2. Standar Kompetensi : 9.
Menganalisis keterkaitan antara berbagai besaran fisis pada gejala
kuantum dan menerapkan batas-batas berlakunya relativitas Einstein
dalam paradigma fisika modern.
Kompetensi dasar
9.1 Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup
hakikat dan sifat-sifat radiasi benda hitam, serta penerapannya.
Idikator
• Menganalisis dan menginterpretasi data empiris tentang
radiasi benda hitam.
• Memformulasikan hipotesa Planck
• Memformulasikan hukum pergeseran Wien dan hukum
Stefan Boltzmann berdasarkan hipotesa Planck
• Mengaplikasikan sifat-sifat radiasi benda hitam untuk
mengukur suhu matahari dan suhu bintang

4. 1. MENGISI RUANG
2. MEMILIKI λ
1. MENEMPATI
HK. STEFAN – SESUAI VOLUME
PANJANG
EKSPERIMEN
BOLTZMANN R.A. MILIKAN2. MEMILIKI GELOMBANG
DE BROGLIE
MOMENTUM
HK. PERGESE- TEORI
RAN WIEN EINSTEIN
TEORI
RELEIGH DAN PERCOBAAN
EFEK
JEANS DAVISSON
COMPTON
DAN GERMER
TEORI PLANCK

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

6. Energi yang dipancarkan atau Energi yang dipancarkan atau diserap
diserap per satuan waktu per per satuan waktu per satuan luas dapat
satuan luas ( J.s-1.m-2 ), juga dirumuskan :
dirumuskan : E = Laju perpindahan kalor atau
P banyak kalor per satuan waktu
E= (watt.m-2)
E=e.τ .T 4
A
P = Daya pancar ( watt )
A = luas permukaan benda (m2)
E = Laju perpindahan kalor atau
banyak kalor per satuan waktu
(J/s atau kal/s)
e = emisivitas permukaan (koefisien
pancara/serapan benda) P = E . A = e . τ . T4 . A Daya pancar
τ = tetapan Stefan = 5,67.10-8 watt.m-2.K-4
T = suhu mutlak (K)

7. CONTOH SOAL
Sebuah bola memiliki jari-jari 20 cm
dipanaskan sampai suhu 500 K,
sedangkan benda-benda disekitar-
nya bersuhu 300 K. Berapa daya
Sebuah benda memiliki permukaan yang diperlukan untuk memperta-
hitam sempurna, 270 C. Berapa besarnya hankan suhu bola jika permukaan-
energi yang dipancarkan tiap satuan nya memiliki emisivitas ½ ?
waktu tiap satuan luas permukaan benda
itu ? DIKETAHUI :
e=½
DIKETAHUI : r = 20 cm = 0,2 m
e = 1 (benda hitam sempurna) T1 = 300 K ; T2 = 500 K
T = 27 + 273 = 300 K τ = 5,67.10-8 watt.m-2.K-4
τ = 5,67.10-8 watt.m-2.K-4 DITANYAKAN : Daya = P = …. ?
DITANYAKAN : E = …. ? JAWAB :
JAWAB :
Penyelesaian:
Luas bola =A= 4π.r2 = 4x3,14x (0.2)2
Penyelesaian:
A = 0,5 m2
Daya pancar tiap satuan luas
E = e . τ . T4
E = e . τ . ∆T4
= 1 x 5,67.10-4 x (300)4
= ½ x 5,67.10-8 x (200)4
= 5,67.10-8 x 81.108
= 1542.10-4 watt/m2
= 459,27.10-4 watt/m2
Daya yang diperlukan
P = E.A= 1542.10-4 x 0,5 = 0,0771 watt

8. HUKUM
PERGESERAN WIEN
Kelemahan dari teori ini yaitu tidak
dapat digunakan untuk seluruh
bagian spektrum (tidak cocok untuk
panjang gelombang panjang)
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
λ m = T.C
λ m = Panjang gelombang pada energi pancar maksimum (m)
T = suhu dalam K
C = 2,898 x 10-3 m.K

9. RELEIGH DAN JEANS MENGOREKSI TEORI
WIEN MELALUI EKSPERIMENNYA AKAN
TETAPI HASIL EKSPERIMEN HANYA
COCOK PADA DAERAH SPEKTRUM
CAHAYA TAMPAK SEDANGKAN UNTUK
DAERAH PANJANG GELOMBANG PENDEK
TIDAK COCOK. KEGAGALAN INI DIKENAL
DENGAN BENCANA ULTRAVIOLET

13. E = e . τ . T4
P
E=
A
P = E . A = e . τ . T4 . A
λm.T= C

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

16. Kwantum/kwanta/foton ENERGI FOTON
RADIASI
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)

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

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

19. 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: Jawab: W = W0 + Ek
Diketahui :
c = 3.108 m/s Ek = W - W 0
λ = 2500 angstrum = 25.10-8 m
= h.f - 3,536.10-19
f = c/ λ = 3.108/25.10-8= 1,2.1015 hz
W0= 2,21 ev = 2,21.1,6.10-19 = 6,626.10-34.1,2.1015- 3,536.10-19
= 3,536.10-19 j
= 4,415.10-19 j.
h = 6,626.10-34 j.s
Ditanyakan : 4,415.10-19
Energi kinetik elektron (Ek)
= = 2,76 ev
1,6.10-19

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

21. Foton hambur( λ’ )
E = mo.c 2
Foton datang( λ ) E’ = h.f’
E = h.f θ
P =0
Elektron hambur
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

22. Pada percobaan efek compton
digunakan sinar X dengan panjang
gelombang 0,1 angstrum. Sinar X
menumbuk elektron dan terhambur
Jawab:
dengan sudut sebesar 900. Jika
massa diam elektron 9,1.10-31 kg, h
berapa panjang gelombang elektron
λ' − λ = ( 1 − cosθ )
yang terhambur ?
m0c
Penyelesaian:
6,626.10-34
Diketahui :
c = 3.108 m/s λ' − λ = ( 1 −
cos90)
λ = 0,1 angstrum = 10-11 m
m0= 9,1.10-31 kg 9,1.10-31.3.108
θ = 900 = 2,43.10-12
h = 6,626.10-34 j.s
λ' = 2,43.10-12 + λ
Ditanyakan : Panjang gelombang
terhambur (λ') = 2,43.10-12 + 10-11
= 1,243.10-11 m

23. Pada percobaan efek compton
digunakan sinar X dengan frekwensi
3.1019 hz. Pada saat menumbuk Jawab:
elektron sinar ini terhambur dengan h
sudut 600. Jika massa elektron diam λ' - λ = ( 1 - cosθ )
9,1.10-31 kg, hitunglah berapa m0c
frekwensi dari sinar yang terhambur.
Penyelesaian: 6,626.10-34
Diketahui : λ' − λ = (1-
cos60)
c = 3.108 m/s
9,1.10-31.3.108
f = 3.1019 hz
c 3.108
= 2,43.10-12 ( 1 - 0,5)
λ= = = 10-11 m
= 1,215.10-12
f 3.1019
λ' = 1,215.10-12 + λ
m0= 9,1.10-31 kg
= 1,215.10-12 + 10-11
θ = 600
= 1,1215.10-11 m
h = 6,626.10-34 j.s
c 3.108
Ditanyakan : frekwensi sinar X
f'= =
terhambur (f')
λ' 1,1215.10-11
= 2,68.1019 hz

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

25. Hitunglah panjang gelombang de b). dengan menggunakan teori relativistik,
Broglie dari elektron yang bergerak massa elektron berubah saat bergerak
dengan kecepatan 2,4.108 m/s,
m0
dengan menggunakan teori :
m= ; v2/c2 = (0,8c)2/c2 = 0,64
a. non relativistik b. relativistik
1 - v2/c2
massa elektron diam 9,1.10-31 kg
h h
λ = =
Penyelesaian: mv m0 . v
Diketahui :
v = 2,4.108 m/s = 0,8 c 1 - v2/c2
m0= 9,1.10-31 kg; h = 6,626.10-34 j.s
Ditanyakan : panjang gelombang h 1 - v2/c2 6,626.10-34 1 - 0,64
deBroglie (λ) λ = =
m0 . v 9,1.10-31.2,4.108
Jawab:
a). dengan teori non relativistik, 6,626.10-34.0,6
berarti selama elektron bergerak λ = = 1,82.10-12 m
massanya tetap m = m0 2,184.10-22
h 6,626.10-34
λ = =
mv 9,1.10-31.2,4.108
= 3,304.10-12 m

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

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

28. •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

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

36. E = h.f = 6,62. 10-34 . 10 14
=6,61 . 10 -20 J / 1,6. 10-19 = 0,41 ev
=
= h. c/λ
Ev = elektron volt W = e. v
= 1,6. 10-19 . 1
= 1,6. 10-19 J
1 volt