Fisika XII Konsep dan Fenomena Kuantum.

Presentasi berjudul: "Fisika XII Konsep dan Fenomena Kuantum."— Transcript presentasi:

1 Nama : Dea Marcelia Kelas : XII IPA 3 Absen : 09 Fisika XII Konsep dan Fenomena Kuantum

2 radiasi benda hitam Radiasi benda-hitam adalah salah satu jenis radiasi elektromagnetik termal yang terjadi di dalam atau di sekitar benda dalam keadaan kesetimbangan termodinamika dengan lingkungannya atau saat ada proses pelepasan dari benda hitam.

3 Radiasi benda-hitam memiliki karakteristik yaitu spektrum frekuensi kontinu yang bergantung hanya pada suhu benda, disebut spektrum Planck atau Hukum Planck. Spektrum ini berpuncak pada frekuensi karakteristik yang bergeser ke frekuensi tinggi jika suhu naik, dan pada suhu kamar sebagian besar emisinya berada pada daerah inframerah pada spektrum elektromagnetik. Semua zat normal (barionik) melepas radiasi elektromagnetik ketika suhunya diatas absolut nol. Radiasi ini melambangkan perubahan energi panas benda menjadi energi elektromagnetik, dan karena itu disebut radiasi termal. Proses ini merupakan proses spontan distribusi radiatif dari entropi.

4 Hukum Stefan-Boltzmann ini menyatakan bahwa jumlah energi yang dipancarkan per waktu dari satuan luas permukaan benda hitam ideal akan sebanding dengan kekuatan keempat suhu absolut benda hitam tersebut. Selanjutnya dari bunyi Hukum Stefan-Boltzmann diatas dapat dirumuskan sebagai berikut:

5 Telah diketahui sebelumnya bahwa sebuah benda yang panas meradiasikan gelombang elektromagnetik berupa gelombang inframerah. Gejala ini disebut radiasi kalor. Jika benda padat dipanaskan sampai suhu yang sangat tinggi, benda akan tampak memijar dan gelombang elektromagnetik yang dipancarkan berada pada spektrum cahaya tampak. Jika benda terus dipanaskan, intensitas relatif dari spektrum cahaya yang dipancarkan berubah-ubah. Intensitas radiasi dan panjang gelombang yang dipancarkan dapat digambarkan dalam grafik I(λ) – λ.

6 Contoh soal Benda hitam sempurna bersuhu 1000 K. Jika konstanta Wien b = 2,9×10−3 mK, tentukan besar panjang gelombang maksimum di mana terdapat daya pancar maksimum. Penyelesaian: Di sini kita bisa menggunakan prinsip hukum pergeseran Wien Teori Planck Untuk menjelaskan formula yang memenuhi semua data percobaan spektrum benda hitam. Planck mengemukakan dua anggapan tentang sifat dasar getaran molekul-molekul dalam dinding-dinding rongga benda hitam.

7 Getaran-getaran molekul yang memancarkan radiasi hanya dapat memiliki satuan-satuan energi diskrit dar harga En, yang diberikan oleh: En = nhf Keterangan: N = 1,2,3 … (jumlah kuanta) h = tetapan Planck (6,626.10-34 Js) f = frekuensi foton (Hz) Energi tiap-tiap pancaran dinyatakan: radiasi 1 Keterangan: c = kecepatan cahaya (3.108 m/s) λ = panjang gelombang (m)

8 Mengamati, kalo busur yang melompat antara 2 elektroda yang terhubung ke tegangan tinggi mencapai jarak yang lebih jauh saat diterangi dengan cahaya ultraviolet daripada saat dibiarkan dalam kegelapan. Efek fotolistrik itu pengeluaran elektron dari suatu permukaan saat dikenai, dan menyerap radiasi elektromagnetik (seperti cahaya tampak dan radiasi ultraungu) yang ada diatas frekuensi ambang, tergantung pada jenis permukaan. Efek Fotolistrik

9 1. Energi kinetik yang dikeluarkan gak bergantung dengan intensitas cahaya yang diberikan. 2. Waktu yang dibutuhkan elektron terlepas dari logam sangatlah singkat. 3. Keluarnya elektron gak bergantung pada frekuensi cahaya. 4. Energi kinetik maksimum bisa terjadi bergantung pada frekuensi cahaya. KESIMPULAN 1. Rumus Energi Kinetik (Efek Fotolistrik) Ek = e V0 Keterangan: e = Muatan elektron (C) V0 = Potensial henti (V) 2. Rumus Frekuensi Ambang f0 = ∅ /h Keterangan: h = Konstanta planck (Js) ∅ = Fungsi kerja (eV) 3. Rumus Energi Kinetik (Teori Kuantum) Ek = hf – ∅ Ek = hf – hf0 Ek = h (f-f0) Keterangan: h = Konstanta Planck (Js) f = Frekuensi foton (Hz) ∅ = Fungsi kerja (eV) f0 = Frekuensi ambang (Hz) 4. Rumus Panjang Gelombang λ0 =c/f0 = hc/ ∅ Keterangan: λ0 = Panjang gelombang (m) c = Kecepatan cahaya (3 108 m/s) hc = 1240 eV nm

10 Efek Compton Efek Compton merupakan peristiwa terhamburnya sinar X atau foton saat menumbuk electron diam menjadi foton terhambur dan elektron. Rumus Efek Compton Persamaan Einstein E = mc2 E = m c c = p c Dimana E = Energi (J) m= massa (kg) c = kecepatan cahaya (m/s) Rumus Energi Foton Planck E = hf p = hf p = h/λ dimana p = momentum foton (Ns) h = tetapan Planck (Js) f = frekuensi gelombang elektromagnetik (Hz) c = laju cahaya (m/s) λ = panjang gelombang foton (m)

11 Gelombang De Broglie Dengan menggunakan konsep teoi dari radiasi benda hitam, de Broglie menunjukkan sebuah hubungan yang menyatakan momentum dengan panjang gelombang. Persamaan tersebut diturunkan dari persamaan energi untuk foton dalam radiasi benda hitam. Energi suatu foton merupakan fungsi dari panjang gelombang dari foton tersebut. Disaat yang sama momentum foton merupakan pembagian energi oleh kelajuan cahaya. Dengan demikian panjang gelombang partikel atau de Broglie dinyatakan sebagai berikut: Massa benda ditunjukkan m dalam satuan SI kg, v menunjukkan kelajuan benda (m/s), lambda merupakan panjang gelombang (m), dan h menunjukkan konstanta Planck yang diperoleh dari hasil percobaan.

12 Suatu benda bermassa 1 gram jatuh dari ketinggian 2 m diatas tanah. Berapa panjang gelombang de Broglie benda tersebut sesaat sebelum menyentuh tanah? Jawab: Besaran yang diketahui Kecepatan benda sesaat menyentuh tanah atau lantai

13 Sinar X Pengertian Sinar X Sinar X merupakan suatu jenis gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang pendek. Panjang gelombang yang pendek tersebut membuat sinar x memiliki sifat berdaya tembus yang kuat. Selain itu sinar x juga memiliki kemampuan mengionisasiatom dan materi yang dilewatinya. Sangat luar biasa bukan penemuan sinar x ini dengan tanpa sengaja. Sinar X memiliki panjang gelombang mulai dari 0.01 nm sampai 10nm. Frekuensinya sendiri di rentang 30 petaHz sampai 30 exaHz. Dengan demikian sinar X memiliki energi yang luarbiasayaitu sebesar 120eV hingga 120 KeV.

14 Sinar X terbentuk saat elektron bebas melepaskan sebagian energinya saat berinteraksi dengan elektron lain yang mengorbit. Proses terjadinya sinar x adalah sebagai berikut: 1. Filamen (katoda) dipanaskan dengan cara mengalirkan listrik dari transformator sampai bersuhu 20.000 C. 2. Saat filamen dihubungkan dengan transformator bertegangan tinggi, pergerakan elektron semakin cepat menuju anoda. 3. Awan elektron mendadak berhenti pada target sasaran sehingga terbentuk panas dan sinar X. 4. Pelindung timah akan mencegah keluarnya sinar X dimana sinar x hanya dapat keluar melalui jendela. 5. Panas yang tinggi mengakibatkan benturan electron dihilangkan dengan radiator pendingin.

15 1. Manfaat Sinar X di Bidang Kesehatan Sinar X (keras) dapat dimanfaatkan untuk memusnahkan sel sel kangker. Dalamdunia medis sering kita dengar dengan sebutan radiologi. Sinar X (lembut) dapat kita manfaatkan sebagai pengambilan foto yang kita kenal sebagai radiograf dimana kita dapat melihat organ dalam kita seperti tulang dan paruparu 2. Manfaat Sinar X di Bidang Industri Mengetahui kecacatan dalam struktur atau bagiann dalam mesin Memeriksa retakan retakan struktur plastic dan getah Memperbaiki rekahan dalam pipa logam, dinding konkrit, dan tekanan tinggi 3. Manfaat Lainnya Di lapangan kapal terbang, sinar x berguna untuk memeriksa barang ataubeg penumpang Sinar x juga digunakan untukmengesahkan pada suatu lukisan atau objek seni purba benar atau tiruan.

16