Post on 24-Oct-2015
description
Fisika Klasik
Mekanika klasik diformulasikan oleh Newton, selajutnya dikembangkan oleh Lagrange dan Hamiltonian
MK sukses dalam menjelaskan gerak dinamis benda2 makro, teori gelombang cahaya (Fresnel), TeoriGelombang EM (Maxwell)
Namun pada akhir abad 19 teori klasik runtuh karena tidak dapat menjelaskan beberapa fenomena radiasi-materi
Lahirnya Kuantum
Beberapa contoh fenomena yang melahirkan mekanika kuantum
1. Spektrum Radiasi benda hitam
2. Efek foto listrik
3. Panas jenis zat padat
4. Dualisme Gelombang partikel
5. Spektrum atom Hidorgen
Hanya dapat dijelaskan dengan teori baru pada abad ke-20 yang disebut Teori Kuantum
Klasik vs Kuantum
No KlasikKuantum
1.Ukuran materi secara umum 10-2 m = 10-8 m 10-2 m = 10-8 m
2.Menggunakan mekanika Newton mekanika Einstein
3Menelaah benda-benda yang berkelajuan v rendah (v << c)
v tinggi (v c)
4Mempunyai obyek pengukuran yang observable, misalnya tekanan, suhu, volume dapat di ukur secara serentak dan akurat
Tidak observable
No KlasikKuantum
5Besaran observable dapat dikalikan secara komutatif A.B = B.A
komutatif A.B B.A
6Dimensi ruang keadaan yang digunakan berhingga
Takhingga
7Spektrum nilai semuanya kontinyu Diskrit
8.Tidak memerlukan ruang hilbert dalam analisisnya
memerlukan
1. Radiasi benda hitam
Benda hitam ideal adalah suatu benda yang menyerap semua radiasi EM yang mengenainya
Frekuensi (v)
Teori klasik yg dirumuskan oleh Rayleigh dan Jeans hanya sesuai untuk frekuensi kecil dan gagal untuk frekuensi besar
kTc
TvE3
8),(
Penyimpangan Teori Rayleigh-Jeans pada frekuensi besar dikenal dengan bencana Ultraungu
E (
v , T
) Rayleiggh-Jeans
T1
T2T1 >T2
Gambar 1. Distribusi Benda Hitam
eksperimen
k = konstanta Boltzman = 1,38 x 10-23 J/K
1. Radiasi benda hitam
Hasil eksperimen yang menarik adalah distribusi energi atau spektrum energi dari radiasi benda hitam bergantung pada cahaya dan temperatur
Teori PlanckSesuai dengan hasil eksperimen, dengan h adalah kosntatan Plack (h = 6,63 x 10-34 J/s)
1
8),(
/
3
3
kThve
v
c
hTvE
Frekuensi (v)
E (
v , T
) Rayleiggh-Jeans
Planck
h = konstanta plank = 6,63 x 10-34 J.s
2. Efek Fotolistrik
Pada tahun 1887 Heinrich melakukan esperimen penyinaran plat katoda dengan aneka cahaya dan sebagai hasilnya elektron dipancarkan dari plat katoda
V
A
Secara klalsik, sebenarnya peristiwa terpancarnya elektron dari permukaan logam yang disinari adalah hal yang wajar
Namun ada beberapa hal yang tidak bisa dijelaskan dgn fisika klasik.
2. Efek foto listrik
Beberapa hal yang tidak dapat dijelaskan klasik:1. Distribusi energi elektron
yang terpancar (fotoelektron) tidak bergantung dari intensitas cahaya
2. Tidak ada keterlambatan waktu antara datangnya cahaya pada permukaan logam dan terpancarnya elektron
3. Energi foto elektron bergantung pada frekuensi cahaya yang digunakan
K = E - Wo
K
Frekuensi ( v )
Menurut Einstein energi yang sampai pada permukaan logam menjadi energi yang terlokalisasi E = n h v n= 1,2,3,...Dimana energi cahaya tsb dinamakan foton /kuanta (paket cahaya)
3. Panas Jenis Zat Padat
Teori klasik meramalkan bahwa kapasitas panas pada volume tetap tidak bergantung pada suhu
moleKkalRT
uC
VV ./63
Secara klasik panas jenis per mole sama untuk semua zat pada semua suhu.
Bebrapa zat padat memenuhi teori di atas, tapi tidak betul untuk suhu rendah T 0
Mengikuti planck , Einstein (1906 ) mengasumsikan suatu zat dapat digambarkan dengan sekumpulan osilator harmonik yang energinya hanya bisa diskrit (nhv)
2/
/2
13
T
TE
BV
VE
E
e
e
TNk
T
uC
Klasik
EksperimEinstein
6 R
CV
TGambar. Kapasitas molar Zat
bo
E
kh
Einsteinsuhu
/
4. Dualisme gelombang
Menurut fisika klasik Gelombang terpisah secara absalut dari materi, yang artinya keduanya mempunyai sifat dan perilaku yang khas dan tidak dapt saling menggantikan
Hal ini terbantah oleh:
1. Arthur Campton yang melakukan eksperimen penembakan sinar X terhadap bahan
2. Hipotesis de Broglie
Efek Compton
Campton mengusulkan:1. Foton mempunyai momentum sebagai partikel2. Proses hamburan adalah tumbukan elastis antara foton dan
elektron
cos1' cm
h
o
Hipotesis de Broglie
Partikel (seharusnya juga) mempunyai sifat Gelombang). Partikel bermasa m dan bergerak dengan laju v mempunyai panjang gelombang
p
h
mv
h
Dari kedua ilmuwan di atas disimpulkan bahwa, gelombang dapat bersifat partikel dan sebaliknya partikel dapat bersifat gelombang
Partikel Gelombang
4. Teori Atom klasik
Rutherford membuat model atom yang mengambil analogi tata surya yg mana planet-planet mengitari matahari. Hipotesisnya:
elektron atom hidrogen beredar di sekitar inti hanya 10-6 detik, kemudian ia jatuh ke dalam inti. Karena menurut pemahaman klasik elektron akan memancarkan energi selama mengitari inti
spektrum optik dari atom adalah spektrum kontinu
Mekanika klasik (Newton, Lagrange, Hamilton dll) sukses menjelaskan gerak dinamis benda-benda makroskopis. Cahaya sebagai gelombang (Fresnel, Maxwell, Hertz) sangat berhasil menjelaskan sifat-sifat cahaya.
Pada akhir abad 19, teori-teori klasik di atas tidak mampu memberikan penjelasan yang memuaskan bagi sejumlah fenomena “berskala-kecil” seperti sifat radiasi dan interaksi radiasi-materi.
Akibatnya, dasar-dasar fisika yang ada secara radikal diteliti-ulang lagi, dan dalam perempat pertama abad 20 muncul berbagai pengembangan teori seperti relativitas dan mekanika kuantum
4. Teori Atom BhorDua kesimpulan Rutherford tidak sesuai dengan hasil eksperimen Balmer yg berupa spektrum Diskrit. Sehingga Neils Bhor mengajukan model atom berikut:
1. Elektron bergerak mengelilingi inti dengan gerak melingkar serba sama dalam gaya Coulumb dan sesuai dengan hukum Newton
2. Orbit elektron yang diijinkan hanya orbit yg memungkinkan momentum sudut elektron adalah kelipatan bulat dari h/2, yaitu: L = mvr = bar.h
3. Jika elektron berada pada orbit yang diijinkan, elektron tidak memancarkan energi
4. Jika elektron meloncat dari lintasan ke-i menuju ke-j, maka foton dengan frekuensi v dipancarkan (Ei > Ej) atau diserap (Ei < Ej)
Latihan
1. Stasiun Radio berdaya 1 kW bekerja pada frekuensi 98 Mhz. Berapa jumlah foton perdetik yang dipancarkan sumber?
2. frekuensi ambang efek foto listrik dari logam 1,1 x 1015 Hz. Hitung energi kinetik elektron (dalam eV) bila cahaya berfrekuensi 1,1 x 1015 Hz di sinarkan pada permukaan tembaga
3. Berapakah tegangan yang harus dipasang pada sinar-X, supaya sinar-X yang terpancar panjang gelombangnya 1,5 amstrong
4. Berkassinar X dengan panjang gelombang 0,56 amstrong terhambur oleh elektron bebas ke arah 45 terhadap arah datangya. Berapakah panjang gelombang sinar-X yang digunakan
Click to edit title style
TitleThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.
TitleThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.
TitleThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.
Contents
Click to add Title in herePowerPoint Diagrams designed by ThemeGallery.
Click to add Title in herePowerPoint Diagrams designed by ThemeGallery.
Click to add Title in herePowerPoint Diagrams designed by ThemeGallery.
Click to add Title in herePowerPoint Diagrams designed by ThemeGallery.
3
2
4
1
Click to edit title style
Text in here
Text in here
Text in here
Text in here
Text in here • ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.
• ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.
• ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.
• ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.
• ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.
Click to edit title style
Text in here
ThemeGallery is a Design Digital Content
& Contents mall developed
by Guild Design Inc.
Add your text in here
Add your text in here
Add your text in here
ThemeGallery is a Design Digital Content
& Contents mall developed
by Guild Design Inc.
ThemeGallery is a Design Digital Content
& Contents mall developed
by Guild Design Inc.
Click to edit title style
Add Your TextAdd Your Text
Add Your Text
Add Your Text
Add Your Text
Add Your Text
Text
Click to edit title style
Phase 1Phase 1 Phase 2Phase 2 Phase 3Phase 3
ThemeGallery is a Design Digital
Content & Contents mall developed
by Guild Design Inc.
ThemeGallery is a Design Digital
Content & Contents mall developed
by Guild Design Inc.
ThemeGallery is a Design Digital
Content & Contents mall developed
by Guild Design Inc.