close

Teori Rayleigh-Jeans

Teori Rayleigh-Jeans – Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tentang radiasi benda hitam dan hukum pergeseran Wien. Hukum pergeseran Wien menjelaskan bahwa “Panjang gelombang untuk intensitas cahaya maksimum berkurang seiring dengan meningkatnya suhu”. Hukum ini mengkaji tentang hubungan intensitas radiasi benda hitam dengan panjang gelombang yang dipancarkannya. Hukum ini menjadi bahan diskusi yang sangat menarik bagi para Ilmuwan saat itu, sehingga pada awal abad ke 20 muncul dua orang fisikawan yaitu Lord Rayleigh danJeans yang menjelaskan kembali bentuk spektrum radiasi benda hitam yaitu kaitannya antara intensitas cahaya dengan panjang gelombang. Penjelasan Rayleigh dan Jeans ini memunculkan teori baru yaitu teori Rayleigh-Jeans.

Teori-Rayleigh-Jeans Teori Rayleigh-Jeans

Teori Rayleigh-Jeans

Tahukah kalian apa itu teori Rayleigh-Jeans? Untuk menjawab pertanyaan di atas, marilah kita pelajari topik tentang teori Rayleigh-Jeans dengan penuh saksama.

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.

Teori-Rayleigh-Jeans Teori Rayleigh-Jeans

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).

          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.

Catatan

▀ Gelombang panjang = gelombang yang memiliki panjang gelombang panjang atau                                             berfrekuensi rendah.
▀ Gelombang pendek = gelombang yang memiliki panjang gelombang pendek atau                                             berfrekuensi tinggi.

          Untuk meningkatkan pemahaman kalian tentang topik yang sudah dipelajari marilah perhatikan contoh soal berikut ini.

Contoh Soal

Jika k = 1,38 x 10-23 J/K, tentukan distribusi intensitas sebuah benda yang memiliki panjang gelombang 1,00 x 10-5 m dan suhu 27o C.
Penyelesaian
Diketahui
k = 1,38 x 10-23 J/K
λ = 1,00 x 10-5 meter
T = 300 K
Ditanyakan: I(λ) ?
Jawab:

Teori-Rayleigh-Jeans Teori Rayleigh-Jeans

Jadi, distribusi intensitasnya adalah 2,484 π x 108 Jsm-3.

Sekian dulu ya, untuk meningkatkan pemahaman silahkan kalian kerjakan soal-soal pada quiz. Selamat Belajar!

Teori Rayleigh-Jeans | Admin | 4.5