Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

38
Ringkasan Materi Kelas XII I. Gelombang Gelombang merupakan perambatan dari getaran A. Dibedakan berdasarkan: 1. Medium perambatan 2. Arah perambatan B. Persamaan Gelombang Berjalan atau Gelombang mekanik (gel. yg memerlukan medium perambatan) Gelomabang Elektromagnetik (gel yg tidak memerlukan medium Gelombang tranversal (arah getarnya tegak lurus arah rambatnya Gelombang longitudinal (arah getarnya sejajar dengan arah Ket: = kecepatan rambat = panjang gelombang Ket: = simpangan = amplitudo = kecepatan sudut ( = atau = = = mendekat menjau ! ingat: v T .

description

This is the material of physic 12 grade..Hope it will help you a lot...^^

Transcript of Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Page 1: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Ringkasan Materi Kelas XII

I. Gelombang

Gelombang merupakan perambatan dari getaran

A. Dibedakan berdasarkan:

1. Medium perambatan

2. Arah perambatan

B. Persamaan Gelombang Berjalan

atau

Gelombang mekanik (gel. yg memerlukan medium perambatan)

Gelomabang Elektromagnetik (gel yg tidak memerlukan medium perantara)

Gelombang tranversal (arah getarnya tegak lurus arah rambatnya

Gelombang longitudinal (arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya)

Ket: = kecepatan rambat= panjang gelombang= periode= frekuensi

Ket:= simpangan= amplitudo

= kecepatan sudut ( atau )

= waktu

= atau

=

=

=

po

mendekatimenjauhi

! ingat:

vT .

Page 2: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

C. Gelombang Stasioner

Terjadi akibat perpaduan (interferensi) antara gelombang datang dan gelombang

pantul

1. Gelombang stasioner ujung tetap

gel.datang

gel.pantul

=

2. Gelombang stasioner ujung bebas

gel.datan

g

gel.pantul

simpul = =

perut

= =

Page 3: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Letak simpul dan perut pada gelombang stasioner

a. Letak simpul dan perut pada gelombang stasioner ujung tetap

Letak simpul

Letak perut

b. Letak simpul dan perut pada gelombang stasioner ujung bebas

Letak simpul

Letak perut

D. Sifat – Sifat Gelombang

1. Dispersi gelombang

Bentuk pulsa berubah ketika pulsa merambat sepanjang tali. Pulsa tersebar

disebut juga dengan dispersi. Dispersi gelombang adalah perubahan bentuk

gelombang ketika gelombang merambat melalui suatu medium. Kebanyakan

bentuk medium nyata yang kita temui adalah gelombang nondispersi yaitu

gelombang yang pulsanya berbentuk tetap.

2. Difraksi gelombang

Dalam suatu medium yang sama gelombang akan merambat lurus. Gelombang

lurus akan merambat ke seluruh medium dalam gelombang lurus juga. Namun

hal tersebut tidak berlaaku pada medium yang ada penghalang berupa celah.

Untuk ukuran celah yang tepat gelombang yang datang dapat melentur setelah

melaluin celah tersebut. Lenturan gelombang akibat dari celah penghalang

disebut Difraksi gelombang. Jika penghalang yang diberikan lebar hanya muka

Page 4: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

gelombang pada tepi celah saja yang melengkung. Untuk penghalang yang

sempit maka difraksi terlihat jelas, yaitu gelombang lurus setelah melalui celah

berbentuk lingkaran – lingkaran dengan celah tersebut sebagai pusatnya.

3. Interferensi gelombang

Gelombang – gelombang yang berpadu akan mempengaruhi medium. Pengaruh

dari gelombang – gelombang yang berpadu tersebut disebut Interferensi

gelombang. Dengan menggunakan konsep fase, dapat kita katakan bahwa

interferensi konstruksi (saling menguatkan) terjadi bila kedua gelombang yang

berpadu memiliki fase yang sama. Amplitudo gelombang paduan sama dengan 2

kali amplitudo masing – masing gelombang. Sedangkan Interferansi destruktif

(saling meniadakan) terjadi bila kedua gelombang yang berpadu berlawanan

fase. Amplitudo gelombang paduan sama dengan nol.

4. Polarisasi gelombang

Polarisasi dapat menghambat laju gelombang. Efeknya hanya dialami

gelombang transversal. Gelombang trasveral memiliki arah rambat yang tegak

lurus dengan bidang rambatnya. Jika gelombang transversal memiliki arah

rambat pada suatu garis lurus gelombang ini terpolarisasi linier.

5. Efek dopler

Efek dopler untuk semua gelombang muncul ketika ada gerak relatif antra

sumber gelombang dengan pengamat. Ketika gelombang dan pengamat

bergerak relatif saling mendekati, pengamat akan mendapatkan frekuensi yang

lebih tinggi daripada frekuensi yang dipancarkan. Sedangkan ketika gelombang

dan pengamat saling menjauhi, pengamat akan mendapatkan frekuensi yang

lebih rendah dari yang dipancarkan.

II. Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah rambatan perubahan medan listrik dan

medan magnet.

Ciri Gelombang Elektromagnetik :

Vektor perubahan medan listrik tegak lurus dengan vektor perubahan

medan magnet

Menunjukkan gejala: difraksi, polarisasi, pemantulan

Page 5: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Diserap dengan konduktor dan diteruskan oleh isolator

Teori – Teori:

Coulomb : ”Muatan listrik menghasilkan medan listrik yang kuat”

Oersted : ”Di sekitar arus listrik terdapat medan magnet”

Faraday : ”Perubahan medan magnet akan menimbulkan medan

listrik”

Lorentz : ”Kawad berarus listrik dalam medan magnet terdapat gaya”

Biot Savart :”Aliran muatan (arus) listrik menghasilkan medan

magnet”

Huygens: ”Cahaya sebagai gerak gelombang”

Maxwell : ”Perubahan medan listrik menimbulkan medan magnet” ,

”Cahaya adalah gelombang elektromagnetik”

Dalam hipotesisnya Maxwell mengemukakan bahwa gelombang

elektromagnetik akan memenuhi keempat persamaan yang telah diajukan.

Oleh karena itu besar yaitu m/s

1. Dispersi Cahaya

Peristiwa peruraian cahaya disebut dispersi cahaya. Jika sinar polikromatik

melewati suatu prisma maka cahaya akan terurai menjadi sinar

monokromatik. Dispersi terjadi karena adanya perbedaan panjang gelombang

sehingga kecepatan tiap gelombang pun berbeda – beda.

Dari sudut deviasi warna spektrum dapat menghitung sudut dispersinya

Ket:

= cepat rambat elektromagnetik

= permeabilitas ruang hampa ( WbA-1m-1)

= permitivitas ruang hampa ( C2 N-1m-

2)

Ket:

= deviasi warna

= indeks bias warna

= sudut pembias prisma

Page 6: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Perbandingan antara sudut dispersi dan sudut deviasi rata – rata disebut dengan

daya dispersi atau dispersi relatif

2. Interferensi Cahaya

Interferensi terjadi jika dua atau lebih gelombang koheren yang memiliki beda

fase tetapa dipadukan. Interferensi distruktif (saling melemahkan) akan terjadi

jika kedua gelombang itu berbeda fase 180o. Sedangkan interferensi konstruktif

(memperkuat) jika kedua gelombang itu sefase.

Interferensi celah ganda Young

Lapisan Tipis

Intensitas gelombang elektromagnetik (S) / energi rata – rata per satuan

luas

Radiasi Kalor:

Konduksi: partikelnya bergetar zat padat

Ket:= indeks bias untuk warna ungu

= indeks bias warna merah

= sudut deviasi warna ungu

= sudut deviasi warna merah

= sudut dispersi

=

atau

Atau

Page 7: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Konveksi: molekul berpindah zat cair dan gas

Radiasi: tanpa zat perantara

Spektrum gelombang elektromagnetik :

1. Gel. Radio

2. Gel. Radar

3. Gel. Inframerah

4. Cahaya Tampak

5. Sinar Ultra Ungu

6. Sinar X

7. Sinar Gama

III. Teori Relativitas Khusus

Teori relativitas khusus dikemukakan oleh Albert Einstein setelah

percobaan Michelson dan Morley dapat membuktikan bahwa hipotesa tentang

medium eter tidak ada sama sekali.

Teori relativitas khusus didasarkan pada dua postulat, yaitu:

• Postulat I:

Hukum-hukum fisika berlaku pada suatu kerangka

koordinat S, berlaku juga bagi kerangka koordinat yang

lain (S'), yang bergerak dengan kecepatan tetap relatf

terhadap S.

• Postulat II :Nilai cepat rambat cahaya di ruang hampa adalah

mutlak/sama, tidak tergantung pada gerak pengamat

maupun sumber cahaya.

1

PENJUMLAHAN KECEPATAN RELATIVITAS

Ket:

= emitivitas

= konstanta

bolztman

Page 8: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

= laju benda 1 terhadap bumi

= laju benda 2 terhadap benda 1

= laju benda 2 terhadap bumi

= kecepatan cahaya

DILATASI WAKTU

Pengertian dilatasi waktu ialah selang waktu yang dipengaruhi oleh gerak

relatif kerangka (v).

= selang waktu yang diamati pada kerangka diam (diukur dari kerangka bergerak)

= selang waktu pada kerangka bergerak (diukur dari kerangka diam)

KONTRAKSI PANJANG

= panjang benda pada kerangka bergerak

= panjang benda pada kerangka diam

MASSA RELATIVITAS

Page 9: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

= massa diam

= massa relativitas = massa benda dalam kerangka bergerak

Kesetaraan Massa - Energi

Semakin cepat suatu benda bergerak maka semakin besar energi total (E)

yang dimiliki benda, karena massa relativitasnya bertambah besa

= energi total =

= energi diam =

= energi kinetik benda

Catatan:

Pada pembahasan relativitas tidak berlaku hukum kekekalan massa

karena massa benda yang bergerak > massa benda diam, tapi hukum kekekalan

massa energi tetap berlaku.

IV. DUALISME GELOMBANG PARTIKEL

Gejala Foto Listrik

Emisi (pancaran) elektron dari logam sebagai akibat penyinaran gelombang

elektromagnetik (cahaya) pada logam tersebut.

Hasil-hasil percobaan menunjukkan bahwa :

a. Makin besar intensitas cahaya, semakin banyak elektron-elektron yang

diemisikan.

b. Kecepatan elektron-elektron yang diemisikan hanya bergantung

kepada frekwensi cahaya, makin besar frekwensi cahaya makin besar

pula kecepatan elektron yang diemisikan.

Page 10: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

c. Pada frekwensi cahaya yang tertentu (frekwensi batas) emisi elektron

dari logam tertentu sama.

Peristiwa-peristiwa di atas tidak dapat diungkap dengan teori cahaya

Huygens.

Besar paket energi tiap foton dirumuskan Planck sebagai berikut :

= Energi tiap foton dalam Joule.

= Frekwensi cahaya.

= Tetapan Planck yang besarnya h = 6,625 .10 –34 J.det

Cahaya yang intensitasnya besar memiliki foton dalam jumlah yang

sangat banyak. Tiap-tiap foton hanya melepaskan satu elektron. Semakin besar

intensitas cahaya semakin banyak pula elektron-elektron yang diemisikan.

Bila frekuensi cahaya sedemikian sehingga h.f = a, maka foton itu hanya

mampu melepaskan elektron tanpa memberi energi kinetik pada elektron.

Penyinaran dengan cahaya yang

frekwensi lebih kecil tidak akan menunjukkan gejala foto listrik.

Sifat Kembar Cahaya

Gejala-gejala interferensi dan difraksi memperlihatkan sifat gelombang yang

dimiliki cahaya, dilain pihak cahaya memperlihatkan sifat sebagai paket-paket

energi (foton).

Timbul suatu gagasan apakah foton itu dapat diartikan sebagai partikel-

partikel. Untuk menjawab pertanyaan ini A.H. Compton mempelajari tumbukan-

tumbukan antara foton dengan elektron. Kesimpulan yang diperolehnya

menunjukkan bahwa foton dapat berlaku sebagai partikel dengan momentum.

Tidak ada keraguan lagi bahwa cahaya memiliki sifat kembar, sebagai

gelombang dan sebagai partikel.

Hipotesa de Broglie

Jika cahaya yang memiliki sifat gelombang, memiliki sifat partikel, maka

wajarlah bila partikel-partikel seperti elektron memiliki sifat gelombang, demikian

hipotesa yang dikerjakan oleh de Broglie (tahun 1892).

Page 11: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Panjang gelombang cahaya dengan frekwensi dan kecepatannya mempunyai

hubungan sebagai berikut :

Menurut Compton

Hubungan ini berlaku pula bagi partikel. Menurut de Broglie, jika ada

partikel yang momentumnya p, maka partikel itu dapat bersifat sebagai

gelombang dengan panjang gelombang

l = Panjang gelombang partikel.

p = Momentum partikel.

Percobaan Davisson dan Germer

Momentum elektron :

p = 4 .10-24 kg m/det

Menurut de Broglie, panjang gelombang elektron :

m

Untuk memperoleh pola difraksi diperlukan kisi-kisi yang lebar celahnya

kira-kira sama dengan panjang gelombang yang akan diuji. Sebab jika celah

terlampau lebar, tidak menimbulkan gangguan pada gelombang, dan jika kisi

terlampau sempit, pola-pola difraksi sukar teramati.

Kisi-kisi yang tepat untuk memperoleh pola difraksi gelombang elektron

adalah kisi yang terjadi secara alamiah yakni celah-celah yang berada antara

deretan atom-atom kristal bahan padat, dalam hal ini dipergunakan kisi kristal

nikel.

Hasil percobaan Davisson dan Germer menunjukkan bahwa elektron-

elektron dapat menimbulkan pola-pola difraksi.Kini tidak disangsikan lagi bahwa

apa yang kita kenal sebagai materi dapat pula menunjukkan sifat gelombang,

tepat seperti yang diramalkan oleh de Broglie.

Page 12: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Prinsip Ketidakpastian Heisenberg

Prinsip ini dikemukakan oleh Heisenberg, karena adanya sifat dualisme cahaya.

"Pengukuran posisi dan momentum partikel secara serentak, selalu

menghasilkan ketidakpastian yang lebih besar dari konstanta Planck".

Dx.Dp= H

Dx = ketidakpastian posisi partikel

Dp = ketidakpastian momentum partikel

Panjang gelombang sinar elektron pada mikroskop elektron. Elektron bergerak di

dalam beda potensial mikroskop elektron, sehingga:

Ek = Elistrik

Panjang gelombang elektron (partikel) yang bergerak mengikuti rumusan de

Broglie, yaitu:

Jadi panjang gelombang elektron di dalam mikroskop elektron berbanding

terbalik dengan akar tegangan yang dipakai.

V. Radiasi Benda Hitam

Hipotesis Planck

Berdasarkan percobaan terhadap energi radiasi benda hitam, Max Planck

membuat hipotesis:

Page 13: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

"Radiasi hanya dipancarkan (atau diserap) dalam bentuk satuan-satuan/kuantum

energi disebut foton yang besarnya berbanding lurus dengan frekuensi radiasi".

Energi total foton (masa foton = 0):

= energi radiasi (joule)

h = konstanta Planck = 6.62 x 10-34 J.det

f = frekuensi radiasi (Hz)

l = panjang gelombang radiasi (m)

n = jumlah foton, jadi energi cahaya adalah terkuantisasi

Jadi dapat disimpulkan dari hipotesis Planck, bahwa cahaya adalah

partikel sedangkan Maxwell menyatakan bahwa cahaya adalah gelombang,

disebut dualisme cahaya.

Efek Foto Listrik

Peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan suatu zat (logam), bila permukaan

logam tersebut disinari cahaya (foton) yang memiliki energi lebih besar dari

energi ambang (fungsi kerja) logam.

Efek fotolistrik ini ditemukan oleh Albert Einstein, yang menganggap bahwa

cahaya (foton) yang mengenai logam bersifat sebagai partikel.

Energi kinetik foto elektron yang terlepas:

Ek = h f - h fo

Ek maks = e Vo

h f = energi foton yang menyinari logam

h fo = Fo frekuensi ambang = fungsi kerja

Page 14: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

  = energi minimum untuk melepas elektron

E = muatan electron = 1.6 x 10-19 C

Vo = potensial penghenti

Proses kebalikan foto listrik adalah proses pembentukan sinar X yaitu proses

perubahan energi kinetik elektron yang bergerak menjadi gelombang

elektromagnetik (disebut juga proses Bremmsstrahlung).

VI. Medan Magnet

1.

2.

3.

4.

5. Benda magnetik = nilai permeabel kurang dari satu, ex: bismut, tembaga

Benda paramagnetik = nilai permeabel relatif lebih besar dari satu, ex:

alumunium, platina, oksigen

Benda feromagnetik = nilai permeabel relatif sampai beberapa ribu

6. Rumus Biot Savart

7. Induksi Magnetik

8. Induksi mahnetik di sekitar arus lurus

Page 15: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

atau

9. Induksi Magnetik di pusat lingkaran

10.Solenoide

Induksi magnetik di tengah – tengah solenoide

Bila p tepat di ujungasolenoide

11.Toroida

R

Nn

.2

12.Gaya Lorentz

13.Bear gaya lorentz tiap satuan panjang

14.Gerak partikel bermuatan dalam medan listrik

15.Lintasan partikel jika tegak lurus

Kecepatan pada saat meninggalkan medan listrik

Page 16: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Arah kecepatan dengan bidang horisontal

16.Gerak partikel bermuatan dalam medan magnet

Lintasan partikel bermuara dalam medan magnet berupa lingkaran

Jari – jari:

17.Momen Kolpel yang timbul pada kawat persegi dalam benda magnet

VII. Fisika Atom

Teori – teori atom

1. Dalton: a. Atom merupakan partikel terkecil dari suatu zat

b. Atom – atom suatu zat tidak dapat diuraikan menjadi

partikel yang lebih kecil

c. Atom suatu unsur tidak dapat tidak dapat diubah menjadi

unsur lainnya

=permeable relative a = jari – jari lingkaran

= permeabilitas zat r = jarak

= induksi magnet I = kuat arus

= Fluks N = banyak lilitan

= kuat medan magnet l = panjang kawat

= luas bidang yang ditembus F = gaya Lorentz

= muatan listrik v = kecepatan partiikel

= sudut antara v dengan B R = jari – jari lintasan partikel

Page 17: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

d. Atom – atom suatu unsur identik, artinya mempunyai

bentuk, ukuran, dan massa yang sama

e. Atom suatu zat berbeda sifat dengan atom zat yang lain

f. Dua atom atau lebih yang berasal dari unsur yang lain

dapat membentuk suatu senyawa

g. Pada suatu reaksi atom – atom bergabung menurut

perbandingan tertentu

h. Bila dua atom membentuk dua macam senyawa atau

lebih, maka perbandingan atom – atom yang sama dalam

kedua senyawa itu sederhana

Kelemahan: 1. atom tidak dapat dibagi lagi bertentangan

dengan eksperimen

2. dalton tidak membedakan pengertian atom

dengan molekul

3. atom merupakan bola kecil yang keras dan

padat bertentangan dengan eksperimen JJ.

Thomson dan Faraday

2. JJ. Thomson: a. Atom merupakan suatu bola yang mempunyai

muatan positif yang terbagi merata ke seluruh isi

atom

b. muatan atom positif ini dinetralkan dengan elektron

– elektron yang tersebar di antara muatan positif

dengan jumlah yang sama

Kelemahan: bertentangan dengan eksperimen Rutherford dengan hamburan

sinar alfa ternyata muatan positif tidak merata namun terkumpul menjadi satu

yang disebut dengan inti atom.

3. Rutherford: a. atom terdiri dari muatan positif, dan sebagian besar

massa atom terkumpul di tengah – tengah atom

disebut dengan inti atom

b. di sekeliling inti atom terdapat elektron yang

mengitari inti pada jarak yang relatif jauh

Page 18: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

c. muatan inti atom sama dengan muatan elektron

yang mengelilingi inti, sehingga atom bersifat netral

Tahun 1885 Johan Jakob Balmer menemukan rumus yang dapat menjelaskan

spektrum hidrogen secara empiris. Rumus tersebut dapat menjelaskan panjang

gelombang yang dipancarkan hidrogen

Kelemahan: 1. model atom ini tidak dapat menunjukkan kestabilan atom

2. model atom ini tidak dapat menunjukkan bahwa spektrum atom

atom hidrogen adalah spektrum garis tertentu

4. Bohr: a. Elektron berputar mengelilingi inti pada lintasan tertentu

dalam keadaan stasioner

b. Elektron dapat berpindah dari satu atom ke atom yang

lain

Jika Ei lebih besar dari Ef, atom akan memancarkan foton. Sedangkan jika Ef

lebih besar dari Ei, atom akan menyerap foton.

Keunggulan: Teori ini dapat menerengkan banyak aspek dari gejala atomik,

seperti garis spektrum emisi dan absorpsi dari atom hidrogen

Kekurangan:

1. terpecahnya garis spektrum jika suatu atom berada dalam medan

magnetik atau sering disebut dengan efek Zeeman

2. adanya spektrum garis yang dipancarkan oleh atom berelektron banyak

Ket: = massa electron

= kecept ketika mengorbit= jari-jari orbit= konstanta Plank= 1,2,3,4...(bil kuantum utama)

Ket:= energi electron pada kulit atom mula – mula

= energi elektron pada kulit atom terakhir

Page 19: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

3. cara menggambarkan elektron – elektron yang bergerak mengitari inti

dalam orbit yang berbentuk lingkaran

5. Mekanikan Kuantum

Dikembangkan oleh Louis de Broglie, Wolfgang Pauli, Erwin Schordinger,

Werner Heisenberg. Dalam teori ini untuk dapat menentukan kedudukan elektron

dalam suatu atom digunakan empat bilangan atom yaitu: bilangan kuantum

utama (n), bilangan kuantum orbital atau azimuth (l), bilangan kuantum magnetik

(ml), bilangan kuantum spin (ms).

Bilangan kuantum utama

Menyatakan besar energi total elektron atau tingkat energi utama dalam kulit

atom dan menyetakan besarnya jari – jari rata – rata atom

Besar energi total elektron:

Bilangan kuantum orbital

Menyatakan besar momentum angular (sudut) orbital elektron

Besar momentum sudut:

Bilangan kuantum magnetik

Menyatakan arah momentum anguler elektron

Bilangan kuantum spin

Menyatakan arah perputaran elektron terhadap sumbunya. Nilai bilangan

kuantum spin ada dua yaitu = untuk perputaran ke kanan dan =

untuk perputaran ke kiri. Untuk bilangan kuantum spin dengan = maka

dilambangkan dengan tamda panah ke atas. Sedangkan untuk =

dilambangkan dengan tanda panah ke bawah.

Page 20: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Spektrum Emisi dan Absorpsi

Merupakan bukti adanya tingkat – tingkat energi dalam atom

a. Spektrum Emisi

Dihasilkan oleh pemancar gelombang yang memancarkan gelombang elektro

magnetik. Spektrum emisi ada tiga macam yaitu:

Spektrum garis

Dihasilakn oleh gas bertekanan rendah yang dipanaskan. Terdiri dari garis –

garis cahaya monokromatik dengan panjang tertentu. Panjang gelombang

cahaya yang terdapat di spektrum merupakan karakteristik dari unsur tersebut.

Adanya pemanasan atom gas akan menyerap energi sehingga berada pada

keadaan tereksilasi. Dlam keadaan tersebut atom tiidak stabil dan akan

berusaha ke keadaan dasar dengan memancarkan foton berupa gelombang

elektromagnetik.

Spektrum Pita

Dihasilkan oleh gas dalam keadaan molekuler. Spektrum yang dihasilkan berupa

kelompok – kelompok garis yang sangat rapat sehingga membentuk pita - pita

Spektrum Kontinu

Merupakan spektrum yang terdiri atas cahaya dengan semua panjang

gelombang, walaupun dengan intensitas yang berbeda. Dihasilkan oleh zat cair,

zat padat dan gas yang berpijar, atau gas yang bertekanan tinggi yang berpijar.

Zat – zat tersebut berpijar karena memiliki atom – atom yang berjarak relatif satu

antar atom, sehingga saling berinteraksi. Hal tersebut berakibat tingkat – tingkat

energi atom bergeser untuk memenuhi aturan Pauli.

b. Spektrum Absorpsi

Merupakan spektrum yang terjadi karena penyerapan panjang gelombang

tertentu dari suatu cahaya. Terdiri atas sederetan gari hitam pada spektrum

kontinu. Penyerapan terhadap panjang gelombang tertentu pada foton yang

memiliki energi tepat sama dengan selisih energi antara tingkat eksitasi dengan

tingkat dasar.

Rumus – Rumus:

Page 21: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

VIII. Fisika Atom

Struktur Inti Atom

Partikel-partikel pembentuk inti atom adalah proton (1P1) dan netron ( 0n1).

Kedua partikel pembentuk inti atom ini disebut dengan nukleon.

Simbol nuklida : ZXA atau ZAX dengan

= 1,097.107 m-1 (tetapan Ridberg) Deret Lyman, ,

Deret Balmer, , Deret Paschen, , Deret Bracket, , Deret Pfund, ,

lebihnya dari

Energi Stasioner:

Energi Pancaran;

Ket: = muatan electron= jari – jari lintasan electron

= Energi Potensial= Energi Kinetic

= bilangan kuantum= panjang gelombang= tetapan Planck

Page 22: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

A = nomor massa

Z = jumlah proton dalam inti = jumlah elektron di kulit terluar

N = A - Z = jumlah netron di dalam inti atom

Jenis Nuklida

Isotop : Atom-atom unsur tertentu ( Z sama) dengan nomor massa berbeda.

Isoton: kelompok nuklida dengan jumlah netron sama tetapi Z berbeda.

Isobar: kelompok nuklida dengan A sama tetapi Z berbeda.

Pengukuran Massa Inti

Massa inti atom selalu lebih kecil dari jumlah massa nukleon-nukleon

pembentuknya. Mengakibatkan adanya energi ikat inti.

Misal: massa inti He <

Dalam fisika inti satuan massa biasa ditulis 1 sma (1 amu) = 1.66 x 10-27 kg = 931 MeV/C2

satuan Dm :kg E = Dm . c2 (joule)sma E = Dm . 931 (MeV)

Gaya Inti

Ket:= massa isotop= muatan isotop= jari – jari lintasan= induksi magnetik= kuat medan listrik= kecepatan partikel

Energi Ikat

Page 23: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Adanya sejumlah proton dalam initi akan menimbulkan gaya Coulomb yang

saling menolak. Oleh karena itu diperlukan gaya yang dapat mengatasi gaya

Coulomb tersebut dan mengikat neutron dan proton yang disebut gaya inti.

Stabilitas inti

Suatu nuklida dikatakan stabil bila terletak dalam daerah kestabilan pada

diagram N - Z.

Untuk nuklida ringan (A < 20) terjadi kestabilan bila Z = N (N/Z = 1), sedangkan

untuk nuklida dengan Z > 83 adalah tidak stabil.

Radioaktivitas

Radioaktivitas adalah peristiwa pemancaran sinar-sinar a, b, g yang menyertai

proses peluruhan inti.

Sinar : - identik dengan inti atom helium (2He4)

- daya tembusnya kecil tapi daya ionisasinya besar.

Sinar : - identik dengan elektron ( le.)

- daya tembus cukup besar tapi daya ionisasinya agak kecil

Sinar :

- tidak bermuatan (gelombang elektromagnetik).

- daya tembus paling besar tapi daya ionisasinya kecil   (interaksi

berupa foto listrik, Compton den produksi   pasangan).

Kuat radiasi suatu bahan radioaktif adalah jumlah partikel yang

dipancarkan tiap satuan waktu.

R = kuat radiasi satuan Curie

      1 Curie (Ci) = 3,7 x 1010 peluruhan per detik.

l = konstanta pelurahan, tergantung pada jenis isotop dan jenis      pancaran radioaktif,

yangmenyatakan kecepatan peluruhan inti.

N = jumlah atom.

Page 24: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Waktu paruh (T ½) adalah waktu yang diperlukan oleh ½ unsur radioaktif

berubah menjadi unsur lain.

                       

Jadi setelah waktu simpan t = T½ massa unsur mula-mula tinggal separuhnya, N

= ½ No atau setelah waktu simpan nT½ Þ zat radioaktif tinggal (½)n

Sinar radioaktif yang melewati suatu materi akan mengalami pelemahan

intensitas dengan rumus:

Bila I = ½ Io maka x = 0,693/m Þ disebut HVL (lapisan harga paruh) yaitu tebal

keping yang menghasilkan setengah intensitas mula

Jenis detektor radioaktif

1. Pencacah Geiger(G1M)

untuk menentukan/mencacah banyaknya radiasi sinar radioaktif

2. Kamar Kabut Wilson

untuk mengamati jejak partikel radioaktif

3. Emulsi Film

untuk mengamati jejak, jenis dan mengetahui intensitas partikel radioaktif

4. Pencacah Sintilad

untuk mencacah dan mengetahui intensitas partikel radioaktif.

Reaksi Inti

Ket:

Ket:=intensitas sinar radioaktif sebelum melewati keping

=intensitar sinar radioaktif sesudah melewati keping=tebal keping=bilangan natural (2,71828)=koef pelemahan oleh bahan keping

Page 25: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Tumbukan antara partikel - partikel yang berenergi tinggi dengan inti atom

akan mengubah susunan inti tersebut sehingga terbentuklah inti baru yang

berbeda dengan inti semula (inti sasaran) disebut dengan reaksi inti

1. Fisi

Peristiwa pembelahan inti atom dengan partikel penembak, sehingga

menghasilkan dua inti baru dengan nomor massa yang hampir sama.

Contoh: Dalam reaktor atom: U235 + n Þ Xe140 + Sr94 + 2n + E

2. Fusi

Peristiwa penggabungan dua inti atom ringan, menghasilkan inti atom

baru yang lebih berat.

Contoh: reaksi di matahari: 1H2 + 1H2 ® 2He3 + on1

Piranti Eksperimen Fisika Inti

1. Reaktor Atom

Tempat berlangsungnya reaksi fisi, yaitu penembakan Uranium (U)

dengan netron (n), menghasilkan banyak n yang dapat dikendalikan. Bila

tidak dikendalikan terjadi bom atom.

Komponen reaktor :

- batang kendali

- moderator

- perisai

- bahan bakar

2. Siklotron

Tempat pemercepat partikel (proton atau netron). Energi hingga 100 MeV.

3. Betatron

Tempat pemercepat elektron. Energi hingga 300 MeV.

atau

Ket:= inti sasaran

= partikel penembak= inti baru yang dihasilkan= partikel yang dipancarkan= energi reaksi

Page 26: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

4. Sinkrotron

Tempat pemercepat proton. Energi yang dicapai hingga 500 GeV.

5. Akselerator

Tempat pemercepat proton atau elektron. Energi hingga 10 GeV.

Semua piranti di atas digunakan untuk melakukan transmutasi inti.

Radiosotop

Radioisotop adalah isiotop dari zat radioaktif, dibuat dengan menggunakan

reaksi inti dengan netron.

misalnya 92 U 238 + 0 n 1 ® 29 U 239 + g

Penggunaan radioisotop:

- Bidang hidrologi

- biologi

- industri

Pita Energi

Teori pita energi dapat menerangkan sifat konduksi listrik suatu bahan.

Pita energi terdiri atas dua jenis yaitu:

1. Pita valensi (terisi penuh oleh 2N elektron di mana N adalah jumlah atom

suatu bahan)

2. Pita konduksi (terisi sebagian elektron atau kosong)

Di antara pita valensi dan pita konduksi terdapat celah energi yang layak tidak

boleh terisi elektron.

Semikonduktor

Page 27: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Hambatan jenis (kebalikan dari konduktivitas listrik) suatu bahan dapat

dikelompokkan menjadi:

1. Konduktor ( < 10-6 Wm)

2. Semikonduktor (10-6 Wm - 104 Wm)

3. Isolator ( > 104 Wm)

Hubungan hambatan jenis (o) terhadap suhu

Pada bahan semikonduktor, hole (kekosongan) den elektron berfungsi sebagai

pembawa muatan listrik (pengantar arus).

Semikonduktor intrinsik adalah semikonduktor yang belum disisipkan atom-

atom lain (atom pengotor).

Semikonduktor ekstrinsik adalah semikonduktor yang sudah dimasukkan

sedikit ketidakmurnian (doping). Akibat doping ini maka hambatan jenis

semikonduktor mengalami penurunan. Semikonduktor jenis ini terdiri dari dua

macam, yaitu semikonduktor tipe-P (pembawa muatan hole) dan tipe-N

(pembawa muatan elektron).

Komponen semikonduktor:

1. Dioda, dapat berfungsi sebagai penyearah arus, stabilisasi tegangan dan

detektor.

2. Transistor, dapat berfungsi sebagai penguat arus/tegangan dan

saklar.Transistor terdiri dari dua jenis yaitu PNP dan NPN.

IX. Optik Fisis

Cahaya

Sinar yg dpt diuraikan

Sinar yang tdk dapat diuraikan

Dalam ruang hampa

Polikromatik

Monokromatik

Cepat rambat sama besar

Frekuensi masing warna berbeda

Pj. Gel tiap warna berbeda

Page 28: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Dispersi (Peruraian Warna):

1. Merah

2. Jingga 3. Kuning4. Hijau5. Biru6. Nila7. Ungu

Benda bening =

Plan paralel =

Prisma =

Lensa =

Menjadikan Dispersi: Prisma Akromatik

Lensa Akromatik

Cincin Newton

(max), (min)

Page 29: Ringkasan Materi Fisika Kelas XII

Cermin Fressnell

Selaput Tipis

X. Imbas ElektromagnetikGGL imbas:

1. Perubahan Fluks:

2. Perubahan Arus:

3. Induksi Timbal Balik:

4. Kawat Memotong Garis Gaya:

5. Kumperan Berputar

Induktansi Diri:

1.

2.

3.

4. (Induktansi Ruhmkorff)

Transformator

1. Ideal:

2. Tidak Ideal:

(max) , (min)

(max), (min)

Ket:=GGL Induksi =induksi magnet

=banyak lilitan =luas permukaan=fluks magnet =induktansi diri=Kuat Arus =banyak lilitan kumparan primer

=banyak lilitan kumparan sekunder =panjang solenoida=Daya Kumparan Primer =Daya Kumparan Sekunder=tegangan kumparan primer =tegangan kumparan sekunder

=kecepatan sudut =induktansi Kirchoff