NAMA : 1. PUTRI DIANA AMRITA A1C412026

2. YULIA NOR ANNISA A1C412030

3. NURUL HIDAYAH A1C412204

KELAS : B/ 2012

TUGAS FISIKA KUANTUM

1. Berdasarkan definisinya, benda hitam adalah benda yang menyerap semua

radiasi yang mengenainya. Menurut Anda, adakah benda hitam itu? Jika

ada bagaimana Anda dapat melihatnya

2. Jika ada benda bertemperature 0 K, apakah benda tersebut meradiasi?

3. Dapatkah Anda menurunkan Hukum pergeseran Wien berdasarkan teori

Rayleigh- Jeans? Bagaimana dengan hukum Stefan- Boltzman (apakah

Anda dapat menurunkannya berdasarkan teori Rayleigh- Jeans)?

4. Adakah perbedaan dan kesamaaan antara pengkuantuman energi yang

dikemukakan Planck dan pengkuantuman energi yang dikemukakan

Einstein? Jelaskan!

5. Mengapa gejala efek fotolistrik hanya dapat dijelaskan jika cahaya

dipandang sebagai partikel bulan sebagai gelombang sebagaimana

dinyatakan oleh teori Maxwell?

6. Jelaskan peranan historis gejala efek fotolistrik terhadap lahirnya fisika

kuantum?

7. Salah satu sifat gelombang dapat dipantulkan. Apakh partikel juga dapat

dipantulkan?

8. Dapatkah Anda menjelaskan gejala difraksi cahaya berdasarkan faham

cahaya sebagai partikel?

9. Berdasarkan hipotesa de Broglie apakah partikel yang diam dapat

berwatak sebagai gelombang?

10. Menurut asas ketidakpastian Heisenberg, dapatkah kita menentukan

keadaan gerak suatu partikel secara lengkap, meskipun pada saat tertentu

saja? (Petunjuk: Keadaan gerak dapat diketahui secara lengkap

berdasarkan informasi tentang posisi dan momentum linear partikel)

JAWABAN

1. Bedasarkan definisinya, benda hitam adalah benda yang menyerap semua

radiasi yang mengenainya, maka benda hitam dapat dipandang sebagai

sebuah lubang kecil pada rongga, cahaya yang dipancarkan oleh lubang

kecil rongga dalam kesetimbangan dengan dinding, semua radiasi diserap

dan diemisikan kembali beberapa kali. Sedangkan berdasarkan definisinya,

benda hitam adalah benda yang memancarkan semua radiasi yang

mengenainya, maka benda hitam dapat dipandang sebagai sebuah lubang

kecil rongga panas terbuka, seperti suatu wadah dalam oven, bertingkah

laku sebagai benda hitam karena terperangkap dalam rongga tersebut. 

2. Jika ada benda yang bertemperatur 0 K, maka benda tersebut tidak

meradiasi, karena besarnya radiasi suatu benda sebanding dengan pangkat 4

suhu mutlaknya.

3. Lampiran

4. Kesamaannya adalah energinya sama-sama terkuantisasi dan energinya

sama-sama diskrit. Perbedaannya pada pengkuantuman energi Planck

berlaku untuk kuantisasi energi elektron sedangkan pada pengkuantuman

energi Einstein berlaku pada kuantisasi energi foton. 

5. Gejala efek Fotolistrik hanya dapat dijelaskan jika cahaya  dipandang

sebagai  aliran partikel (foton) bukan sebagai gelombang sebagaimana yang

dinyatakan oleh teori Maxwell. Hal ini dikarenakan pada proses efek

fotolistrik elektron yang merupakan partikel dan memiliki massa hanya

dapat tercungkil (terpental) jika mengalami tumbukan dengan suatu entitas

yang merupakan partikel pula, karena pada efek fotolistrik menggunakan

cahaya sebagai bahan untuk mencungkil elektron, maka proses ini

(fotolistrik) hanya dapat dijelaskan dengan memandang cahaya sebagai

aliran partikel (foton).

6. Peranan historis gejala efek fotolistrik terhadap lahirnya fisika kuantum.

Salah satu bukti eksperimen tentang keberadaan kuantum cahaya/foton

adalah percoban efek fotolistrik. Sebelumnya telah diketahui bahwa apabila

suatu cahaya dikenakan pada permukaan logam tertentu maka dapat terjadi

lucutan electron dari permukaan logam tersebut. Sumbangan pemikiran

Einstein untuk fenomena ini berdasarkan rumusan Planck, telah

menguatkan gagasan kuantisasi energy Planck untuk bias diterima secara

luas. Kontribusi Einstein untuk efek fotolistrik berangkat dari teorinya

bahwa terjadi “tumbukan” antara foton datang dengan electron didalam

logam.  Dari eksperimen inilah maka lahirlah fisika kuantum yang

diperkuat lagi oleh efek Compton dan hipotesis De Broglie.

7. Salah satu sifat gelombang adalah dapat dipantulkan. Maka partikel

(electron) juga dapat dipantulkan oleh dinding yang memiliki beda

potensial tinggi.

8. Difraksi cahaya berdasarkan faham cahaya sebagai partikel dapat

dijelaskan dengan difraksi electron berdasarkan percobaan Davisson-

Germer yaitu : Pada tahun 1926 Elsosier menyarankan untuk menggunakan

berkas elektron yang ditumbukkan pada kristal sebagai cara menguji

perilaku gelombang dari zarah. Kisi kristal dengan jarak atom beberapa

angstrom akan merupakan kisi yang baik untuk difraksi gelombang zat

yang menyertai elektron.

Percobaan yang berhasil menunjukkan difraksi berkas elektron adalah yang

dilakukan Davison-Germer pada tahun 1927 di Amerika Serikat. Mereka

pada mulanya melakukan percobaan tentang hamburan berkas elektron oleh

nikel (nikel dalam bentuk curah (bulk).

Seluruh rangkaian percobaan ditempatkan dalam ruang yang dapat

divakumkan. Adapun langkah-langkahnya adalah :

• Suatu penembak elektron menghasilkan berkas elektron terkolimasikan.

Berkas tenaga kinetik elektron dalam berkas diatur dengan mengatur

besar potensial antara anoda dan katoda.

• Berkas elektron diarahkan pada sasaran yang terbuat dari bahan nikel.

Elektron yang dihambur oleh sasaran ini kemudian dikumpulkan oleh

kolektor, yang juga sekaligus menjadi detektor arus elektron. Kolektor

dapat dipindahkan kedudukannya sehingga dapat diperoleh pengamatan

besar arus kolektor sebagai fungsi sudut hambur.

• Pada awal percobaannya Davison dan Germer menggunakan bahan

curah, yang hasilnya tidak spektakuler. Jumlah elektron yang terhambur

senantiasa berkurang apabila sudut hamburan diperbesar.

• Pada saat percobaan dinding vakum mengalami kerusakan, sasaran

nikel yang ada pada saat itu berada pada suhu yang tinggi teroksidasi

oleh udara yang memasuki sistem vakum. Setelah peralatan diperbaiki

cuplikan nikel kemudian direduksi dalam tungku secara perlahan-lahan.

Reduksi ini menghilangkan lapisan oksida yang terbentuk pada saat

permukaan nikel teroksidasi karena kehadiran udara dalam sistem

vakum.

• Ketika percobaan diulangi kembali ternyata diperoleh hasil yang sangat

berbeda. Elektron yang dihambur menunjukkan suatu pola hamburan

yang sangat bergantung pada sudut hambur. Terlihat bahwa dengan

adanya perubahan sudut hambur terjadi maksimal dan minimal dari

jumlah elektron yang terhambur. Pola hamburan itu menunjukkan

bahwa berkas elektron mengalami difraksi ketika bertumbukan dengan

permukaan nikel.

Davisson dan Germer dengan menggunakan cara-cara perhitungan yang

dipergunakan dalam difraksi sinar x, akhirnya dapat menentukan panjang

gelombang elektron dalam berkas. Besar panjang gelombang yang

diperoleh dari eksperimen ternyata sama dengan harga yang diperoleh

dengan menggunakan postulat de Broglie. Percobaan Davisson Germer

inilah yang memverifikasi tentang perilaku gelombang dari elektron

seperti yang dihipotesakan dan dipostulatkan de Broglie.

9. Berdasarkan hipotesis De Broglie, partikel yang diam tidak dapat berwatak

sebagai gelombang karena panjang gelombang yang identik dengan partikel

tersebut bergantung pada kecepatan partikel tersebut.

10.