FAILURE OF CLASSICAL PHYSICS EXPLAINING

QUANTUM MECHANICSAdli Hadiyan Munif (1301694) dan Nurmalia Gusni (131702)Kimia Fisika C – KIM 035

INTRODUCTION Pengenalan mekanika kuantum didorong oleh kegagalan fisika klasik dalam menjelaskan sejumlah fenomena mikrofisik yang teramati pada akhir abad 19 – awal abad 20.

INTRODUCTION Fisika klasik berdasar pada tiga asumsi “nyata”, yaitu :Suatu partikel bergerak pada suatu lintasan, suatu jalur dengan posisi pasti dan punya momentum masing-masing.Pergerakan apapun bisa dieksitasi ke suatu keadaan ataupun energi manapun. Gelombang dan partikel merupakan konsep yang berbeda.

INTRODUCTION Memasuki abad ke 20, fisika klasik, yang tidak dapat disangkal kala itu, ditantang oleh dua tantangan besar, yaitu :Area relativitasArea mikroskopik

INTRODUCTION Kegagalan fisika klasik dalam menjelaskan beberapa fenomena mikroskopik—seperti radiasi benda hitam, efek fotolistrik, kestabilan atom, dan spektroskopi atom—menyebabkan terbukanya jalan untuk menemukan ide baru diluar lingkup asalnya.

RADIASI BENDA HITAM Radiasi benda hitam merupakan salah satu ketidaksesuaian paling dikenal antara teori dan percobaan pada fisika klasik. Secara klasik, kerapatan energi cahaya (dρ) dijelaskan dengan persamaan berikut :

Hal ini membawa ke suatu permasalahan yang dikenal dengan sebutan “UV Catastrophe”. Pada 1900, Max Planck berhasil menjelaskan radiasi benda hitam dan menurunkan persamaan tersebut menjadi akurat dan dapat menjelaskan hasil percobaannya:

RADIASI BENDA HITAM

Figure 1: Plot garis melukiskan model klasik dari radiasi benda hitam yang berhimpitan dengan model kuantum dari radiasi benda hitam. Model kuantum sesuai dengan nilai eksperimen, dimana model klasik berbeda pada frekunesi tinggi perbedaan inilah yang dikenal dengan UV Catastrophe.

KAPASITAS PANAS MOLAR PADA VOLUME KONSTAN (CV) Secara klasik, kapasitas panas molar pada volume konstan setimbang dengan 3R, dimana R adalah konstanta molar gas Model ini cocok pada (percobaan dengan) suhu tinggi tapi tak cocok jika suhunya diturunkan.

KAPASITAS PANAS MOLAR PADA VOLUME KONSTAN (CV)

Figure 2: Line plot of the classical and quantum models for heat capacity at constant volume.

EFEK FOTOLISTRIK

EFEK FOTOLISTRIK

EFEK FOTOLISTRIK

EFEK FOTOLISTRIK : PENJELASAN

EFEK FOTOLISTRIK : PENJELASAN

EINSTEIN TO THE RESCUE

PENJELASAN EINSTEIN

STABILITAS ATOM

STABILITAS ATOM

STABILITAS ATOM

KESIMPULAN Mekanika klasik menjelaskan dengan akurat terhadap sistem yang mudah diamati. Objek-objek dengan ukuran, suhu, kecepatan “normal” sesuai dengan model mekanika klasik. Hanya saja, jika sistem yang diamati mulai berbeda dengan ketentuan di atas, maka faktor-faktor kuantum mulai digunakan. Suatu aspek penting dalam model mekanika kuantum ialah faktanya yaitu seiring dengan kondisinya mendekati “normal”, model mekanika kuantum akan mendekati model mekanika klasik. Fisika klasik mengasumsikan partikel-partikel bergerak bersama pada suatu lintasannya dan bisa mengeluarkan energi dalam jumlah berapapun. Kegagalan fisika klasik pada beberapa fenomena yang teramati, seperti emisi benda hitam dan efek fotolistrik diselesaikan dengan gagasan kuantisasi dan dualitas-gelombang partikel, dan ini menunjukkan bahwa mekanika klasik adalah penjelasan yang mendekati dasar dari mekanika kuantum.

SUMMARY Secara ringkas, mekanika kuantum adalah teori yang menjelaskan dinamisnya suatu zat pada skala mikroskopik. Mekanika kuantum penting untuk dipelajari karena hanya mekanika kuantum-lah “struktur” yang tepat untuk menjelaskan dunia mikrofisika. Penting juga untuk memahami fisika dari padatan, laser, semikonduktor dan alat-alat superkonduktor, plasma, dll. Singkatnya, mekanika kuantum adalah dasar dari semua fisika modern: keadaan padat, molekular, atom, nuklir, dan fisik partikel, optik, termodinamik, mekanika statisitik, dan lainya. Tidak hanya itu, mekanika kuantum juga dianggap sebagai dasar bagi kimia dan biologi.

SUMMARY Mekanika kuantum mendekati Mekanika klasik ketika :: Ini teramati saat fenomena radiasi benda hitam.: Ini teramati pada fenomena kapasitas panas.: Ini teramati ketika batas ditentukan pada untuk rata-rata energi mekanika kuantum . Perhatikan bahwa limit ini setimbang dengan rata-rata energi klasik .: Ini dikenal sebagai korespondensi Bohr.

FIGURE 3Figure 3: Grafik garis dari kemungkinan menemukan suatu partikel pada suatu posisi yang ditentukan terhadap dua persamaan gelombang yang dievaluasi pada n yang berbeda.

REFERENCE Atkins, Peter dan Julio de Paula. 2011. Physical Chemistry for the Life Sciences, Second Edition. W.H. Freeman and Company. USA. Larsen, Delmar. Classical vs. Quantum Mechanics. (http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Quantum_Mechanics/01._Waves_and_Particles/Classical_vs._Quantum_Mechanics, accessed on Saturday, September 5th, 2015). Phillips, A.C. 2003. Introduction to Quantum Mechanics. John Wiley & Sons, Ltd. USA. Raamsdonk, Mark Van. 2008. Failures of Classical Physics and the Birth of Quantum Mechanics. (http://admin.triumf.ca/docs/seminars/Sem3154321373-26928-1.Sem20081129_VanRaamsdonk.pdf). TRIUMF. Canada. Whittaker, A.G., A.R. Mount, M.R. Heal. 2000. Instant Notes, Physical Chemistry. John Wiley & Sons, Ltd. USA. Zettili, Nouredine. 2009. Quantum Mechanics Concepts and Applications, Second Edition. John Wiley & Sons, Ltd. USA.