APLIKASI STATISTIK MAXWELL-BOLTZMANN

PENGECEKKAN VALIDASI EKPERIMENTAL PADA KASUS SPEKTRAL LINEAR EMISI MOLEKUL GAS AKIBAT EFEK DOPLER

Septiko Aji * 

Mekanika statistik dalam hal ini distribusi Maxwell-Boltzmann yang dianggap sebagai statistik klasik karena masih bersifat Newtonian. Anggapan dasar dari statistik Maxwell-Boltzmann  adalah partikel dianggap identik, setiap keadaan energi dapat diisi beberapa partikel dan tidak ada batasan banyaknya partikel yang dapat mengisi keadaan energi tersebut. Partikel dalam konteks ini mengacu pada kategori partikel klasik seperti gas, ion dan atom. 

Perilaku suatu materi secara mikroskopik berhubungan erat dengan sifat mikroskopik, yang dapat diungkap melalui hokum distribusi statistik. Distribusi Maxwell-Boltzmann dalam menggambarkan keadaan atau perilaku suatu system dinyatakan dengan fungsi Y(x,p) yang dipresentasikan dalam enam kordinat x, y, z dan Px, Py, Pz. Jika terdapat sistem dengan koordinat maka peluang menentukan system tersebut dalam elemen ruang fase tersebut dapat ditulis sebagai berikut 

Jika partikel bergerak dengan kecepatan v maka fungsi peluang yang bersesuaian dengan komponen kecepatan dengan nialai diantara dan 

Persamaan di atas merupakan distribusi probabilitas untuk kecepatan sebuah partikel yang berwujud gas. Besaran dari vektor kecepatan, yang berarti pada suhu tertentu, partikel akan memiliki kecepatan yang dipilih secara acak dari distribusi, tapi lebih cenderung berada dalam satu rentang dari beberapa kecepatan yang lain. Kajian mendalam terhadap  informasi yang lebih jauh tentang perilaku gas akan sangat mudah dilakukan jika dinyatakan distribusinya dalam beberapa variabel. Distribusi energi menyatakan bagaimana partikel tersebar dengan energi berada diantara dan , berikut bentuk matematiknya

Kita ketahui kecepatan sebading dengan energi, dengan demikian bentuk persamaan distribusi energi dapat dibuat dalam bentuk distribusi kecepatan

Persamaan di atas dikenal dengan distribusi kecepatan Maxwell-Boltzmann, dan grafiknya dapat disajikan dalam gambar berikut.

Statistik Maxwell-Boltzmann yang dianggap sebagai fisika klasik banyak digunakan untuk pengungkapan suatu keadaan system gas. Beberapa kasus yang sering dijabarkan dengan statistik Maxwell-Boltzmann diantaranya kecepatan dan energi rata-rata. Pada penjelasan kali ini akan dibahasa pelebaran dari spektral emisi gas yang diakibatkan oleh efek dopler yang digunakan sebagai validasi dari distribusi kecepatan Maxwell. 


File lengkap (Fulltext)