Contoh Soal Teori Rayleigh-Jeans
Contoh Soal Teori Rayleigh-Jeans - Rayleigh dan Jeans mengusulkan suatu model sederhana untuk menerangkan bentuk spektrum radiasi benda hitam. Penelitian mereka yaitu molekul/ muatan dinding (permukaan) benda berongga dihubungkan oleh semacam pegas. Ketika suhu benda dinaikkan, maka gerakan muatan di dalamnya akan semakin cepat, sehingga energi kinetiknya akan semakin besar pula. Getaran tersebut mengakibatkan perubahan kecepatan muatan (positif-nol-negatif-nol-positif... dst). Dengan demikian muatan selalu mendapatkan percepatan setiap saat. Muatan yang dipercepat inilah yang menimbulkan radiasi benda hitam.
Teori elektromagnetik dan termodinamika klasik menyatakan bahwa hubungan intensitas radiasi dengan panjang gelombang yang dipancarkan memiliki hasil yang dapat dibandingkan dengan kurva hasil eksperimen. Salah satu hasil perumusan klasiknya dikenal dengan persamaan Rayleigh-Jeans. Adapun persamaannya adalah sebagai berikut.
Keterangan:
k = tetapan Boltzman (1,38 x 10-23 J/K);
c = kecepatan cahaya di ruang hampa (3 x 108 m/s);
T = suhu mutlak benda (K);
λ = panjang gelombang yang dipancarkan (m); dan
I(λ) = menunjukkan distribusi intensitas (W/m2).
k = tetapan Boltzman (1,38 x 10-23 J/K);
c = kecepatan cahaya di ruang hampa (3 x 108 m/s);
T = suhu mutlak benda (K);
λ = panjang gelombang yang dipancarkan (m); dan
I(λ) = menunjukkan distribusi intensitas (W/m2).
Persamaan di atas merupakan salah satu solusi dari pandangan fisika klasik untuk menjelaskan fenomena radiasi benda hitam. Hasil perhitungan intensitas radiasi dengan persamaan Ryleigh-Jeans sesuai dengan data-data hasil percobaan. Akan tetapi kesesuaian itu hanya berlaku untuk gelombang panjang, sedangkan untuk daerah gelombang pendek (di daerah panjang gelombang ultraviolet), persamaan Rayleigh-Jeans menghasilkan nilai yang tak berhingga. Jadi, model yang diusulkan oleh Rayleigh dan Jeans sesuai untuk spektrum gelombang panjang, dan tidak sesuai untuk spektrum gelombang pendek.
Ketidaksesuaian persamaan Rayleigh-Jeans yang terjadi pada spektrum gelombang pendek ini dikenal sebagai ultraviolet catastrophe. Istilah "catastrophe” dapat diartikan sebagai kesalahan yang fatal. Hal ini menjadi permasalahan yang serius bagi fisika klasik karena dasar pemikiran Rayleigh-Jeans adalah teori elektromagnetik dan termodinamika yang telah teruji kebenarannya. Fisika klasik tidak dapat menjelaskan fenomena radiasi benda hitam, sehingga diperlukan suatu teori fisika yang baru, yaitu teori kuantum.
Ketidaksesuaian persamaan Rayleigh-Jeans yang terjadi pada spektrum gelombang pendek ini dikenal sebagai ultraviolet catastrophe. Istilah "catastrophe” dapat diartikan sebagai kesalahan yang fatal. Hal ini menjadi permasalahan yang serius bagi fisika klasik karena dasar pemikiran Rayleigh-Jeans adalah teori elektromagnetik dan termodinamika yang telah teruji kebenarannya. Fisika klasik tidak dapat menjelaskan fenomena radiasi benda hitam, sehingga diperlukan suatu teori fisika yang baru, yaitu teori kuantum.
SOAL 1
Kegagalan teori Rayleigh-Jeans dikenal dengan istilah ....
SOAL 2
Rayleigh dan Jeans mengusulkan suatu model yang sederhana untuk menerangkan bentuk spektrum dengan cara ....
SOAL 3
Sebuah benda berada pada suhu 127o C. Jika panjang gelombang yang dipancarkan 2 x 10-5 m, maka distribusi intensitas radiasinya adalah ...
SOAL 4
Pada awal abad ke 20, Rayleigh dan Jeans mengusulkan teori yang berkaitan dengan ....
SOAL 5
Teori yang dikemukakan oleh Rayleigh dan Jeans belum tepat dalam menjelaskan data-data eksperimen hubungan antara intensitas radiasi benda hitam dengan panjang gelombang yang dipancarkannya karena ....
SOAL 6
Sebuah benda dipanaskan pada suhu 227o C. Jika panjang gelombang yang dipancarkan adalah 2,5 x 10-8 m, maka distribusi intensitasnya adalah ... Jsm-3.
SOAL 7
Sebuah tungku menghasilkan distribusi intensitas 6 x 106 Jsm-3 dengan panjang gelombang 7,5 x 10-7 m. Suhu pada tungku tersebut adalah ....
SOAL 8
Dasar teori yang menjadi dasar perumusan Rayleigh dan Jeans adalah ....
SOAL 9
Menurut teori Rayleigh-Jeans, gerakan muatan yang dipercepat akan menghasilkan ....
SOAL 10
Jika suhu suatu benda ditingkatkan, maka distribusi intensitas radiasinya menjadi ....