Halo sahabat Latis, tahukah kamu tentang radiasi benda hitam? Jika belum, yuk, hari ini kita pelajari materi fisika tentang teori kuantum!
Pendahuluan
Teori kuantum adalah teori fisika modern yang menjelaskan segala sesuatu yang tidak dapat dijelaskan oleh teori fisika klasik. Pengantar teori kuantum antara lain radiasi benda hitam dan dualisme gelombang-partikel.
Radiasi Benda Hitam
Setiap benda akan memancarkan energi berupa gelombang elektromagnetik (cahaya tampak) dalam bentuk radiasi kalor. Benda hitam adalah benda yang menyerap sekaligus memancarkan radiasi kalor secara sempurna.
Radiasi dipancarkan oleh seluruh benda yang memiliki suhu, dan dipengaruhi oleh warna permukaan. Warna permukaan mempengaruhi nilai emisivitas benda (e):
1) Nilai emisivitas benda berkisar 0 ≤ e ≤ 1.
2) Warna hitam memiliki nilai e = 1,
3) Warna putih memiliki nilai e = 0.
Intensitas radiasi (I) adalah daya radiasi yang dipancarkan benda tiap satuan luas permukaan benda, dapat dirumuskan:
I = P/A
I = I = e.σ.T^4
Keterangan:
I = intensitas radiasi (Watt/m2 )
P = daya radiasi (Watt)
A = luas permukaan benda (m2 )
e = koefisien emisivitas benda (0 ≤ e ≤ 1)
σ = tetapan Stefan-Boltzmann (5,67 x 10-8 W/m2 .K4 )
T = suhu mutlak benda (K)
Daya radiasi (P) adalah energi radiasi yang dipancarkan benda tiap satuan waktu, dapat dirumuskan: P = e.σ.T4 .A
Energi radiasi (W) adalah energi kalor berupa gelombang elektromagnetik spektrum cahaya tampak yang dipancarkan benda, dapat dirumuskan: W = e.σ.T4 .A.t
Hukum pergeseran Wien (Wien Displacement Law) menjelaskan tentang hubungan intensitas dengan frekuensi atau panjang gelombang. Dapat dirumuskan dengan:
λm.T = C
λm = panjang gelombang pada intensitas radiasi maksimum (m)
T = suhu mutlak benda (K)
C = tetapan Wien (2,898 x 10-3 m.T)
Grafik Pergeseran Wien
Dualisme Gelombang Partikel
Dualisme gelombang-partikel adalah teori yang menjelaskan bahwa cahaya/gelombang dapat bersifat sebagai partikel, dan partikel dapat bersifat sebagai cahaya/gelombang.
Dua pemikiran tentang gelombang-partikel:
1) Cahaya bersifat partikel Dikemukakan oleh teori Max-Planck, efek fotolistrik dan efek Compton.
2) Partikel bersifat cahaya Dikemukakan oleh hipotesis de Broglie.
Teori Max Planck
Cahaya merupakan pancaran paket energi/kuantum energi yang terkuantisasi/ diskret yang disebut foton. Foton adalah bentuk cahaya sebagai partikel yang merambat lurus berkecepatan: c = λ.f = 3,0 x 10^8m/s
Energi foton dipengaruhi oleh frekuensi gelombang, dapat dirumuskan:
E = h.f
E = h. c/λ
E = energi foton (J)
h = tetapan Planck (6,6 x 10-34 Js)
f = frekuensi gelombang (Hz)
c = cepat rambat gelombang (3,0 x 10 8 m/s)
λ = panjang gelombang (m)
Efek Fotolistrik
Efek fotolistrik dikemukakan oleh Albert Einstein dan merupakan peristiwa tereksitasinya elektron dari logam akibat pancaran energi foton. Energi ambang adalah energi foton minimum yang dibutuhkan untuk melepas satu partikel elektron tereksitasi dari logam, dapat dirumuskan:
Eo = h.fo
Eo = energi ambang (J)
h = tetapan Planck (6,6 x 10-34 Js)
fo = frekuensi ambang (Hz)
Pada efek fotolistrik:
1) Jika E < Eo, maka tidak terjadi efek fotolistrik.
2) Jika E = Eo, terjadi efek fotolistrik sesaat, tidak ada energi kinetik yang terbentuk.
3) Jika E > Eo, terjadi efek fotolistrik, ada energi kinetik yang terbentuk
Potensial henti adalah nilai potensial listrik yang digunakan untuk membuat elektron yang sedang bergerak menjadi berhenti. Rumus: V = Ek/e
V = potensial henti (Volt)
Ek = energi kinetik elektron (J)
e = muatan elektron (1,6 x 10-19 C)
Momentum Foton
Momentum foton adalah nilai momentum yang terjadi ketika foton menumbuk elektron, dapat dirumuskan:
p = E/ c = h/λ
Efek Compton
Pergeseran Compton adalah perubahan panjang gelombang yang terjadi akibat tumbukan foton dengan elektron, dapat dirumuskan:
Δλ = λ’ - λ
Δλ = h/moc x (1 – cosα)
Pada efek Compton:
1) Energi foton bertambah (E’ > E).
2) Panjang gelombang foton bertambah (λ‘ > λ).
3) Frekuensi foton berkurang (f’ < f).
Baca juga: Blog Supercamp Alumni UI
Gimana sobat, udah mulai paham kan dengan materi ini? Supaya kamu makin paham dengan materi lainnya, bisa jawab PR dan tugas di sekolah dengan mudah dan prestasimu meningkat tajam, kamu bisa coba ikutan les privat Latiseducation lho.. gurunya bagus-bagus dan biayanya hemat. Bisa online dan tatap muka juga
Nah, itulah pembahasan materi kali ini. Apabila ada pertanyaan atau pendapat yang ingin disampaikan, Anda bisa langsung serukan di kolom komentar di bawah yaaaah…
Anda juga dapat menghubungi kami di 085810779967 atau Head Office kami 021-77844897 di setiap hari Senin s.d Jumat pada pukul 09.00-17.00.
Anda bisa menemui kami langsung di kantor Ocean Terrace Residence Blok E1 No.1 Jalan Tole Iskandar, Tirtajaya, Kec. Sukmajaya, Kota Depok, Jawa Barat. Latis Education melayani les privat untuk semua wilayah di Indonesia.
Sumber: Repositori Kemdikbud
