Upload
doduong
View
225
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
Oleh :
Chatief KunjayaKK Astronomi, ITB
TPOA, Kunjaya 2014
Kompetensi Dasar XI.3.10 Menganalisis gejala dan ciri-ciri gelombang
secara umum
XII.3.1 Menerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi
XII.3.7 Mengevaluasi pemikiran dirinya tentang radiasi elektromagnetik, pemanfaatannya dalam teknologi dan dampaknya pada kehidupan
XII.4. Menyajikan hasil analisis tentang radiasi elektromagnetik, pemanfaatannya dalam teknologi dan dampaknya pada kehidupan
TPOA, Kunjaya 2014
Gelombang EM sumber informasiutama benda langit Bintang-bintang memancarkan gelombang elektro-
magnetik, pada berbagai panjang gelombang, sinar γ, sinar X, cahaya tampak, gelombang radio dan lain-lain
Pendeteksian dan analisis gelombang EM itumemberikan berbagai informasi tentang benda langit
Pada awalnya orang hanya bisa mendeteksi gelombangcahaya tampak yang mempunyai panjang gelombangantara 4000Å hingga 8000Å.
Dengan berkembangnya teknologi panjang gelombanglain pun dapat dideteksi dan ternyata memberikaninformasi lain yang kaya.
TPOA, Kunjaya 2014
Spektrum Gelombang EM
TPOA, Kunjaya 2014
Matahari pada berbagai λ
TPOA, Kunjaya 2014
Hukum Radiasi Planck Pancaran EM dari benda langit tidak merata untuk
semua panjang gelombang, melainkan mempunyaidistribusi tertentu.
Suatu bintang lebih banyak memancarkan cahayabiru, yang lain cahaya merah, misalnya.
Meski pun demikian, ada suatu hukum yang sederhana dan bersifat paling umum berlaku padabanyak bintang, yaitu hukum radiasi Planck.
Dengan hukum ini kita dapat melihat hubunganantara distribusi energi radiasi bintang denganTemperatur
TPOA, Kunjaya 2014
Hukum Radiasi Planck Hukum radiasi Planck dapat dinyatakan dengan
sebuah rumus sederhana
1
12)(
/5
2
kThce
hcTB
Pancaran radiasi bintang-bintang memang tidak samapersis dengan rumus itu, namun kecenderungan umumnyademikian. Faktor-faktor lain menyimpangkan distribusiteramati dari hukum Planck
Dari rumus tersebut nampak bahwa B hanya bergantungpada λ dan T.
Asumsi hukum Planck adalah pemancar besifat bendahitam
TPOA, Kunjaya 2014
TPOA, Kunjaya 2014
Distribusi Wien Puncak distribusi radiasi memberikan indikasi
temperatur benda
Wien memberikan rumus sederhana yang menunjukkan hubungan antara posisi puncakdistribusi dengan temperatur
T
2898,0max
TPOA, Kunjaya 2014
Luminositas Jika kita jumlahkan energi dari seluruh panjang
gelombang yang dipancarkan benda hitam, dengancara mengintagrasikan rumus hukum Planck terhadappanjang gelombang, diperoleh rumus sederhana yang menghubungkan energi total yang dipancarkan secararadiasi, atau luminositas oleh benda hitam dengantemperatur benda hitam itu.
4TB
TPOA, Kunjaya 2014
Ukuran terang bintang
Mengukur energi yang dipancarkan bintang tidak praktisuntuk orang awam
Biasanya orang membandingkan terang satu benda denganbenda lain
Astronom mempunyai cara khusus untuk menyatakanterang bintang secara sederhana sejak ribuan tahun yang lalu, dipelopori oleh Hipparchus
Bintang-bintang dikelompokkan menjadi 6 kelas menurutkecerlangannya, sehingga hanya dengan melihat langsungorang dapat memberikan gambaran tentang terang suatubintang.
Sistem itu disebut sistem magnitudo
TPOA, Kunjaya 2014
Magnitudo Pogson Ketika astronom mempunyai cara yang lebih baik
dalam mengukur cahaya bintang, didapati bahwa, pembagian kelas kecerlangan itu bersifat logaritmik
Pogson mengusulkan suatu rumus sederhana yang yang menghubungkan ukuran kecerlangan denganenergi yang diterima pengamat dari bintang, tapi tetapmerujuk pada penilaian terang bintang dariHipparchus
2
121 log5,2
f
fmm
TPOA, Kunjaya 2014
Contoh soal
Sebuah bintang yang magnitudonya 1,8 diketahui fluksnya
10-8 watt/m2. Berapakah fluks bintang yang magnitudonya
4,3?
Jawab :
Diperoleh : f2 ≈ 10-9 watt/m2.
2
121 log5,2
f
fmm
2
810
log5,23,48,1f
TPOA, Kunjaya 2014
Kuadrat Kebalikan Jika kita melihat sumber cahaya, semakin jauh sumber itu
nampak semakin redup.
Fenomena ini dapat dinyatakan secara matematis sbb :
24 r
LE
Dengan demikian, jika kita dapat mengetahui pancaranenergi yang diterima pengamat pada suatu posisi, kitadapat menghitung pada posisi lain
Jika melihat hubungan energi dan magnitudo, artinya kitadapat mengetahui seberapa terang suatu obyek pada suatuposisi, jika di posisi lain kita tahu magnitudonya
TPOA, Kunjaya 2014
Contoh Soal
Menurut hukum radiasi, benda hitam akanmemancarkan energi total yang sebanding dengantemperatur pangkat empat. Jika setiap lapisan Mataharidianggap memancarkan radiasi seperti benda hitam, temperatur permukaan Matahari adalah 5800 K dandiameternya 1,4 juta km, berapakah temperaturMatahari pada kedalaman 525 000 km daripermukaannya?
TPOA, Kunjaya 2014
JawabRadius Matahari RM = 700 000 km.
Luminositas Matahari : 42
4 MM TRL
R
M
Total energi yang keluar darilapisan dalam Matahari juga harussama karena harus memenuhihukumkekekalan energi.Pada kedalaman 525 000 km, total energi yang keluar dari pusatadalah total energi yang keluar daribola dengan radius R’ = 700 000 – 525 000 = 175 000 km.
TPOA, Kunjaya 2014
Jawab
T'=11600 K
42424''4 MM TRTRL
2225800
175000
700000
'' M
M TR
RT
TPOA, Kunjaya 2014
Distribusi energi Bintang Distribusi energi radiasi bintang tidak sama persis
dengan distribusi hukum Planck
Salah satu sebabnya adalah adanya garis-garis serapan.
Garis garis serapan ini adalah bukti bahwa cahaya yang tercipta di pusat bintang mengalami serapan di lapisan atas permukaan bintang
Pola garis-garis serapan satu bintang dengan lainnyaberbeda-beda, namun ada satu sifat umum, yaitubahwa sebagian besar bintang menunjukkan garis-garis serapan hidrogen
TPOA, Kunjaya 2014
(Å)
Spektrum Bintang Kelas G
0
20
40
60
80
100
120
140
3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500
Panjang Gelombang
Inte
nsita
s
HHHH
H
G band
K+H Lines
Mg IMg I
TPOA, Kunjaya 2014
(Å)
Spektrum Bintang Kelas A
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500
Panjang Gelombang
Inte
nsitas
H
H
H
HH
HH
H
TPOA, Kunjaya 2014
Efek Doppler Pada gelombang suara kita dapat mengamati efek
Doppler jika sumber suara bergerak menjauhi ataumendekati kita
Demikian juga dengan gelombang elektromagnetik.
Panjang gelombang elektromagnetik akan nampakmemanjang jika obyek menjauh dan memendek jikaobyek mendekat
Besarnya perubahan itu dapat dinyatak dengan rumus
c
v
TPOA, Kunjaya 2014
Efek Doppler pada spektrum bintang
a
b
c
TPOA, Kunjaya 2014
Contoh Soal
Dari hasil eksperimen di laboratorium garis Balmer Hβ
semestinya muncul pada panjang gelombang 4861,3 Ǻ. Pada spektrum sebuah bintang, garis ini muncul padapanjang gelombang 4863,7 Ǻ. Berapakah kecepatanradial bintang itu terhadap pengamat ? menjauh ataumendekat?
TPOA, Kunjaya 2014
JawabΔλ = 4863,7 – 4861,3 = 2,4 Ǻ.
cv
Dengan asumsi bahwa kecepatan cahaya di ruanghampa 300 000 km/detik, maka dapat diperoleh v = 148,1 km/s, menjauh. Alasan : panjang gelombangteramati lebih besar dari pada panjang gelombangdiam.
TPOA, Kunjaya 2014
Gerak BintangDengan mengacu pada hukum Doppler, pola pergeseran garisspektrum dapat diketahui menggambarkan pola gerakan bintang
TPOA, Kunjaya 2014
TPOA, Kunjaya 2014
TPOA, Kunjaya 2014
Model alam semesta Dari pengamatan spektrum galaksi oleh Edwin Hubble,
yang dianalisis dengan bantuan hukum Doppler telah lahirteori ledakan besar (big bang)
Garis-garis serapan/emisi pada spektrum galaksi umumnyabergeser ke arah panjang gelombang lebih panjang karenaefek Doppler
Hal ini mengindikasikan bahwa galaksi-galaksi umumnyabergerak menjauhi Bumi
Semakin redup galaksi, semakin besar pergeseran garisnya
Hal ini diinterpretasikan bahwa alam semesta inimengembang, dan bermula dari suatu ledakan besar
TPOA, Kunjaya 2014
Hdv TPOA, Kunjaya 2014
Soal-soal(OSN 2008) Puncak spektrum pancaran bintang A terdeteksi pada panjang gelombang 2000 Angstrom, sedangkan puncak spektrum bintang B berada padapanjang gelombang 6500 Angstrom, berdasarkandata ini maka
a. Bintang A 0,31 kali lebih terang daripada bintang B
b. Bintang B 0,31 kali lebih terang daripada bintang A
c. Bintang A 3,25 kali lebih terang daripada bintang B
d. Bintang B 3,25 kali lebih terang daripada bintang A
e. Bintang A sama terangnya dengan bintang B
TPOA, Kunjaya 2014
Soal-soal(OSN 2008) Sebuah galaksi yang sangat jauh terdeteksioleh sebuah detektor yang berada di sebuah satelit di luar atmosfer Bumi mempunyai kecepatan radial 3000 km/s. Pada panjang gelombang berapakah garis Lyman Alpha terdeteksi oleh detektor ini? pilih yang paling dekat!
a. 1216,21 Angstrom
b. 1200,21 Angstrom
c. 1228,16 Angstrom
d. 1216,01 Angstrom
e. 1220,01 Angstrom
TPOA, Kunjaya 2014