Sifat Partikel Cahaya Radiasi Benda Hitam Efek Photolistrik Foton

Radiasi Benda Hitam

Radiasi Benda Hitam Adanya perubahan warna emisi cahaya (intensitas) yang tergantung pada panjang gelombang (energi) yang diberikan  tertentu Max Planck merumuskan E = n h ν dimana: h = 6,626 x 10-34 J.s ∆Eatom = E radiasi emisi atau absorpsi = ∆n h ν ∆E = hν

Efek Photolistrik Elektron hanya akan terlepas pada λ tertentu dan diindikasikan oleh current meter Einstein mempostulatkan adanya photon (partikel berenergi) Ephoton = hν = ∆Eatom

Efek Fotolistrik Menurut hipotesis ini efek fotolistrik dapat diterangkan dengan mudah. Rumusan empiris persamaan: hv = K maks + hv₀ Menurut Einstein, tiga suku dalam persamaan diatas dapat ditafsirkan sebagai berikut: hv = isi energi dari masing – masing kuantum cahaya datang K maks = energi fotoelektron maksimum hv₀ = energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan sebuah elektron dari permukaan logam yang disinari.

EFEK FOTOLISTRIK Tidak ada elektron yang dilepaskan oleh radiasi di bawah frekuensi ambang, karena elektron tidak mendapatkan energi yang cukup untuk mengatasi ikatan atom. Elektron yang dipancarkan biasanya disebut fotoelektron dalam banyak buku pelajaran.

PENGERTIAN Pengeluaran elektron dari suatu permukaan (biasanya logam) ketika dikenai, dan menyerap, radiasi magnetik (seperti cahaya tampak dan radiasi ultraungu) yang berada di atas frekuensi ambang tergantung pada jenis permukaan. Istilah lama untuk efek fotolistrik adalah efek Hertz (yang saat ini tidak digunakan lagi).

TEORI Bila permukaan logam tersebut disinari cahaya (foton) yang memiliki energi lebih besar dari energi ambang (fungsi kerja) logam. Energi kinetik foto elektron yang terlepas: Ek = h f - h fo Ek maks = e Vo h.f= energi foton yang menyinari logamh fo= Fo frekuensi ambang = fungsi kerja  = energi minimum untuk melepas elektron E= muatan elektron bernilai = 1.6 x 10-19C Vo= potensial

Einstein Say: Ketika cahaya ditembakkan ke suatu permukaan logam, foton-fotonnya akan menumbuk elektron- elektron pada permukaan logam tersebut sehingga elektron itu dapat lepas. Peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam itu dalam fisika disebut sebagai efek fotolistrik.

Einstein menemukan bahwa setiap foton mempunyai energi yang sangat besar, bergantung pada frekuensi. Dalam fisika, energi dari foton dituliskan sebagai E = h x v Simbol : v adalah frekuensi h adalah konstanta Planck.

Jika energi hf dari foton cahaya datang lebih kecil dari pada energi ambang logam (hf < Wo ) maka elektron-elektron ini tidak akan keluar dari permukaan logam, berapapun intensitas cahaya yang kita berikan. Jika hf > Wo maka intensitas cahaya akan bisa menentukan jumlah elektron yang keluar dari permukaan logam. Makin besar intensitas cahaya, maka makin banyak foton yang bertumbukan dengan elektron- elektron dekat permukaan, sehingga makin banyak elektron yang keluar dari permukaan logam.

Tiga hal dari efek fotolistrik yang bertentangan dengan teori gelombang: Teori gelombang menyarankan bahwa tenaga kinetik dari foto elektron harus semakin besar jika sinar cahaya dibuat makin rapat . Menurut teori gelombang, maka efek fotolistrik seharusnya terjadi pada setiap frekuensi cahaya, asalkan saja cahaya itu cukup kuat.

Jika tenaga fotoelektron dikumpulkan dari gelombang yang masuk oleh plat logam, maka tidaklah cenderung bahwa luas sasaran efektif untuk sebuah elektron di dalam logam akan jauh lebih besar dari pada beberapa diameter atom. Jadi jika cahaya tersebut cukup lemah, maka harus ada ketinggalan waktu yang dapat diukur pada pengenaan cahaya pada permukaan dan pelemparan.

Kesimpulan Agar elektron dapat lepas dari permukaan logam maka f > fo atau l < lo . Ek maksimum elektron yang terlepas tidak tergantung pada intensitas cahaya yang digunakan, hanya tergantung pada energi atau frekuensi cahaya. Tetapi intensitas cahaya yang datang sebanding dengan jumlah elektron yang terlepas dari logam.

Soal Latihan Hitung energi satu photon dari sinar ultraviolet (λ = 1 x 10-8 m) visible (λ = 5 x 10-7 m)dan infrared (λ = 1 x 10-4 m)

Peyebaran Compton Penyebaran Compton adalah suatu efek yang merupakan bagian interaksi sebuah penyinaran terhadap suatu materi. Efek Compton adalah salah satu dari 3 proses yang melemahkan energi suatu sinar ionisasi. Bila suatu sinar sinar jatuh pada permukaan suatu materi sebagian dari energinya akan diberikan kepada materi tersebut. Sedangkan sinar itu sendiri akan disebarkan. Cth: Elemen dalam sistem periodik dengan nomer atom yang besar seperti timbal akan menyerap energi sinar ionisasi efek fotolistrik, sedangkan elemen yang bernomor kecilakan menyebarkan sinar ionisasi tersebut.

Peyebaran sinar rontgen pada dasarnya lebih kuat dari sinar cahaya yang dapat dilihat polychromatik. Bahkan sinar rontgen normal pada perjalanannya di udara mengalami penyebaran, ini menjadi sumber bahaya didalam rontgen didalam kedokteran bila tanpa pakaian khusus. Pada penyebarannya energi sinar rontgen tidak berubah, yang berubah adalah arah bergeraknya.

Foton Foton adalah partikel elementer dalam fenomena elektromagnetik. Biasanya foton dianggap sebagai pembawa radiasi elektromagnetik. Seperti : cahaya, gelombang radio dan sinar – X Foton berbeda dengan partikel elementer lain seperti elektron dan quark, karena ia tidak bermassa dan dalam ruang vakum foton selalu bergerak dengan kecepatan cahaya c. Foton memiliki baik sifat gelombang maupun sifat partikel (‘dualisme gelombang-partikel”)

Sebagai partikel, foton hanya dapat berinteraksi dengan materi dengan memindahkan energi sejumlah: Dimana h adalah konstanta Planck, c adalah laju cahaya dan λ adalah panjang gelombang. Selain energi partikel, foton juga membawa momentum dan memiliki polarisasi. Sebagai contoh meskipun sebuah foton dapat mengeksitasi satu molekul tertentu, sering tidak mungkin meramalkan sebelumnya molekul mana yang akan tereksitasi.

Eksitasi adalah suatu proses penyerahan energi radiasi ke suatu atom atau molekul tanpa mengakibatkan ionisasi. Definisi foton sebagai pembawa radiasi elektromagnetik biasa digunakan oleh para fisikawan. Namun dalam fisika teoritis sebuah foton dianggap sebagai mediator untuk segala jenis interaksi elektromagnetik. Sperti medan magnet dan gaya tolak menolak pada muatan sejenis.

Konsep modern foton dikembangkan secra berangsur-angsur antara 1905 – 1917 oleh Albert Einstein untuk menjelaskan pengamatan yang tidak memenuhi model klasik untuk cahaya. Model foton khususnya memperhitungkan ketergantungan energi cahaya terhadap frekuensi, dan menjelaskan kemampuan materi dan radiasi elektromagnetik untuk berada dalam kesetimbangan termal. Fisikawan lain mencoba menjelaskan anomali (ketidaknormalan) ini dengan model semiklasik, yang masih menggunakan persamaan Maxwell untuk mendiskripsikan cahaya.

Namun dalam model ini obyek material yang menyerap cahaya dikuantisasi Namun dalam model ini obyek material yang menyerap cahaya dikuantisasi. Meskipun model-model semiklasik ikut menyumbang dan pengembangan mekanika kuantum, percobaan-percobaan lebih lanjutan membuktikan hipotesis Einstein bahwa cahaya itu sendirilah yang terkuantisasi. Konsep Foton dapat diterapkan seperti pada laser, kondensasi Bose- Einstein, Teori Medan Kuantum, Interpretasi Probabilistik dari mekanika kuantum, fotokimia, mikroskopi, resolusi tinggi dan pengukuran jarak molekuler.

Nomenklatur Foton Foton awalnya dinamakan sebagai kuantum cahaya oleh Albert Einstein. Nama modern “photon” berasal dari bahasa Yunani untuk cahaya. Kemudian dilanjutkan oleh kimiawan Glibert N. Lewis yang menerbitkan teori spekulatif yang menyebutkan tentang foton “tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan”. Meskipun teori ini tidak dapat diterima karena bertentangan dengan hasil banyak percobaan, nama barunya photon.

Arthur Compton sebagai orang yang pertama kali mendefinisikan kuantum cahaya sebagai foton pada tahun 1927. Dalam fisika foton biasa dilambangkan dalam Gamma (ϒ) simbol ini berasal dari sinar gamma, yang ditemukan oleh Villard, dan dibuktikan sebagai salah satu bentuk radiasi elektromagnetik pada tahun 1914 oleh Ernest Rutherford dan Edward Andrade.

SIFAT – SIFAT FISIK Foton tidak bermassa, tidak memiliki muatan listrik, dan tidak meluruh secara spontan diruang hampa. Sebuah foton memiliki dua keadaan polarisasi yang dimungkinkan, dan dapat dideskripsikan dengan tiga parameter kontinu komponen-komponen vektor gelombang yang menentukan panjang gelombangnya dan arah rambatnya.

Foton diemisikan dalam banyak proses alamiah, contohnya ketika muatan dipercepat, saat transisi molekuler, atomik atau nuklir ke tingkat energi yang lebih rendah, atau ketika sebuah partikel dan antipartikel bertumbukan saling memusnahkan. Foton diserap dalam proses dengan waktu. Contoh dalam produksi pasangan partikel-antipartikel, atau dalam transisi molekuler, atomik atau nuklir ke tingkat yang lebih tinggi. Dalam ruang hampa foton bergerak dengan laju c (laju cahaya). Energinya E dan momentum p dihubungkan dalam persamaan E = p.c, dimana p memiliki nilai momentum.