Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Teori Kuantum - Coggle Diagram
Teori Kuantum
dualisme cahaya
Konsep Foton
didasarkan pada hipotesis kuantum planck yang menyatakan bahwa energi getaran molekul dari benda yang meradiasikan energi terkuantisasi dengan energi nhf.
ketika osilator molekul meradiasikan cahaya, energi osilator tersebut berkurang sebesar hf, 2hf, atau 3hf, dan seterusnya.
oleh karena energi bersifat kekal, cahaya yang dipancarkan osilator tersebut haruslah tersusun atas paket paket energi yang terkuantisasi. paket paket energi yang terkuantisasi ini disebut kuanta atau foton dan memiliki energi sebesar
menurut teori, ketika cahaya dijatuhkan pada logam, foton foton yag berinteraksi dengan elektron akan memberikan seluruh energinya pada elektron. sebuah foton hanya berinteraksi dengan sebuah elektron. dengan kata lain, energi yang diterima sebuah elektron hanya berinteraksi dengan sebuah elektorn. dengan demikian, energi kinetik maksimum sebuah fotoelektron tidak bergantung pada intensitas cahaya atau jumlah foton, tetapi bergantung pada frekuensi cahaya.
efek fotolistrik
merupakan hasil eksperimen klasik yang menunjukkan sifat kuantisasi cahaya.
gejala terlepasnya elektron dai permukaan logam ketika disinari cahaya atau gelombang elektromagnetik lain disebut efek fotolistrik.
eksperimen efek fotolistrik menunjukkan bahwa elektron terikat pada logam, tetapi dapat lepas ketika elektron mendapatkan energi yang cukup.
ketika plat logam disinari cahaya dngan panjang gelombang relatif panjang, efek fotolistrik tidak terjadi meskipun intensitas cahaynya diperbesar. (bertolak belakang dengan teori gelombang)
untuk menjelaskan fenomena tersebut, albert einstein mengajukan teori foton dari cahaya
efek compton (foton sinar x)
eksperimen yang mendukung teori foton: hamburan foton. A.H. compton menjatuhkan sinar x pada sebuah elektron bebas. ternyata sinar x yang terhambur menjadi lebih besar daripada panjang gelombang semua
panjang gelombang sinar x yang terhambur menjadi lebih besar tidak dapat dijelaskan menggunakan teori gelombang
foton foton dalam sinar x bertumbukan dengan elektron elektron bebas dan foton foton itu terhambur. ketika tumbukan, foton kehilangan sebagian energinya (diserap elektron).
terjadi tumbukan antara foton dan elektron mengharuskan foton memiliki momentum sehingga berlaku hukum kekekalan momentum.
persamaannya adalah
efke compton adalah peristiwa terhamburnya sinar x atau foton saat menumbuk elektron diam menjadi foton terhambur dan elektron
sinar x
DEFINISI: memiliki sifat dualisme cahaya sehingga dapat disebut juga sebagai paket foton=foton dari awan elektron suatu atom
PRODUKSI SINAR X:produksi sinar x dilakukan dalam suatu tabung yang berisikan mekanisme untuk mempercepat elektron dan menabraknya pada anoda.
KEGUNAAN SINAR X: daya tembus sinar x membuaatnya digunakan dalam pencitraan berbagai macam benda yang tidak dapat dilihat langsung oleh mata manusia.
contohnya adalah mengidentifikasi retakan pada struktur bangunan, mengidentidikasi cacat pada suatu benda padat, pengecekan kualitas logam, identifikasi isi tas, paket, dll, mengidentifikasi kanker, tumor, patah tulang, dll.
BAHAYA SINAR X: kulit memerah, rambut rontok, katarak pada mata, mengembangkan kanker dan tumor dalam jangka waktu panjang
Radiasi
Hukum Stefan-Boltzmann
jumlah energi yang dipancarkan per waktu dari satuan luas permukaan benda hitam ideal akan sebanding dengan kekuatan keempat suhu absolut benda hitam tersebut.
P=laju energi radiasi (J/s)
e= emisivitas
kemampuan benda untuk meradiasikan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik, berkisar dari 0-1
lambang aneh= konstanta stefan-boltzmann= 5,67. 10^-8 W/m^2K^4
T= suhu mutlak benda (K)
A= luas penambang yang memancarkan panas (m^2)
Rumus tersebut digunakan untuk menghitung daya radiasi atau laju energi rata-rata pada benda hitam, jika benda panas yang bukan benda hitam maka akan memenuhi hukum yang sama tetapi nilai emisivitasnya lebih kecil dari satu
Benda hitam ideal akan menerima semua radiasi tanpa memantulkannya, dapat memanaskan dirinya sendiri dan melepaskan semua energi dengan bergantung pada suhunya
Hukum Pergeseran Wien
Panjang gelombang radiasi benda saat intensitasnya maksimum berbanding terbalik dengan suhu mutlak benda
Perubahan warna pada benda menunjukkan perubahan intensitas radiasi benda. Ketika suhu benda berubah, maka intensitas benda akan ikut berubah atau terjadi pergeseran, pergeseran ini dapat digunakan untuk memperkirakan suhu benda
contoh: hingga suhu yang sangat tinggi, awalnya batang besi berwarna kemerahan, karena suhunya terus naik warna batang besi berubah menjadi kuning kemerahan dan akhrinya memijar. Panjang gelombang cahaya merah lebih besar daripada panjang gelombang cahaya kuning, sama artinya dengan frekuensi gelombang cahaya merah lebih rendah daripada frekuensi gelombang cahaya kuning.
Radiasi Benda Hitam
Teori Planck Radiasi Benda Hitam
energi radiasi yang dihasilkan oleh getaran molekul-molekul bermuatan listrik (oscillator) merupakan kelipatan bilangan bulat positif dari
hf
'
n= 1,2,3,...
h= konstanta Planck
f= frekuensi radiasi
radiasi elektromagnetik yang dipancarkan suatu benda terbagi-bagi, atau diskret ke dalam paket-paket energi yang disebut Kuanta. Kuanta tersebut diradiasikan ketika osilator berubah dari suatu keadaan energi terkuantisasi ke keadaan energi kuantisasi lainnya.
selama osilator tidak mengalami perubahan keadaan kuantisasi, osilator tidak meradiasikan energi, artinya energi minum diradiasikan osilator adalah saat keadaan kuantisasinya berubah satu unit
Teori Klasik Radiasi Benda Hitam
Teori Rayleigh-Jeans
semakin pendek suatu gelombang maka intensitas radiasi energinya semakin tinggi menuju tak hingga
hasil eksperimen menunjukkan bahwa semakin pendek gelombangnya, intensitas radiasinya justru menurun
Meski gagal, teori ini berhasil menjelaskan radiasi benda hitam untuk gelombang panjang
Teori Wien/hukum pergeseran wien
panjang gelombang pada intensitas maksimum akan bergeser ke panjang gelombang yang lebih pendek (ke frekuensi yang lebih tinggi) apabila suhunya semakin meningkat, Ketika suhu benda berubah, maka intensitas benda akan ikut berubah atau terjadi pergeseran
Hanya menjelaskan Radiasi Benda Hitam untuk gelombang pendek
