makalah fismod 1

8/19/2019 makalah fismod 1

1/23

FISIKA MODERN

Teori Kuantum Max-Planck

(Radiasi Benda Hitam, Efek Fotolistrik, dan Efek Compton

Oleh :

NI NYOMAN SRI AYU WIKANTARI 1313021001

NI KETUT MUDIANTARI 1313021008

Semester/Kelas: /A

!URUSAN "ENDIDIKAN FISIKA

FAKU#TAS MATEMATIKA DAN I#MU "EN$ETA%UAN A#AM

UNIERSITAS "ENDIDIKAN $ANES%A

SIN$ARA!A

201&

1


2/23

"RAKATA

Om S'ast(ast)*

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena

berkar rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul !Teori

Kuantum Max-Planck (Radiasi Benda Hitam, Efek Fotolistrik, dan Efek

Compton" tepat pada waktunya. Makalah ini disusun sebagai tugas mata kuliah

Fisika Modern untuk memenuhi penilaian semester ganjil.

Dalam penulisan makalah ini banyak pihak yang telah memberikan

kontribusi baik berupa moril maupun material kepada penulis. leh karena itu!

pada kesempatan ini! penulis ingin menyampaikan u"apan terima kasih kepada

semua pihak yang telah memberikan bantuan #isik maupun sumbangan pikiran

guna merampungkan makalah ini.

Penulis menyadari bahwa makalah ini jauh dari sempurna. $ntuk itu!

penulis mengharapkan saran dan kritik yang dari pemba"a guna menyempurnakan

makalah ini. Namun demikian! penulis berharap makalah ini bisa berman#aat bagi

pemba"a.

Om Sa+t,h* Sa+t,h* Sa+t,h Om

%ingaraja! %eptember &'()

Penulis

2


3/23

DAFTAR ISI

-OER ...............................................................................................................,KATA "EN$ANTAR .......................................................................................ii

DAFTAR ISI ....................................................................................................iii

A I "ENDA%U#UAN

( *atar +elakang ...........................................................................................(

& ,umusan Masalah .....................................................................................&

Tujuan Penulisan .......................................................................................&

Man#aat Penulisan......................................................................................&

A II "EMA%ASAN

&.( Teori kuantum Ma/-Plan"k tentang radiasi benda hitam...........................................................................................................................................

&.& Teori kuantum Ma/-Plan"k tentang e#ek #otolistrik..................................0

&. Teori kuantum Ma/-Plan"k tentang e#ek "ompton..................................(

A III "ENUTU"

.( 1esimpulan .............................................................................................&'

& %aran ................................................................................................................&'

DAFTAR "USTAKA 21

3


4/23

A I

"ENDA%U#UAN

1.1 #atar elaa+

Fisika adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas.

Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup

ruang dan waktu. Para #isikawan atau ahli #isika mempelajari perilaku dan

si#at materi dalam bidang yang sangat beragam! mulai dari partikel

submikroskopis yang membentuk segala materi 2#isika partikel3 hingga

perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Fisika yang berkembang hingga akhir abad ke-(4 dikenal dengan #isika

klasik. Tokoh #isika klasik yang terkenal adalah %ir 5saa" Newton dan 6ames

7lerk Ma/well. 5saa" Newton berhasil menjelaskan mengenai mekanika!

sedangkan Ma/well dikenal karena teori mengenai gelombang

elektromagnetiknya.

Dunia #isika pada abad ke-&' ditandai dengan perubahan "ara pandang

tentang #enomena #isis! yaitu dengan mun"ul dan berkembanganya #isika

modern. Perkembangan mekanika kuantum dan teori relati8itas didasarkan

pada paradigma baru dalam #isika karena memperkenalkan asumsi dan

gambaran baru tentang #enomena #isis! yang memungkinkan mun"ulnya

alternati# "ara berpikir baru untuk memahami alam 29ermanto! &'(&3.

Perkembangan #isika modern dimulai pada tahun (4'' ketika Plan"k

menyampaikan teori tentang kuantisasi energi dalam radiasi benda hitam.

Di dalam suatu pertemuan para ahli #isika jerman pada tanggal (

Desember (4''! Ma/ Plan"k mengemukakan karya ilmiahnya yang berjudul

:On the Theory of the energy Distribution Law of the Normal Spectrum;.

%ekalipun karya ini pada mulanya tidak banyak menarik perhatian orang!

namun disadari bahwa karya Plan"k ini telah membawa perubahan besar

dalam dunia #isika! sehingga tanggal pertemuan tersebut kini dianggap sebagai

hari kelahiran #isika kuantum. *ahirnya teori kuantum yang disarankan oleh

Plan"k karena teori klasik gagal menjelaskan distribusi tenaga dalam spektrum

yang dipan"arkan oleh benda hitam.

Mun"ulnya teori kuantum memperluas jangkauan penyelidikan dunia

#isika. 6ika #isika klasik mempelajari #enomena #isika dalam dunia

makroskopis! maka #isika kuantum mengkaji partikel-partikel elementer dan

1


5/23

men"oba menemukan hukum-hukum yang mengatur tingkah laku partikel-

partikel ini.

1etidakmampuan teori #isika klasik dalam menjelaskan #enomena-

#enomena di atas menimbulkan anomali dalam eksistensi #isika klasik yang

mendorong #isikawan menemukan #isika modern! khususnya teori kuantum.

+erikut akan dijelaskan beberapa pokok bahasan penting yang menjembatani

teori #isika klasik 2teori gelombang kontinyu3 dengan teori kuantum 2teori

partikel diskrit3 yakni! #enomena radiasi benda hitam! e#ek #otolistrik! dan e#ek

7ompton. +erdasarkan hal tersebut maka pada kesempatan ini penulis akan

mengkaji permasalahan ini melalui sebuah makalah yang berjudul !Teori

Kuantum Max-Planck (Radiasi Benda Hitam, Efek Fotolistrik, dan Efek

Compton"#

1.2 R)m)sa+ Masalah

+erdasarkan uraian latar belakang di atas maka dapat dirumuskan

beberapa permasalahan sebagai berikut.

(. +agaimanakah teori kuantum Ma/-Plan"k tentang radiasi benda hitam<

&. +agaimanakah teori kuantum Ma/-Plan"k tentang e#ek #otolistrik<

. +agaimanakah teori kuantum Ma/-Plan"k tentang e#ek "ompton<

1.3 T))a+ "e+)l,sa+

%ejalan dengan rumusan masalah di atas maka tujuan dari penulisan

makalah ini adalah sebagai berikut.

(. $ntuk memahami teori kuantum Ma/-Plan"k tentang radiasi benda hitam

&. $ntuk memahami teori kuantum Ma/-Plan"k tentang e#ek #otolistrik

. $ntuk memahami teori kuantum Ma/-Plan"k tentang e#ek "ompton

1. Ma+4aat "e+)l,sa+

=dapun man#aat yang ingin di"apai dalam penulisan makalah ini adalahsebagai berikut.

(. Memberikan pengetahuan mengenai teori kuantum Ma/-Plan"k

bagi mahasiswa 6urusan Pendidikan >anesha $ni8ersitas

Pendidikan >anesha

&. Memberikan tambahan wawasan mengenai teori kuantum Ma/-

Plan"k

. Menambah model pembelajaran mengenai teori kuantum Ma/-

Plan"k

2


6/23

A II

"EMA%ASAN

2.1 Ra5,as, e+5a %,tam

+enda hitam adalah suatu benda yang menyerap semua gelombang

elektromagnetik yang mengenainya 29ermanto! &'(&3. +ila benda ini

dipanaskan maka ia akan mengeluarkan semua gelombang elektromagnetik

yang tersimpan di dalamnya. +eberapa ahli telah melakukan per"obaan terkait

mengenai radiasi benda hitam tersebut yaitu? ,eleigh-6eans! Ma/ Plan"k! dan

terdapat suatu postulat yaitu mengenai hukum pergesaran @iens. =dapun itu

yaitu sebagai berikut 2,aha! &'('3?

a. Te6r, "6st)lat "la+7

=khir abad ke-(4 perhatian ahli #isika tertuju pada peman"aran "ahaya

oleh suatu permukaan logam yang dipanaskan! khususnya pada spektrum

peman"aran tersebut. 1ita ketahui bahwa jika sebuah logam dipanaskan akan

terjadi perubahan warna "ahaya yang terpan"ar dari warna merah hingga

menjadi pijar apabila suhu logam terus dipanaskan sampai titik leburnya.

Perubahan warna itu berarti pergeseran intensitas maksimum dari panjang

gelombang panjang ke panjang gelombang pendek.

$amar 1. "er76aa+ Black Bod$ Ma9 "la+7

%pektrum radiasi thermal inilah yang menarik perhatian para ilmuwan

akhir abad (4! terutama karena teori-teori #isika yang ada tidak dapat

menerangkan bentuk lengkung radiasi thermal tersebut. ,adiasi Themal adalah

pan"aran suatu benda yang disebabkan oleh suhunya. %ebaran intensitasnya

sebagai #ungsi #rekuensi atau #ungsi panjang gelombang disebut spektrum

radiasi thermal. %ebagai idealisasi dibataskan saja apa yang dinamakan +enda

%empurna 9itam 2+la"k +ody3! yaitu suatu benda yang menyerap semua

"ahaya yang sampai dipermukaannya. Menurut teori termodinamika benda

3


7/23

seperti ini! apabila pijar! akan memberikan pan"aran total yang maksimum

dibandingkan dengan benda-benda lain yang suhunya sama.

%e"ara teknis benda sempurna hitam dapat digambarkan sebagai sebuah

bola logam dengan lubang sangat ke"il! dinding dalam rongga tersebut bersuhu

T. =pabila "ahaya masuk ke dalam rongga melalui lubang ke"il pada

dindingnya maka akan mengalami berkali-kali pemantulan pada permukaan

dinding. 1ebolehjadian sangat ke"il bahwa berkas "ahaya tersebut dapat

meninggalkan rongga tersebut.

Pan"aran oleh lubang yang ada pada dinding rongga se"ara praktis

merupakan pan"aran oleh suatu benda sempurna hitam. Dengan sebuah

spektrometer dan detektor "ahaya dapat diukur ,adiansi %pektral pada suhu T!

, T! 2u3 oleh suatu benda sempurna hitam. ,adiasi %pektral , T! 2u3! Du adalah

jumlah energi pan"aran thermal persatuan waktu! per satuan luas permukaan

benda peman"ar! dalam selang #rekuensi antara u dan 2uADu3 dengan suhu

permukaan peman"ar T.

Pada amar 2. berikut ini disertakan lengkung RT 2l3 untuk suatu

permukaan sempurna hitam! pada beberapa benda yang berbeda. Yang di"ari

ilmuwan saat itu adalah lengkung teoritiknya yang sukar diperoleh jika

menggunakan hukum-hukum dan kaidah-kaidah #isika klasik yang telah

diketahui.

$amar 2 . K)ra Ra5,as, Black Bod$

,adiansi total! yaitu jumlah energi pan"aran thermal meliputi semua

#erkuensi atau panjang gelombang! per satuan luas! per satuan waktu adalah?

∫0

∞

RT ( v )dv= RT ..................................................................................2(3

4


8/23

T3

T2

T1

T3>T2>T1

λ1

λ2

λ3

λ

I

I3

I2

I1

+eberapa kaidah empirik sebagai hasil pengukuran eksperimental tentang

peman"aran radiasi thermal oleh benda-benda sempurna hitam pada berbagai

ma"am suhu T sebagai berikut?

a; %))m Ste4a+


9/23

$amar 3 . $ra4, %))m "eresera+ W,e+

Peristiwa pergeseran warna-warna spektrum ini pertama kali diamati

oleh oleh @ien dengan hukumnya yang berbunyi? “Bila suhu sumber

cahaya makin tinggi maka panjang gelombang yang membawa energi

terbanyak menjai semakin penek!.

%e"ara matematis dari hukum @ien tersebut dapat dirumuskan sebagai

berikut?

T mak

(≈λ

atau bisa dituliskan dengan

T

" mak

=λ

HHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH2&3

Dimana?

I mak panjang gelombang terpendek

7 konstanta @ien 2&!040 / ('- m13

T suhu mutlak 213

7; Ma9 "la+7 >1?00;

Dalam ekperimennya Plan"k men"oba suatu basis teori untuk #ormula

yang memenuhi semua data per"obaan dengan membuat suatu anggapan

abru dan radikal 2tidak dikenal pada saat itu3 mengenai si#at dasar dari

getaran molekul-molekul dalam dinding-dinding rongga hitam sebagai

berikut?

(. >etaran molekul-molekul yang meman"arkan radiasi hanya daoat

memiliki satuan-satuan diskret dari Energi En yang diberikan oleh

En nh# HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH.23

dengan n adalah bilangan asli 2(!&!!....3 yang disebut bilangan

kuantum! dan # adalah #rekuensi getaran molekul-molekul.

&. Molekul-molekul meman"arkan atau menyerap energi dalam satuan

diskret dan energi "ahaya disebut kuantum 2atau sekarang disebut

#oton3. Molekul-molekul melakukan itu dengan :melompat; dari satu

tingkat energi ke tingkat energi lainnya. 6ika bilangan kuantum n

6


10/23

berubah dengan satu satuan! persamaan ( menunjukkan jumlah energi

yangdipan"arkan atau diserap oleh molekul-molekul sama denan h#.

6adi! energi sebuah #oton karena beda energi antara dua tingkat energi

yang berdekatan! diberikan persamaan?

E h.# HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH.23

Molekul akan meman"arkan atau menyerap energi ketika molekul

mengubah tingkat energinya.

2.2 E4e F6t6l,str,

E#ek #otolistrik merupakan #enomena terlepasnya elektron-elektron dari

permukaan logam ketika logam tersebut dikenai seberkas "ahaya 2Mardana!

&'((3. Elektron yang dipan"arkan disebut elektron #oton #fotoelektron$%

5stilah lama untuk e#ek #otolistrik adalah efek &ert' 2yang saat ini tidak

digunakan lagi3. 9ertB mengamati dan kemudian menunjukkan bahwa

elektrode diterangi dengan sinar ultra8iolet men"iptakan bunga api listrik

lebih mudah. Dalam studi eksperimental terhadap e#ek #otolistrik! yang

dapat diukur ialah laju dan energy kinetik ele"tron yang terpan"ar

bergantung pada intensitas dan panjang gelombang "ahaya 29alliday!

&''J3. Per"obaan e#ek #otolistrik dilakukan dalam ruang hampa. 9al ini

dimaksudkan agar ele"tron tidak kehilangan energinya ketika bertumbukan

dengan molekul-molekul udara.

$amar . Ran%kaian eksperimen untuk men%ukur ener%i kinetik

maksimum elektron foto

Di dalam tabung dipasang katode dari lempeng logam yang akan

diselidiki e#ek #otolistriknya dan anode berupa kawat. Dalam hubungan

7


11/23

biasa! katode dihubungkan ke kutub negati# dan anode kutub positi# baterai.

=pabila "ahaya datang pada permukaan logam katoda ( yang bersih!

elektron akan dipan"arkan. 6ika elektron menumbuk anoda )! terdapat arus

dalam rangkaian luarnya. 6umlah ele"tron yang dipan"arkan dapat men"apai

elektroda yang dapat ditingkatkan atau diturunkan dengan membuat anoda

positi# atau negati8e terhadap katodanya. =pabila * positi#! ele"tron ditarik

ke anoda. =pabila * negati8e! ele"tron ditolak dari anoda. 9anya ele"tron

dengan energi kinetik1

2m v2

yang lebih besar dari eK yang dapat

men"apai anoda. Dengan mengatur tegangan negati# antara anode dan

katode 2dengan "ara menggeser-geser kontak ,heostat3! dapat diusahakan

elektron #oto dengan energi kinetik paling besar yang hanya bisa men"apai

tempat yang dekat sekali dengan anode dan berhenti di situ. 1etika tegangan

terus diperbesar maka pemba"aan arus pada gal8anometer akan menurun ke

nol. Tegangan ini dinamakan sebagai Potensial * + 2Potensial Penghenti3. 9al

ini disebabkan karena ele"tron yang berenergi tinggi tidak dapat melewati

potensial penghenti sehingga potensial ini dihubungkan dengan energikinetik maksimum! sehingga?

Ek maks e%* +

HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH.23

Dengan e muatan ( elektron (!L / (' -(47 dan * + 2dalam 8olt3 disebut

potensial henti.

=dapun karakteristik dari per"obaan e#ek #otolistrik adalah 29ermanto!

&'(&3?

(. *aju peman"aran ele"tron bergantung pada intensitas "ahaya&. *aju peman"aran elektron tidak bergantung pada panjang

gelombang "ahaya di bawah suatu panjang gelombang tertentu di

atas nilai arus se"ara berangsur-angsur menurun hingga menjadi nol

pada suatu panjang gelombang pan"ung! ini biasanya terdapat pada

spektrum daerah biru dan ultra8iolet.

. Nilai I " tidak bergantunga pada intensitas sumber "ahaya! tetapi

hanya bergantung pada jenis logam yang digunakan sebagai

permukaan #otosensiti#. Di bawah I " sebarang sumber "ahaya!

8


12/23

selemah apapun! akan menyebabkan terjadinya peman"aran

#otoelektron di atas I " tidak satupun "ahaya! sekuat apapun! dapat

menyebabkan terjadinya peman"aran #otoelektron.

. Energi kinetik maksimum elektron yang dipan"arkan tidak

bergantung pada intensitas "ahaya! tetapi hanyalah bergantung pada

panjang gelombangnya energi kinetik ini didapati bertambah se"ara

linier terhadap #rekuensi sumber "ahaya.

). =pabila sumber "ahaya dinyalakan! arus segera akan mengalir

2dalam selang waktu ('-4 s3.

Pada per"obaan e#ek #otolistrik ini! teori gelombang "ahaya ternyata

gagal menjelaskan #akta-#akta yang berkaitan dengan karakteristik

per"obaan e#ek #otolistrik. Menurut teori gelombang "ahaya! sebuah atom

akan menyerap energi dan gelombang elektromagnet yang sebanding

dengan luasnya. 1etika laju penyerapan energinya bertambah besar! maka

laju peman"aran elektronnya juga akan bertambah dan hal ini berlaku untuk

semua panjang gelombang. %ehingga bertentangan dengan karakteristik atau

#akta mengenai e#ek #otolistrik.

%etelah teori gelombang "ahaya gagal menjelaskan mengenai teori e#ek

#otolistrik! barulah mun"ul teori e#ek #otolistrik yang dikemukakan Einstein.

Teori Einstein didasarkan atas gagasan Plan"k tentang kuantum energy.

Einstein menganggap bahwa kuantum energy bukanlah si#at dari atom-atom

dinding rongga radiator! melainkan merupakan si#at radiasi itu sendiri.

Energy radiasi elektromagnetik bukan diserap dalam bentuk aliran kontinu

gelombang! melainkan dalam bentuk kuanta yang disebut #oton. %ehingga

sebuah #oton adalan satu kuantum energy elektromagnetik yang diserap atau

dipan"arkan. %etiap #oton memiliki #rekuensi f dan memiliki energi?

, - h%f Einstein juga menjelaskan bahwa untuk mengeluarkan ele"tron dari

permukaan logam dibutuhkan energy ambang. 6ika radiasi elektromagnetik

yang terdiri atas #oton mempunyai energy yang lebih besar dibandingkan

energy ambang! maka ele"tron akan lepas dari permukaan logam 2,aha!

&'('3. =kibatnya energy kineti" maksimum dari ele"tron dapat ditentukan

dengan persamaan 2%utopo! &'')3?

9


13/23

,k m - hf .

hf +HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH.2)31

2 m/m0 - hf .

hf +HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH.2L3

1

2 m/m0-h

c λ 1 h

c

λ0

HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH.2J3

Dengan mmassa elektron 2kg3! /m kelajuan maksimum elektron keluar

dari permukaan 2ms3! f #rekuensi #oton "ahaya 29B3! I panjang

gelombang #oton 2m3! f + #rekuensi ambang logam! λ

0 panjang

gelombang ambang logam.

"e+era@a+ E4e F6t6l,str, 5alam Keh,5)@a+ Sehar,


14/23

Gambar 8. CCD

$amar . P)otomultiplier Tue

7ontoh lain adalah penerapannya dalam foto1ioe atau foto1transistor

yang berman#aat sebagai sensor "ahaya berke"epatan tinggi. +ahkan dalam

komunikasi serat opti" transmisi sebesar ' >bdetik yang setara dengan

pulsa "ahaya sepanjang (' pikodetik 2('-(( detik3 masih dapat diba"a oleh

#oto-diode. Foto-transitor yang sangat kita kenal man#aatnya dapat

mengubah energy matahari menjadi energy listrik melalui e#ek #otolistrik

internal. %ebuah semikonduktor yang disinari dengan "ahaya tampak akan

memisahkan ele"tron dan hole. 1elebihan ele"tron di satu sisi yang disertai

dengan kelebihan hole di sisi lain akan menimbulkan beda potensial yang

jika dialirkan menuju beban akan menghasilkan arus listrik.

$amar B. 'iode *aser P)oto

%elain itu! e#ek #otolistrik jugs

digunakan dalam produk-produk

elektronik yang dilengkapi dengan

kamera 77D 27harge 7oupled

De8i"e3. 7ontohnya kamera pada

ponsel! kamera digital dengan

resolusi hingga (& megapi/el! atau pemindai kode-batang 2bar"ode3 yang

dipakai di seluruh supermarket! semuanya meman#aatkan e#ek #otolistrik

internal dalam mengubah "itra yang di kehendaki menjadi data elektronik

yang selanjutnya diproses oleh komputer.

2.3 E4e -6m@t6+

11


15/23

Penyebaran 7ompton adalah suatu e#ek yang merupakan bagian

interaksi sebuah penyinaran terhadap suatu materi. E#ek 7ompton adalah

salah satu dari proses yang melemahkan energi suatu sinar ionisasi

29ermanto! &'(&3. +ila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu materi

sebagian daripada energinya akan diberikan kepada materi tersebut!

sedangkan sinar itu sendiri akan di sebarkan. %ebagai "ontoh? Element

dalam sistem periodik dengan nomer atom yang besar seperti timbal akan

meyerap energi sinar ionisasi e#ek #otoelektrik ! sedangkan element yang

bernomer atom ke"il akan menyebarkan sinar ionisasi tersebut 2Mardana!

&'((3. Penyebaran sinar ,ontgen pada dasarnya lebih kuat dari sinar "ahaya

yang dapat dilihat polychromatik . +ahkan sinar rontgen normal pada

perjalanannya di udara mengalami penyebaran! ini juga yang menjadi

sumber bahaya yang serius di dalam penggunaan sinar rontgen di

kedokteran tanpa pakaian khusus. Pada penyebaran se"ara normal energi

sinar rontgen tidak berubah! yang berubah adalah arah begeraknya.

Pada peristiwa yang tejadi akibat sinar yang dihamburkan oleh

karbon 2OL3 diamati dan dipelajari oleh 7ompton. Dengan menggunakan

gagasan dari Einstein mengenai #oton "ahaya 2kuantum "ahaya3 kemudian

7ompton memperluas gagasan ini! yang mana dalam hal ini pada kasus

tumbukan dengan ele"tron maka #oton itu pun berperilaku sebagai Oarah!

yang memiliki momentum linier? p=

Ec . Dimana E merupakan energy

#oton dan " ke"epatan rambat "ahaya.

>agasan 7ompton ini memun"ulkan konsep dualisme "ahaya. 7ahaya

pada peristiwa inter#erensi dan di#raksi dipandang sebagai gelombang! akantetapi pada saat tertentu "ahaya dapat dipandang sebagai partikel yang

memiliki energy diskrit dan momentum linier! misalnya pada peristiwa

e#ek#otolistrik dan e#ek 7ompton "ahaya.

%e"ara skematik per"obaan 7ompton dapat digambarkan seperti

dibawah ini?

12

http://id.wikipedia.org/wiki/Efek_fotoelektrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Polychromatik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Polychromatik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Efek_fotoelektrik


16/23

$amar ?. Efek Compton

%inar- disinarkan pada suatu keping karbon! karena interaksi dengan

atom kisi karbon maka sinar tersebut dihamburkan ke berbagai arah. Dalam

hal ini kolimator digunakan untuk mendeteksi hamburan sinar pada arah

sudut tertentu saja 23 sedangkan sinar yang dihamburkan dengan sudut

yang lain diserap oleh kolimator timbal. %inar hamburan digunakan ontuk

memperoleh sinar panjang gelombangnya melalui susunan 1ristal dan

dete"tor.

$ntuk melakukan analisi mengenai hasil per"obaan di atas ditinjau

pengukuran untuk berbagai sudut hamburan! yaitu ᶲ 00¿ ! ᶲ 45

0, ᶲ

900 , dan ᶲ 135

0

seperti yang ditunjukan oleh gamabar dibawah

ini

$amar 10. Pen%ukuran Bera%ai +udut Hamuran

13


17/23

>ambar diatas menunjukkan lengkungan λ¿θ

I = I ¿ pada saatθ=00

hanya ada satu pun"ak pada panjang gelombang '!J'' Å

! panjang

gelombang ini adalah panjang gelombang monokromatik yang diperoleh

dari hamburan sinar . Pada θ=450

! θ=900

! dan θ=1350

terlihat

dua pun"ak! tetapi pun"ak pertama tidak bergeser dari '!J'' Å . Pun"ak

yang lain berpindah tempatnya ke arah panjang gelombang yang lebih besar

dengan sudut hamburan θ yang makin meningkat.$ntuk menerangkan hal ini 2pun"ak tetap dan pun"ak yang bergeser3

maka diperlukan asumsi sebagai berikut 2%utopo! &'')3?

a. 9amburan sinar terjadi karena sinar itu berinteraksi dengan

ele"tron bebas yang ada dalam penghantar.

b. 9amburan itu mengikuti teori elektromagnetik klasik

". %inar adalah suatu gelombang elektromagnetik! artinya bahwa ia

merupakan gangguan medan listrik dan medan magnet yang

merambat dalam ruang.

1arena adanya gangguan elektromagnetik ini maka ele"tron berosilasi

harmonik dengan #rekuensi yang sama dengan #rekuensi sinar yang

dating. 6adi ele"tron menjadi peman"ar gelombang elektromagnetik untuk

kejadian berikutnya. Dengan demikian seolah olah sinar yang

dihamburkan kesegala arah. 6adi dengan demikian dijelaskan bahwa

kedudukan pun"ak yang tinggi berubah dikenal dengan nama hamburan

Thomson.$ntuk menjelaskan pun"ak kedua yang bias bergeser kita tidak dapat

menggunakan andaian yang dikemukakan dalam elektromagnetik klasik.

$ntuk itu maka dilakukan pendekatan dengan teori kuantum "ahaya. Pada

kasus ini berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan enegi.

1ehilangan energy #oton energy yang digunakan ele"tron

hv−hv,= K

14


18/23

Momentum partikel yang bergerak dengan ke"epatan " memenuhi

persamaan ?

E=

pc

HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH........203

p= E pc

= Ehv HHHHHHHHHHHHHHHHHHH

H..243

Momentum sebagaimana halnya dengan energy adalah besaran 8e"tor yang

ditentukan oleh arah dan besaran sehingga.

Momentum awal momentum akhir

Dalam arah horiBontal berlaku persamaan?

hvc +0=( h v

,

c )cos∅+ pcosθ HHHHHHHHHH............2('3Dan dalam arah 8erti"al belaku persamaan?

' (h v,

c )sin∅− p sinθ

HHHHHHHHH.......................2((3

Dengan mengalikan kedua persamaan diatas dengan " maka didapatkan

pccosθ=hv−h v,cosᶲ

pcsinθ=h v,cosᶲ

%etelah di eliminasi didapatkan persamaan yakni ?

p2c2

= (hv )2 (h v ,)cosᶲ +(h v ,)2 HHHHHHHHH............

2(&3

1emudian kita mengenal ungkapan energy total partikel sebagai berikut?

15


19/23

E= K +m0c2

m02

c

4+ p

2

c

2¿

1

2

E=¿

Maka didapatkan?

2m

0

2c4+ p2c2¿1

2

K +m0 c2¿2=¿

p2c2=m02c4 K

%edangkan K =hv−h v,

! maka?

h v ,

¿¿

hv ¿2−2 (hv ) ( h v ,)+¿

p

2

c

2=¿

%ubstitusi nilai p2 c2 dari persamaan p

2c2= (hv )2 (h v ,)cosᶲ +(h v ,)2

maka didapatkan?

2m0 c2 ( hv−h v,)=2 (hv ) (h v ,) 2(-"os ᶲ ¿

HHHHHHHH.2(3

Persamaan ini sederhana dan dapat digambarkan dalam bentuk panjang

gelombang dan #rekuensi. +ila persamaan ( dibagi dengan & h2 c2 !

maka di dapatkan?

m0c

h ( vc −v,

c )=vc v,

c (1−coᶲ )

HHHHHHHHHH..............2(3

16


20/23

Gambar 11. Nuklir Compton Telescope (NCT)

1arenavc=

1

λdan

v ,

c =

1

λ , makam0c

h −( 1 λ − 1 λ ,)

1−cosᶲ

λ λ,

!,− λ= hm0c 2

1−coᶲ ¿

Persamaan di atas di dapatkan oleh =thur 9. 7ompton pada awal tahun

(4&' dan #enomena yang digambarkannya dinamakan e#ek kompton.

Ternyata bahwa hasil analisa mengenai perubahan panjang gelombang

memberikan ramalan yang sesuai dengan hasil eksperimental. Penjelasan

tentang e#ek 7ompton diberikan oleh 7ompton pada tahun (4& dalam

naskah karya ilmiahnya yang berjudul “) 2uantum Theory of Scattering of

31Rays by Light ,lements!% Dengan pemaparan di atas maka "ahaya yang

teori klasik merupakan gelombang! dalam #isika modern harus juga

dianggap sebagai pertikel. %i#at dari partikel "ahaya ini adalah sebagai

berikut 2,aha! &'('3?

4% +ergerak dengan e"epatan "ahaya! dan dalam geraknya meempati

bagian yang sangat terbatas dalam ruang.

0% Memiliki energy total sebesar Eh8! dimana 8 adalah #rekuensi"ahaya.

5% Memiliki massa diamm

0 '

6% Memiliki momentum linier p=

Ec

Dalam wujudnya sebagai partikel2#oton3 mengikuti kaidah dan hukum

mekanika relati8istik.

"e+era@a+ E4e -6m@t6+ 5alam Keh,5)@a+ Sehar,


21/23

mengambang sekitar 'km. Teleskop 7ompton menggunakan sebuah array-

(&-D kadar tinggi 7ermanium Detektor Spektral Re/olusi untuk

mendeteksi sinar gamma. Pada bagian bawahnya setengah dete"tor

dikelilingi oleh +ismuth >ermanate %intilator untuk melindungi dari sinar

gamma atmos#er.

18


22/23

A III

"ENUTU"

3.1 S,m@)la+

+erdasarkan uraian pembahasan di atas maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut.

(. +ila benda hitam dipanaskan maka ia akan mengeluarkan semua

gelombang elektromagnetik yang tersimpan di dalamnya. Per"obaan

yang terkait mengenai radiasi benda hitam yaitu? ,eleigh-6eans!

Ma/ Plan"k! pergesaran @iens.

&. E#ek #otolistrik merupakan #enomena terlepasnya elektron-elektron

dari permukaan logam ketika logam tersebut dikenai seberkas

"ahaya. Elektron yang dipan"arkan disebut elektron #oton

#fotoelektron$%

. Penyebaran 7ompton adalah suatu e#ek yang merupakan bagian

interaksi sebuah penyinaran terhadap suatu materi. E#ek 7ompton

adalah salah satu dari proses yang melemahkan energi suatu sinar

ionisasi.

3.2 Sara+

Mahasiswa dalam memahami materi yang berbi"ara masalah kuantum

harus dilakukan dengan baik. 9al ini disebabkan materi ini memiliki lingkupyang "ukup kompleks! dan harus benar-benar dimengerti agar dapat

menujang kegiatan perkuliahan pada mata kuliah lanjut yang menjadikan

kuantum sebagai dasar pemahaman #isika modern.

19


23/23

DAFTAR "USTAKA

9alliday!D! ,esni"k! ,! Q @alker. &''J. Dasar1Dasar 8isika *ersi i 9erluas.

Tanggerang? +inarupa =ksara Publisher 9ermanto! =rie#. &'(&. :Perbandingan Teori ,elati8itas dan Teori 1uantum?

,ele8ansinya dengan Pengajaran %( Fisika;. Dalam http?h#i-

diyjateng.or.idsitesde#ault#iles(0F$**-PerbandinganR&'Teori

R&',elati8itasR&'danR&'TeoriR&'1uantumR=R&',ele8ansinya

R&'denganR&'PengajaranR&'%(R&'Fisika.pd# . Diakses pada ()

%eptember &'().

Mardana! 5+P.&'((. &anout 8isika Dasar :. %ingaraja? $ni8ersitas Pendidikan

>anesha,aha! %eptiana. &'('. :Makalah Teori Mekanika 1uantum;. Dalam

http?www.a"ademia.eduL(44'M=1=*=9STE,5SME1=N51=

S1$=NT$M. Diakses pada () %eptember &'().

%utopo. &''). :Pengantar Fisika 1uantum;. %urabaya? $ni8ersitas Negeri

Malang.

20
http://hfi-diyjateng.or.id/sites/default/files/18/FULL-Perbandingan%20Teori%20Relativitas%20dan%20Teori%20Kuantum%3A%20Relevansinya%20dengan%20Pengajaran%20S1%20Fisika.pdfhttp://hfi-diyjateng.or.id/sites/default/files/18/FULL-Perbandingan%20Teori%20Relativitas%20dan%20Teori%20Kuantum%3A%20Relevansinya%20dengan%20Pengajaran%20S1%20Fisika.pdfhttp://hfi-diyjateng.or.id/sites/default/files/18/FULL-Perbandingan%20Teori%20Relativitas%20dan%20Teori%20Kuantum%3A%20Relevansinya%20dengan%20Pengajaran%20S1%20Fisika.pdfhttp://hfi-diyjateng.or.id/sites/default/files/18/FULL-Perbandingan%20Teori%20Relativitas%20dan%20Teori%20Kuantum%3A%20Relevansinya%20dengan%20Pengajaran%20S1%20Fisika.pdfhttp://www.academia.edu/6194390/MAKALAH_TEORI_MEKANIKA_KUANTUMhttp://www.academia.edu/6194390/MAKALAH_TEORI_MEKANIKA_KUANTUMhttp://hfi-diyjateng.or.id/sites/default/files/18/FULL-Perbandingan%20Teori%20Relativitas%20dan%20Teori%20Kuantum%3A%20Relevansinya%20dengan%20Pengajaran%20S1%20Fisika.pdfhttp://hfi-diyjateng.or.id/sites/default/files/18/FULL-Perbandingan%20Teori%20Relativitas%20dan%20Teori%20Kuantum%3A%20Relevansinya%20dengan%20Pengajaran%20S1%20Fisika.pdfhttp://hfi-diyjateng.or.id/sites/default/files/18/FULL-Perbandingan%20Teori%20Relativitas%20dan%20Teori%20Kuantum%3A%20Relevansinya%20dengan%20Pengajaran%20S1%20Fisika.pdfhttp://www.academia.edu/6194390/MAKALAH_TEORI_MEKANIKA_KUANTUMhttp://www.academia.edu/6194390/MAKALAH_TEORI_MEKANIKA_KUANTUM

makalah fismod 1

Documents

Transcript of makalah fismod 1