kelasXIIIPA_Mudah_dan_aktif_belajar_fisika_Dudi..

Planck mencari dasar teori untuk rumus empirisnya. Dua bulan
kemudian, ia berhasil membuat asumsi yang sangat mengejutkan pada
saat itu, yaitu tentang getaran molekul-molekul di permukaan benda
hitam. Planck mengemukakan postulatnya sebagai berikut.
1) Energi radiasi yang dipancarkan oleh getaran molekul-molekul
(osilator) benda merupakan paket-paket (kuanta) energi. Besarnya
energi dalam setiap paket merupakan kelipatan bilangan bulat suatu
besaran “E”, yaitu
E n = n h f (7–5)
dengan n adalah bilangan asli (1,2,3, ....) yang disebut bilangan
kuantum dan f adalah frekuensi getaran molekul-molekul, sedangkan
h merupakan konstanta Planck yang besarnya 6,626 × 10 –34 Js.
Oleh karena energi radiasi bersifat diskrit, dikatakan energinya
terkuantisasi dan energi yang diperbolehkan dengan n = 1,2,3, ...
disebut tingkat energi.
2) Molekul-molekul menyerap atau memancarkan energi radiasi cahaya
dalam paket diskrit yang disebut kuantum atau foton. Energi 1 foton
karena perbedaan dua tingkat energi seperti tampak pada Gambar
7.7 adalah
E = h f (7–6)
Jika molekul-molekul menyerap/memancarkan 1 foton, tingkat
energinya bertambah atau berkurang sebesar hf. Gagasan Planck ini
berlaku untuk benda hitam.
Langkah Planck dengan postulatnya bahwa energi osilator terkuantisasi
merupakan sebuah terobosan besar, Planck sendiri bersama ilmuwan
seangkatannya tidak menyadari hal itu. Gagasan Planck dianggap sebagai
tonggak awal fisika kuantum.
Contoh 7.5
Jumlah minimum foton cahaya yang panjang gelombangnya # =555 nm untuk
menimbulkan rangsangan visual pada mata normal adalah n =100 foton per sekon.
Jika cepat rambat cahaya c = 3×10 8 m/s dan h = 6,6×10 –34 Js, tentukanlah daya
cahaya tersebut.
Jawab:
Energi cahaya berdasarkan Persamaan (7–5) adalah
E = n h f = n h c
#
Daya cahaya tersebut dapat ditentukan sebagai berikut.
E n h c
P = =
t t#
$ 34 8
( 100)( 6,6 × 10 Js)( 3× 10 m/s)
$ 17
P = = 3,57 × 10 W
$ 9
( 1 s)( 555× 10 m)
E n
4hf
3hf
2hf
1hf
0
Gambar 7.7
Tingkat-tingkat energi yang
diperkenankan untuk satu
molekul yang frekuensinya f.
ke n = %
Radiasi Benda Hitam 181
4
3
2
1
0
Tantangan
untuk Anda
Perumusan Rayleigh-Jeans tidak
cocok diterapkan untuk radiasi
benda hitam pada daerah panjang
gelombang pendek. Dapatkah Anda
menduga, apa implikasi dari
persamaan Rayleigh-Jeans pada
daerah panjang gelombang pendek
untuk kehidupan di Bumi?