Rumusan Rayleigh-Jeans Radiasi Benda Hitam

LISTRIK untuk SMP KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: FISIKA KUANTUM KELOMPOK KOMPETENSI I Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Fisika SMA 25 Tabel 2.1 Perbedaan pandangan mengenai radiasi benda hitam No Pandangan Fisika Klasik Teori Gelombang tentang Radiasi Benda Hitam Melalui Analisis Rayleigh-Jeans Pandangan Fisika Modern Teori Kuantum tentang Radiasi Benda Hitam Melalui Analisis Planck 1 Rayleigh- Jeans dalam teorinya berhipotesis bahwa energi tiap osilator gelombang tegak di dalam rongga dapat bernilai sembarang mulai nol sampai tak berhingga, bergantung pada amplitudonya. Planck mengajukan hipotesis bahwa energi tiap osilator tidak bernilai sembarang dari nol sampai tak berhingga, melainkan harus merupakan salah satu dari sederetan nilai diskret yang terpisah secara seragam dengan interval 2 Energi rata-rata tiap osilator dihitung berdasarkan statistika Boltzmann yang menyatakan bahwa sejumlah besar entitas fisis sejenis yang terbedakan dan berada pada kesetimbangan termal pada tempetatur T, fraksi entitas fisis yang memiliki energi  sebanding dengan faktor Boltzmann exp -  kBT. Energi tiap osilator haruslah salah satu dari 0, ∆  , 2∆  , n∆  ,.. dengan n = 1,2,3,..... Untuk menghasilkan energi rata-rata yang bergantung pada frekuensi, maka energi tiap osilator juga harus bergantung pada frekuensi. ini berarti  harus berbanding lurus terhadap . Jika tetapan kesebandingan dilambangkan h energi tiap osilator haruslah salah satu dari nilai  n = nh , dengan n = 0,1,2............ 3 Perhitungan energi rata rata melalui proses integrasi ,                         d e d e d P d P T k T k B B dengan P menyatakan fungsi distribusi Boltzmann Karena energi tiap osilator tidak bersifat kontinu maka penghitungan digunakan cara penjumlahan biasa            n n n n B n T k n T k n e e n T k e e B n B n           PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: FISIKA KUANTUM KELOMPOK KOMPETENSI I 26 No Pandangan Fisika Klasik Teori Gelombang tentang Radiasi Benda Hitam Melalui Analisis Rayleigh-Jeans Pandangan Fisika Modern Teori Kuantum tentang Radiasi Benda Hitam Melalui Analisis Planck 4 Hasil perhitungan kenyataannya bahwa teori ini cocok untuk frekuensi rendah yang bernilai k B T. Akan tetapi hasil perhitungan menyababkan rumus distribusi rapat energi spektral yang dihasilkan tidak cocok dengan eksperimen kususnya untuk frekuensi tinggi daerah ultra violet Perlu dicatat langkah-langkah yang dilakukan Rayleigh dan Jeans sepenuhnya tidak bertentangan dengan teori yang ada saat itu. Kegagalan ini sekaligus merupakan kegagalan fisika yang telah dikembangkan sampai saat ini. Peristiwa itu dalam sejarah fisika, dikenal sebagai bencana ultraviolet. Hasil perhitungan menghasilkan penjelasan energi rata-rata tiap osilator haruslah bergantung pada frekuensinya. Pada frekuensi tinggi bernilai nol dan pada frekuensi rendah bernilai k B T. Pernyataan tersebut dapat dijawab denan mengamati nilai limit    pada  mendekati  pada  mendekati nol. Pencocokan dengan seluruh data eksperimen dilakukan dengan memilih nilai h. Hasil terbaik dari nilai tersebut adalah h = 6,634x10 -34 J.s. keberhasilan Planck dalam memecahkan masalah ini, khususnya yang berkaitan dengan tetapan h , sebagai awal lahirnya fisika kuantum 5 Hasil perhitungan Rayleigh-Jeans dv v c T k dv v B T 2 3 8    Hasil perhitungan Planck dv T k hv hv v c dv v B T 1 exp 8 2 3    

2. Efek Fotolistrik

Penemuan efek fotolistrik merupakan tonggak sejarah perkembangan fisika kuantum. Pada saat itu orang-orang dihadapkan pada situasi yang mana paham klasik yang telah mereka yakini sebelumnya terpaksa dirombak menjadi paham baru. Konsepsi yang ada pada paham sebelumnya yaitu menyatakan bahwa cahaya tersebut merupakan sebuah gelombang. Paham baru yang muncul menyatakan