Sebuah demonstrasi laser helium-neon 3,0 mW memancarkan cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 630 nm. Jika tetapan Planck 6,6 x 10-34 J dan cepat rambat

Kelas: XII

Mata Pelajaran: Fisika

Materi: Fisika Kuantum

Kata Kunci: Energy Planck, Konstanta Planck

Jawaban pendek:

Sebuah demonstrasi laser helium-neon 3,0 mW memancarkan cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 630 nm.

Jika tetapan Planck 6,6 × 10⁻³⁴ joule sekon dan cepat rambat cahaya dalam vakum 3,0 x 10⁸ m/s, maka jumlah photon yang dipancarkan tiap detik kira-kira....... 2,4 × 10²³ photon

Jawaban panjang:

Dalam Fisika Kuantum, dikenal teori Planck, yang menyatakan bahwa gelombang elektromagnetik (termasuk gelombang cahaya) tersusun atas partikel photon yang bergerak dengan kecepatan cahaya (C). Setiap photon ini memiliki energi yang besarnya adalah sebesar perkalian antara frekuensi (f) gelombang dengan konstanta Planck (h).

Atau dituliskan dalam rumus:

E = h. f

atau:

E = h c/λ

Dimana;

E =  Energi dari foton (dalam satuan joule)

h = konstanta Planck (senilai 6,6 × 10⁻³⁴ joule sekon)

f = frekuensi gelombang (dalam satuan Hz)

c = kecepatan rambat cahaya di ruang hampa (senilai 3,0 x 10⁸ m/s)

Sehingga bila diketahui cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 630 nm (setara dengan 6,3 × 10⁻⁷ meter), energi foton tersebut adalah:

E = h c/λ

   = (6,6 × 10⁻³⁴ )(3,0 x 10⁸) / (6,3 × 10⁻⁷)

   = 1,2474 × 10⁻¹⁷ joule

Sementara itu daya dari lampu adalah sebesar 3,0 mW. Daya ini setara dengan laju energi sebesar 3 × 10⁶ joule per detik.

Sehingga jumlah photon yang dipancarkan tiap detik kira-kira adalah sebesar:

jumlah elektron = 3 × 10⁶ / 1,2474 × 10⁻¹⁷

                        = 2,4 × 10²³ photon