1. Dokumen membahas teori-teori fisika tentang radiasi benda hitam, efek fotoelektrik, efek Compton, panjang gelombang de Broglie, dan percobaan Davisson-Germer. 2. Teori-teori tersebut menjelaskan sifat gelombang dan partikel cahaya serta hubungannya dengan momentum dan energi foton. 3. Percobaan Davisson-Germer menunjukkan bahwa elektron berperilaku seperti gelombang.

1. HK. STEFAN –
BOLTZMANN
HK. PERGESE-
RAN WIEN
TEORI
RELEIGH DAN
JEANS
TEORI PLANCK
EKSPERIMEN
R.A. MILIKAN
TEORI
EINSTEIN
EFEK
COMPTON
PANJANG
GELOMBANG
DE BROGLIE
PERCOBAAN
DAVISSON
DAN GERMER
1. MENGISI RUANG
2. MEMILIKI λ1. MENEMPATI
SESUAI VOLUME
2. MEMILIKI
MOMENTUM

2. BENDA HITAMBENDA HITAM
(BLACK BODY)(BLACK BODY)
Kemampuan menyerap
energi maksimal ( e = 1 )
Kemampuan memancarkan
energi maksimal ( e = 1 )

3. E = e . τ . T4
Energi yang dipancarkan atau
diserap per satuan waktu per
satuan luas ( J.s-1
.m-2
),
dirumuskan :
E = Laju perpindahan kalor atau
banyak kalor per satuan waktu
(J/s atau kal/s)
e = emisivitas permukaan (koefisien
pancara/serapan benda)
τ = tetapan Stefan = 5,67.10-4
watt.m-2
.K-4
T = suhu mutlak (K)
Energi yang dipancarkan atau diserap
per satuan waktu per satuan luas dapat
juga dirumuskan :
P
E =
A
E = Laju perpindahan kalor atau
banyak kalor per satuan waktu
(watt.m-2
)
P = Daya pancar ( watt )
A = luas permukaan benda (m2
)
P = E . A = e . τ . T4
. A Daya pancar

4. CONTOH SOAL
Sebuah benda memiliki permukaan
hitam sempurna, 270
C. Berapa besarnya
energi yang dipancarkan tiap satuan
waktu tiap satuan luas permukaan benda
itu ?
DIKETAHUI :
e = 1 (benda hitam sempurna)
T = 27 + 273 = 300 K
τ = 5,67.10-4
watt.m-2
.K-4
DITANYAKAN : E = …. ?
JAWAB :
Penyelesaian:
E = e . τ . T4
= 1 x 5,67.10-4
x (300)4
= 5,67.10-4
x 81.108
= 459,27 watt/m2
Sebuah bola memiliki jari-jari 20 cm
dipanaskan sampai suhu 500 K,
sedangkan benda-benda disekitar-
nya bersuhu 300 K. Berapa daya
yang diperlukan untuk memperta-
hankan suhu bola jika permukaan-
nya memiliki emisivitas ½ ?
DIKETAHUI :
e = ½
r = 20 cm = 0,2 m
T1 = 300 K ; T2 = 500 K
τ = 5,67.10-4
watt.m-2
.K-4
DITANYAKAN : Daya = P = …. ?
JAWAB :
Penyelesaian:
Luas bola =A= 4π.r2
= 4x3,14x (0.2)2
A = 0,5 m2
Daya pancar tiap satuan luas
E = e . τ . ∆T4
= ½ x 5,67.10-4
x (200)4
= 1542 watt/m2
Daya yang diperlukan
P = E.A = 1542 x 0,5 = 771 watt

5. Jika suatu benda meradiasikan kalor pada temperatur tinggi
(maksimum) puncak spektrum radiasi akan bergeser kearah panjang
gelombang yang makin kecil
Pada kondisi radiasi maksimum panjang gelombangnya
λm = T.C
λm = Panjang gelombang pada energi pancar maksimum (m)
T = suhu dalam K
C = 2,898 x 10-3
m.K
HUKUMHUKUM
PERGESERAN WIENPERGESERAN WIEN
Kelemahan dari teori ini yaitu tidak
dapat digunakan untuk seluruh
bagian spektrum (tidak cocok untuk
panjang gelombang panjang)

6. RELEIGH DAN JEANSRELEIGH DAN JEANS MENGOREKSI TEORIMENGOREKSI TEORI
WIEN MELALUI EKSPERIMENNYA AKANWIEN MELALUI EKSPERIMENNYA AKAN
TETAPI HASIL EKSPERIMEN HANYATETAPI HASIL EKSPERIMEN HANYA
COCOK PADA DAERAH SPEKTRUMCOCOK PADA DAERAH SPEKTRUM
CAHAYA TAMPAK SEDANGKAN UNTUKCAHAYA TAMPAK SEDANGKAN UNTUK
DAERAH PANJANG GELOMBANG PENDEKDAERAH PANJANG GELOMBANG PENDEK
TIDAK COCOK. KEGAGALAN INI DIKENALTIDAK COCOK. KEGAGALAN INI DIKENAL
DENGANDENGAN BENCANA ULTRAVIOLETBENCANA ULTRAVIOLET

10. E = e . τ . T4
P
E =
A
P = E . A = e . τ . T4
. A
λ m . T = C

12. KESIMPULAN TEORI WIEN
• BENDA YANG BERADIASI
MEMANCARKAN ENERGI DALAM
BENTUK GELOMBANG

13. RADIASI
Kwantum/kwanta/foton ENERGI FOTON
W = h .f
E = energi foton ( j )
h = tetapan Planck
= 6,626 x 10-34
J.s
f = frekwensi (Hz)
c = 3 x 10 8
m/s
λ = panjang gelombang(m)

14. Ek
W
W = energi foton (J)
W0 = energi ikat (J)
= fungsi kerja logam
= energi ambang
λO = λ ambang
fO = frek. ambang
W = WO +Ek
h.f = WO +Ek
h.f = h.fO +Ek
h. = h. +Ek
c
λ0
c
λ
RADIASI
elektron
foton
w0

15. 1. Efekfoto listrik terjadi apabila energi
foton(W) cukup untuk membebaskan
elektron dari ikatannya dengan inti
atom (WO)
2. Energi kinetik maksimum elektron
(Ek) yang dibebaskan dari keping
tidak bergantung pada intensitas
(lamanya) penyinaran
3. Energi kinetik maksimum elektron
(Ek) berbanding lurus dengan
frekwensi cahaya yang digunakan
(hasil eksperimen Robert A. Milikan)
4. Cahaya dapat memperlihatkan sifat
gelombang juga dapat
memperlihatkan sifat-sifat partikel
(foton)
RADIASI
elektron
foton
Ek
W
w0
W = WO +Ek
h.f = WO +Ek
h.f = h.fO +Ek
h. = h. +Ek
c
λ0
c
λ

16. Cahaya dari sinar ultra violet dengan
panjang gelombang 2500 angstrum
dikenakan pada permukaan logam
kalium. Jika fungsi kerja logam kalium
2,21 ev, hitunglah berapa elektron volt
(ev) energi kinetik dari elektron yang
keluar dari permukaan logam kalium.
Penyelesaian:
Diketahui :
c = 3.108
m/s
λ = 2500 angstrum = 25.10-8
m
f = c/ λ = 3.108
/25.10-8
= 1,2.1015
hz
W0
= 2,21 ev = 2,21.1,6.10-19
= 3,536.10-19
j
h = 6,626.10-34
j.s
Ditanyakan :
Energi kinetik elektron (Ek)
Jawab: W = W0 + Ek
Ek = W - W0
= h.f - 3,536.10-19
= 6,626.10-34
.1,2.1015
- 3,536.10-19
= 4,415.10-19
j.
4,415.10-19
= = 2,76 ev
1,6.10-19

17. Sebuah logam memiliki fungsi kerjaSebuah logam memiliki fungsi kerja
6,08.106,08.10-19-19
j. Pada saat logam disinarij. Pada saat logam disinari
terlepas elektron dari permukaan logamterlepas elektron dari permukaan logam
dengan energi kinetik 3,08 ev. Hitunglahdengan energi kinetik 3,08 ev. Hitunglah
panjang gelombang dari sinar itu ?panjang gelombang dari sinar itu ?
Penyelesaian:
Diketahui :
c = 3.108
m/s
W0= 6,08.1,6.10-19
j
Ek= 3,08 ev = 3,08.1,6.10-19
= 4,928.10-19
j
h = 6,626.10-34
j.s
Ditanyakan :
Panjang gelombang sinar (λ)
Jawab:
W = W0 + Ek
= 6,08.10-19
+ 4,928.10-19
= 11,008.10-19
j.
hc
W =
λ
hc
λ =
W
6,626.10−34
.3.10 8
λ = = 18
.10−8
m
−19

18. Foton hambur( λ’ )
Foton datang( λ )
E = mo.c2
Elektron hambur
E = h.f
E’ = h.f’
P =0
θ
λ = panjang gelombang foton sebelum tumbukan
λ’ = panjang gelombang foton setelah tumbukan
h = tetapan Planck = 6,626 x 10 –34
J.s
c = kecepatan cahaya = 3 x 10 8
m/s
m0 = massa diam elektron
θ = sudut hamburan elektron

19. Pada percobaan efek compton
digunakan sinar X dengan panjang
gelombang 0,1 angstrum. Sinar X
menumbuk elektron dan terhambur
dengan sudut sebesar 900
. Jika
massa diam elektron 9,1.10-31
kg,
berapa panjang gelombang elektron
yang terhambur ?
Penyelesaian:
Diketahui :
c = 3.108
m/s
λ = 0,1 angstrum = 10-11
m
m0= 9,1.10-31
kg
q = 900
h = 6,626.10-34
j.s
Ditanyakan : Panjang gelombang
terhambur (λ')
Jawab:
h
λ' − λ = ( 1 − cosθ )
m0c
6,626.10-34
λ' − λ = ( 1 −
cos90)
9,1.10-31
.3.108
= 2,43.10-12
λ' = 2,43.10-12
+ λ
= 2,43.10-12
+ 10-11
= 1,243.10-11
m

20. Pada percobaan efek compton
digunakan sinar X dengan frekwensi
3.1019
hz. Pada saat menumbuk
elektron sinar ini terhambur dengan
sudut 600
. Jika massa elektron diam
9,1.10-31
kg, hitunglah berapa
frekwensi dari sinar yang terhambur.
Penyelesaian:
Diketahui :
c = 3.108
m/s
f = 3.1019
hz
c 3.108
λ = = = 10-11
m
f 3.1019
m0= 9,1.10-31
kg
θ = 600
h = 6,626.10-34
j.s
Ditanyakan : frekwensi sinar X
terhambur (f')
Jawab:
h
λ' - λ = ( 1 - cosθ )
m0c
6,626.10-34
λ' − λ = ( 1 -
cos60)
9,1.10-31
.3.108
= 2,43.10-12
( 1 - 0,5)
= 1,215.10-12
λ' = 1,215.10-12
+ λ
= 1,215.10-12
+ 10-11
= 1,1215.10-11
m
c 3.108
f ' = =
λ' 1,1215.10-11
= 2,68.1019
hz

21. Bergerak lurus dengan
momentum p = m.vm
v
m
v
Menurut deBroglie partikel
bergerak seperti gelombang ,
dengan demikian partikel pada
saat bergerak selain memiliki
momentum (p) juga memiliki
panjang gelombang( λ)
λ
HUBUNGAN
ANTARA
MOMENTUM ( p )
DENGAN
PANJANG
GELOMBANG (λ)
λ = panjang
gelombang
deBroglie (m)
p = momentum (N.s)
h = tetapan Planck
= 6,626 x 10-34
J.s

22. Hitunglah panjang gelombang
deBroglie dari elektron yang ber-
gerak dengan kecepatan 2,4.108
m/s,
dengan menggunakan teori :
a. non relativistik b. relativistik
massa elektron diam 9,1.10-31
kg
Penyelesaian:
Diketahui :
v = 2,4.108
m/s = 0,8 c
m0= 9,1.10-31
kg ; h = 6,626.10-34
j.s
Ditanyakan : panjang gelombang
deBroglie (λ)
Jawab:
a). dengan teori non relativistik,
berarti selama elektron bergerak
massanya tetap m = m0
h 6,626.10-34
λ = =
mv 9,1.10-31
.2,4.108
= 3,304.10-12
m
b). dengan menggunakan teori relativistik,
massa elektron berubah saat bergerak
m0
m = ; v2
/c2
= (0,8c)2
/c2
= 0,64
1 - v2
/c2
h h
λ = =
mv m0 . v
1 - v2
/c2
h 1 - v2
/c2
6,626.10-34
1 - 0,64
λ = =
m0 . v 9,1.10-31
.2,4.108
6,626.10-34
.0,6
λ = = 1,82.10-12
m
2,184.10-22

23. m =
mO
c2
v2
1 +
APAKAH SEMUA BENDA
YANG BERGERAK
MEMILIKI PANJANG
GELOMBANG
deBROGLIE ?
Hanya berlaku pada partikel
kecil (elektron), yang
bergerak dengan kecepatan
cukup besar mendekati
kecepatan cahaya
Karena elektron bergerakKarena elektron bergerak
dengan kecepatan mendekatidengan kecepatan mendekati
cahaya maka massa elektroncahaya maka massa elektron
menjadi massa relatifmenjadi massa relatif
p = m.v
Teori deBroglie dibuktikan
kebenarannya melalui
percobaan oleh Davisson dan
Germer pada th. 1927

24. APLIKASI DARI TEORI deBROGLIE
PADA MIKROSKOP ELEKTRON
DIMANA CAHAYA DIGANTI
DENGAN ELEKTRON

25. •RUMUS WIEN HANYA BERLAKU PADA SPEKTRUM GELOMBANG
PENDEK
•TEORI RELEIGH DAN JEINS HANYA BERLAKU PADA SPEKTRUM
CAHAYA TAMPAK.
•CAHAYA MEMILIKI SIFAT KEMBAR (DUALISME) YAITU PADA
KONDISI TERTENTU MEMILIKI SIFAT PARTIKEL DAN PADA KONDISI
LAIN MEMILIKI SIFAT GELOMBANG. AKAN TETAPI KEDUA SIFAT
TERSEBUT TIDAK MUNGKIN MUNCUL PADA SAAT YANG SAMA
•PERCOBAAN COMPTON MEMBUKTIKAN BAHWA CAHAYA MEMILIKI
SIFAT PARTIKEL
•EKSPERIMEN DAVISON DAN GERMER MEMBUKTIKAN ASUMSI DARI
deBROGLIE BAHWA PARTIKEL DAPAT MENUNJUKKAN SIFAT
GELOMBANG