperlukan agar elektron lepas dari
logam
b) frekuensi cahaya minimal yang
diperlukan agar elektron lepas dari
logam
c) panjang gelombang maksimum
yang diperbolehkan agar elektron
lepas dari logam
Dimana:
disebut juga panjang gelombang
Compton lc lc 

 2,43.10-12 m
Contoh
1. Jika
Tentukan sudut yang terbentuk pada
peristiwa tersebut
2. Suatu berkas cahaya dalam eksperimen hamburan
Compton terhambur dengan panjang gelombang 0,01 nm.
Jika sudut hamburan foton adalah 90o, berapakah panjang
gelombang foton yang datang?
De Broglie menyatakan bahwa pada setiap partikel yang berenergi E
dan bergerak dengan momentum p selalu terdapat gelombang yang
diasosiasikan dengannya yang disebut dengan gelombang De Broglie.
Dari persamaan di atas dapat diketahui bahwa semakin besar
momentum partikel maka semakin pendek panjang gelombangnya.
Yang berarti bahwa panjang gelombang partikel berbanding
terbalik dengan momentumnya.
Besarnya jarak antara bidang-bidang difraksi (d) bisa di cari/diukur
melalui difraksi sinar-x yang besarnya adalah 0,091 nm dan sudutnya
yang diperoleh pada eksperimen agar sudut datang sama dengan
sudut hambur adalah 650 .
Dalam percobaan difraksi elektron, berkas elekron dipercepat
oleh tegangan pemercepat V. Misalkan energi yang diberikan
tegangan pemercepat V memberikan kecepatan v pada berkas
elektron, maka kita dapat menghitung panjang gelombang de
Broglie dari elektron dinyatakan dalam tegangan pemercepat V.
Tegangan pemercepat V memberikan energi potensial
listrik eV pada elektron. Energi potensial eV diubah menjadi
energi kinetik elektron, sehingga diperoleh hubungan :
Contoh soal:
1. Sebuah partikel elektron bermassa 9x10-31 kg bergerak
dengan laju 1,2x107 m/s. Jika konstanta Planck h = 6,6x10-34 J.s,
panjang gelombang de Broglie adalah….Å
2. Sebuah elektron dipercepat pada beda potensial V. Jika
massa elektron m, muatan elektron e, konstanta planck h, dan
elektron dilepas tanpa tanpa kecepatan awal, tentukan panjang
gelombang de broglie minimum elektron
3. Berkas sinar –X dengan gelombang 0,010 A disinarkan
pada sebuah elektron bebas yang diam. Ternyata sinar-X
tersebut di hamburkan dengan sudut 600 tentukan:
a. Tentukan panjang gelombang sinar-X yang di hamburkan
b. Berapakah energi yang diterima elektron
Latihan
1. Seorang dengan berat badan 60kg mengendarai sepeda motor
dengan kecepatan 60km/jam, berat sepeda motor 100 kg.
berapakan panjang gelombang De Broglie
2. Dengan menggunakan hubungan klasik antara kecepatan dan
momentum Hitunglah panjang gelombang deBroglie dari benda
dengan data berikut: Sebuah mobil 1000 kg yang bergerak
dengan laju 100 m/s (sekitar 200 mil/j). Sebuah peluru 10 g
yang bergerak dengan laju 500 m/s.
3. Seorang anak pemain sepatu roda bermassa 70 kg
mendorong jatuh tembok lapangan bermain, dengan
membutuhkan kelajuan 4 m/s. Hitunglah kekekalan energi yang
berlaku pada pemain sepatu roda itu, dengan tinjauan ulang
fisika klasik