1 / 30

SPEKTROSKOPI BINTANG II:

SPEKTROSKOPI BINTANG II:. Diagram Hertzsprung – Russell Kelas Luminositas Bintang dengan Spektrum Khusus Persamaan Boltzmann & Saha. Kompetensi Dasar: Memahami spektroskopi bintang. Judhistira Aria Utama , M.Si . Lab. Bumi & Antariksa Jur . Pendidikan Fisika FPMIPA UPI.

imogene-ferguson
Download Presentation

SPEKTROSKOPI BINTANG II:

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. SPEKTROSKOPI BINTANG II: Diagram Hertzsprung – Russell Kelas Luminositas Bintang dengan Spektrum Khusus Persamaan Boltzmann & Saha Kompetensi Dasar: Memahami spektroskopi bintang Judhistira Aria Utama, M.Si. Lab. Bumi & Antariksa Jur. PendidikanFisikaFPMIPA UPI

  2. Diagram Hertzsprung – Russell “Diagram HR menunjukkan hubungan antara luminositas (atau besaran lain yang identik, seperti magnitudo mutlak) dan temperatur efektif (atau besaran lain, seperti indeks warna (B - V) atau kelas spektrum)” Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  3. “Diagram HR menunjukkan hubungan antara magnitudo mutlak dengan temperaturnya  Fakta bahwa sebagian besar bintang berada di daerah Deret Utama, untuk sebagian besar bintang makin tinggi temperatur-nya makin terang pula cahayanya” Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  4. “Dari diagram HR terlihat bahwa bintang yang mempunyai temperatur sama dapat memiliki luminositas yang berbeda” Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  5. Bintang dalam kelas spektrum tertentu ternyata dapat mempunyai luminositas yang berbeda. Pada tahun 1913, Adam dan Kohlscutter di Observatorium Mount Wilson menunjukkan ketebalan beberapa garis spektrum dapat digunakan untuk menentukan luminositas bintang. Berdasarkan hal ini, pada tahun 1943 Morgan dan Keenan dari Observatorium Yerkes membagi bintang dalam kelas luminositas yaitu: Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  6. Kelas Luminositas Bintang (Kelas MK) Kelas luminositas bintang dari Morgan-Keenan (MK) digambarkan dalam diagram Hertzprung-Russell (diagram HR). Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  7. Klasifikasi spektrum bintang sekarang ini merupakan penggabungan dari kelas spektrum dan kelas luminositas. Contoh: G2 V : Bintang deret utama kelas spektrum G2 G2 Ia : Bintang maharaksasa yang sangat terang kelas spektrum G2 B5 III : Bintang raksasa kelas spektrum B5 B5 IV : Bintang subraksasa kelas spektrum B5 Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  8. Bintang dengan Spektrum Khusus Beberapa bintang tidak dapat dikelompokkan ke dalam klasifikasi menurut kelas spektrum dan kelas luminositas di atas  bintang dengan spektrum khusus Bintang-bintang dengan spektrum khusus: * Bintang Wolf-Rayet (WR) Spektrum menyerupai bintang kelas O namun dengan garis emisi yang lebar. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  9. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  10. * Bintang Wolf-Rayet (WR) Darimana garis emisi? Dari material yang dilon- tarkan bintang dan membentuk selubung di se- keliling bintang. Mengapa garis emisinya lebar? Selubung bintang memiliki kecepatan radial yang berbeda-beda, se- hingga terjadi penumpukan garis spektrum (emisi). * Bintang P Cygni Spektrum memiliki garis emisi kuat (dari H dan He) yang berdampingan dengan garis absorbsi di sisi gelombang yang lebih pendek  Adanya efek pelontaran massa! Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  11. Profil spektrum bintang P Cygni. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  12. * Bintang B emisi Bintang kelas B yang spektrumnya memperli- hatkan garis emisi hidrogen selain garis absorb- sinya yang normal. Garis emisinya ada yang sempit dan ada yang le- bar: Garis emisi sempit garis absorbsi sempit Garis emisi lebar  garis absorbsi lebar Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  13. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  14. * Bintang kelas A yang aneh Bintang kelas A yang mengalami perubahan kuat medan magnet secara berkala  perubahan ke- kuatan garis unsur tertentu. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  15. * Bintang raksasa dingin berkomposisi aneh Spektrum bintang dingin yang normal memper- lihatkan pita molekul oksida logam (TiO, ScO, VO). Pada bintang-bintang dingin yang aneh terlihat kehadiran pita molekul lainnya, seperti C2, CH, CN. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  16. Persamaan Boltzmann Nb gb e  Eab /kT = Na ga Tinjau suatu gas yang berada dalam keadaan setimbang termodinamik (jumlah energi yang diserap dan yang dipancarkan sama). • Dalam keadaan ini terdapat ketimbangan jumlah atom yang elektronnya bereksitasi di tingkat a (Na) dan yang bereksitasi di tingkat b (Nb). Perbandingan Na dan Nb dapat ditentukan dengan mekanika statistik, yaitu: . . . . . . (7-1) Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  17. Nb gb e  Eab /kT = Na ga ga dan gb beban statistik untuk tingkat energi a dan b L. Boltzmann (1844 – 1906) temperatur dinyatakan dalam derajat K Persamaan Boltzmann . . . . . . (7-2) tetapan Boltzmann = 1,37 x 1016 erg K1 beda energi antara tingkat a dan b Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  18. Nb gb Na ga 5040Eab + log log = T • Untuk atom hidrogen, beban statistik untuk tingkatke-n adalah gn = 2 n2. • Untuk atom pada umumnya, g = 2J + 1. J adalah momentum sudut atom. • Apabila harga k disubstitusikan dan digunakan satuan eV, maka persamaan Boltzmann dapat dituliskan dalam bentuk: . . . . . .(7-3) Dari persamaan (7-3) dapat dihitung jumlah elektron yang mengalami eksitasi dari tingkat a ke b. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  19. 5040Eab + log Pers. (7-3): log = T gb gb Nb Nb 5040E1b + log log = g1 N1 Na ga T Nn 5040E1n + 2 log n log = N1 T Contoh Penggunaan Persamaan Boltzmann Untuk atom hidrogen, a = 1, persamaan Boltzmann adalah: Oleh karena untuk atom hidrogen gn= 2n2  g1= 2, maka pers Boltzmann menjadi: Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  20. n2 1 E1n = 13,6 n2 Nn 68 500 n2  1 + 2 log n log = N1 T n2 Untuk atom hidrogen: Maka pers. Boltzmann mengambil bentuk: Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  21. Nn/N1 untuk Atom Hidrogen T < : hampir semua hidrogen netral berada di tingkat dasar. T > : populasi atom hidrogen yang berada di tingkat energi yang lebih tinggi meningkat. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  22. Persamaan Saha • Apabila atom kehilangan satu elektron, dikatakan atom terionisasi satu kali. Jika kehilangan dua elektron, dikatakan atom terionisasi dua kali, dan seterusnya. • Untuk menyatakan atom netral digunakan notasi I, terionisasi satu kali digunakan notasi II, untuk atom terionisasi dua kali digunakan notasi III, dan seterusnya. Contoh: Ca II adalah atom terionisasi satu kali Si III adalah atom terionisasi dua kali C IV adalah karbon terionisasi tiga kali, dst Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  23. Pada peristiwa ionisasi, energi pada berbagai panjang gelombang dapat diserap oleh atom. Syarat: Asalkan energi tersebut sama atau lebih besar daripada yang diperlukan untuk ionisasi. • Kelebihan energi akan digunakan untuk menambah energi kinetik elektron yang lepas. • Di atom yang mengalami ionisasi, kedudukan tingkat energi elektron yang masih diikatnya berubah. • Akibatnya garis spektrum yang ditimbulkannya akan berbeda dengan garis spektrum atom netral. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  24. Nr+1 ur+1 2 π me 3/2 e  Ir /kT 5/2 Pe = 2 kT ur Nr h2 Dalam keadaan setimbang termodinamika, laju ionisasi sama dengan laju rekombinasi:  jumlah atom yang terionisasi r kali akan tetap. Misalnya dalam suatu kumpulan gas: • jumlah atom yang terionisasi r kali adalah Nr • jumlah atom yang terionisasi r + 1 kali adalah Nr+1 Menurut Saha: massa elektron: 9,109 x 10-28 gram energi ionisasi atom yang terionisasi r kali . . . (7-4) Tekanan yang ditimbulkan oleh elektron bebas fungsi partisi untuk atom yang terionisasi r dan r+1 kali Meghnad Saha(1894 - 1956) Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  25.  5040 2ur+1 T ur  0,48  log Pe + log Nr+1 Nr log = Ir + 2,5 log T Apabila digunakan satuan eV untuk energi ionisasi dan besaran lain dinyatakan dalam cgs, persamaan Saha dapat dituliskan: . . .(7-5) • Dari persamaan (7-5) tampak bahwa pada temperatur yang tinggi dan tekanan yang rendah, jumlah atom yang terionisasi tinggi akan besar. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  26. ur+1 Nr+1 NHII 2 π me 3/2 Pe e  Ir /kT 5/2 NHI Pe = 2 kT Nr ur h2 Contoh Penggunaan Persamaan Saha Untuk hidrogen: u1 = 2, u2 = 1, Ir = 13,6 eV Dengan memasukkan harga-harga ini ke pers. Saha: diperoleh: Nilai (NHII/NHI)Pe untuk Atom Hidrogen Pada Pe = 1–10 dyne/cm2, hidrogen berubah dari hampir netral pada T = 5040 K menjadi hampir terionisasi pada T = 10.080 K. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  27. Nn /NHI Nn Nn = = 1+ NHII/NHI NH NHI + NHII Hasil dari persamaan Saha dapat dikombinasikan dengan hasil dari persamaan Boltzmann, yaitu: Nn /N1 ditentukan dari pers. Boltzmann ≈ ditentukan dari pers. Saha 1+ NHII/NHI Dengan mensubstitusikan harga-harga dalam tabel yang telah diperoleh sebelumnya ke persamaan di atas, dapat diperoleh hasil berikut ini. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  28. Nilai (Nn/NH) untuk Atom Hidrogen Jumlah atom yang tereksitasi, relatif terhadap jumlah semua atom hidrogen, naik sedikit kemudian turun kambali untuk temperatur yang lebih tinggi. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  29. Log (Nn/NH) T (oK) Perubahan NH2/NH terhadap temperatur. NH2/NH naik dengan cepat dari 2500 oK hingga 8000 oK kemudian turun kembali. Hal ini menjelaskan mengapa garis deret Balmer sangat kuat untuk bintang kelas A. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

  30. Tugas: Untuk hidrogen: u1 = 2, u2 = 1, Ir = 13,6 eV Tentukan populasi atom hidrogen yang bereksitasi dari n = 3 relatif terhadap atom hidrogen total (NH3/NH) pada Pe = 10 dyne/cm2 untuk T = 2000, 3000, 4000, . . . 20.000 K. Kemudian buatlah grafik Log (NH3/NH) vs T, dan selanjutnya jelaskan dengan bahasa Anda sendiri yang Anda dapatkan dari grafik tersebut! Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

More Related