A. GELOMBANG ELEKTROMAGNET
Merupakan gelombang yang terdiri dari perubahan medan listrik (E) dan medan magnet (B) dan merambat lurus dengan laju c ( c = 3 x 10⁸ m/s). Vektor medan listrik, medan magnet dan kecepatan ketiganya saling tegak lurus.
www.materi.co.id
Sifat gelombang elektromagnet :
- merupakan gelombang transversal
- merambat tanpa memerlukan medium
- terdiri dari gelombang listrik dan gelombang magnet yang arah getarnya saling tegak lurus
- tidak bermuatan → tidak dibelokkan dalam medan listrik maupun medan magnet
- tidak bermassa → tidak dibelokkan dalam medan gravitasi
- semua gelombang elektromagnet merambat dengan laju yang sama di udara maupun di ruang hampa ( c = 3 x 10⁸ m/s)
Spektrum gelombang elektromagnet :
Berdasarkan dari energi yang paling TINGGI ke energi paling RENDAH gelombang elektromagnet dapat diurutkan sebagai berikut :
B. DUALISME GELOMBANG ELEKTROMAGNET
Konsep dualisme gelombang elektromagnet memiliki arti bahwa gelombang elektromagnet dapat berbentuk sebagai gelombang dan juga partikel. Sebagai gelombang memiliki sifat seperti halnya gelombang (yaitu selalu menyebar, memiliki besaran periode, frekuensi, dan panjang gelombang).
f = c/𝛌 (hz)
Sebagai partikel gelombang elektromagnet berupa kuanta-kuanta energi yang disebut FOTON dan memiliki momentum. Foton adalah partikel gelombang elektromagnet dengan massa diam nol. Kandungan energi (E) tiap satu foton adalah :
keterangan :
h = konstanta Planck ( h = 6,62 x 10⁻³⁴ J.s )
c = kecepatan cahaya ( c = 3 x 10⁸ m/s )
p = momentum (kg.m/s)
f = frekuensi (hz)
Menghitung jumlah foton
Jika suatu sumber radiasi berdaya P (watt) memancarkan radiasi dalam bentuk foton dengan panjang gelombang 𝛌, jumlah foton (N) per satuan waktu t adalah :
C. RADIASI BENDA HITAM
Radiasi merupakan pemancaran energi kalor oleh permukaan suatu benda ke lingkungannya. Semua benda (bukan hanya benda hitam) selalu memancarkan radiasi termal atau radiasi yang diakibatkan oleh suhu). Benda hitam pada suhu tertentu akan meradiasikan energi dalam bentuk gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang yang bervariasi.
- Intensitas radiasi (I) watt/m²→ I = e 𝝈 T⁴
e = emisivitas ( 0 < e ≤ 1 ). Untuk benda hitam sempurna e = 1
𝝈 = tetapan Stefan - Boltzman ( 𝝈 = 5,67 x 10⁻⁸ W/m².K⁴)
- Daya radiasi (P) → P = e 𝝈 A T⁴ (watt)
- Energi yang diradiasikan : E = P t → E = e 𝝈 A T⁴ .t (joule)
Radiasi dari benda sellau berbentuk gelombang elektromagnet. Radiasi itu dipancarkan pada semua gelombang elektromagnetik dengan intensitas tiap spektrum yang berbeda-beda satu sama lain. Jika suhu benda dinaikkan maka panjang gelombang yang menghasilkan intensitas pancar maksimum bergeser semakin kecil.
Berdasarkan grafik dapat dirumuskan pergeseran Wien :
T = suhu mutlak benda (K)
C = konstanta Wien ( C = 2,898 x 10⁻³ m K)
- Apabila sebuah benda yang memancarkan radiasi tampak berwarna kuning, hal ini berarti radiasi yang paling banyak dipancarkan benda itu adalah radiasi yang berpanjang gelombang kuning, maka 𝛌maks = 𝛌kuning
- Hukum pergeseran Wien dapat digunakan untuk mengukur suhu benda yang sangat tinggi sehingga tidak memungkinkan dilakukan melalui kontak dengan benda
- Pada grafik intensitas (I) terhadap panjang gelombang diatas 𝛌maks dapat dilihat pada puncak grafik
- Jika suhu mutlak naik, maka 𝛌maks makin kecil. Puncak grafik bergeser ke kiri dan ke atas
contoh soal 1
Dua lampu pijar berbentuk bola, dengan jari-jari lampu pertama 4/3 kali jari-jari lampu kedua. Suhu lampu pertama dan kedua masing-masing 27⁰C dan 127⁰C, maka perbandingan daya lampu pertama dan kedua adalah ...
jawab :
r1 = 4/3 r2
T1 = 27 + 273 = 300 K
T2 = 127 + 273 = 400 K
P = e 𝝈 A T⁴ ↔ P ~ A. T⁴
( A ~ r² )
sehingga :
contoh soal 2
Jumlah minimum foton dengan panjang gelombang 500 nm per detik yang diperlukan untuk menimbulkan rangsangan visual pada mata normal (dengan kondisi optimal) adalah 100. Jika besaran dinyatakan dalam watt berapa besarnya ?
jawab
diketahui :
N = 100
𝛌 = 500 nm = 5 x 10⁻⁷ m
c = 3 x 10⁸ m/s
h = 6,62 x 10⁻³⁴ J.s
t = 1 sekon
P = ...? (watt)
Sebuah benda mempunyai suhu 1500 K. Jika konstanta Wien = 2,9 x 10⁻³ m K, maka rapat energi maksimum yang dipancarkan benda itu terletak pada panjang gelombang (𝛌maks) sebesar ...
jawab
diketahui :
C = 2,9 x 10⁻³ mK
T = 1500 K = 1,5 x 10³ K
𝛌maks = ...?
𝛌maks . T = C
𝛌maks = C/T = 2,9 x 10⁻³ / 1,5 x 10³
𝛌maks =1,93 x 10⁻⁶ m
contoh soal 4
Frekuensi sinar hijau adalah 5,0 x 10¹⁴ Hz. Jika konstanta Planck (h) = 6,6 x 10⁻³⁴ J.s dan cepat rambat cahaya c = 3 x 10⁸ m/s, maka panjang gelombang sinar hijau itu adalah ... A
jawab
diketahui :
f = 5,0 x 10¹⁴ Hz
h = 6,6 x 10⁻³⁴ J.s
c = 3 x 10⁸ m/s
𝛌 = ...?
Panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh lampu monokromatis 100 watt adalah 5,5 x 10⁻⁷ m. Cacah foton per sekon yang dipancarkan sekitar ...
P = 100 watt
𝛌 = 5,5 x 10⁻⁷ m
t = 1 sekon
h = 6,6 x 10⁻³⁴ J.s
c = 3 x 10⁸ m/s
N = ...?
Okay good learner demikianlah sedikit ringkasan materi Fisika Modern Part 1, nanti lanjut Part 2 nya ya guyss.. Semoga bermanfaat. Selamat belajar 😊Nah bagi kalian yang mau download catatan ini silakan klik link dibawah ini :
0 Komentar