2. Bila partikel-partikel tadi bergetar dalam suatu arah dengan frekwensi ν
, maka energi yang dimiliki adalah :
3.
E = nh
ν
, n = 1,2,3,4……… ………..1.3.1
dimana ν
adalah frekwensi dari osilator
h adalah konstanta Planck, h = 6.625x10
-34
j.s.
Berdasarkan teori ini dapat disimpulkan : a. Sistem tadi hanya mungkin berada pada salah satu keadaan state dari energi yang
diskrit, disebut keadaan-keadaan kuantum .
b. Sistem yang berosilasi dapat memancarkan dan menyerap energi sebesar h
ν , yang
disebut foton.
c. Bila energi yang dipancarkan atau diserap sebesar h
ν , maka radiasi itu di katakan
terkuantisasi.
Dengan memakai persamaan dari Planck E = h
ν dan statistik, dapat ditunjukkan
bahwa rapat energi pada radiasi benda hitam mempunyai bentuk sebagai berikut :
1 e
1 c
hv 8
Ev
hvkT 3
3
− = π
………….1.3.2 dimana h = konstanta Planck
ν = frekwensi
c = kecepatan cahaya k = konstanta Boltzman.
F.1.4. Teori Foton
Postulat dasar tafsiran kuantum adalah bahwa radiasi elektromagnetik terdiri atas paket-paket energi diskrit yang disebut foton atau kuanta. Tiap-tiap foton memiliki energi
E yang hanya bergantung pada frekwensi ν
, dan diberikan oleh :
E = h
ν
= h c
λ ……….1.4.1
Dalam berinteraksi, tiap-tiap foton memberikan seluruh energinya atau tidak sama sekali. Karena foton bergerak pada kecepatan cahaya, maka menurut teori relativitas
khusus, massa diamnya harus nol , karena itu, energi foton seluruhnya adalah energi kinetik. Jika sebuah foton ada, maka ia bergerak pada kecepatan cahaya c, dan jika tidak
bergerak dengan kecepatan c, maka foton itu tidak ada. Untuk m
o
= 0 , hubungan momentum-energi relativistik menjadi :
E = P c. Jadi tiap-tiap foton memiliki momentum sebesar:
λ h
c hv
c E
P =
= =
……….1.4.2 dimana: P = momentum foton
E = Energi foton h = Konstanta Planck
ν = Frekwensi
c = Kecepatan cahaya Dari sudut pandangan kuantum, seberkas energi elektromagnetik tersusun atas
foton-foton yang bergerak dengan kecepatan c. Intensitas berkas sebanding dengan jumlah foton yang menembus suatu satuan luas per satuan waktu. Oleh karena itu, jika
berkas monokromatik satu frekwensi , intensitas I akan diberikan oleh
394
MODUL PLPG 2014 | PENDALAMAN MATERI FISIKA
waktu x
Luas foton
Jumlah x
foton satu
energi I
=
Untuk menyederhanakan perhitungan, kita dapat memakai nilai-nilai tetapan berikut dalam satuan tak baku
h = 4.136 x 10
-15
eV. det hc = 12,4 k eV. Å
F.1.5. Penyerapan Foton
Intensitas suatu berkas foton akan berkurang bila melewati bahan karena foton-foton akan terpantul atau dihamburkan kedepan dengan gabungan proses efek fotolistrik, efek
Compton, dan penciptaan pasangan. Pengurangan intensitas ini mengikuti hukum atenuasi eksponensial seperti tampak pada gambar 5.F.1.
Gambar 5.F.1. Pelemahan intensitas radiasi
I=I
o
e
-
µ
x
…….1.5.1
Dimana : I
o
= Intensitas awal foton µ
= Koefisien serap linier bergantung pada jenis bahan penyerap - = intensitas berkurang
Untuk sembarang bahan µ
berubah terhadap energi foton karena interaksi-interaksi yang berbeda akan lebih dominan pada energi yang berbeda.
A. Contoh Soal 1.
