Page 32 - KONSEP DAN FENOMENA KUANTUM SMA/MA KELAS XII

C. Radiasi Benda Hitam

A. EFEK FOTOLISTRIK
Di depan kita sudah mempelajari bahwa cahaya berlaku sebagai
partikel. Tenaga cahaya terkuantisasi seperti yang dikemukakan oleh
1. Cahaya
Einstein. Sekarang kita akan mempelajari gejala kuantisasi pada pancaran
Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak bisa lepas dari cahaya.
radiasibenda hitam.
Cahaya matahari menjadi sumber utama kehidupan. Cahaya matahari
Secara eksperimen Josef Stefan pada tahun 1879 mendapatkan
menyebakan siang hari menjadi terang. Cahaya matahari juga digunakan
bahwa daya total
untuk mengeringkan pakaian, hasil pertanian dan perikanan. Selain cahaya
yang dipancarkan benda hitam tiap satuan luas pada semua
matahari kita juga ketahui cahaya berasal dari lilin. lampu pijar, lampu Daya
frekuensi sebanding dengan pangkat empat suhu mutlaknya.
setiap satuan luas dapat dinyatakan
tabung (lampu TL), LED, laser dan lainnya. sebagai intensitas I dan untuk benda
hitam bersuhu T mengikuti
Salah satu sifat cahaya yang sudah kita kenal adalah bahwa cahaya
merambat lurus. Cahaya juga dapat dipantulkan. Berdasarkan gejala ini
(4.1)
4
I =  T
Newton menyatakan bahwa cahaya adalah partikel. Apakah pandangan ini
dapat diterima?
-8
-2 -4
dengan  : konstanta Stefan–Boltzmann = 5,67 10 W m K
Lintasan cahaya yang lurus teramati di suatu medium. Namun ketika
Persamaan (4.1) dikenal sebagai hukum Stefan. Selain benda hitam,
cahaya masuk ke medium yang lain, lintasannya akan berbelok tidak lagi
persamaan (4.10) menjadi
seperti arah semula. Saat memasuki medium yang berbeda cahaya
dibiaskan. Demikian pula ketika cahaya melewati celah sempit yang
(4.2)
4
I = e T
seorde dengan panjang gelombangnya, cahaya tersebut akan mengalami
dengan
difraksi. Cahaya juga dapat berinterferensi, saling berpadu. Gejala difraksi
e: emisivitas benda yang bernilai 0 < e < 1
dan interferensi ini akan menghasilkan pola gelap terang. Apakah kita
pernah membayangkan bagaimana mungkin cahaya yang berpadu
Dari persamaan (4.2), kita dapat memperoleh daya total P yang
menjadikan suatu tempat gelap. Kalau kita menggunakan teori Newton
dipancarkan oleh benda seluas A pada suhu T adalah
bahwa cahaya adalah partkel, maka kita akan berpandangan bahwa
perpaduan cahaya akan menyebabkan suatu tempat menjadi lebih terang.
4
(4.3)
P= e A T
Gejala ini memang jadi membingungkan kita. Karena gejala semacam ini,
Huygen menyampaikan pendapatnya tentang cahaya yang
Bagaimana dengan panjang gelombang dari radiasi yang dipancarkan benda
hitam? Setiap benda yang bersuhu tertentu akan memancarkan radiasi
dengan distribusiyang khas seperti pada gambar 4.1 di bawah.

Seperti terlihat pada gambar 4.1. intensitas radiasi bernilai maksimum
pada panjang gelombang tertentu yang disebut max. Hasil eksperimen
menunjukkan bahwa terjadi pergeseran max. Semakin tinggi suhu

bendanya, max semakin pendek. Hal ini mengikuti hukum pergeseran Wien
dalam persamaan

-3 (4.3)
 max T = 2,898 ×10 m K