E.5 · Fusi dan bintang-bintang

Lembar kerja ini mencakup topik HL terpilih untuk kurikulum yang pertama kali diassesmen pada 2025; ini bukan keseluruhan silabus.

Prasyarat: baca kuantitas dan satuan yang ditentukan, serta gunakan aritmatika dan kondisi model di bawah ini.

Contoh-contoh ini orisinal dan fiksi: mereka bukan pengukuran nyata atau investigasi mahasiswa sungguhan.

Apa yang akan menjelaskan observasi ini?

• Dua bintang dapat memiliki kecerahan semu yang sama meskipun luminositasnya berbeda. Jarak mengubah fluks yang mencapai pengamat.

Bangun modelnya

• Luminositas adalah total daya yang dipancarkan; fluks adalah daya yang diterima per satuan luas.
• Spektrum bintang membawa informasi tentang suhu permukaan dan komposisi.
• Fusi mentransfer energi saat inti ringan bergabung.
• luminositas: Total daya yang dipancarkan.
• Fluks: Daya yang diterima per satuan luas.

Pilih bukti yang dapat mengujinya

• Untuk emisi isotropik tanpa penyerapan, fluks mengikuti hubungan kuadrat terbalik dengan jarak.
• Kecerahan yang diamati saja oleh karena itu tidak dapat menetapkan luminositas.

Di laboratorium: Jaga konsistensi satuan jarak, identifikasi besaran mana yang melekat pada bintang, dan bedakan bukti observasi dengan model evolusi bintang. Jangan menyamakan tahap raksasa merah dengan semua kemungkinan sisa akhir.

Bekerja dari kuantitas yang diketahui

• Diketahui: jarak berlipat ganda sementara luminositas tetap.
• Gunakan F sebanding dengan 1/d².
• Rasio fluks = 1/2² = 1/4.
• A flux of 12 units becomes 3 units.
• Ini mengasumsikan tidak ada perubahan pada penyerapan atau output sumber.

Gantian Anda: Sumber memberikan fluks 18 unit. Temukan fluks pada tiga kali jarak.

Periksa kesimpulan dan batasannya

• Matahari tidak diperkirakan akan menjadi supernova.
• Pergeseran merah dapat mendukung ekspansi kosmologis; ini tidak berarti setiap objek terdekat harus bergerak menjauhi setiap pengamat.

Tidak benar: Kecerahan tampak saja selalu menentukan luminositas bintang. Kecerahan tampak bergantung pada jarak serta luminositas (F = L/4 pi d^2). Bintang yang tampak redup mungkin sangat terang tetapi berada jauh, sehingga kecerahan saja tidak dapat menetapkan luminositas tanpa jarak.

Kunci:

• Luminositas adalah total daya yang dipancarkan; fluks adalah daya yang diterima per satuan luas.
• Untuk emisi isotropik tanpa penyerapan, fluks mengikuti hubungan kuadrat terbalik dengan jarak.
• Perhatikan: Matahari tidak diperkirakan akan menjadi supernova.

Tulis berdasarkan fluks 5 satuan

• Sumber memberikan fluks 45 unit.
• Temukan fluks pada tiga kali jarak. Kecerahan semu saja tidak memberikan luminositas.

Tulis dari jarak tiga kali lipat

• Sumber memancarkan fluks 45 satuan pada jarak d.
• Pada 3d: 45 ÷ 9 = 5 satuan — hukum kuadrat terbalik, sekali lagi.

Tulis dari jebakan kecerahan semu

• Sirius lebih terang daripada Betelgeuse di langit kita, namun Betelgeuse memancarkan jauh lebih banyak cahaya.
• Kecerahan semu memperhitungkan jarak (F = L ÷ 4πd²) — "terang di langit" adalah klaim tentang d sama banyaknya dengan L.

Tulis dari perbandingan luminositas

• Bintang A memberikan daya dua kali matahari pada jarak dua kali jarak matahari.
• Fluksnya di sini = 2 ÷ 2² = setengah matahari — luminositas adalah emisi; fluks adalah apa yang TIBERANGA, dibagi dengan 4πd².