Fisika Dasar 4

Created by:Reni Ainun Jannah 5213412023

Chandra Kurniawan 5213412030Indah Purnamasari 5213412046Dhimas Setiawan 5213412050

PENEMUAN ELEKTRON DAN SIFAT-SIFATNYA

MICHAEL FARADAY ( 1791 – 1867 )

MENEMUKAN SINAR KATODA DENGAN MELEWATKAN LISTRIK DI DALAM TABUNG GELAS YANG

DIVAKUMKAN

SIFAT – SIFAT SINAR KATODA

1. Sinar katoda dipancarkan oleh katoda dalam sebuah tabung hampa bila dilewati arus listrik (aliran listrik adalah penting)

2. Sinar katoda berjalan dalam garis lurus

3. Sinar tersebut bila membentur gelas atau benda tertentu lainnya akan menyebabkan terjadinya fluoresensi (mengeluarkan cahaya). Dari fluoresensi inilah kita bisa melihat sinar, sinar katoda sendiri tidak tampak.

4. Sinar katoda dibelokkan oleh medan listrik dan magnit; sehubungan dengan hal itu diperkirakan partikelnya bermuatan negatif

5. Sifat-sifat dari sinar katoda tidak tergantung dari bahan elektrodanya (besi, platina dsb.)

Mengamati pembelokan sinar katoda

Sinar katoda tidak tampak, hanya melalui pengaruh fluoresensi dari bahan sinar ini dapat dilacak. Berkas sinar katoda dibelokkan oleh medan magnit. Pembelokkan ini menunjukkan bahwa sinar katoda bermuatan negatif.

Thomson juga berhasil menetapkan perbandingan harga muatan negatif elektron terhadap massanya, yaitu :

e/m = - 1,76 x 10 8 Coulomb / gram.

e = muatan elektron dalam satuan Coloumbm = massa elektron dalam satuan gram

Nilai ini sekitar 2000 kali lebih besar dari e/m yang dihitung dari hidrogen yang dilepas dari elektrolisis air (Thomson menganggap sinar katoda mempunyai muatan listrik yang sama seperti atom hidrogen dalam elektrolisis air).

Berhasil menemukan muatan elektron melalui eksperimen “Tetesan Minyak”

Percikan tetes minyak dihasilkan oleh penyemprot (A). Tetes ini masuk kedalam alat melalui lubang kecil pada lempeng atas sebuah kondensor listrik. Pergerakan tetes diamati dengan teleskop yang dilengkapi alat micrometer eyepiece (D). Ion-ion dihasilkan oleh radiasi pengionan seperti sinar x dari sebuah sumber (E). Sebagian dari tetes minyak memperoleh muatan listrik dengan menyerap (mengadsorbsi) ion-ion.

e = - 1,6 x 10 -19 coloumb

R.A. MILLIKAN (1868-1953)

HIPOTESA KUANTUM PLANCK

Max Planck, ahli fisika dari Jerman, pada tahun 1900 mengemukakan teori kuantum. Planck menyimpulkan bahwa atom-atom dan molekul dapat memancarkan atau menyerap energi hanya dalam jumlah tertentu. Jumlah atau paket energi terkecil yang dapat dipancarkan atau diserap oleh atom atau molekul dalam bentuk radiasi elektromagnetik disebut kuantum.

Planck menemukan bahwa energi foton (kuantum) berbanding lurus dengan frekuensi cahaya.

Dengan persamaan

E = h.f

E= Energi (J)h= Konstanta Planck (6,626 x 10-34)F= Frekuensi (Hz)

EFEK FOTOLISTRIK

Salah satu fakta yang mendukung kebenaran dari teori kuantum Max Planck adalah efek fotolistrik, yang dikemukakan oleh Albert Einstein pada tahun 1905. Efek fotolistrik adalah keadaan di mana cahaya mampu mengeluarkan elektron dari permukaan beberapa logam (yang paling terlihat adalah logam alkali) (James E. Brady, 1990).

Susunan alat yang dapat menunjukkan efek fotolistrik ada pada gambar 1.1. Elektrode negatif (katode) yang ditempatkan dalam tabung vakum terbuat dari suatu logam murni, misalnya sesium. Cahaya dengan energi yang cukup dapat menyebabkan elektron terlempar dari permukaan logam.

Percobaan Efek Fotolistrik Memperlihatkan susunan alat yang menunjukkan efek fotolistrik, Seberkas cahaya yang ditembakkan pada permukaan pelat logam akan menyebabkan logam tersebut melepaskan elektronnya.Elektron tersebut akan tertarik ke kutub positif dan menyebabkan aliran listrik melalui rangkaian tersebut. Sumber: General Chemistry, Principles & Structure, James E. Brady, 5th ed, 1990.

Einstein menerangkan bahwa cahaya terdiri dari partikel-partikel foton yang energinya sebanding dengan frekuensi cahaya. Jika frekuensinya rendah, setiap foton mempunyai jumlah energi yang sangat sedikit dan tidak mampu memukul elektron agar dapat keluar dari permukaan logam. Jika frekuensi (dan energi) bertambah, maka foton memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan elektron (James E. Brady, 1990). Hal ini menyebabkan kuat arus juga akan meningkat. Energi foton bergantung pada frekuensinya.dengan:

h = tetapan Planck (6,626 × 10–34 J dt)c = kecepatan cahaya dalam vakum (3 × 108 m det–1)λ = panjang gelombang (m)

DUALISME GELOMBA

NG

LATAR BELAKANG MEKANIKA KUANTUM

Teori Bohr untuk atom hidrogen dapat digunakan untuk menurunkan Rumus Rydberg• Momentum angular

DUALITAS GELOMBANG-PARTIKEL CAHAYA DAN MATERI

Louis de Broglie memostulat bahwa materi bersifat gelombang• Cahaya (radiasi elektromagnetik)

Cahaya sebagai gelombang Perambatan arah x:

Definisikan



Cahaya sebagai gelombang

pada titik tertentu, mis. t = 0, dapat disederhanakan



Cahaya sebagai gelombang



Cahaya sebagai gelombang Percobaan Young 2-celah



Cahaya sebagai partikel Percobaan Compton



Cahaya sebagai partikel Percobaan Compton Jika hanya gelombang:

Eksperimen:


Louis de Broglie memostulat bahwa materi bersifat gelombang



Cahaya sebagai partikel Gelombang yang dihambur balik bergeser ke merah (’ > ), yaitu lebih sedikit energi/foton.

Energi (dan momentum) ditransfer ke elektron. Perlu mekanika relativitas untuk menyelesaikan

Cahaya adalah partikel dengan energi

HIPOTESA DE BROGLIE

Hipotesis de Broglie

• Berdasarkan keyakinan akan adanya simetri di alam, Louis de Broglie (1924) mengusulkan suatu hipotesis bahwa partikel dan gelombang EM saling berinteraksi

• gelombang EM memiliki beberapa sifat yang mirip partikel

• kumpulan partikel juga menunjukkan perilaku sebagai gelombang EM

Hipotesis de Broglie

• De Broglie mengusulkan suatu hubungan antara panjang gelombang dengan momentum partikel p = mv sebagai:

• = h/p• dengan h adalah konstanta Planck = 6.626 x

10-34 J sec.

Manfaat dari hubungan de Broglie

• Hubungan de Broglie, merupakan “jembatan” yang menghubungkan sifat partikel dari gelombang dan sifat gelombang dari partikel

• sifat dominan yang muncul adalah salah satu (tidak pernah keduanya tampil bersamaan)

• Ini dikenal sebagai “dualisme partikel gelombang”

Aplikasi hubungan de Broglie

• Efek Fotolistrik adalah percobaan yang menampilkan sifat partikel dari gelombang cahaya

• Difraksi elektron adalah percobaan yang menampilkan sifat gelombang dari partikel

EFEK COMPTON

Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.

Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton.

Tumbukan antara foton dan elektron memenuhi hukum kekekalan energi da hukum kekekalan momentum, yaitu energi sebelum tumbukan sama dengan energi sesudah tumbukan dan jumlah momentum sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi, maka pada peristiwa tumbukan foton dan elektron berlaku persamaan sebagai berikut:

hf = hf’ + (m-m0) c2

http://1.bp.blogspot.com/-qVAll8qiQKs/T2rVrIaPn7I/AAAAAAAABpk/bpxqyh84hNs/s1600/foton2.jpg

THANK YOU

Fisika Dasar 4

Documents

Transcript of Fisika Dasar 4