bab iv dualisme gelombang partikel

DUALISME GELOMBANG
PARTIKEL
Oleh :
SURATNO, S.Pd.
SMA NEGERI COLOMADU KAB.
KARANGANYAR

1. RADIASI BENDA HITAM
Beberapa Pengamatan
• setiap benda akan memancarkan cahaya bila
dipanaskan, contoh besi yang dipanaskan
• warna yang terpancar tidak bergantung pada
jenis bahan atau warna asalnya, melainkan
pada temperaturnya semata
• di samping cahaya tampak, benda tersebut
juga memancarkan radiasi infra merah

Beberapa Pengamatan
• radiasi juga tetap terjadi bila benda yang
digunakan berwarna hitam (mis: karbon)
• radiasi baru melemah jika benda

didinginkan sampai mendekati temperatur
mutlak (0 kelvin)

Beberapa Pengamatan Lebih
Jauh
• radiasi cahaya tampak
hanya merupakan bagian
kecil saja dari radiasi
keseluruhan
• terdapat suatu maksima
/Enrgi maksimum untuk
setiap temperatur bahan,
yang mempunyai panjang
gelombang yang di sebut
panjang gelombang
maksimum maks

HUKUM PERGESERAN WIEN
• W. Wien merumuskan
bahwa terjadi pergeseran

maksima maks sesuai
perumusan maks T = 2.898
x10-3 m K = konstanta
C
Wien =C atau maks=
T
hubungan di atas dikenal
sebagai hukum pergeseran
Wien

Pertanyaan
• Menurut Anda, manakah yang benar dari
pernyataan berikut:
• suatu lampu bola menyala/bercahaya karena
filamennya dipanaskan
• suatu lampu bola menjadi panas karena
filamennya menyala

INTENSITAS RADIASI BENDA
• Intensitas radiasi yang

dipancarkanoleh suatu
benda memenuhi
hukum Stevan
Boltzman yaitu :
• I = eT 4
4
• P = eT A
• E= W = eT 4A t

Dimana:I= intensitas
radiasi( watt/m²). P =
daya radiasi ( watt).
E=W= Energi radiasi
( joule). e = emisivitas
benda /warna benda untuk
benda hitam sepurna e=1.
 = konstanta stevan
boltzman. T= suhu (K).
A= luas (m²) dan t= waktu

TEORI KWANTUM PLANCK
Berdasarkan teori kwantum planck, atom-atom logam, seperti
pada benda hitam berperilaku sebagai osilator gelombang
elektromagnetik adalah merupakan :
1. Gelombang transversal
2. Diskontinew/ terputus-putus
3. Terdiri dari paket-paket energi/ kwantum energi ( foton )
8
4. Bergerak lurus dengan kecepatan konstan ( c = 3. 10 m/s)
5. Besar energi foton hanya bergantung pada frekwensi
gelombang Elektromagnetik ( f ) shg didapat hub. E= n h f
dimana E= energi (J), n = bil. Kwantum, h = konstanta
planck = 6,625. 10‾ 34 Js dan f = frekwensi ( Hz )

EFEK FOTOLISTRIK
• Cahaya tampak dikenal sebagai salah satu
bagian dari radiasi gelombang EM
• P. Lenard (1902) melakukan percobaan
yang membuktikan bahwa gelombang
cahaya memiliki sifat seperti partikel

• A. Einstein (1905) mengemukakan teori
efek fotolistrik
• partikel pembawa energi disebut foton

Efek Fotolistrik
• Cahaya merah
monokromatik
diarahkan pada
elektroda negatif (K)
• Arus listrik tidak akan
mengalir atau terbaca
di pengukur arus

A

K

Efek Fotolistrik
Cahaya biru
monokromatik diarahkan

pada elektroda negatif (K)
Arus listrik akan mengalir
dan terbaca di pengukur
arus ( Ammeter )

A

e

•
••
••
• K
•

Persamaan Energi
• Energi foton/cahaya yg datang E=hf = hc/
• Energi E diubah menjadi ( w + Ek )
• w = h fo = fungsi kerja, energi yang diperlukan untuk
melepaskan elektron dari logam

• Ek =½ mv² = energi kinetik elektron yang terpancar
• Besarnya energi kinetik elektron (Eke) sama dengan besarnya
energi listrik (W listrik ) yang dihasilkan oleh effeck foto listrik
• Eke = Wlistrik
• ½mv² = qV q = e = muatan elektron

2qV
v
m

Syarat terjadinya Efek foto listrik
• Frekuensi f  f ambang/batas dari cahaya
yang digunakan
• Panjang gelombang    ambang dari
cahaya yang digunakan

DUALISME
• Beberapa Pengamatan
Partikel dan gelombang sejak lama dikenal
sebagai dua kuantitas yang berbeda dan

sama sekali tidak berhubungan
• elektron dikenal sebagai partikel bermuatan
negatif dan menjadi penghantar listrik
dalam logam
• cahaya dikenal sebagai radiasi gelombang
EM dari benda yang dipanaskan

1.Hipotesis de Broglie
• Berdasarkan keyakinan akan adanya simetri
di alam, Louis de Broglie (1924)
mengusulkan suatu hipotesis bahwa partikel
dan gelombang EM saling berinteraksi
• gelombang EM memiliki beberapa sifat yang
mirip partikel
• kumpulan partikel juga menunjukkan
perilaku sebagai gelombang EM
• Gelombang EM dapat dipandang sebagai
gelombang

Hipotesis de Broglie

• De Broglie mengusulkan suatu
hubungan antara panjang
gelombang  dengan
momentum partikel p = mv
sebagai:

h
h
•   atau 
p
mv
  = panjang gelombang de
Broglie ( m atau sering
dinyatakan dalam Å
• dengan h adalah konstanta
Planck = 6.626 x 10-34 J sec.

Manfaat dari hubungan de
Broglie
• Hubungan de Broglie, merupakan “jembatan”

yang menghubungkan sifat partikel dari
gelombang dan sifat gelombang dari partikel
• sifat dominan yang muncul adalah salah satu
(tidak pernah keduanya tampil bersamaan)
• Ini dikenal sebagai “dualisme partikel gelombang”

Aplikasi hubungan de Broglie
• Efek Fotolistrik adalah percobaan
yang menampilkan sifat partikel
dari gelombang cahaya
• Difraksi elektron adalah percobaan
yang menampilkan sifat
gelombang dari partikel

2. EFEK COMPTON
Efek Compton
Menurut Compton radiasi yang terhambur mempunyai
frekuensi lebih kecil dari pada radiasi yang datang dan
juga tergantung pada sudut hamburan.
Dari analisis Compton, hamburan radiasi

elektromagnetik dari partikel merupakan suatu tumbukan
elastik.
E=hc/

E'=hc/'

Ek=mc²
Besarnya perubahan
panjang gelombang 

h
1  cos  
  '  
mo c

Contoh SOAL
• 1. Dua lampu pijar berbentuk bola dengan
perbadingan jari-jari R1 = 2 R2, jika suhu
lampu 1 = 27 º1C dan suhu lampu 2 = 27ºC
Tentukan perbandingan Daya lampu 1 dan
lampu 2 !
• 2. Hitung panjang gelombang dari benda
pijar yang dapat memancarkan energi
maksimum, jika suhu benda 727ºC dan
konstata Wien =2,898 x 10‾³ mK

LANJUTAN Contoh Soal
• 3. Panjang gelombang cahaya tampak 5000Å,
Hitunglah besar energi fotonnya !
• 4. Berkas sinar ultravioletdengan panjang
gelombang 3000Å dijatuhkan pada
keping logan . Untuk membebaskan
elektron dari logam perlu energi 4 eV.
Tentukanlah! A. Energi kinetik elektron.
B. Kecepatan gerak eletron.
• 5. Sebuah elektron dipercepat dengan
beda potensial 4 kV. Berapakah panjang
gelombang yang dipancarkan oleh
elektron tersebut.

Lanjutan
• 6. Sebuah foton dengan panjang gelombang
40 Å menumbuk sebuah elektron di
udara, sehingga arah foton
menyimpang 60º dari arah semula.
Hitunglah ! A. panjang gelombang
fton setelah menumbuk elektron.
B. Energi kinetik elektron setelah
ditumbuk foton

UJI KOGNITIF
• Sebuah filamen Wolfram panjang 20 cm dan mempunyai
garis tengah 2 mm berada pada sebuah bola lampu hampa
udara pada suhu 800 K. Jika emisivitasnya 0,4 . Berapakah
energi yang dipancarkan oleh bola lampu tersebut tiap
detiknya.
• 2. Seberkas sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 200
nm dijatuhkan pada logam kalium yang mempunyai panjang
gelombang ambang 440 nm . Hitunglah Energi kinetik
maksimum yang dihasilkan ( dalam eV )
• Hitunglah panjang gelombang de Brouglie dari sebuah
elektron yang dipercepat dengan kelajuan 1 M m/s

LANJUTAN UJI KOGNITIF
• 4. Sebuah elektron dipercepat dengan beda potensial
4000 volt . Berapakah panjang gelombang yang
dipancarkan oleh elektron tersebut
• 5. Sebuah foton dengan frekuensi f= 100 x 10 ¹³ Hz
menumbuk elektron diudara hingga arah foton
menyimpang 30º dari arah semula . Htunglah
frekuensi foton setelah menumbuk elektron.