Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran...

17
Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) Kode Mata Kuliah : MAP 4108 Nama Mata Kuliah : Fisika Moderen Sks : 3 SKS Prodi / Semester : S1/3 Pra / Co : Unggul P. Juswono, ( UPJ) Abdurrouf, (AR) PLO 1 Menguasai konsep-konsep teoritis dan prinsip-prinsip pokok fisika klasik dan fisika modern. SUB PLO (KELOMPOK FIS MODEREN DAN KUANTUM) Mahasiswa dapat menganalisis dan menyelesaikan persoalan sederhana pada kasus yang terkait dengan fisika atom (kulit dan inti) dan kuantum berdasarkan prinsip prinsip fisika moderen dan kuantum. DESKRIPSI SINGKAT : Mata kuliah ini berisikan bahasan tentang konsep dasar teori relativitas, struktur atom, dualisme partikel gelombang, teori kuantum atom hidrogren, dan atom berelektron banyak dan merupakan dasar untuk mengenal bahasan teori fisika moderen lanjutan. Mata kuliah ini juga mendasari matakuliah lanjutan seperti fisika inti dan kuantum CLO: Mahasiswa akan dapat menjelaskan dan menerapkan konsep dasar teori relativitas, struktur atom, dualisme partikel gelombang, teori kuantum atom hidrogren, dan atom berelektron banyak. LLO 1. LLO 1. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep gerak relatif. 2. LLO 2. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep relativitas khusus. 3. LLO 3. Mahasiswa dapat menjelaskan sifat sifat dualisme partikel gelombang.

Transcript of Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran...

Page 1: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS)

Kode Mata Kuliah : MAP 4108 Nama Mata Kuliah : Fisika Moderen Sks : 3 SKS Prodi / Semester : S1/3 Pra / Co : Unggul P. Juswono, ( UPJ)

Abdurrouf, (AR)

PLO 1

Menguasai konsep-konsep teoritis dan prinsip-prinsip pokok fisika klasik dan fisika modern.

SUB PLO (KELOMPOK FIS MODEREN DAN KUANTUM)

Mahasiswa dapat menganalisis dan menyelesaikan persoalan sederhana pada kasus yang terkait dengan fisika

atom (kulit dan inti) dan kuantum berdasarkan prinsip prinsip fisika moderen dan kuantum.

DESKRIPSI SINGKAT : Mata kuliah ini berisikan bahasan tentang konsep dasar teori relativitas, struktur atom, dualisme partikel

gelombang, teori kuantum atom hidrogren, dan atom berelektron banyak dan merupakan dasar untuk mengenal bahasan

teori fisika moderen lanjutan. Mata kuliah ini juga mendasari matakuliah lanjutan seperti fisika inti dan kuantum

CLO: Mahasiswa akan dapat menjelaskan dan menerapkan konsep dasar teori relativitas, struktur atom, dualisme partikel

gelombang, teori kuantum atom hidrogren, dan atom berelektron banyak.

LLO

1. LLO 1. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep gerak relatif.

2. LLO 2. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep relativitas khusus.

3. LLO 3. Mahasiswa dapat menjelaskan sifat sifat dualisme partikel gelombang.

Page 2: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

4. LLO 4. Mahasiswa menjelaskan struktur dasar atom.

5. LLO 5. Mahasiswa dapat menentukan konfigurasi elektron yang stabil pada suatu atom.

6. LLO 6. Mahasiswa menjelaskan struktur dan tingkat tingkat energi atom hidrogen dan atom berelektron banyak serta

menghitung besar energi transisi antar kulit.

7. LLO 7. Mahasiswa dapat menjelaskan teori dasar radiasi benda hitam.

8. LLO 8. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep dan menentukan arah hambur serta energi partikel pada peristiwa efek

compton.

9. LLO 9. Mahasiswa menjelaskan konsep/peristiwa efek fotolistrik dan menghitung / menentukan besar fungsi kerja dari suatu

logam.

10. LLO 10. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep/peristiwa produksi pasangan serta menentukan besar energi dari partikel

yang terbentuk.

11. LLO 11. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep serapan radiasi dan dapat menghitung besar tebal paruh dari interaksi

radiasi dengan materi.

12. LLO 12. Mahasiswa dapat menerapkan konsep prinsip ketidakpastian Heisenberg dan menghitung ketidakpastian dari

pengukuran suatu besaran fisis.

13. LLO 13. Mahasiswa dapat menghitung besar energi radiasi hasil transisi elektron efek zeman.

14. LLO 14. Mahasiswa dapat menjelaskan spektrum molekul.

Materi:

Gerak Relatif:

Transformasi Koordinat Galilei.

Transformasi Kecepatan Galilei.

Page 3: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

Transformasi Percepatan Galilei.

Relativitas Khusus:

Percobaan Michelson-Morley.

Pengukuran Panjang Dan Waktu.

Postulat Einstein.

Transformasi Koordinat Lorentz.

Kontraksi Panjang.

Dilatasi Waktu.

Transformasi Kecepatan Relativistik.

Energi dan Momentum Relativistik.

Struktur Atom:

Sruktur Dasar Atom ( Inti, Kulit, Penyusun Inti).

Orbit Elektron ( Kulit, Jari Jari, Energi Dan Hal Hal Yang Mempengaruhinya Serta Bagaimana Suatu Elektron Dapat Stabil Pada

Lintasannya).

Tingkat Tingkat Energi Elektron Pada Kulit Atom.

Eksitasi, Deeksitasi dan Ionisasi.

Spektrum Gelombang Elektromagnet Dari Transisi Elektron.

Contoh Kasus: Hitung Panjang Gelombang Dari Hasil Transisi Elektron Dari Kulit 3 Ke Kulit 1 Dari Atom Hidrogen.

Atom Hidrogen:

Jari jari orbit.

Kecepatan.

Energi kulit.

Spektrum / deret transissi (Lyman, Balmer, Paschen, Bracket, P. Fund)

Page 4: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

Atom Berelektron Banyak:

Struktur kulit.

Konfigurasi Elektron.

Aturan Aufbau, Hund, Larangan Pauli.

Sinar X:

Proses Terjadinya Sinar X.

Anatomi Tabung Penghasil Sinar X.

Fungsi Anoda, Katoda Dan Karakteristik Bahan Anoda Dan Katoda.

Distribusi Sinar X Yang Dihasilkan Oleh Tabung Pesawat Sinar X.

Sinar X Kontinyu Dan Karakteristik.

Range Energi Sinar X .

Radiasi Benda Hitam.

Radiasi benda hitam

Teori Releyg Jane

Maxwell

Efek Compton:

Mekanisme Efek Compton.

Sudut hambur partikel.

Selisih panjang gelombang foton.

Efek Fotolistrik:

Teori Efek Fotolistrik.

Hasil hasil experiment Efek Fotolistrik.

Produksi Pasangan:

Page 5: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

Penciptaan pasangan.

Pemusnakhan pasangan.

Dualisme Partikel Gelombang (Teori D’broglie):

Dualisme Gelombang - Partikel Radiasi Em.

Dualisme Gelombang – Partikel.

Difraksi Bragg.

Difraksi Elektron.

Serapan Radiasi Oleh Materi:

Mekanisme serapan radiasi oleh materi.

Koefisien serap.

Tebal paruh bahan untuk serapan radiasi tertentu.

Prinsip Ketidakpastian Heisenberg:

Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis.

Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum.

Hubungan Ketidakpastian Energi dan Waktu.

Asas Saling Melengkapi.

Efek Zeman:

Fenomena Efek Zeeman.

Percobaan Efek Zeeman.

Kaidah Transisi Pada Efek Zeman.

Contoh Contoh Kasus Efek Zeman.

Spektrum Molekul:

Ikatan Molekul.

Page 6: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

Eksitasi Molekular Diatomik.

Teori Kinetik

Strategi Pembelajaran: 1. Kuliah 2. Tugas terstruktur 3. Tugas mandiri

Evaluasi : 1. Ujian Tengah Semester (UTS) 2. Tugas dan Quis 3. Ujian Akhir Semester

Pustaka : Arthur Beiser, Concepts of Modern Physics, McGraw-Hill.Inc, 2003.

Kenneth S. Krane, Modern Physics, John Wiley & Sons.Inc,Canada, 1996.

Page 7: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

No. Tanggal / Minggu

ke

Tujuan Instruksional Khusus (LLO)

Pokok bahasan Sub Pokok Bahasan Est.

waktu

Bentuk Pengajaran

Media Pustaka

1.

Minggu ke 1

LLO 1. Setelah menempuh bahasan gerak relatif mahasiswa dapat menjelaskan konsep gerak relatif

Gerak Relatif

Sistim referensi

Transformasi Galileo

Kecepatan relatif

3X50 menit

Kuliah dan Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

2.

Minggu ke 2

LLO 2. Setelah menempuh bahasan konsep relativitas khusus mahasiswa dapat menjelaskan konsep relativitas khusus

Relativitas Khusus

Percobaan Michelson-Morley.

Pengukuran Panjang Dan Waktu.

Postulat Einstein.

Transformasi Koordinat Lorentz.

Kontraksi Panjang.

Dilatasi Waktu.

3X50 menit

Kuliah dan Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

3.

Minggu ke 3

LLO 2. Setelah menempuh bahasan konsep relativitas khusus mahasiswa dapat menjelaskan konsep relativitas khusus

Relativitas Khusus

Transformasi kecepatan

Paradok kembar

Momentum, massa relativistik

Energi relativistik

3X50 menit

Kuliah dan Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

4.

Minggu ke 4

LLO3. Setelah menempuh bahasan dualisme partikel gelombang

Dualisme Partikel Gelombang (Teori

Postulat D’ Broglie

Momentum

Panjang gelombang

Difraksi Bragg

3X50 menit

Kuliah dan Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

Page 8: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

mahasiswa dapat menjelaskan sifat sifat dualisme partikel gelombang

d’Broglie)

Difraksi elektron

Gelombang partikel dalam kotak

5.

Minggu ke 5

LLO 4. Setelah menempuh bahasan struktur dasar atom mahasiswa dapat menjelaskan struktur dasar atom

Struktur Dasar Atom dan atom Hidrogen

Sruktur Dasar Atom ( Inti, Kulit, Penyusun Inti).

Orbit Elektron ( Kulit, Jari Jari, Energi Dan Hal Hal Yang Mempengaruhinya Serta Bagaimana Suatu Elektron Dapat Stabil Pada Lintasannya).

Tingkat Tingkat Energi Elektron Pada Kulit Atom.

Eksitasi, Deeksitasi dan Ionisasi.

Spektrum Gelombang Elektromagnet Dari Transisi Elektron.

Contoh Kasus: Hitung Panjang Gelombang Dari Hasil Transisi Elektron Dari Kulit 3 Ke Kulit 1 Dari Atom Hidrogen.

3X50 menit

Kuliah dan Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

6.

Minggu ke 6

LLO 5. Setelah menempuh bahasan konfigurasi elektron mahasiswa dapat menentukan konfigurasi elektron.

Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron

Aturan aturan konfigurasi aturan Hund, Aufbau, Pauli

Bilangan kuantum

3X50 menit

Kuliah dan Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

Page 9: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

7.

Minggu ke 7

LLO 6. Setelah menempuh bahasan atom hidrogen dan atom berelektron banyak mahasiswa dapat menjelaskan struktur dan tingkat tingkat energi atom hidrogen dan atom berelektron banyak serta menghitung besar energi transisi antar kulit / sinar X

Atom Hidrogen dan Atom Berelektron Banyak

Jari jari orbit.

Kecepatan.

Energi kulit.

Spektrum / deret transissi (Lyman, Balmer, Paschen, Bracket, P. Fund)

Proses Terjadinya Sinar X.

Anatomi Tabung Penghasil Sinar X.

Fungsi Anoda, Katoda Dan Karakteristik Bahan Anoda Dan Katoda.

Distribusi Sinar X Yang Dihasilkan Oleh Tabung Pesawat Sinar X.

Sinar X Kontinyu Dan Karakteristik.

Range Energi Sinar X .

3X50 menit

Kuliah dan Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

8.

Minggu ke 8

LLO 7. Setelah menempuh bahasan radiasi benda hitam mahasiswa dapat menjelaskan teori dasar radiasi benda hitam

Radiasi Benda Hitam

Radiasi benda hitam

Teori Releyg Jane

Maxwell

3X50 menit

Kuliah dan Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

9. Minggu

ke 9 Ujian Tengah Semester

Page 10: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

10.

Minggu ke 10

LLO 8. Setelah menempuh bahasan efek compton mahasiswa dapat menjelaskan konsep dan menentukan arah hambur serta energi partikel pada peristiwa efek Compton

Efek Compton

Proses terjadinya efek Compton

Hukum kekekalan yang berlaku

Selisih panjang gelombang

3X50 menit

Kuliah dan

Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

11.

Minggu ke 11

LLO 9. Setelah menempuh bahasan efek fotolistrik mahasiswa dapat menjelaskan konsep/peristiwa efek fotolistrik dan menghitung / menentukan besar fungsi kerja dari suatu logam

Efek Fotolistrik

Teori Efek Fotolistrik.

Hasil hasil experiment Efek Fotolistrik

3X50 menit

Kuliah dan

Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

12.

Minggu ke 12

LLO 10. Setelah menempuh bahasan produksi pasangan mahasiswa dapat menjelaskan konsep/peristiwa produksi pasangan serta menentukan besar energi dari

Produksi Pasangan

Penciptaan pasangan.

Pemusnahan pasangan.

Energi partikel

3X50 menit

Kuliah dan

Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

Page 11: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

partikel yang terbentuk

13.

Minggu ke 13

LLO 11. Setelah menempuh bahasan serapan radiasi oleh materi mahasiswa dapat menjelaskan konsep serapan radiasi dan dapat menghitung besar tebal paruh dari interaksi radiasi dengan materi

Serapan radiasi oleh materi

Mekanisme serapan radiasi oleh materi.

Koefisien serap.

Tebal paruh bahan untuk serapan radiasi tertentu.

3X50 menit

Kuliah dan

Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

Page 12: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

14.

Minggu ke 14

LLO 12. Setelah menempuh bahasan prinsip ketidakpastian Heisenberg mahasiswa dapat menerapkan konsep prinsip ketidakpastian Heisenberg dan menghitung ketidakpastian dari pengukuran suatu besaran fisis

Prinsip Ketidakpastian Heisenberg

Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis.

Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum.

Hubungan Ketidakpastian Energi dan Waktu.

Asas Saling Melengkapi.

3X50 menit

Kuliah dan

Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

15.

Minggu ke 15

LLO 13. Setelah menempuh bahasan efek Zeeman mahasiswa dapat menghitung besar energi radiasi hasil transisi elektron efek Zeeman

Efek Zeeman

Fenomena Efek Zeeman.

Percobaan Efek Zeeman.

Kaidah Transisi Pada Efek Zeman.

Contoh Kasus Efek Zeman

3X50 menit

Kuliah dan

Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

16.

Minggu ke16

LLO 14. Setelah menempuh bahasan spektrum molekul mahasiswa dapat menjelaskan spektrum molekul

Spektrum molekul

Ikatan Molekul.

Eksitasi Molekular Diatomik.

Teori Kinetik

3X50 menit

Kuliah dan

Diskusi

White Board

LCD

1 dan 2

17.

Ujian Akhir Semester

Page 13: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

CONTOH SOAL LLO 1. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep gerak relatif.

a) Seorang anak dalam sebuah kereta api melempar sebuah bola kearah depan dengan laju 20 mil/jam. Jika kereta api itu bergerak dengan laju 80 mil/jam, berapakah laju bola itu bila diukur oleh orang yang berada di tanah ?

b) Seorang kondektur yang berdiri di peron sebuah stasiun kereta api menyinkronkan (synchronize) jamnya dengan teknisi di depan sebuah kereta api yang sedang bergerak dengan laju 60 mil/jam. Panjang kereta api itu ¼ mil. Dua menit setelah kereta api meninggalkan peron, tukang rem dalam kereta menyalakan rokoknya. Berapakah koordinat-koordinat tukang rem itu menurut teknisi dan kondektur, pada saat rokoknya dinyalakan ?

c) Seorang yang sedang duduk dalam sebuah kereta api menyalakan dua buah rokok, salah satunya sepuluh menit setelah yang lainnya. Kereta api sedang bergerak sepanjang garis lurus dengan laju 20 m/det. Berapakah jarak antara kedua penyalaan rokok itu menurut pengamat di tanah ?

LLO 2. Mahasiswa dapat menerapkan konsep relativitas khusus.

a) Pilot sebuah roket yang bergerak dengan kecepatan 0,8c relatif terhadap bumi mengamati bahwa roket kedua yang mendekatinya dalam arah berlawanan bergerak dengan kecepatan 0,7c. Tentukan kecepatan roket kedua menurut pengukuran pengamat di bumi.

b) Sebuah tabung pejal dengan massa diam 10 kg, luas penampang 5 cm2 dan panjang 1m bergerak dengan kecepatan 0,5C searah dengan panjang tabung. Hitung perbedaan massa jenis dari tabung tersebut (antara keadaan diam dan bergerak).

c) Sebuah partikel bermassa diam mo dan bergerak dengan kelajuan 0,6c menumbuk dan menempel pada partikel sejenis lainnya yang mula-mula diam. Berapakah massa diam dan kecepatan partikel gabungan itu?

d) Seorang astronot pada saat berumur 30 tahun diberi tugas mengemudikan pesawat ruang angkasa berkecepatan 0.5 C selama 1 tahun meng-angkasa. Berapa perbedaan umur yang dirasakan oleh pengamat di bumi dan umur yang dirasakan astronot.

LLO 3. Mahasiswa dapat menjelaskan dan menerapkan sifat sifat dualisme partikel gelombang.

a) Pada energi kinetik berapakah dari suatu proton sehingga perhitungan nonrelativistik memberikan kesalahan perhitungan sebesar 5%?

b) Jelaskan dan rumuskan besarnya tingkat energi dari suatu proton yang terjebak dalam suatu kotak selebar 1Ao. c) Hitung berapa besar energi minimum yang dimiliki proton yang terjebak dalam suatu kotak selebar 1Ao tersebut? d) Sebuah elektron mempunyai energi kinetik sebesar 1 GeV, hitunglah kecepatan, momentum, massa dan panjang

gelombang dari elektron tersebut. e) Suatu partikel dengan massa 0.1 miligram terjebak dalam kotak selebar 20mm. Hitung energi tingkat 3 dari partikel

tersebut.

Page 14: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

LLO 4. Mahasiswa menjelaskan struktur dasar atom.

a) Jelaskan tentang struktur dan konfigurasi elektron dalam suatu atom. b) Rumuskan tentang gaya, kecepatan, jari jari orbit dari elektron pada kulit atom dan tentukan bilangan kuantumnya.

LLO 5. Mahasiswa dapat menentukan konfigurasi elektron yang stabil pada suatu atom.

a) Hitung besarnya energi dan jari jari orbit elektron (ke 2) dari otom oksigen. b) Tuliskan kemungkinan bilangan kuantum dari elektron yang berada pada kulit 3d.

LLO 6. Mahasiswa menjelaskan sruktur dan tingkat tingkat energi atom hidrogen dan atom berelektron banyak dan menghitung

besar energi transisi antar kulit.

a) Sebuah elektron beredar pada suatu kulit atom hidrogen dan mempunyai energi sebesar -13,6 eV, hitunglah jari jari orbit, kecepatan, momentum dan panjang gelombang dari elektron tersebut.

b) Besarnya energi yang dihasilkan oleh deeksitasi elektron dari atom hidrogen adalah 1,9 eV. Tentukanlah asal kulit transisinya dan masuk dalam deret apa.

LLO 7. Mahasiswa dapat menjelaskan teori dasar radiasi benda hitam.

a) Jelaskan konsep dasar dari radiasi benda hitam.

LLO 8. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep dan menentukan arah hambur serta energi partikel pada peristiwa efek compton.

a) Berapakah perbandingan panjang gelombang Compton dan De Broglie dari sebuah partikel?

b) Turunkan persamaan Compton λ’ – λ = (h/moc)(1-cos 𝜽).

c) Dalam hamburan Compton, foton dan elektron yang terhambur diamati. Didapatkan bahwa elektron memiliki energi kinetik

75 keV dan foton memiliki energi 200 keV. Berapakah panjang gelombang awal foton?

d) Tentukan sudut hamburan foton dan elektron dari soal di atas!

Page 15: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

e) Hitunglah energi maksimum dalam elektron volt, yang dialihkan ke sebuah elektron dalam suatu percobaan Compton,

apabila kuanta yang datang adalah sinar X dengan panjang gelombang 0,50Ao.

f) Sebuah elektron yang mengalami tumbukan ”lurus” (head on) dengan sebuah foton sinar X memiliki potensial henti 70 kV.

Jika elektron mula-mulanya diam, berapakah panjang gelombang foton sinar X awal dan yang terhambur?

LLO 9. Mahasiswa menjelaskan konsep / peristiwa efek fotolistrik dan menghitung / menentukan besar fungsi kerja dari suatu

logam.

a) Jelaskan syarat syarat terjadinya efek fotolistrik b) Cahaya dengan panjang gelombang 4500Ao datang pada dua buah tabung efek fotolistrik. Tabung fotolistrik pertama

mempunyai fungsi kerja sepadan dengan energi gelombang 6500Ao, sedangkan fungsi kerja dari tabung fotolistrik ke dua besarnya dua kali fungsi kerja tabung fotolistrik pertama. Carilah potensial penghenti untuk masing masing tabung jika disinari cahaya dengan panjang gelombang 4500Ao tersebut.

c) Bila suatu percobaan fotolistrik dilakukan dengan menggunakan kalsium sebagai emitter, maka didapatkan potensial-potensial henti berikut :

d) 𝝀, Ao 2536 3132 3650 4047

𝒗, 𝑯𝒛 𝒙 𝟏𝟎𝟓 1,18 0,958 0,822 0,741

𝑽𝒔, 𝑽 1,95 0,98 0,50 0,14

Tentukan tetapan planck dari data-data ini.

d) Andaikan sebuah foton yang panjang gelombangnya 600Ao diserap oleh sebuah atom hidrogen yang energi ionisasinya 13,6 eV. Berapakah energi kinetik elektron yang dipancarkan?

LLO 10. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep / peristiwa produksi pasangan serta menentukan besar energi dari partikel yang

terbentuk.

Page 16: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

a) Sebuah elektron berkecepatan 0.8 C musnah bersama positron yang awalnya dalam keadaan diam dan menghasilkan dua buah foton. Satu foton teramati bergerak dengan arah tegak lurus dengan arah elektron datang. Tentukan besar energi dari foton foton tersebut

b) Sebuah foton 0,0005 angstrom menghasilkan suatu pasangan positron-elektron dan memiliki energi yang sama. Tentukan energi kinetik dari masing masing partikel tersebut.

c) Setelah pemusnahan pasangan, dua foton 1 MeV teramati bergerak dalam arah-arah yang berlawanan. Jika electron dan positron kedua-duanya memiliki energi kinetic yang sama, tentukan besarnya.

d) Tentukan panjang gelombang ambang dalam penciptaan proton-antiproton. Massa diam proton (atau antiproton) adalah 938 MeV.

LLO 11. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep serapan radiasi dan dapat menghitung besar tebal paruh dari interaksi radiasi

dengan materi.

a) Koefisien serap suatu bahan adalah 0,061 mm-1. Jika intensitas berkas data adalah I0, hitunglah ketebalan bahan yang diperlukan untuk memperkecil berkas menjadi I0/3.

b) Berapakah ketebalan bahan A (𝝁𝒂 = 𝟎, 𝟎𝟔𝟎 𝒎𝒎−𝟏) yang setara dengan ketebalan 8 mm bahan B (𝝁𝒃 = 𝟎, 𝟏𝟑𝟏 𝒎𝒎−𝟏).

c) Radiasi dengan intensitas sama dari sinar X 0,3Ao (𝝁𝒂 = 𝟎, 𝟑 𝒎𝒎−𝟏) dan sinar X 0,5Ao (𝝁𝒃 = 𝟎, 𝟕𝟐 𝒎𝒎−𝟏) dijatuhkan pada suatu bahan. Carilah ketebalan bahan, jika pada radiasi yang keluar, sinar X 0,3Ao lebih kuat dua kali daripada sinar X 0,5Ao.

LLO 12. Mahasiswa dapat menerapkan konsep prinsip ketidakpastian Heisenberg dan menghitung ketidakpastian dari

pengukuran suatu besaran fisis.

a) Kedudukan dan momentum proton dengan energi kinetik 120 KeV ditentukan secara serentak. Jika kedudukan dapat ditentukan dengan ketidakpastian 1 angstrom, berapa persen ketidakpastian momentum dan kecepatannya.

b) Untuk objek berukuran 0,5 Ao, berapaah panjang gelombang terpanjang foton sehingga dengan foton ini objek ini dapat diamati?

c) Untuk objek dari soal di atas, berapakah energi terkecil electron yang dapat digunakan untuk melakukan pengukuran? d) Untuk objek dari soal b, berapakah energi terkecil proton yang dapat digunakan untuk melakukan pengukuran?

e) Jika sebuah foton berada dalam inti yang berdiameter 𝟏𝟎−𝟏𝟒𝒎. Berapakah energi minimumnya?

LLO 13. Mahasiswa dapat menghitung besar energi radiasi hasil transisi elektron efek zeman.

Page 17: Rencana Program Pembelajaran Semester (RPPS) · Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Pengukuran Ketidakpastian Besaran Fisis. Hubungan Ketidakpastian Kedudukan dan Momentum. Hubungan

a) Jelaskan tentang efek Zeeman normal dan anomali serta aturan aturan transisinya (berikan contoh contohnya). b) Jelaskan tentang electron spin resonance (ESR) dan bagaimana teori tersebut dapat digunakan untuk menentukan jenis

radikal bebas. c) Berapakah lebar pemisahan yang terjadi diantara komponen-komponen Zeeman normal yang berdampingan untuk pancaran

radiasi 4500 Å dalam medan magnet 0,4 T? d) Perkirakan besar kuat medan magnet yang ditimbulkan oleh gerak orbital elektron yang menghasilkan garis-garis 7664,1 Å

dan 7699,0 Å yang teramati dalam transisi L =1 ke L=0 pada kalium. e) Hitung jari jari lintasan sebuah elektron dengan energi 20 MeV yang bergerak tegak lurus melewati medan magnet B sebesar

5T. f) Transisi 2P ke 1S dalam Na memiliki panjang gelombang 5895, 9 A0. Hitung perubahan panjang gelombang yang tampak

dalam medan magnet 2T

LLO 14. Mahasiswa dapat menjelaskan spektrum molekul.

a) Jarak pisah frekuensi antara garis-garis berurutan dalam spektrum rotasi 35Cl 19F diukur sebesar 11,2 GHz. Tentukan jarak pisah antara atom-atomnya.

b) Jarak pisah antar atomik molekul 12C 16O adalah 1,13 Ao. Tentukan hampiran jarak pisah panjang gelombang antara garis-garis spektrum rotasi berurutan yang muncul sebagai akibat transisi-transisi elektronik dalam daerah tampak (5000Ao).

c) Tentukan tingkat-tingkat energi rotasi H2 yang jarak pisah setimbangnya adalah 0,74 Ao. d) Molekul-molekul N2 tereksitasi ke tingkat energi vibrasi n=1 dan kemudian ber-deeksitasi dengan memancarkan foton.

Tentukan energi foton yang dipancarkan (tinjau saja kelima tingkat energi rotasi yang pertama untuk tiap-tiap tingkat energi

vibrasi). Untuk N2, ħ2/2𝐼 = 2,5 x 10-4eV, ħ𝜔𝑣 = 0,29 𝑒𝑉.