Fisika Modern (Teori Wien, Efek Fotolistrik, Efek Compton)

DUALISME GELOMBANG PARTIKEL

Oleh : ISMAIL, S.Si

SMA WARGA SURAKARTA 2013 / 2014

Pengertian

“ Gelombang elektromagnetik mempunyai sifat sebagai gelombang dan sebagai partikel. “

Sifat gelombang ditunjukkan pada peristiwa difraksi, interferensi, polarisasi, refleksi, refraksi.

Sifat partikel ditunjukkan pada peristiwa radiasi benda hitam, efek fotolistrik, efek Compton.

Radiasi Benda HitamHukum Stefan – Boltzmann :“ Energi yg dipancarkan oleh suatu permukaan benda dalam bentuk radiasi kalor per satuan waktu sebanding dengan luas permukaan dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu “

e = 1 , benda hitam sempurna benda yg dapat menyerap semua energi yg datang & memancarkan energi kalor dg sempurna.

P = daya radiasi (watt)Q = kalor ( joule )t = waktu ( s )e = koefisien emisifitas ( 0 ≤ e ≤ 1)σ = konstanta Stefan-Boltzman = 5,67 x 10-8 A = luas permukaan (m2 )T = suhu mutlak (Kelvin)

Pergeseran Wien

Hukum Pergeseran Wien (1896) :“ Panjang gelombang untuk intensitas cahaya maksimum berkurang dengan meningkatnya suhu “

C = λm T

C = konstanta pergeseran Wien = 2,9 x 10 – 3 mKT = suhu mutlak ( K )λ = panjang gelombang ( m )

Teori Planck (1900)

Awal lahirnya Fisika Modern1. Getaran molekul-molekul yang memancarkan radiasi hanya

dapat memiliki satuan-satuan energi diskret dari harga En

En = nhfdg n = 1,2,3, ... ( h = konstanta Planck = 6,63 x 10 – 34 Js)Energi molekul dikatakan terkuantisasi, dsb tingkat energi.

2. Molekul memancarkan atau menyerap energi dalam satuan diskret dari energi cahaya, disebut foton jika molekul berpindah dari satu tingkat energi ke tingkat energi lain

Efek Fotolistrik

Adalah peristiwa terlepasnya elektron – elektrondari permukaan logam ketika logam tersebut disinari cahaya

Katoda

Anoda

• Pertama kali ditemukan pertama kali oleh Hertz• Elektron yang terlepas

disebut elektron foto

Penjelasan Efek Fotolistrik

• Semakin besar intensitas cahaya menyebabkan semakin banyak elektron yang terlepas

• Kenaikan frekuensi cahaya akan meningkatkan EK elektron foto

h = konstanta Plank = 6,6 x 10 -34 JsW0 = fungsi kerja / energi ambang

• Jika frekuensi cahaya “ f “ lebih kecil dari frekuensi ambang “ f0 “, maka tidak ada elektron yg terlepas

• Elektron terlepas dari permukaan logam sesaat setelah penyinaran

Diagram Energi Efek Fotolistrik

Efoton = hf Eelektron = ½ m v2

Wo = hfo

Grafik Efek Fotolistrik

Grafik E - f

Hasil pembacaan grafik :1. EK elektron foto 0 – 4,0 eV2. Energi minimal untuk

melepaskan elektron = 1,6 eV (Wo )

fo

Grafik I - v

Hasil pembacaan grafik :1. Vo = potensial henti

(beda potensial negatif antara anode & katode yg menyebabkan tidak satupun elektron foto yang sampai ke anode)

2. Intensitas cahaya tidak berpengaruh thd EK maks.

3. Intensitas (a) > Intensitas (b)

Efek Compton

Momentum sebuah foton

Persamaan Efek Compton

Sifat Gelombang dari Partikel

Sifat partikel dinyatakan oleh besaran momentum (p) dan sifat gelombang dinyatakan dengan besaran panjang gelombang (λ).Hipotesa De Broglie :“ Partikel – partikel dengan momentum p seharusnya juga memiliki sifat – sifat gelombang dengan panjang gelombang λ

Hipotesa ini dibuktikan oleh Davisson & Germer pada tahun 1926.

Panjang gelombang De Broglie :

h = konstanta Plank = 6,6 x 10 – 34 Jsm = massa partikel (kg)v = kecepatan gerak partikel (m/s)

Terima Kasih Atas Perhatian Anda