GEJALA KUANTUM

GEJALA KUANTUM
Yeti Rusmiati, S.Pd., M.PFis
NIP. 19750626 200801 2 002

​TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah mempelajari bab ini, kalian dapat menganalisis gejala kuantum (radiasi benda hitam, teori kuantum Planck, efek fotolistrik, efek compton, dualitas gelombang partikel, dan sinar-X) serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

Multiple Select

Berikut ini yang termasuk ke dalam gejala kuantum adalah ....

• radiasi

  benda hitam

• teori kuantum Planck

• efek fotolistrik

• efek compton

• sinar X

Peta Konsep

​Mikroskop elektron atau scanning microscope electron (SEM) sudah banyak digunakan oleh para peneliti untuk mendapatkan foto dari objekobjek yang super kecil seperti virus SarCov-2 (virus Corona). Prinsip kerja dari SEM ini menggunakan fakta yang pada abad 20 mengejutkan para fisikawan, yaitu partikel elektron ternyata dapat memiliki perilaku seperti gelombang. Gambar 8. 2 menunjukkan Foto virus SarCov-2 hasil SEM (Sumber: NIAID / Wikimedia Commons Tahun 2020). Elektron dengan panjang gelombang lebih kecil dari panjang gelombang cahaya tampak digunakan pada mikroskop elektron untuk mendapatkan resolusi gambar yang tajam dan setiap detailnya akurat.

Multiple Select

Berikut ini yang berhubungan dengan SEM adalah ....

• scanning

  microscope electron

• mendapatkan foto dari objek-

  objek yang super kecil seperti virus

  SarCov-2 (virus Corona).

• prinsip kerjanya memanfaatkan prilaku partikel pada elektron

• menggunakan Elektron dengan

  panjang gelombang lebih besar dari panjang gelombang cahaya tampak

• menghasilkan resolusi gambar

  yang tajam dan setiap detailnya akurat.

(1831-1879)
Osilasi E dan B

(1773-1829)
Eksperimen celah ganda

FAKTA

​(1857-1894)
Frekuensi Radio

​(1858-1947)
Paket Energi diskrit
Kuanta/ foton

​FAKTA

Thomas Young (1773-1829), pada 1801 melakukan “eksperimen celah ganda” yang membuktikan bahwa cahaya adalah fenomena gelombang. Pandangan ini diperkuat oleh prediksi Maxwell (1831-1879) pada 1862 bahwa cahaya membawa energi dalam medan listrik dan medan magnet yang berosilasi. Dua puluh lima tahun kemudian, Heinrich Hertz (1857-1894) menggunakan rangkaian listrik untuk mendemonstrasikan gelombang elektromagnetik (frekuensi radio) dan menunjukkan cahaya sebagai salah satu bentuk gelombang elektromagnetik. Selanjutnya Max Planck (1858-1947) pada 1901 mempublikasikan tentang teori kuantum cahaya. Planck dalam teorinya berhipotesis bahwa cahaya merupakan paket-paket energi dalam berkas diskrit yang disebut kuanta atau foton.

Multiple Choice

Teori Kuantum cahaya pertama kali dipublikasikan oleh ....

Multiple Choice

Max Karl Ernst Ludwig Planck dalam

teorinya berhipotesis bahwa cahaya merupakan paket-paket energi

dalam berkas diskrit yang disebut kuanta atau foton dipublikasikan pada Tahun ....

• 1858

• 1901

• 1905

• 1938

• 1947

​Radiasi Benda Hitam

• Semua objek atau benda memancarkan radiasi karena suhunya lebih besar dari 0 K.

• Pada suhu normal ( ~ 300 K) kita tidak dapat merasakan atau melihat adanya radiasi karena panjang gelombangnya berada dalam rentang inframerah dari gelombang elektromagnetik.

• Saat objek dipanaskan mencapai sekitar 1000 K, energi radiasinya cukup menghasilkan spektrum cahaya tampak sehingga objek berpijar merah muda.

• Jika suhu objek lebih dari 2000 K, maka objek akan bersinar dengan warna kuning atau putih, contoh pada lampu filamen.

• Spektrum yang diemisikan oleh setiap benda dipengaruhi oleh suhunya.

Multiple Select

Berikut ini pernyataan yang benar berhubungan dengan radiasi sebuah benda adalah ....

• semua objek atau benda

  memancarkan radiasi karena suhunya lebih besar dari 0 K

• Pada

  suhu normal ( ~ 300 K) tidak dapat merasakan atau melihat adanya radiasi

  tersebut karena panjang gelombangnya berada dalam rentang inframerah

  dari gelombang elektromagnetik

• Saat objek dipanaskan mencapai sekitar

  ~ 1000 K, energi radiasinya cukup menghasilkan spektrum cahaya tampak

  sehingga objek berpijar merah muda

• Jika suhu objek lebih dari 2000 K, maka

  objek akan bersinar dengan warna kuning atau putih, contoh pada lampu

  filamen

​1. Radiasi Benda Hitam

​Sebuah benda yang mampu menyerap seluruh radiasi yang

mengenainya disebut dengan benda

hitam sempurna. Benda hitam

sempurna diibaratkan sebuah rongga

dengan lubang kecil yang ketika

seberkas cahaya masuk ke dalamnya,

cahaya tersebut akan dipantulkan

terus menerus di dalamnya dan tidak

dapat keluar dari rongga.

Multiple Choice

Spektrum yang diemisikan oleh setiap benda

dipengaruhi oleh suhunya

• Benar

• Salah

Home

Open in new tab

Copy link

​Istilah benda hitam pertama kali diperkenalkan oleh Gustav Kirchoff (1824-1887) pada 1859.
Radiasi benda hitam adalah radiasi gelombang

elektromagnetik ketika benda berada dalam kesetimbangan termal dengan lingkungannya. Kirchoff membuktikan suatu teorema bahwa setiap benda yang berada dalam kesetimbangan termal memiliki daya radiasi yang dipancarkan sebanding dengan daya yang diserapnya.
Rf = J (f,T)
J(f,T) merupakan fungsi universal (untuk semua benda) yang bergantung

pada frekuensi cahaya (f) dan suhu mutlak (T).

Joseph Stefan dan Ludwig Boltzman pada 1879, melakukan eksperimen laju energi radiasi yang dipancarkan suatu permukaan benda yang kemudian dikenal dengan Hukum Stefan-Boltzman.
"Total intensitas radiasi yang dipancarkan sama dengan luas daerah di bawah grafik kurva distribusi spektrum"

• Jika suhu meningkat dari 2000K ke 4000K (2 kali) maka total intensitas radiasi yang dipancarkan adalah 24 atau 16 kali lipat

• daya total per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi (Itot) sebanding dengan pangkat empat suhu mutlaknya

Multiple Choice

Tetapan Stefan Boltzman sebesar ...

• 6,63 x 10⁻³⁴ J s

• 5,67 x 10⁻⁸ W m⁻² K⁻⁴

• 8.31 J mol⁻¹ K⁻¹

• 2,89 10⁻³ m K

Multiple Choice

Berikut ini gambar simulasi efek fotolistrik.

Pernyataan yang benar yang menunjukan hasil simulasi efek fotolistrik adalah ….

• Cahaya tidak mampu mengeluarkan elektron dari permukaan logam

• Semakin besar intensitas radiasi, arus yang mengalir pada rangkaian semakin kecil

• Nilai Vstop untuk setiap logam sama besar

• 1. Nilai arus saat mengalami penurunan pada tegangan 0 untuk logam besi lebih kecil daripada logam aluminium

• 1. Semakin besar beda potensial, arus yang mengalir pada rangkaian semakin kecil

Multiple Choice

1. Foton dengan panjang gelombang 0,06 nm mengalami hamburan Compton dengan sudut hamburan 60⁰. Panjang gelombang foton yang dihamburkan adalah ….

• 6,12 x 10⁻¹² m

• 6,24 x10⁻¹² m

• 5,76 x 10⁻¹¹ m

• 1. 6,12 x 10⁻¹¹ m

• 1. 6,24 x 10⁻¹¹ m