1. A. Jelaskan perbedaan fisika klasik dan fisika kuantum

Secara garis besar, fisika dapat dibagi menjadi dua yaitu fisika klasik dan fisika modern. Fisika klasik umumnya mempelajari materi dan energi dari suatu kejadian keseharian yang mudah diamati (kondisi normal). Beberapa topik bahasannya adalah mekanika, termodinamika, bunyi, cahaya, dan elektromagnet (listrik dan magnet).Pada fisika kuantum (modern), materi dan energi yang dipelajari sering kali berada pada kondisi ekstrem dimana kondisi tersebut berada pada skala sangat besar ataupun sangat kecil. Sebagai contoh, topik mekanika kuantum,kemudian atom dan intinya,atau fisika partikel elementer (FPE) yang skalanya lebih kecil daripada atom dan inti. Bidang FPE ini dikenal pula dengan nama fisika energi-tinggi.Cahaya tersusun dari paket-paket energi diskret yang diberi namafoton. Masing-masing foton memiliki energi sesuai dengan frekuensinya. Persamaan energi foton Einstein adalah sebagai berikut:E = h atau E = hc/

B. Apa ciri orbital terkait bilangan kuantum berikut ini:1. Bilangan Kuantum Utama(n)Dalam atom hidrogen, nilai n menentukan energy orbital. Untuk sebuah atom, nilai bilangan kuantum utama berkisar dari 1 ke tingkat energi yang mengandung elektron terluar. Bilangan kuantum utama mempunyai nilai sebagai bilangan bulat positif 1, 2, 3, dst. Dan nilai-nilai tersebut dilambangkan dengan hurug K, L, M, dst. Hal ini dapat dilihat pda tabel dibawah ini.KulitKLMNO

Nilai n12345

2. Bilangan Kuantum Azimut (l)Energi sebuah elektron berhubungan dengan gerakan orbital yang digambarkan dengan momentum sudut. Nilai ini menggambarkan subkulit yang dimana elektron berada. Adapun bentuk orbital dengn nilai bilagan kuantum azimuth ialah: l=0 bentuk orbitalnya s (sharp) l=1 bentuk orbitalnya p (principle) l=2 bentuk orbitalnya d (diffuse) l=3 bentuk orbitalnya f (Fundamental)

3. Bilangan Kuantum Magnetik(m)Adapun bentuk orbital pada bilangan kuantum magnetik seperti pada tabel dibawah ini.

Kulit (n)Subkulit (l)Nama Orbital (nl)Orientasi (m1)Jumlah OrbitalMaksimum Terisi

n = 1l = 01sml= 012 e-

n = 2l = 02sml= 1, 0-112 e-

l = 12pml= 1, 0-136 e-

n = 3l = 03sml= 012e-

l = 13pml= 1, 0-136 e-

l = 23dml= 2, 1, 0, -1, -2510 e-

C. Bagaimana n1 dalam persamaan rydbergPersamaan rydberg dapat diaplikasikan tidak hanya pada spektrum emisi akan tetapi juga pada spektrum serapan (absorpsi) dimana yang diamati ialah hilangnya intensitas cahaya setelah melalui sampel. Rumus rydberg dapat ditulis menjadi ............................(1)Dalam rumus rydberg ini terdapat beberapa deret-deret lain diantaranya terdapat deret lymann,deret pascen,deret bracket,dan deret pfund. Pola dari hasil deret-deret ini memliki keserupaan yang dapat dirangkum menjadi 1 persamaan,yaitu persamaan spektrum hidrogen................(2)dimana Sehingga apabila rumus R dimasukkan dalam persamaan 2 kita akan mendapatkan persaaan spektrum hidrogen,yaitu........(3)Baik nilai m dan nilai n keduanya merupakan bilangan bulat.Didalam soal dikatakan n1 seperti apa. n1 dalam rumus rydberg ialah deret lymann.D. Jelaskan perbedaan spektra emisi dan spektra absorpsiSpektra absorpsi ialah spektrum yang terjadi karena terjadinya penyerapan panjang gelombang oleh suatu zat terhadap radiasi gelombang elektromagnetik yang memiliki spektrum kontinu. Sedangkan spektrum emisi ialah spektrum yang dihasilkan oleh suatu zat yang memancarkan gelombang elektromagnetik. Umumnya spektrum emisi terbagi menjadi 3, yaitu: Spektrum pita yang dihasilkan oleh gas dalam keadaan keadaan molekul (contohnya H2,N2, dan O2) Spektrum garis yang dihasilkan oleh gas yang memiliki tekanan rendah Spektrum kontinu yang terdiri atas cahaya dengan semua panjang gelombang,meskipun intensitas cahaya yang berbeda.

Dari penjelasan diatas model atom bohr akan bekerja pada spektrum absorpsi dibandingkan spektrum emisi.

E. Kenapa model Bohr tidak memprediksi garis spektra untuk atom selain hidrogen ?Model Bohr tidak dapat memprediksi garis spektra untuk atom selain hidrogen dikarenakan :1) Model Bohr lebih menjelaskan secara rinci mengenai emisi dan penyerapan spektrum atom hidrogen. Penjelasan ini akan memprediksi panjang gelombang di mana cahaya dipancarkan atau diserap oleh atom. Namun, tidak memprediksi emisi atau penyerapan panjang gelombang unsur lain dengan benar. Untuk penetuan panjang gelombang digunakan persamaan dibawah ini

yang bekerja untuk semua atom dan molekul. Persamaan tersebut adalah formula yang umum digunakan dalam mencari panjang gelombang.2) Model Bohr belum mampu menjelaskan adanya stuktur halus(fine structure) pada spektrum, yaitu 2 atau lebih garis yang sangat berdekatan3) Model Bohr hanya berlaku untuk atom elektron tunggal. Bahkan hanya untuk model tingkat energi utama, yaitu perbedaan energi dalam prinsip kuantum nomor "n/F. Sebuah atom H pada keadaan dasar menyerap foton dari panjang gelombang 94,91 nm dan elektron mencapai tingkat energi yang lebih tinggi. Atom kemudian memancarkan dua foton ; salah satu panjang gelombangnya pada 1281 nm untuk mencapai tingkat menengah (intermediate), dan yang kedua untuk mencapai keadaan dasar (ground state)(a)What the higher level did to reach electron ?(b)What intermediate level did to reach electron ?(c)Berapa panjang gelombang dari foton kedua tersebut dipancarkan ?-Jawab-Penyelesaian menggunakan persamaan Bohr dan PlanckBohr : Planck : Eph =Untuk proses absorpsi maka energi pada sistem akan meningkat akibat Eph sehingga dapat ditulis menjadi Untuk proses emisi maka energi sistem akan menurun akibat Eph ; a. Langkah awal adalah absorpsi = Eph = Mencari nilai nf dengan ni = 1 Dengan memasukkan nilai h sebesar 6,626 x 10 -34 Js, nilai c sebesar 3 x 108, nilai sebesar 9,491 x 10-8 m dan nilai RH sebesar 2,179 x 10-18 J kedalam persamaan diatas maka diperoleh nilai n sebesar = =nf= 5

b. Langkah kedua ada emisi = - Eph = - Mencari nilai nf dengan = 1281 nm dan ni = 5 Dengan memasukkan nilai yang sama seperti pengerjaan untuk a, maka diperoleh hasil n adalah 3c. Langkah terakhir adalah dari tingkatan n = 3 ke tingkatan n= 1 maka energi foton dapat diperoleh dengan persamaanEph = - Esys = = 2,179 x 10-18 J = 1,937 x 1018 J= 1,026 x 10-7 m = 102,6 nm

G. Teori molecular orbital mekanikan kuantum menawarkan model kedua ikatan dalam padatan sebagai perluasan atau penjabaran teori orbital molekul (MO) yang disebut Teori Band. Teori Band menjelaskan perbedaan perbedaan dalam hal ukuran energi gaps antara band valensi dan band konduksi seperti terlihat pada gambar dibawah ini ? Bandingkan ukurannya dalam superkonduktor, konduktor, semikonduktor dan isolator dengan melihat gambar dibawah ini dan berikan masing masing contohnya.-jawab-Berdasarkan energi gap dapat dibedakan sifat material. Berikut adalah perbedaannya : Material logam (superkonduktor & konduktor) memiliki energi gap yang saling tumpang tindih (overlap), sehingga atom atom dapat dengan sangat mudah bergerak ke daerah pita konduksi. Sehingga, material ini memili sifat yang sangat konduktif dan dikenal sebagai bahan superkonduktor & konduktor Material non logam (isolator) memliki energi gap yang t berjauhan, sehingga membuat atom sulit untuk berpindah ke daerah pita konduksi. Sehingga, material ini memiliki sifat yang sukar untuk mengkonduksi dan dikenal sebagai bahan isolator Material Semikonduktor memiliki energi gap yang berdekatan. Namun, pada kondisi normal atom sulit untuk bergerak ke daerah pita konduksi dan bersifat isolator. Tetapi dengan sedikit tambahan suatu energi, atom tersebut dapat bergerak ke daerah pita konduksi sehingga bersifat konduktor. Karena bahan ini dapat bersifat konduktor dan isolator maka bahan ini dikenal sebagai bahan semikonduktor.2A. Sebuah percobaan fotolistrik dilakukan secara terpisah bersinar laser pada 450 nm (biru) dan laser pada 560 nm (kuning) pada permukaan logam bersih dan mengukur jumlah dan energi kinetik dan elektron dikeluarkan. Dimana cahaya akan menghasilkan lebih banyak elektron?dimana cahaya akan mengeluarkan elektron dengan energi kinetik yang lebih besar?Asumsikan bahwa jumlah energi yang sama dikirim ke permukaan logam oleh masing-masing laser dan bahwa frekuensi dari lampu laser yang melebihi frekuensi ambang.-Jawab-E = Untuk lampu biru, = 450 nm E = = 4,42 x10-14 JUntuk Lampu kuning = 560 nm E = = 3,55 x10-14 JBanyaknya elektron akan sama dengan besarnya arus fotolistrik dikali waktu. Dari teori, besarnya arus fotolistrik yang dihasilkan berbanding lurus dengan intensitas cahaya yang diberikan.Intensitas cahaya juga berbanding lurus dengan energi fotolistrik yang dihasilkan, maka elektron akan lebih banyak pada gelombang yang memiliki panjang gelombang lebih kecil, yaitu pada lampu biru (450 nm).

2B. Sebuah laser yang menghasilkan sumber koheren hampir monokromatik cahaya intensitas tinggilaser digunakan dalam operasi mata, player cd/dvd, penelitian dasar dan lain-lain. Beberapa laser pewarna modern dapat diatur untuk memancarkan panjang gelombang yang diinginkan. Tuliskan dalam tabel berikut sifat dari beberapa laser yang umum digunakan!

Type(nm)V(s-1)E(j)Warna

He-Ne632,8???

Ar?6,148x1014??

Ar-kr??3,499x10-19?

Dye663,7???

-Jawab-Untuk dapat menjawab soal diatas, baik panjang gelombang(nm), frekuensi (s-1) maupun energi (joule) maka kita memerlukan rumus-rumus berikut: dan E=hfKeterangan:E=Energi (joule)h=konstanta planck=6,626x10-34C=Kecepatan Cahaya=3x108 m/sf=frekuensi cahaya(s-1)=Panjang gelombang (nm)=10-9mMaka dari rumus yang ada kita dapat mencari nilai yang belum diketahui: He-Ne

E=hf

s-1

ArE=hfE=

=4,88x10-7cm->488 nm Ar-KrE=hf3,499x10-19=6,626x10-34x ff=5,281x1014 s-1

=5,68x10-7cm->567 nm

DYE

E = 2,99x10-19j

E=hf2,99x10-19j = 6,626x10-34 x ff = 4,52x1014 s-1

Untuk Mendapatkan hasil warna kita perlu mencari warna tersebut dengan panjang gelombangnya saja Warna laser tampak dengan panjang gelombang berada pada lampiran. sedangkan laser dye dengan panjang gelombang yang berkisar di 600nm dapat disimpulkan bahwa dye berwarna merah. Sehingga apa yang kosong pada tabel dapat kita isi.Type(nm)V(s-1)E(j)Warna

He-Ne632,8Jingga

Ar488 6,148x1014Biru

Ar-kr567 5,281x1014 3,499x10-19Kuning Kehijauan

Dye663,7 4,52x1014 2,99x10-19Merah