RADIASI BENDA HITAM

Kegiatan Tujuan: mengamati lubang hitam Alat dan Bahan Kaleng kosong bekas yang tertutup Paku untuk pelubang kaleng Palu Langkah kerja Sediakan kaleng kosong dengan keadaan tetutup. Hilangkan warna kaleng Lubangi kaleng tersebut dengan paku sehingga berbentuk lingkaran . Adakah sinar yang kembali dipantulkan keluar dari lubang tersebut mengapa demikian Amati lubang tersebut Buatlah kesimpulan mu dari hasil pengamatan anda Diskusikan dengan teman kelompok anda

Kesimpulan Benda hitam sempurna adalah benda yang dapat meyerap semua radiasi yang diterima olehnya. Radiasi yang dihasilkannya sebuah benda hitam sempurna ketika dipanaskan disebut radiasi benda hitam

Untuk membedakan benda-benda yang memiliki sifat pemancaran atau penyerapan kalor digunakan tetapan emisivitas (e) Emisivitas sebuah benda merupakan kuantitas yang menyatakan kemampuan benda untuk memancarkan energi . Untuk benda hitam sempurna ,e = 1, selain benda hitam memiliki nilai 0< e < 1

Hukum stefan –boltzmanN Sifat radiasi kalor dari sebuah benda yang memiliki suhu tertentu tidak bergantung pada jenis benda . Pada tahun 1879,Joseph Stefan (1835-1893) menemukan suatu hubungan ,yaitu besarnya radiasi kalor sebanding dengan suhunya tidak bergantung pada jenis benda Ludwig Boltzmann (1844-1906), menggunakan prinsip termodinamika

Hukum stefan-Boltzmann Jika sebuah benda bersuhu T ,energi total yang diradiasikan benda itu tiap detik tiap satuan luas berbanding lurus dengan Luas bola(A) = 4πR²

Keterangan I = intensitas pancaran (watt/m² ) P = daya pancaran (watt ) A = luas permukaan( m ) E = besar energi ( J ) t = waktu pancaran ( s)  = tetapan stefan –boltzmann e = emisivitas 0<e<1

Beberapa Pengamatan setiap benda akan memancarkan cahaya bila dipanaskan, contoh besi yang dipanaskan warna yang terpancar tidak bergantung pada jenis bahan atau warna asalnya, melainkan pada temperaturnya semata di samping cahaya tampak, benda tersebut juga memancarkan radiasi infra merah

Beberapa Pengamatan radiasi juga tetap terjadi bila benda yang digunakan berwarna hitam (mis: karbon) radiasi baru melemah jika benda didinginkan sampai mendekati temperatur mutlak (0 kelvin)

Beberapa Pengamatan Lebih Jauh radiasi cahaya tampak hanya merupakan bagian kecil saja dari radiasi keseluruhan terdapat suatu maksima untuk setiap temperatur bahan, maks

Perumusan W. Wien merumuskan bahwa terjadi pergeseran maksima maks sesuai perumusan maks T = 2,898 x10-3 m K hubungan di atas dikenal sebagai hukum pergeseran Wien tahun 1896 Wien mengemukakan per-samaan sebaran radiasi (T) =A -5e-B/ T

Teori RAYLIEGH-JEANS Menjelaskan energi pancaran benda hitam berbentuk gelombang berdiri dengan berbagai modus vibrasi . Tiap vibrasi mempunyai dua derajat bebas ,satu untuk energi kinetik dan yang lain untuk energi potensial . Teori ini menyimpang jauh dari hasil eksperimen dan hanya cocok untuk derah spektrum cahaya tampak ,sedangkan untuk daerah spektrum dengan panjang gelombang pendek tidak cocok, Kegagalan teori tersebut dikenal dengan katastrof ultraviolet atau bencana ultraviolet

Teori PLANCK Energi radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan atau diserap oleh bahan berupa paket – paket energi yang disebut kuanta atau foton E = energi foton (J) h = tetapan planck f = frekuensi gelombang cahaya ( Hz) C = kecepatan cahaya  = panjang gelombang (m) atau Å

Pertanyaan Menurut Anda, manakah yang benar dari pernyataan berikut: suatu lampu bola menyala/bercahaya karena filamennya dipanaskan suatu lampu bola menjadi panas karena filamennya menyala

DUALISME PARTIKEL GELOMBANG

Beberapa Pengamatan Partikel dan gelombang sejak lama dikenal sebagai dua kuantitas yang berbeda dan sama sekali tidak berhubungan elektron dikenal sebagai partikel bermuatan negatif dan menjadi penghantar listrik dalam logam cahaya dikenal sebagai radiasi gelombang EM dari benda yang dipanaskan

Hipotesis de Broglie Berdasarkan keyakinan akan adanya simetri di alam, Louis de Broglie (1924) mengusulkan suatu hipotesis bahwa partikel dan gelombang EM saling berinteraksi gelombang EM memiliki beberapa sifat yang mirip partikel kumpulan partikel juga menunjukkan perilaku sebagai gelombang EM

Hipotesis de Broglie De Broglie mengusulkan suatu hubungan antara panjang gelombang  dengan momentum partikel p = mv sebagai:  = h/p dengan h adalah konstanta Planck = 6.626 x 10-34 J sec.

Manfaat dari hubungan de Broglie Hubungan de Broglie, merupakan “jembatan” yang menghubungkan sifat partikel dari gelombang dan sifat gelombang dari partikel sifat dominan yang muncul adalah salah satu (tidak pernah keduanya tampil bersamaan) Ini dikenal sebagai “dualisme partikel gelombang”

Aplikasi hubungan de Broglie Efek Fotolistrik adalah percobaan yang menampilkan sifat partikel dari gelombang cahaya Difraksi elektron adalah percobaan yang menampilkan sifat gelombang dari partikel

EFEK FOTOLISTRIK

Efek Fotolistrik Cahaya tampak dikenal sebagai salah satu bagian dari radiasi gelombang EM P. Lenard (1902) melakukan percobaan yang membuktikan bahwa gelombang cahaya memiliki sifat seperti partikel A. Einstein (1905) mengemukakan teori efek fotolistrik partikel pembawa energi disebut foton

Efek Fotolistrik Cahaya biru monokromatik diarahkan pada elektroda negatif Arus listrik akan mengalir dan terbaca di pengukur arus

Efek Fotolistrik Cahaya merah monokromatik diarahkan pada elektroda negatif Arus listrik tidak akan mengalir atau terbaca di pengukur arus

Persamaan Energi Energi foton Ef = hc/ Ef = w + Ek w = fungsi kerja, ene rgi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari logam Ek = energi kinetik elektron yang terpancar

  Latihan Soal 1. Intensitas radiasi yang diterima dinding tungku dinding tungku pemanas ruangan adalah 66,3 Wm¯² .Jika tungku ruangan dianggap benda hitam dan radiasi gelombang elektromagnetik mempunyai panjang gelombang 600 nm , maka jumlah foton yang mengenai dinding persatuan luas persatuan waktu adalah ................

2. Sebuah partikel elektron bermassa 9. 10¯³¹ kg bergerakdengan laju 2. Sebuah partikel elektron bermassa 9.10¯³¹ kg bergerakdengan laju . Jika konstanta Planck , panjang gelombang de Broglie dari elektron adalah ..............

3. Benda hitam dengan daya radiasi 150 watt, meradiasi gelombang inframerah sebesar 22% dari total radiasi cahaya yang dilepaskan . Jika panjang gelombang cahaya merah 6000 Å, maka jumlah foton yang dipancarkan tiap sekon adalah ....

4. Elektron bermassa 9,0 x 10¯³¹ kg bergerak dengan kecepatan tetapan planck memiliki panjang gelombang de Broglie .......................

5. Permukaan benda pada suhu 37 °C meradiasikan gelombang elektromagnet . Bila nilai konstanta Wien= 2,898 x10¯³ mK, maka panjang gelombang maksimum radiasi permukaan adalah...........