Makalah Fisika Modern tentang Radiasi Benda Hitam dan Efek Compton

Kata Pengantar

Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala limpahan rahmat, Taufiq dan Inayah-Nya, sehingga makalah ini dapat selesai tepat waktu. Salawat dan salam senantiasa tercurahkan kepada Nabi Muhammad SWA, pembawa kabar gembira dan peringatan, pembawa pelita penerang, penghulu para Nabi dan keturunan Adam.

Makalah ini merupakan tugas kelompok dalam rangka melengkapi tugas dalam mata kuliah Fisika Modern adapun judul dari makalah ini yaitu “Radiasi Benda Hitam dan Efek Compton”. Yang teridi dari poin-poin atau sub-sub pokok bahasan yaitu, defisini radiasi benda hitam, pendapat para ahli mengenai radiasi benda hitam, definisi efek Compton, dan pembuktian efek Compton.

Ucapan terima kasih tak lupa penulis sampaikan kepada dosen pengampu mata kuliah, Ummu Kalsum,S.Pd., M.Si., atas ilmu dan bimbingannya penulis menyadari bahwa makalah ini masih bersifat sederhanaisi, susunan kalimat dan tata bahasanya. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna memperbaiki makalah ini.

Akhir kata, semoga makalah ini dapat menambah wawasan dan memberi manfaat kepada semua pihak, khususnya bagi mahasiswa dalam pengembangan ilmu dan pengetahuan yang berhubungan dengan fisika modern.

Majene, 15 September 2019

                                  Penulis

BAB II

 PEMBAHASAN

A.      Definisi Radiasi Benda Hitam

Dalam teori kuantum dimulai dengan fenomena radiasi benda hitam. Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Sedangkan benda hitam adalah  obyek yang menyerap seluruh radiasi elektromagnetik yang jatuh kepadanya. Dengan kata lain, tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari benda hitam.

Apabila suatu benda dipanaskan maka akan tampak mengeluarkan radiasi (misalnya ditandai dengan terpancarnya cahaya yang berwarn-warni. Berbicara radiasi benda hitam, berarti akan membahas tentang benda yang mempunyai karakteristik penyerap sempurna terhadap radiasi yang mengenainya. Secara praktis dapat diilustrasikan benda hitam sebagai sebuah kotak dengan lubang kecil sedemikian hingaa sembarang radiasi yang masuk benda hitam melalui lubang kecil, akan terpantul-pantul diantara dinding bagian dalam benda hitam dan tidak ada kemungkinan lolos keluar (karakteristik penyerap sempurna) lewat lubang tersebut (Jasruddin Daud Malago, 2005 : 83-84).

Dengan begitu radiasi benda hitam dapat diartikan sebuah radiasi elektromagnetik termal yang terjadi di dalam atau di sekitar benda dalam keadaan kesetimbangan termodinamika dengan lingkungannya atau saat ada proses pelepasan dari benda hitam tersebut atau dengan kata lain karakteristik penyerap sempurna terhadap radiasi yang mengenainya.

B.      Penjelasan Radiasi Benda Hitam Menurut Wien, Max Planck dan Ragleight-Jeans

1.    Penjelasan Radiasi Benda Hitam menurut Hukum Pergeseran Wien

Wien pada tahun 1894, dengan gagasannya yang masih bersifat umum. Selanjutnya, wien menyelidiki mengenai spektrum radiasi benda hitam, sehingga wien dapat menarik kesimpulan jika dipanaskan terus, benda hitam akan memancarkan radiasi kalor yang puncak spektrumnya memberikan warna-warna tertentu. Warna spektrum bergantung  pada panjang gelombangnya, dan panjang gelombang ini akan bergeser sesuai suhu benda. Jika suatu benda dipanaskan maka benda akan memancarkan radiasi kalor,  pada suhu rendah radiasi gelombang elektromagnet yang dipancarkan intensitasnya rendah, pada suhu yang lebih tinggi dipancarkan sinar inframerah walaupun tidak terlihat tetapi dapat kita rasakan panasnya, pada suhu lebih tinggi lagi benda mulai berpijar merah ( ± 1000oC ), dan berwarna kuning keputih- putihan pada suhu (± 2000o C). 

Hukum perpindahan Wien ini menjelaskan tentang bagaimana spektrum radiasi benda-benda hitam pada suhu berapapun berkolerasi dengan spektrum pada suhu yang lainnya. Jadi, apabila mengetahui bentuk spektrum pada suatu suhu, maka bentuk spektrum pada suhu yang lainnya dapat dihitung juga. Intensitas dari spektrum dapat dinyatakan sebagai fungsi panjang gelombang ataupun fungsi frekuensi. Sebuah akibat dari hukum perpindahan Wien adalah panjang gelombang ketika instensitas per satuan panjang gelombang dari radiasi yang dihasilkan benda hitam ketika maksimum.

2.    Penjelasan Radiasi Benda Hitam menurut Teori Rayleigh-Jeans

Pada tahun 1900 Reyleigh dan Jeans mengembangkan teori dari hukum pergeseran Wien yang berlaku untuk panjang gelombang yang lebih panjang. Teori Rayleigh-Jeans cocok dengan spektrum radiasi benda hitam untuk  panjang gelombang yang panjang, dan menyimpang untuk panjang gelombang yang pendek.

3.    Penjelasan Radiasi Benda Hitam menurut Teori Planck

Pada tahun 1900, Max Plank secara cerdas menemukan rumus dengan cara interpolasi (fitting) antara rumus Wein dan Rayleigh-Jeans.

Max Planck mengemukakan bahwa sebuah atom yang bergetar hanya dapat menyerap atau memancarkan energi kembali dalam bentuk buntelan-buntelan atau energi (yang disebut kuanta). Jika energi kuanta berbanding lurus dengan frekuensi radiasi, maka bila frekuensinya meningkat, energinya akan turut pula menjadi besar ; tetapi karena tidak satupun gelombang yang dapat memiliki energi melebihi kT, maka tidak ada gelombang berdiri yang energi kuantumnya lebih besar daripada kT. Itu secara efektif membatasi intensitas radiant frekuensi-tinggi (Panjang gelombang pendek), dan dengan demikian memecahkan persoalan bencana ultraviolet (Kenneth S. Krane, 2014 : 94-95).

C.     Definisi Efek Compton

Cara lain radiasi berinteraksi dengan atom adalah memalui efek Compton. Efek Compton ditemukan oleh Authur Holly Compton pada tahun 1923. Efek Compton merupakan salah satu eksperimen yang memberikan bukti paling nyata tentang keberadaan sifat partikel dari radiasi. Dimana radiasi dihamburkan oleh elektron hamper bebas yang terkait lemah pada atomnya. Sebagian energi radiasi diberikan kepada elektron, sehingga terlepas dari atom ; energi yang sisa diradiasikan kembali sebagai radiasi elektromagnetik. Menurut gambaran gelombang, energi radiasi yang dipancarkan itu lebih kecil daripada energi radiasi yang datang (selisihnya berubah menjadi energi kinetik elektron). Hal ini menyebabkan foton yang terhambur akan memiliki frekuensi yang lebih kecil atau panjang gelombang yang lebih besar daripada foton yang datang.

Proses hamburan ini dianalisis sebagai suatu interaksi (“tumbukan” dalam pengertian partikel secara klasik) antara sebuah foton dan sebuah elektron, yang dianggap diam.

BAB IV

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Radiasi benda hitam dapat diartikan sebuah radiasi elektromagnetik termal yang terjadi di dalam atau di sekitar benda dalam yang karakteristiknya penyerap sempurna terhadap radiasi yang mengenainya.

Penelitian tentang radiasi benda hitam melibatkan banyak sekali ilmuwan, diantanya : hukum pergeseran Wien (1894), hukum Rayleigh-Jeans (1900), dan teori Max Planck (1900).

Efek Compton adalah peristiwa hamburan yang timbul jika radiasi (sinar x) berinteraksi dengan partikel (elektron). Analisa efek Compton dapat diamati pada peristiwa tumbukan foton dengan elektron.

B.     Saran

Adapun saran yang ingin penulis sampaikan kepada pembaca adalah agar makalah ini dapat menambah pengetahuan bagi pembaca terkhususnya dalam bidang fisika mengenai fisika modern. Selain itu, agar lebih mudah memahami materi yang penulis sampaikan diharapkan kepada pembaca Perlu adanya suatu percobaan agar materi dari konsep radiasi benda hitam dan efek compton dapat di mengerti dengan optimal.

DAFTAR PUSTAKA

Indrajit, Dudi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Fisika. Jakarta : Setia Purna Invers, PT.

Malago, Jasruddin Daud. 2005. Pengantar Fisika Modern. Makassar : Badan Penerbit Universitas Negeri Makassar.

Krane, S. Kenneth. 2014. Fisika Modern. Jakarta : Universitas Indonesia (UI-Press).

Anonim. 2019. Hukum Pergeseran Wien Astronomi Benda Hitam, (online). http://fisikastudycenter.com/astronomi/322-hukum-pergeseran-wien-astronomi-benda-hitam diakses pada tanggal 13 September 2019.

Maslina, Lidia. 2017. Teori Radiasi Planck : Persamaan, Contoh Soal dan Pembahasannya, (Online). https://materiipa.com/teori-radiasi-planck diakses pada tanggal 13 September 2019.