Resume kuliah umum

Resume Materi Kuliah Umum
Tantangan Kompetensi dan Pembelajaran
1). Paradigma Umum
Sembilan puluh persen orang di dunia berada pada suatu tahap,yaitu
  tidak punya pekerjaan,maka tidak memiliki pengasilan dan tidak ada rencana masa depan.
        2). Paradigma sukses
      Orang-orang sukses (10% di dunia) berada pada tahap yang apabila  memiliki pekerjaan,kemudian memiliki penghasilan,dan memiliki rencana masa depan.
 Jadi, untuk keluar dari tantangan yang ada,maka seseorang itu harus bisa belajar dari suatu bencana alam yang terjadi. Dengan mengetahui akibat apa saja yang menimbulkan bencana dan melakukan mitigasi bencana,maka dari situlah seseorang bisa menyelesaikan suatu masalah.
Energi Bagi Pendidik/infrastruktur
     Siapa sesungguhnya pendidik atau infrastruktur itu?
Mereka adalah orang yang akan membawa perubahan, yang sukses dan banyak member motivasi bagi orang lain. Mereka yang memiliki perilaku yang berakhlak mulia, sederhana dan juga memiliki selebritas yang baik.
   Mengapa penting pendidikan / infrastruktur?
Telah dijelaskan dalam firman Allah swt “ Barang siapa yang menginginkan dunia hendaklah dengan ilmu, barang siapa yang menginginkan akhirat hendaklah dengan ilmu,dan barang siapa yang menginginkan keduanya maka hendaklah dengan ilmu”. Allah swt, juga akan mengangkat derajat orang-orang yang berilmu.
Seperti yang telah dijelaskan dalam ilmu fisika,yaitu misalnya buah kelapa yang jatuh dari pohonnya akan mengalami perubahan kedudukan.Perubahan itu disebut energy potensial dan energy kinetik. Apabila keduanya energy itu disatukan akan menghasilkan energy mekanik. Bisa dilihat dalam bentuk persamaan,yaitu:
Ep= mgh
Em = Ep + Ek
Ek=  m

Kesuksesan bisa diraih yang merupakan kekuatan terbesar dan perkiraan yang nyata. Di mulai dari berpikir,menganalisis,merencanakan,mencoba,melakukan,melakukannya lagi dan terus berproses sehingga terciptalah yang namanya sukses.
Instruktur
Instruktur tercipta dari interaksi belajar kemudian memperoleh hasil. Dalam pengembangan instruktur dilakukan pelatihan untuk mencari prime (dasar ),eminent(unggul),dan excellent (mutu terbaik) sehingga memperoleh kepuasan baik dari segi menambah irisan kapasitas,dan mengisi memori. Jadi semua indera digunakan dengan baik,terutama mata dan telinga.
Menurut UU no. 20 tahun 2003 tentang system pendidikan nasional bahwa pendidik memiliki pengetahuan dan sikap sedangkan instruktur merupakan keterampilan praktek yang dimiliki seseorang.
Dalam dunia medis dan dunia pendidikan misalnya dosen dengan dokter gigi, berbeda soal tarikan pisau dan mengangggap bahwa tarikan pisau hanya satu-satunya. Namun.instruktur tidak boleh bangga hanya dengan satu jenis pisau,jangan puas hanya mengetahui satu tarikan pisau,dan instruktur jangan berhenti untuk mencari pisau dan cara menarik pisau.
Seorang dosen adalah seorang pelayan pendidikan yang tidak hanya sekedar memberikan layanan ke peserta didik,akan tetapi juga sebagai corong untuk mengantarkan peserta didiknya menjadi seorang yang sukses dan berpenghasilan. Tugas dosen sangat mulia,jangan dinodai agar kemuliannya tetap terbawa. Proses pembelajaran sebagai sumber stimulus (resources) berasal dari kreativitas dan motivasi dari dalam diri seseorang. Kreativitas sebagai hasil irisan dari CRI. Yaitu keterampilan berpikir /talenta = C, sumber sebagai stimulus/education =R, dan motivasi dari dalaam/spirit =I.
Kehidupan, Marketing dan Komunikasi
Komunikasi adalah sumber penghasilan ,dimana dalam suatu perjanjian atau transaksi diperlukan pengenalan pengetahuan,pengenalan produk dan pengenalan apa-apa yang mereka miliki sehingga hasilnya  dapat di evaluasi. Dalam bidang pendidikan seorang dosen ketika berkomunikasi dengan peserta didik ,memiliki ikhtiar yang member tanpa pamrih,sikap rendah hati,mengalah,memberikan pengetahuan yang tulus,toleransi dan bangga dengan karya orang lain. Dosen mentransfer pengetahuannya melalui proses komunikasi selama pembelajaran. Misalnya seorang komunikator memberi pesan (kode) untuk mengetahui sampai dimana pemahaman peserta didik melalui saluran (buku) yang dibaca sehingga ada umpan balik dari peserta didik (komunikasi) dengan mengatakan bahwa mereka mengerti.Komponen penting dan strategis dalam komunikasi pembelajaran,yaitu stimulus (isi),organism (peserta didik),dan respons (penerimaan sikap,pengetahuan dan keterampilan).
Menurut Joko widodo, pemimpin perguruan tinggi wajib mendukung inovasi untuk menghadapi perubahan global dan memenuhi kebutuhan sumber daya manusia Indonesia yang kreatif,inovatif,dan kompetitif.

Read More

Program Tahunan

PROGRAM TAHUNAN
(Prota/ Fisika/ X/ Th. 2019-2020)


Sekolah
: SMA N. 1 Campalagian
Semester
: Satu &Dua

Kelas
: X(Sepuluh)
Mata Pelajaran
: Fisika



SEMESTER #1

No.
Kompetensi Inti
Materi Pokok
Alokasi Waktu
(menit)
Keterangan

1
Menjelaskan hakikat ilmu Fisika dan perannya dalam kehidupan, metode ilmiah, dan keselamatan kerja di laboratorium
Membuat prosedur kerja ilmiah dan keselamatan kerja misalnya pada pengukuran kalor
Hakikat Fisika dan Prosedur Ilmiah
6 x 45
Jumlah jam sudah termasuk jam untuk Ulangan Harian (UH)
Jadwal PTS dan PAS
Perhitungan minggu efektif semester 1
Juli                 : 2
Agustus          : 5
September      : 4
Oktober          : 5
Nopember      : 4
Desember       : 2
Jumlah : 22 pekan efektif
Asumsi 3 jp/minggu



Menerapkan prinsip-prinsip pengukuran besaran fisis, ketepatan, ketelitian dan angka penting, serta notasi ilmiah
Menyajikan hasil pengukuran besaran fisis berikut ketelitiannya dengan menggunakan peralatan dan teknik yang tepat serta mengikuti kaidah angka penting untuk suatu penyelidikan ilmiah
Pengukuran
15 x 45



Menerapkan prinsip penjumlahan vektor sebidang (misalnya perpindahan)
Merancang percobaan untuk menentukan resultan vektor sebidang (misalnya perpindahan) beserta presentasi hasil dan makna fisisnya
Vektor
9 x 45



3.4 Menganalisis besaran-besaran fisis pada gerak lurus dengan kecepatan konstan (tetap) dan gerak lurus dengan percepatan konstan (tetap) berikut penerapannya dalam kehidupan sehari-hari misalnya keselamatan lalu lintas
4.4 Menyajikan data dan grafik hasil percobaan gerak benda untuk menyelidiki karakteristik gerak lurus dengan kecepatan konstan (tetap) dan gerak lurus dengan percepatan konstan (tetap) berikut makna fisisnya
Gerak lurus
12 x 45



3.5 Menganalisis gerak parabola dengan menggunakan vektor, berikut makna fisisnya dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
4.5 Mempresentasikan data hasil percobaan gerak parabola dan makna fisisnya.
Gerak parabola
9 x 45



3.6   Menganalisis besaran fisis pada gerak melingkar dengan laju konstan (tetap) dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
4.6   Melakukan percobaan berikut presentasi hasilnya tentang gerak melingkar, makna fisis dan pemanfaatannya
Gerak melingkar
9 x 45



PTS
3 x 45



PAT
3 x 45



Jumlah jam Semester 1
66 jam








SEMESTER #2

No.
Kompetensi Inti
Materi Pokok
Alokasi Waktu
(menit)
Keterangan

2
3.7  Menganalisis interaksi pada gaya serta hubungan antara gaya, massa dan gerak lurus benda serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
4.7  Melakukan percobaan berikut presentasi hasilnya terkait gaya serta hubungan gaya, massa dan percepatan dalam gerak lurus benda dengan menerapkan metode ilmiah
Hukum Newton
9 x 45
Jumlah jam sudah termasuk jam untuk Ulangan Harian (UH)
Jadwal PTS dan PAT
Perhitungan minggu efektif semester 2
Januari            : 4
Februari          : 4
Maret              : 4
April               : 4
Mei                 : 1
Juni                 : 3
Jumlah : 20 pekan efektif
Asumsi 3 jp/minggu


3.8  Menganalisis keteraturan gerak planet dan satelit dalam tatasurya berdasarkan hukum-hukum Newton
4.8  Menyajikan karya mengenai gerak satelit buatan yang mengorbit bumi, pemanfaatan dan dampak yang ditimbulkannya dari penelusuran berbagai sumber informasi
Hukum Newton tentang gravitasi
9 x 45



3.9  Menganalisis konsep energi, usaha (kerja), hubungan usaha (kerja) dan perubahan energi, hukum kekekalan energi, serta penerapannya dalam peristiwa sehari-hari.
4.9  Menerapkan metode ilmiah untuk mengajukan gagasan penyelesaian masalah gerak dalam kehidupan sehari-hari, yang berkaitan dengan konsep energi, usaha (kerja) dan hukum kekekalan energy
Usaha (kerja) dan energi
12 x 45



3.10 Menerapkan konsep momentum dan impuls, serta hukum kekekalan momentum dalam kehidupan sehari-hari
4.10 Menyajikan hasil pengujian penerapan hukum kekekalan momentum, misalnya bola jatuh bebas ke lantai dan roket sederhana
Momentum dan Impuls
12 x 45



3.11 Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari-hari
4.11 Melakukan percobaan getaran harmonis pada ayunan sederhana dan/atau getaran pegas berikut presentasi hasil percobaan serta makna fisisnya
Getaran Harmonis
12 x 45



PTS
3 x 45



PAT
3 x 45



Jumlah jam Semester 2
60jam



Polewali Mandar,   Juli  2019
Kepala Sekolah
SMA N. 1 Campalagian
Guru Mata Pelajaran




Sapiuddin, S. Pd.
…………………………... 




Madina, S. Pd.

Read More

Atomik atom

      BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Jauh pada masa lalu manusia telah menduga bahwa materi,walaupun kelihatannya kontinu, memiliki struktur tertentu pada tingkat mikroskopik di luar jangkauan indera kita. Dugaan ini tidak juga mendapat pembuktian, hingga sekitar setengah abad yang lalu, keberadaan atom dan molekul, partikel materi yang dasar dalam bentuk yang lazim telah ditunjukkan, dan partikel dasar dari atom dan molekul disebut sebagai electron, proton, dan neutron,.
Sasaran kita pada pembahasan kali ini adalah memahami beberapa hal terinci dari struktur atom.  Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas beberapa struktur. Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawanberhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.
Setiap atom terdiri dari sebuah inti kecil yang terdiri dari proton dan neutron dan sejumlah electron pada jarak yang agak jauh. Selama ini pemahaman kita tentang susunan electron adalah bahwa electron berputar mengelilingi inti atom seperti planet mengelilingi matahari, tetapi teori lain dengan jelas membantah terjadinya orbit pada electron. Sehingga guna menyelesaikan permasalahan ini seorang ahli bernama Niels Bohr mengungkapkan gagasan kuantum pada struktur atomic pada tahun 1913 guna mempermudah gambaran struktur atom, walaupun ternyata terdapat kekurangan dalam gagasannya sehingga harus diganti.
Teori yang dikemukakan oleh Bohr sangatlah penting untuk dipelajari sebab karena hal tersbut merupakan teori transisi yang berharga menuju teori atom yang lebih abstrak
Sehingga pada pembahasan kali ini penulis akan mencoba mengangkat materi tentang 1) Model Atom Rutherford dan bagaimana hamburan partikel alfa serta rumusan hamburan Rutherford, 2) Dimensi inti yang menjelaskan tentang orbit electron, dan 3) Spektrum atomic yang membahas tentang bagaimana susunan energy electron ketika berpindah dari kulit luar ke kulit dalam dan sebaliknya.


Rumusan Masalah
Bagaimanakah model atom Rutherford ?
Apa yang dimaksud dengan dimensi inti ?
Bagaimanakah Spektrum atomic itu ?

Tujuan
Mampu memahami model atom Rutherford
Mengetahui dan memahami dimensi inti
Mengatahui dan memahami spectrum atomik 

Manfaat
Mahasiswa mampu memahami model atom Rutherford
Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami dimensi inti
Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami spectrum atomik 










BAB II
PEMBAHASAN
Model Atom Rutherford
Pada abad ke 19 para ilmuwan mendapat gagasan bahwa unsur kimia terdiri dari atom-atom, namun mereka sendiri tidak mengetahui apa yang dimaksud dengan atom-atom tersebut. Sehingga penemuan atom pada tahun 1897 mengatakan bahwa semua atom mengandung muatan listrik. Hal ini yang menjadi landasan utama mengenai struktur atomic. Muatan listrik ini terdiri atas muatan listrik negative, muatan listrik positif, dan muata listrik netral. Pada tahun 1898 seorang ahli fisika Inggris bernama J.J. Thomson mengusulkan bahwa atom merupakan bola pejal bermuatan postif yang mengandung electron dengan model menyerupai kue berkismis atau model plum-pudding yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. (Arthur Beiser.1992. Konsep Fisika Modern edisi ke 4.hlm 120)
Hipotesis yang dikemukakan oleh Tompson dianggap masuk akal oleh ilmuwan yang lain, meski demikian sekitar 12 tahun setelah hipotesis Tompson muncul, akhirnya dilakukan uji coba atau test eksperimental terhadap model kue berkismis tersebut oleh Hans Geigredan Emersm dan Masreden  yang didasari oleh ilmuwan bernama Ernest Rutherford.
Ernest Rutherford (1671-1937), lahir di Selandia Baru penemu dari dasar disika inti. Ia terkenal sebagai perintis teori hamburan partikel alfa dan peluruhan sinar-sinar radioaktif, juga menjadi seseorang yang menginspirasi generasi ilmuwan atom dan nuklir. (Kenneth Krane.1992. Fisika Modern. Hlm 234).
Pada tahun 1911 Ernest Rutherford memakai partikel alfa cepat sebagai penguar (probes) yang secara spontan dipancarkan oleh unsur atau elemen radioaktif. Rutherford bersama dua orang muridnya yakni Hans Geiger dan Ernersm Masreden melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Partikel juga merupakan atom helium yang kehilangan dua elektron sehingga yang tertinggal ialah partikel bermuatan +2e
Seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan.
Geiger dan Marsden meletakkan sebuah sampel bahan pemancar partikel alfa dibelakang layar timbal yang mempunyai lubang kecil sehingga menghasilkan berkas partikel alfa yang tajam. Berkas ini diarahkan pada selaput emas tipis (gold foil). Layar zink sulfide yang dapat digerakkan dapat memberikan denyar cahaya tampak bila tertumbuk oleh partikel alfa yang ditempatkan pada sisi lain dari selaput emas itu. Dapat diduga bahawa partikel alfa dapat menembus selaput itu dengan hanya mengalami sedikit defleksi.



Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesimpulan berikut:
Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan.
Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

 

Sebelumnya dijelaskan bahwa Geiger dan Marsden ternyata menemukan banyak partikel alfa yang muncul dari selaput itu dengan deviasi kurang dari 1o, tetapi beberapa terhambur dengan sudut yang sangat besar. Satu-satunya model atom yang didapatkan oleh Rutherford dalam eksperimen ini ialah model atom yang terdiri dari inti kecil yang bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.





Model atom Rutherford dapat dideskripsikan sebagai berikut:

Atom tersusun dari:
Inti atom yang bermuatan positif. Elektron-elektron yang bermuatan negatif dan mengelilingi inti.
Semua proton terkumpul dalam inti atom, dan menyebabkan inti atom bermuatan positif.
Sebagian besar volume atom merupakan ruang kosong. Hampir semua massa atom terpusat pada inti atom yang sangat kecil. Jari-jari atom sekitar 10–10 m, sedangkan jari-jari inti atom sekitar 10–15m.
Jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti, sedangkan atom bersifat netral.

Hamburan Partikel Alpa
Sudut Hamburan Partikel Alpa
Dalam eksperimen hamburan partikel alfa terjadi interaksi antara muatan partikel alfa (+2e) dan muatan atom sasaran (+Ze), dengan Z menyatakan nomor atom. Dalam hal ini dianggap bahwa : interaksi elektron atom tidak berperan (dapat diabaikan ). Dan massa atom jauh lebih besar dari partikel alfa, karenanya massa atom dianggap tidak bergeser ketika terjadi interaksi. Dengan demikian, hanya gaya Coloumb, yaitu gaya tolak – menolak antara partikel alfa dan atom emas (yang keduanya bermuatan positif ) yang beraksi.
Tinjau partikel alfa datang mendekati inti atom emas dengan jarak tegak lurus b, seperti pada gambar dibawah. Jarak b diukur dari inti atom bermuata n +Ze sampai I1 yaitu garis asimptot dari arah datang partikel alfa di x = - ~. Arah asimptot ini sama dengan arah p1 , momentum partikel alfa sebelum interaksi. Selain interaksi partikel alfa terhambur menurut asimptot I2, yaitu arah p2. Sudut antara I1 dan I2 adalah sudut hamburan partikel alfa sebesar a.


Hubungan geometris dalam hamburan Rutherford







Rumus Hamburan Rutherford 
Untuk setiap atom yang dihambur dengan sudut a atau lebih besar dari a.
Selanjutnya bahwa fraksi :

 
Contoh Soal

Cari bagian(fraksi) berkas partikel alfa 7,7 MeV yang terhambur dengan sudut lebih besar dari 45o yang jatuh pada selaput emas yang tebalnya 3 x 10-7 m. besaran tersebut di atas yaitu energy partikel alfa dan tebal selaput yang dipakai oleh Geiger dan Marsden. Sebagai perbandingan diameter rambut manusia iala sekitar 10-4 m.

Penyelesaian
Kita mulai dengan mencari  n, yaitu banyaknya atom emas persatuan vvolume dalam selaput tersebut dari hubungan

Karena kerapatan emas iala 1,93 x 104 kg/m3, massa atomiknya adalah 197 u, dan 1 u = 1,66 x 10-27 kg, kita peroleh


 =  5,90 x 1028 atom/m3

Nomor atomic emas iala 79, energy kinetic 7,7 MeV sama dengan 1,23 x 10 -12 j dan θ = 45o ; dari angka tersebut diperoleh :
  f  = 7 x 10-5
banyak partikel alfa yang dihambur dengan sudut 45o atau lebih – hanya 0,007 persen! Selaput setipis ini sangat mudah ditembus oleh
partikel alfa.



Dimensi Inti
Partikel alfa akan mempunyai ro terkecil jika mendekati inti bertatapan yang akan diikuti oleh hamburan 180o. Pada saat pendekatan terpendek energi kinetik awal K dari partikel seluruhnya diubah menjadi energi potensial listrik sehingga pada saat itu:


Harga K maksimum didapati pada partikel alfa secara alamiah adalah 7,7 MeV yaitu sama dengan 1,2 x 10-12 J. Karena 1/49 x 109 N.m2/C2. Sehingga :

= 3,8 X 10-16 Z m
Orbit Elektron
 Pengertian Orbit
Orbit adalah lintasan suatu benda mengeliling pusat inti lintasan. misal, bumi mengorbit matahri, bulan mengorbit bumi, keduanya memiliki jalur khusus yang cukup pasti untuk ditentukan pada waktu dan tempat tertentu.
Sedangkan untuk elektron juga sama, membicarakan dimana elektron tersebut berada dalam posisi mengelilingi inti atom. hanya saja akibat dari sifat dualisme elektron sebagai gelombang dan partikel secara bersamaan, kita tidak akan bisa menentukan dengan  tepat posisi elektron pada waktu tertentu. dikarenakan oleh gerakannya yang sangat cepat dan massanya yang sangat amat kecil, bahkan ketika kita mengirimkan cahaya/gelombang pendeteksi untuk mengetahui posisi eletron, seketika itu pula gelombang/energi pendeteksi tersebut merubah  posisi elektron. Kita tetap bisa mengetahui lokasi keberadaan atom tersebut, hanya saja kali ini lokasinya adalah bukan berupa lintasan tetap berupa satu lingkaran/elips , tetapi adalah berupa sebaran tempat/ruang yang mempunyai probabilitas/kemungkinan terbesar untuk kita dapat menemukan elektron. tempat itu dinamakan orbital
Pengertian Elektron
Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai e-. Elektron tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer. Elektron memiliki massa sekitar 1/1836 massa proton. Momentum sudut (spin) instrinsik elektron adalah setengah nilai integer dalam satuan ħ, yang berarti bahwa ia termasuk fermion. Antipartikel elektron disebut sebagai positron, yang identik dengan elektron, tapi bermuatan positif. Ketika sebuah elektron bertumbukan dengan positron, keduanya kemungkinan dapat saling berhambur ataupun musnah total, menghasilan sepasang (atau lebih) fotonsinar gamma.
Pengertian Orbit Elektron
Ketika planet bergerak mengitari matahari, kita dapat menggambarkan jalur yang ditempuh oleh planet itu yang disebut dengan orbit. Gambaran sederhana dari atom juga sama dengan fenomena tersebut dan kita dapat menggambar elektron-elektron yang mengorbit mengelilingi nukleus ( inti atom ). Walaupun sesungguhnya elektron-elektron tidak mengorbit pada jalur yang tetap melainkan mengorbit pada sebuah ruang yang disebut dengan orbital.
Walaupun beranalogi dengan planet mengelilingi Matahari, elektron tidak dapat digambarkan sebagai partikel padat, sehingga orbital atom pula tidak akan menyerupai lintasan revolusi planet. Analogi yang lebih akurat adalah membandingkan orbital atom dengan atmosfer (elektron) yang berada di sekeliling planet kecil (inti atom). Orbital atom dengan persis menggambarkan bentuk geometri atmosfer ini hanya ketika terdapat satu elektron yang ada dalam atom. Ketika elektron yang lebih banyak ditambahkan pada atom tersebut, elektron tambahan  tersebut cenderung akan mengisi volume ruang di sekeliling inti atom secara merata sehingga kumpulan elektron (kadang-kadang disebut "awan elektron") tersebut umumnya cenderung membentuk daerah probabilitas penemuan elektron yang berbentuk bola.
Model atom Rutherford memberi gambaran sebuah inti bermuatan positif yang kecil dan massif yang dilingkungi pada jarak yang relatif besar oleh elektron sehingga atom secara keseluruhan bermuatan netral. Dalam model ini elektron tidak dapat diam, karena tidak ada sesuatupun yang dapat mempertahankan ditempatnya melawan gaya tarik listrik dari inti.Energi total elektron bertanda negatif; hal ini berlaku untuk setiap elektron atomik, dan mencerminkan elektron itu terikat pada inti.


Contoh Soal

Eksperimen menunjukkan bahwa 13,6 eV diperlukan untuk memisahkan atom hidrogen menjadi sebuah proton dari sebuah elektron; ini berarti energi yang mengikat adalah E = -13,6 eV. Carilah jari-jari orbital dan kecepatan elektron dalam atom hidrogen.


Penyelesaian

Karena 13,6 eV = 2,2 x 10-18 J, maka


 = 5,3 x 10-11 m
Jari-jari atomik sebesar itu sesuai dengan perkiraan yang dicari dengan cara lain.
Kecepatan elektron dapat diperoleh dari persamaan


= 2,2 x 106m/s

   =  5,90 x 1028 atom/m3

Karena v<c, kita dapat mengabaikan efek relativitas khusus, bila kita membahas atom hydrogen.



Spektrum Atomik
Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat atau materi yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Kemampuan teori atom Bohr untuk menerangkan asal usul garis spectrummerupakan salah satu hasil yang menonjol sehingga dirasakan pantas untuk memulai membuka teori itu dengan menerapkannya pada struktur atomik. Panjang gelombang yang terdapat pada spekrum atomic jatuh pada kumpulan tertentu yang disebut deret spectral.
Panjang gelombang dalam setiap deret dapat dispesifikasikan dengan rumus empiris yang sederhana dengan keserupaan yang mengherankan antara rumusan dari berbagai deret yang menyatakan spectrum lengkap suatu unsur.Untuk menentukan panjang gelombang dari garis- garis spectrum, ketika cahaya melalui kisi difraksi, cahaya terpecah membentuk pola difraksi.
Sudut terang maksimum untuk pola difraksi memiliki hubungan:
d sin =  mλ      (m= 0,1,2,…) .................................................(1)
d  : Jarak antara garis kisi
λ  : Panjang gelombang cahaya
m : bilangan orde
Photon dapat dihasilkan dari sebuah atom ketika electron tereksitasi berpindah dari orbit dengan energy lebih tinggi ke orbit yang memiliki energi lebih rendah. Secara literatur nilai panjang gelombang masing – masing adalah ungu : (380 – 450 ) nm, biru : (450 – 495) nm, hijau (495 – 570) nm dan kuning (570 – 590) nm. Pada pratikum ini juga menentukan konstanta Rydberg. Penentuan konstanta Rydberg ini menggunakan rumus dari deret Pfund.  Dimana nilai dari n0= 5 dan nilai dari nf = 6. Seperti sebelumnya, secara literatur nilai dari konstanta Rydberg adalah 10,97 x 106 m-1.
Spektrum optik (cahaya atau spektrum terlihat atau spektrum tampak) adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik; mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 sampai 700nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm (atau dalam frekuensi 790-400 terahertz). Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah hijau dari spektrum optik.
Radiasi Elektromagnetik dari atom dapat dikelompokkan menjadi:
Spektrum Kontinu
Spektrum Kontinu, radiasi yang dihasilkan oleh atom yang tereksitasi dan terdiri dari berbagai warna yang berkesinambungan, yaitu ungu, biru, hijau, kuning, jingga, dan merah.


Semakin besar panjang gelombang maka semakin kecil energinya, maka artinya sinar ungu mempunyai foton dengan energi terbesar, sedangkan sinar merah mempunyai foton dengan energi terkecil. Pada spektrum kontinu, panjang gelombang radiasi yang dipancarkan merentang dari suatu nilai minimum, mungkin 0, hingga nilai maksimum, mungkin tak terhingga. Contohnya: radiasi dari objek panas berpijar.

Spektrum Garis
Spektrum Garis (Spektrum Diskrit), radiasi yang dihasilkann oleh atom yang tereksitasi dan hanya terdiri dari beberapa warna garis yang terputus-putus; yaitu ungu, biru, merah.


Jika sejumlah kecil gas atau uap suatu unsur tertentu, seperti air raksa, natrium atau gas neon, diletakkan didalam tabung kemudian arus listrik dialirkan kedalam tabung, maka hanya sehimpunan panjang gelombang diskrit cahaya tertentu saja yang dipancarkan oleh gas. Cahaya yang dipancarkan oleh setiap gas berbeda-beda dan merupakan karakteristik gas tersebut. Cahaya dipancarkan dalam bentuk spektrum garis.
Peralatan untuk mengamati spektrum garis

     
Spektrum Atom Hidrogen
Spektrum garis membentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang berbeda.
Dengan menggunakan “metode ilmiah terbalik” Johanes Balmer menyatakan deret untuk gas hidrogen dengan persamaan berikut ini:
λ = 364,6
Deretan garis spektrum yang cocok dengan Rumus Balmer disebut dengan   Deret Balmer.
Beberapa tahun kemudian ditemukan deret-deret yang lain; Deret Lyman, Deret Paschen, Bracket, dan Pfund. Pola deret-deret ini serupa maka dapat dirangkum dalam satu persamaan. Persamaan ini disebut deret spektrum hidrogen.
 R
Dimana R adalah konstanta Rydberg yang nilainya 1,097 x
Atau     λ = 
Dengan  adalah panjang gelombang deret batas yang sesuai.

Deret Spektrum
 Deret Lyman , Spektrum yang dihasilkan cahaya ultra violet
  R    dengan n= 2, 3, 4, ……
 Deret Balmer , Spektrum yang dihasilkan cahaya tampak
              R    dengan n= 3, 4, 5, ……
Deret Paschen  (m = 3), Spektrum yang  dihasilkan cahaya infra merah 1
              R    dengan n= 4, 5, 6, ……
Deret Bracket (m = 4), Spektrum yang  dihasilkan cahaya infra merah 2
             R    dengan n= 5, 6, 7, ……
Deret Pfund(m = 5), Spektrum yang  dihasilkan cahaya infra merah 3
  R    dengan n= 6, 7, 8, ……
Dengan demikian, setiap model atom hidrogen dapat menerangkan keteraturan aritmatik yang menarik ini dalam berbagai spektrum.
         Ciri menarik lainnya dari panjang gelombang spektrum hidrogen terangkum dalam asas gabung Ritz (Ritz combination principle). Jika kita ubah panjang gelombang spektrum pancar hidrogen ke dalam frekuensi, kita jumpai sifat menarik berikut: “jumlah sepasang frekuensi tertentu memberikan frekuensi lain yang juga terdapat dalam spektrum hidrogen”.






BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Model atom yang didapatkan oleh Rutherford dalam eksperimen yang dilaukan bersama Geiger dan Marsden ialah model atom yang terdiri dari inti kecil yang bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
Ketika planet bergerak mengitari matahari, kita dapat menggambarkan jalur yang ditempuh oleh planet itu yang disebut dengan orbit. Gambaran sederhana dari atom juga sama dengan fenomena tersebut dan kita dapat menggambar elektron-elektron yang mengorbit mengelilingi nukleus ( inti atom). Model atom Rutherford memberi gambaran sebuah inti bermuatan positif yang kecil dan massif yang dilingkungi pada jarak yang relatif besar oleh elektron sehingga atom secara keseluruhan bermuatan netral. Dalam model ini elektron tidak dapat diam, karena tidak ada sesuatupun yang dapat mempertahankan ditempatnya melawan gaya tarik listrik dari inti.Energi total elektron bertanda negatif; hal ini berlaku untuk setiap elektron atomik, dan mencerminkan elektron itu terikat pada inti.
Kemampuan teori atom Bohr untuk menerangkan asal usul garis spectrummerupakan salah satu hasil yang menonjol sehingga dirasakan pantas untuk memulai membuka teori itu dengan menerapkannya pada struktur atomik. Panjang gelombang yang terdapat pada spekrum atomic jatuh pada kumpulan tertentu yang disebut deret spectral

Saran
  Besar harapan kami, semoga makalah yang sederhana ini dapat bermanfaat untuk kita semua terutama kita sebagai mahasiswa jurusan Pendidikan Fisika di Universitas Sulawesi Barat. Namun, kami sadar bahwa dalam proses penyusunan makalah ini masih banyak kekurangan olehnya itu saran dan kritikan yang sifatnya membangun kami harapkan, demi perbaikan dimasa yang akan datang


Daftar Pustaka

Beiser, Arthur. 1992. Konsep Fisika Modern. Jakarta : Erlangga

Krane, Kenneth. 1992. Fisik Modern. Jakarta : Penerbit Universitas Indoensia.

Ronald Gautreau, William Savin. 2002. Fisika Modern. Jakarta : Erlangga

Read More

Tugas Pendahuluan

Tugas pendahuluan percobaan Pengukuran Intensitas Radiasi Benda Hitam Sebagai Fungsi Suhu.
TUGAS PENDAHULUAN
PENGUKURAN INTENSITAS RADIASI BENDA HITAM SEBAGAI FUNGSI SUHU (HUKUM STEFAN-BOLTZMANN)

1.      Jelaskan istilah “radiasi benda hitam”. Apakah istilah ini berlaku untuk benda-benda yang tampak hitam saja?
Jawab:
Benda hitam didefinisikan sebagai benda dimana radiasi yang jatuh akan diserap seluruhnya (tidak ada yang dipantulkan). Benda hitam sempurna sukar didapatkan karena benda yang sangat hitam masih mempunyai daya pantul meskipun kecil sekali. Sedangkan radiasi benda hitam adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam. Radiasi ini menjangkau seluruh daerah panjang gelombang. Distribusi energi pada daerah panjang gelombang ini memiliki ciri khusus, yaitu suatu nilai maksimum pada panjang gelombang tertentu.
Dalam fisika, benda hitam (blackbody) adalah sebutan untuk benda yang mampu menyerap kalor (radiasi termal) dengan baik. Radiasi termal yang diserap akan dipancarkan kembali oleh benda hitam dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik, sama seperti gelombang radio dan cahaya. Ketika suhu permukaan benda hitam turun maka radiasi benda hitam bergeser ke arah intensitas yang lebih rendah dan panjang gelombangnya lebih panjang. Meskipun namanya benda hitam, dia tidaklah harus benar-benar hitam karena dia juga memancarkan energi. Suatu lubang kecil pada sebuah dinding berongga dapat dianggap sebagai benda hitam.

2.        Apa yang dimaksud dengan ultraviolet catastrophe? Bagaimana teori kuantum dapat menjelaskan itu?
Jawab:
Dalam fisika, bencana ultraviolet (ultraviolet catastrophe), yang disebut juga “bencana Rayleigh-Jeans”, adalah peramalan klasik, yang dibuat pada akhir abad ke-19, bahwa benda hitam ideal pada kesetimbangan termal akan memancarkan radiasi dengan daya tak hingga. Walaupun ramalan ini terbukti salah berdasarkan pengamatan, ramalan ini merupakan tanda-tanda awal adanya masalah pada fisika klasik. Pada tahun 1900, pemecahan Max Planck terhadap masalah ini bermuara pada bagian-bagian awal mekanika kuantum.
Planck mengemukakan bahwa osilasi atom hanya dapat menyerap atau memancarkan kembali energi dalam bentuk paket (kuanta). Dalam teori Planck, setiap osilator bisa memancarkan atau menyerap enrgi hanya dalam kuantitas perkalian integer dari energi ε. Ramalan ini disebut bencana ultraungu karena radiasi ultraungu memiliki frekuensi tertinggi dari semua radiasi yang dikenal pada saat itu (sinar-X dan sinar gama belum ditemukan). Sejak munculnya istilah ini, istilah yang sama digunakan juga untuk sifat yang mirip, misalnya dalam elektrodinamika kuantum (yang disebut juga: divergensi ultraungu).


3.      Apakah objek yang berbeda di sekitar suhu yang sama, memancarkan jumlah radiasi yang berbeda?
Jawab:
Tidak, karena pemancaran radiasi suatu objek atau benda tidak bergantung pada jenid benda tersebut tapi bergantung pada seberapa tinggi temperatur disekitar benda tersebut. Semakin tinggi temperatur ruangan maka semakin radiasi yang dipancarkan juga akan semakin besar, begitupun sebaliknya.

4.      Faktor apa sajakah yang mempengaruhi pengukuran radiasi termal melalu termopile Moll yang dihubungkan ke CASSY pada kotak V?
Jawab:
Suhu dan Tegangan
Faktor yang mempengaruhi pengukuran radiasi termal yaitu:
1.      Suhu benda
Benda yang lebih tinggi temperaturnya memancarkan radiasi yang lebih banyak.
2.      Sifat permukaan benda
Permukaan yang lebih kasar banyak memancarkan radiasi daripada permukaan yang halus
3.      Bentuk benda atau luas permukaan benda
Permukaan benda yang lebih luas akan memancarkan radiasi yang makin banyak.
4.      Tegangan

Tegangan yang tinggi banyak memancarkan radiasi daripada tegangan yang rendah.

Read More

Statistika Dasar (Statistik Parameter)

[STATISTIK dan PARAMETER] Identifikasilah apakah nilai (angka) berikut sebagai parameter atau  statistik.
Dewan Perwakilan rakyat (DPR) saat ini terdiri dari 150 perempuan dan 350 pria.
Angka 150 perempuan dan 350 pria merupakan Parameter, karena diperoleh dari populasi yaitu anggota DPR.
Sebuah sampel mahasiswa dipilih diperoleh bahwa rata-rata waktu belajar mandiri mereka dalam seminggu adala 15,2 jam.
Angka 15,2 jam merupakan Statistik, karena diperoleh dari sampel mahasiswa.
Dalam tragedi Kapal Titanic dari semua penumpang Titanic yang berjumlah 2223 orang, ditemukan 706 orang selamat pada kapal tenggelam.[Statistik]
Angka 706 orang merupakan Parameter karena diproleh dari populasi penumpang Titanic yang berjumlah 2223 orang.

[DATA KONTINU dan DATA DISKRIT] Bedakan apakah nilai (angka berikut) sebagai data kontinu atau data diskrit.
Gaji yang diperoleh oleh pekerja Indonesia di Luar negeri mencapai 3.000.000,- rupiah setiap bulannya.
Angka 3.000.000,- rupiah setiap bulannya merupakan data diskrit yang diperoleh dari gaji pekerja Indonesia di Luar negeri. Data diskrit  yaitu data yang kemungkinan berhingga dan terbilang.
Dalam 1560 orang pria yang disurvey ditemukan 38% dari mereka adalah perokok aktif.
Angka 38% perokok aktif merupakan data diskrit yang diperoleh dari 1560 orang pria yang disurvey.
Suatu sampel terdiri dari sejumlah mobil, ditemukan bahwa rata-rata beratnya adalah 1500 kg.
Angka 1500kg merupakan data kontinu yang diperoleh dari sampel sejumlah mobil dengan berat rat-rata yangdidapatkan dengan cara mengukur atau menimbang dengan alat ukur.

[LEVEL PENGUKURAN] Tetapkan level yang paling cocok (nominal, ordinal, interval, rasio) untuk pengukuran berikut.
Tinggi badan pemain sepak bola (Level Rasio)
Temperatur saat ini di dalam kelas.(Level Interval)
Rating suatu televisi: “fantastik, baik, cukup, kurang, tidak diterima”. (Level Ordinal)
Nomor punggung pemain basket. (Level Interval)
Nomor telepon pada buku telepon. (Level Interval)
Majalah konsumen yang memberikan rating “best buy, reccomended, not recomended”. (Level Ordinal)

[SAMPEL – POPULASI] Tentukan yang mana sampel dan mana populasinya. Tentukan juga sampel mana yang paling mungkin sebagai representasi dari populasinya.
Seorang wartawan Surya berdiri di sudut jalan dan bertanya kepada 10 orang dewasa, apakah mereka merasa bahwa presiden saat ini telah melakukan pekerjaan dengan baik.
Seorang wartawan Surya berdiri di sudut jalan dan bertanya kepada 10 orang dewasa merupakan Populasi.
Lembaga penelitian di bidang media telah men-survei 5000 rumah tangga yang dipilih secara acak dan menemukan bahwa, siaran TV yang dipilih hanya 24% yang sesuai dengan kebutuhan anak mereka.
Lembaga penelitian di bidang media telah men-survei 5000 rumah tangga merupakan Populasi.
siaran TV yang dipilih hanya 24% yang sesuai dengan kebutuhan anak mereka merupakan Sampel yang bisa sebagai reperesentasi.
Dalam jajak pendapat yang dilakukan dikampus STKIP surya, dari 2401 mahasiswa yang dipilih secara acak, 87% menjawab “Ya”, ketika ditanya “Apakah anda suka  bermain sepak bola saat sore hari?”.
Dalam jajak pendapat yang dilakukan dikampus STKIP surya, dari 2401 mahasiswa merupakan Populasi
87% menjawab “Ya”, ketika ditanya “Apakah anda suka  bermain sepak bola saat sore hari?”. Merupakan Sampel yang dimana “Apakah anda suka  bermain sepak bola saat sore hari?” sampel yang bisa sebagai representasi.
Seorang dosen di STKIP Surya melakukan proyek penelitian tentang bagaimana mahasiswa STKIP Surya berkomunikasi. Beliau memulai dengan mengirimkan kuesioner kepada 240 mahasiswa yang beliau kenal dan meminta mereka untuk mengirimkan kembali hasil kuesioner yang telah mereka isi. Hasilnya, beliau hanya mendapatkan 87 kuesioner.
Beliau memulai dengan mengirimkan kuesioner kepada 240 mahasiswa merupakan Populasi
Hasilnya, beliau hanya mendapatkan 87 kuesioner (Sampel)

Read More

Dilatasi Waktu Dan Paradoks Kembar

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kesehatan dan kesempatan kepada kami semua, sehingga tugas makalah yang berjudul “Dilatasi Waktu dan Paradoks Kembar” dapat kami selesaikan.

Ucapan terimah kami ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu dalam penuyusan makalah ini. Yang senantiasa memberikan materi maupun pikirannya.

Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah wawasan bagi setiap pembacanya. Dan menjadi bahan referensi kedepannya serta melengkapi kekuarangan yang terdapat dalam makalah ini. Mengingat kurangnya pengetahuan maupun pengalaman kami, sehingga makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makakah ini.




Majene, 18 September 2019




Penulis

DAFTAR ISI


KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI ii

BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang 1
Rumusan Masalah 2
Tujuan 2


BAB II KAJIAN PUSTAKA
Dilatasi Waktu 3
Paradoks Kembar 4
Kesimultanan   5
Massa, Energi, dan Momentum Relativistik   6


BAB III KESIMPULAN
Kesimpulan 8
Saran dan Kritik 8

DAFTAR PUSTAKA 9


BAB I
PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG
Siapa yang tidak kenal rumus Einstein E = mc atau paradoks si kembar yang mendapati saudara kembarnya sudah jauh lebih tua setelah ia melakukan perjalanan dengan kecepatan  mendekati kecepatan cahaya? Namun, tidak semua orang tahu kalau “Keajaiban” tersebut hanyalah sebagian kecil dari teori relativitas Einstein.
Teori relativitas adalah sebutan untuk kumpulan dua teori fisika yaitu relativitas umum dan relativitas khusus. Kedua teori ini di ciptakan untuk menjelaskan bahwa gelombang elektromagnetik (cahaya) tidak sesuai dengan teori gerakan newton. Gelombang elektromagnetik dibuktikan bergerak pada kecepatan yang konstan, tanpa di pengaruhi gerakan sang pengamat. Inti pemikiran dari kedua teori ini adalah bahwa dua pengamat yang bergerak relatif terhadap masing-masing akan mendapatkan waktu dan interval ruang yang berbeda untuk kejadian yang sama, namun isi hukum fisika akan terlihat sama oleh keduanya.
Gerak relatif antara dua benda atau lebih dengan kecepatan yang besar, mendekati kecepatan cahaya maka akan mengalami keadaan relativistik. Dalam keadaan relativistik maka gerak relatif menyebabkan timbulnya fenomena dilatasi waktu. Namun, fenomena dilatasi waktu ini memunculkan berbagai paradoks, diantaranya paradoks kembar.
Paradoks Si kembar merupakan satu kasus yang muncul dari efek relativistik dan sampai saat ini masih ramai dibicarakan orang. Termasuk para ilmuan, guru-guru fisika dan orang-orang awam yang sekedar tertarik dengan kasus tersebut. Para ilmuan dari waktu kewaktu selalu mencari ide, membuat model maupun ilustrasi bagaimana dapat meyakinkan orang bahwa paradox merupakan sesuatu yang berada pada jalur ilmiah dan logis, bukan sekedar cerita fiksi.



RUMUSAN MASALAH

Adapun rumusan masalah yang akan dibahas adalah :
Apa yang dimaksud dengan Dilatasi Waktu ?
Apa yang dimaksud dengan Paradoks Kembar ?
Bagaimana peristiwa dikatakan Simultan ?
Bagaimana persamaan atau Rumus Massa, Energi, serta Momentum Relativistik ?

TUJUAN

Adapun tujuan dari makalah ini adalah:
Untuk Mengetahui apa yang dimaksud dengan dilatasi waktu.
Untuk Mengetahui bagaimana fenomena paradoks kembar.
Untuk Menjelaskan peristiwa kesimultanan.
Untuk mengetahui rumus atau persamaan Massa, Energi, dan Momentum Relativistik.





















BAB II
KAJIAN PUSTAKA

Dilatasi Watku

Waktu selalu berjalan dalam kecepatan yang konstan. Einstein tidak berpikir demikian. Ide dia adalah semakin kita mendekati kecepatan cahaya, semakin lambat waktunya relatif dibandingkan kondisi orang yang tidak bergerak. Dia menyebutnya melambatnya waktu karena gerakan. Tidak mungkin, kamu bilang? Oke, bayangkan ini. Kamu berdiri di bumi, memegang jam. Teman baikmu ada di dalam roket dengan kecepatan 250.000 km/detik. Temanmu juga memegang sebuah jam. Kalau kamu bisa melihat jam yang dibawa temanmu, kamu akan melihat bahwa jam itu tampak berjalan lebih lambat daripada jam kamu. Sebaliknya temanmu akan merasa jam yang ia bawa berjalan biasa-biasa saja (tidak melambat), dia pikir malah jam kamu yang tampak berjalan lebih lambat. Untuk melihat perbedaan waktu yang signifikan, kita analisis parameter lain yang terpengaruh secara relativitas, yaitu besaran waktu. Suatu kejadian dalam selang waktu tertentuakan terpengaruh secara relativitas, bila di ukur oleh dua pengamat yang bergerak secara relativitas. Pengamat yang bergerak terhadap kejadian akan mengukur kejadian tersebut lebih lama, dibandingkan dengan hasil pengukuran yang diukur oleh pengamat yang diam terhadap peristiwa tersebut.
Untuk mudah memahami dalam penurunannya, kita tinjau nyala lilin dan padam lilin dalam kerangka O dan juga diamati oleh pengamat dalam kerangka O1 seperti dalam gambar dibawah ini :

Menurut pengamat O, yang diam tehadap peristiwa, mencatat bahwa lilin nyala pada t1 dan padam pada t2, maka lama lilin tersebut menyala adalah t = t2 – t1. Sementara pengamat O1, yang bergerak relatif terhadap peristiwa nyala lilin, mencatat lilin menyala pada t1’ dan padam pada t2’, dengan demikian lama lilin menyala t = t2’ – t1’. Berdasarkan Transformasi Lorentz yang dirumuskan dalam persamaannya dapat dikaitkan dengan waktu yang diamati oleh kedua pengamat dalam bentuk,
Transformasi Lorentz :

Dalam kasus ini terdefinisi ialah :

Selisih keduanya Δt = t2’ – t1’ didapat,

Menurut pengamat yang diam terhadap lilin (atau pada kerangka O) posisi lilin tidak berubah mulai saat menyala sampai dengan lilin tersebut padam kembali, yaitu pada x2 = x1, sehingga suku

Dengan demikian persamaan di atas dapat ditulis kembali :



Contoh Soal :
Sebuah roket melaju dengan kecepatan v, loncengnya berbunyi 1 detik terlambat dalam 1 jam relatif terhadap lonceng di bumi. Berapa kecepatan roket tersebut?.
Jawab :
lonceng di pesawat diam menurut pengamat di pesawat, jadi to = 360 detik, sedangkan lonceng di pesawat menurut pengamat di bumi bergerak, sehingga t = 3601 detik. Dengan menerapkan rumus pemuaian waktu :







Paradoks Kembar

Paradoks si kembar merupakan satu kasus yang muncul dari efek relativistic dan sampai saat ini masih ramai dibicarakan orang, termasuk para ilmuwan, guru-guru fisika dan orang-orang awam yang sekedar tertarik dengan kasus tersebut. Para ilmuwan dari waktu ke waktu selalu mencari ide, membuat model maupun ilustrasi bagaimana dapat meyakinkan orang bahwa paradoks merupakan sesuatu yang berada pada jalur ilmiah dan logis, bukan sekedar cerita fiksi.
Misalnya ada 2 orang kembar, Yudi dan Yuni. Yudi pergi ke luar angkasa menuju ke sebuah planet X yang berjarak 30 tahun cahaya dari bumi sedangkan Yuni berdiam diri di Bumi dan pada saat itu mereka berumur 20 tahun. Pesawat antariksa yang dipakai Yudi memiliki kecepatan yang hampir mencapai kecepatan cahaya. Setelah tiba di planet X, Yudi mendapat informasi bahwa planet X yang didatanginya tidak aman atau berbahaya dan mendaapat perintah untuk segera kembali ke Bumi dengan kecepatanan yang sama. Ketika tiba di Bumi, Yudi melihat banyak yang telah berubah di kota yang ditinggalkannya, kotanya menjadi supermodern dan saudara kembarnya, Yuni, telah berumur 70 tahun dan menderita sakit tua. Yona sendiri hanya bertambah usia 10 tahun menjadi 32 tahun. Ini terjadi karena proses biologi dalam tubuhnya mengalami perlambatan selama perjalanannya mengarungi antariksa.


Kesimultanan

Dua kejadian dikatakan simultan (terjadi secara bersamaan) terhadap seorang pengamat jika pengamat tersebut mendapati bahwa kedua kejadian tersebut muncul pada waktu yang sama. Dalam fisika klasik, ketika seorang pengamat mendapati bahwa dua kejadian merupakan kejadian simultan, sehingga t’=t menurut transformasi Galileo. Maka semua pengamat yang lain juga akan mendapati bahwa kedua kejadian tersebut simultan. Dalam fisika relativistik, kasusnya berbeda, dua kejadian yang di katakana simultan terhadap seorang pengamat adalah pada umumnya tidak simultan terhadap pengamat lain.
Sebagai contoh anggaplah bahwa kejadian A dan B simultan ketika di pandang oleh O’, sehingga t’A = t’B.. maka pengamat O mengukur separasi waktu untuk kedua kejadian yang sama ini sebagai : 

Jika dua kejadian terjadi di lokasi(ruang) yang sama , sehingga  Xb’= Xa’ , maka kedua kejadian tersebut juga simultan dalam pandangan O, Namun jika Xb’ ≠ Xa’ , akan mendapat bahwa kedua kejadian tersebut tidak simultan. Perhatikan bahwa jika kedua kejadian tersebut berada di ruang yang sama. Maka hanya ada satu buah penunjuk waktu yang diperlukan oleh setiap pengamat untuk menentukan apakah kejadian-kejadian tersebut berlangsung simultan. Di lain pihak, jika dilokasi dua kejadian tersebut dipisahkan oleh suatu jarak yang tertentu, maka setiap pengamat memerlukan dua penunjuk waktu, yang mesti saling disinkronkan, untuk menentukan apakah kejadian-kejadian tersebut simultan atau tidak.




Massa, energy, dan Momentum Relativistik
Massa Relativistik
Sebuah benda ketika diukur dalam kerangka diam relatif terhadap benda memiliki massa diam m0 Ketika benda diukur dalam kerangka bergerak relatif terhadap benda maka massanya menjadi m yang disebut sebagai massa relativistik. Hubungan antara massa diam m0 dan massa relativistik m dinyatakan dalam hubungan :
 dimana
Contoh Soal :
Partikel yang massanya mo bergerak dengan kecepatan 0,6c, berdasarkan teori relativitas Einstein massa partikel selama bergerak adalah ... .
Jawab :
Penyelesaian :


Energy Relativistik
Besarnya usaha yang dibutuhkan untuk menggerakkan benda dari kecepatan 0 sampai kecepatan v , yang tidak lain merupakan energi kinetik relativistik dinyatakan dengan :

Suku konstan pada persamaan di atas yaitu m0c2 disebut energy diam E0  Jadi
Sedangkan suku merupakan penjumlahan dari energi kinetik dan energi diamnya. Dengan demikian kita definisikan besaran ini sebagai energi totalnya, E.

Atau simplenya

Penjabarannya dimulai dari :
 Dimana
Maka hasil dari integralnya berikut :

Energi kinetic, k, menyatakan selisi hantara energy total, 𝐸∙, benda yang bergerak dan energy diam, E, benda ketika diam, sehingga berlaku :

Jika energy diam dipilih sedemikian rupa sehingga E = 𝑚𝑐2, maka energy tersebut tidak lain adalah hubungan antara energy dengan massa yang sangat terkenal dari Einstein, yaitu :

Contoh Soal :
Energi dari sebuah partikel yang massa diamnya 5,5 × 10−27 kg setara dengan .... (𝑐 = 3 × 108 m/s)
Jawab :
𝐸𝑑𝑖𝑎𝑚  = m0.c2
= 5,5 × 10−27 × (3 × 108)2
= 5,5 × 10−27 × 9 × 1016
= 49,5 × 10−11
= 4,95 × 10−10 J


Momentum Relativistik
Jika sebuah benda memiliki massa diam m0 bergerak dengan kelajuan v maka ada dua hal yang perlu diperhatikan yaitu :
a. Jika v << c maka momentum p = m0 v
b. Jika v cukup besar maka tetapi p ≠ m0 v
tetapi :

pejabaran nya mulai dari persamaan momentum relativistik

Kemudian untuk mendapatkan rumus momentum relativistic kedua ruas masing-masing di kalikan v. sehingga:

sehingga




BAB III
PENUTUP

KESIMPULAN

Dilatasi waktu ialah sebuah fenomena ini terdapat 2 pengamat yang memiliki acuan yang berbeda dan mendapatkan hasil yang berbeda pula. Peristiwa paradoks kembar ialah salah satu contoh kejadian dimana kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya dapat memanipulasi usia sesorang.
Kesimultanan ialah kejadian dimana dua peristiwa terjadi diwaktu yang sama tetapi dilokasi(diruang) yang berbeda, dan jika terjadi ditempat yang sama maka bukan kesimultanan karna acuannya sama.
Massa, Energi dan Momentum Relativistik dalam hasil penggunaan rumusnya selalu dipengaruhi oleh konstanta relativistik.


SARAN

Meskipun kami menginginkan kesempurnaan makalah ini, akan tetapi pada pada kenyataannya masih banyak kekurangan yang perlu kami perbaiki. Hal ini disebabkan masih minimnya pengetahuan kami. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun dari para pembaca sangat kami harapkan sebagai bahan evaluasi kedepannya.



DAFTAR PUSTAKA

Semayangboy. 2009. Paradoks Kembar. http://semayangboy.blogspot.com/2009/04/ 14 september 2019

Yunifina. 2013. fisika modern teori relativitas khusu dan umum. http://yunifina.blogspot.com/2013/10 14 September 2019

Ronald Gautreau, William Savin. 2002. Fisika Modern. Jakarta : Erlangga.

Read More

Efek Fotolistrik

BAB  I

PENDAHULUAN

            Untuk membangkitkan tenaga listrik dari cahaya matahari kita mengenal istilah sel surya. Namun tahukah kita bahwa sel surya itu sebenarnya memanfaatkan konsep efek fotolistrik. Efek ini akan muncul ketika cahaya tampak atau radiasi UV jatuh ke permukaan benda tertentu. Cahaya tersebut mendorong elektron keluar dari benda tersebut yang jumlahnya dapat diukur dengan meteran listrik. Konsep yang sederhana ini tidak ditemukan kemudian dimanfaatkan begitu saja, namun terdapat serangkain proses yang diwarnai dengan perdebatan para ilmuan hingga ditemukanlah definisi cahaya yang mewakili pemikiran para ilmuan tersebut, yakni cahaya dapat berprilaku sebagai gelombang dapat pula sebagai pertikel. Sifat mendua dari cahaya ini disebut dualisme gelombang cahaya.

Meskipun sifat gelombang cahaya telah berhasil diaplikasikan sekitar akhir abad ke-19, ada beberapa percobaan dengan cahaya dan listrik yang sukar dapat diterangkan dengan sifat gelombang cahaya itu. Pada tahun 1888 Hallwachs mengamati bahwa suatu keping itu mula-mula positif, maka tidak terjadi kehilangan muatan. Diamatinya pula bahwa suatu keping yang netral akan memperoleh muatan positif apabila disinari. Kesimpulan yang dapat ditarik dari pengamatan-pengamatan di atas  adalah bahwa chaya ultraviolet mendesak keluar muatan litrik negatif dari permukaan keping logam yang netral. Gejala ini dikenal sebagai efek fotolistrik.

            Uraian diatas merupakan pengantar untuk memasuki sebuah penjelasan yang lebih detail dan mendalam tentang efek fotolistrik. Ada beberapa hal yang akan dibahas oleh penulis disini seperti sejarah penemuan Efek Foto Listrik,sekilas tentang Efek Foto Listrik, pengertian dan pengkajian mendalam tentang Efek Foto Listrik, soal-soal dan pembahasan  dan aplikasi Efek Foto Listrik dalam kehidupan sehari-hari.

Terdapat begitu banyak manfaat dari Efek Foto Listrik ini, tentunya akan kita ketahui melalui pengkajian yang mendalam melalui materi ini dan harapan kita tentunya agar kita dapat mengaplikasikannya atau minimal dapat menjelaskannya kepada orang disekitar kita tentang sebuah fenomena fisika yang begitu memukau ini.

BAB  II

PEMBAHASAN

2.1 sejarah Penemuan Teori  Efek Foto Listrik

Seratus tahun lalu, Albert Einstein muda membuat karya besarnya. Tak tanggung-tanggung, ia melahirkan tiga buah makalah ilmiah yang menjadikan dirinya ilmuwan paling berpengaruh di abad ke-20. Tahun itu dianggap annus mirabilisatau Tahun Keajaiban Einstein. Salah satu makalah itu adalah tentang efek fotolistrik. Oleh panitia Hadiah Nobel Fisika, makalah itu dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada 1921.

Einstein termashur dengan teori relativitasnya. Hampir semua orang kenal formula E = mc2, namun sedikit saja yang mengetahui apa itu efek fotolistrik yang mengantarkan Einstein sebagai ilmuwan penerima hadiah Nobel. Pada tahun 1921 panitia hadiah Nobel menuliskan bahwa Einstein dianugrahi penghargaan tertinggi di bidang sains tersebut atas jasanya di bidang fisika teori terutama untuk
penemuan hukum efek fotolistrik. Lantas mengapa ia tidak  menerima Nobel dari teori relativitas yang berdampak filosofis tinggi tersebut?

Apa hubungan Max Planck dan Albert Einstein? Pada 1990, Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947), ilmuwan dari Universitas Berlin, Jerman, mengemukakan hipotesisnya bahwa cahaya dipancarkan oleh materi dalam bentuk paket-paket energi yang ia sebut quanta. Ia memformulakannya sebagai hv. Penemuan Planck itu membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel Bidang Fisika pada 1918.

Gagasan ini diperluas oleh Einstein lima tahun setelah itu. Dalam makalah ilmiah tentang efek fotolistrik, menurut Einstein, cahaya terdiri dari partikel-partikel yang kemudian disebut sebagai foton. Ketika cahaya ditembakkan ke suatu permukaan logam, foton-fotonnya akan menumbuk elektron-elektron pada permukaan logam tersebut sehingga elektron itu dapat lepas. Peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam itu dalam fisika disebut sebagai efek fotolistrik.

Efek fotolistrik merupakan proses perubahan sifat­sifat konduksi listrik di dalam material karena pengaruh cahaya atau gelombang elektromagnetik lain. Efek ini mengakibatkan terciptanya pasangan elektron dan hole di dalam semikonduktor, atau pancaran elektron bebas dan ion yang tertinggal di dalam metal. Fenomena pertama dikenal sebagai efek fotolistrik internal, sedangkan fenomena kedua disebut efek fotolistrik eksternal.

Einstein menyelesaikan paper yang menjelaskan efek ini pada tanggal 17 Maret 1905 dan mengirimkannya ke jurnal Annalen der Physik, persis 3 hari setelah ulang tahunnya yang ke 26. Di dalam paper tersebut Einstein untuk pertama kalinya memperkenalkan istilah kuantum (paket) cahaya. Pada pendahuluan paper ia berargumentasi bahwa proses­proses seperti radiasi benda hitam, fotoluminesens, dan produksi sinar katode, hanya dapat dijelaskan jika energi cahaya tersebut tidak terdistribusi secara kontinyu.

Pada kenyataanya, inilah ikhwal lahirnya fisika modern yang menampik asumsi teor-teori mapan saat itu. Salah satunya adalah teori Maxwell yang berhasil memadukan fenomena kelistrikan dan kemagnetan dalam satu formula serta menyimpulkan bahwa cahaya merupakan salah satu wujud gelombang elektromagnetik. Jelas dibutuhkan waktu cukup lama untuk meyakinkan komunitas fisika jika cahaya memiliki sifat granular.

Dalam kenyataanya dibutuhkan hampir 11 tahun hingga seorang Robert Millikan berhasil membuktikan hipotesis Einstein. Tidak tanggung-tanggung juga, Millikan menghabiskan waktu 10 tahun untuk pembuktian tersebut.

Pada saat itu Einstein mempublikasikan paper lain berjudul Teori Kuantum Cahaya. Di dalam paper ini ia menjelaskan proses emisi dan absorpsi paket cahaya dalam molekul, serta menghitung peluang emisi spontan dan emisi yang
diinduksi yang selanjutnya dikenal sebagai koefisien EinsteinA danB. Kedua koefisien ini bermanfaat dalam menjelaskan secara teoretis penemuan laser di kemudian hari. Tujuh tahun kemudian Arthur Compton berhasil membuat eksperimen yang membuktikan sifat kuantum cahaya tersebut dengan bantuan teori relativitas khusus.

Ide Einstein memicu Louis de Broglie menelurkan konsep gelombang materi. Konsep ini menyatakan benda yang bergerak dapat dianggap sebagai suatu gelombang dengan panjang gelombang berbanding terbalik terhadap momentumnya. Sederhananya, ide de Broglie ini merupakan kebalikan dari ide Einstein. Kedua ide ini selanjutnya membantu melahirkan mekanika kuantum melalui
persamaan Schroedinger yang menandai berakhirnya masa fisika klasik.

2.2  Sekilas Tentang Efek Foto Listrik

Untuk menguji teori kuantum yang dikemukakan oleh Max Planck, kemudian Albert Einstein mengadakan suatu penelitian yang bertujuan untuk menyelidiki bahwa cahaya merupakan pancaran paket-paket energi yang kemudian disebut foton yang memiliki energi sebesar hf. Percobaan yang dilakukan Einstein lebih dikenal dengan sebutan efek fotolistrik. Peristiwa efek fotolistrik yaitu terlepasnya elektron dari permukaan logam karena logam tersebut disinari cahaya.

Gambar (7.4) menggambarkan skema alat yang digunakan Einstein untuk mengadakan percobaan. Alat tersebut terdiri atas tabung hampa udara yang dilengkapi dengan dua elektroda A dan B dan dihubungkan dengan sumber tegangan arus searah (DC). Pada saat alat tersebut dibawa ke dalam ruang gelap, maka amperemeter tidak menunjukkan adanya arus listrik. Akan tetapi pada saat permukaan Katoda (A) dijatuhkan sinar amperemeter menunjukkan adanya arus listrik. Hal ini menunjukkan adanya aliran arus listrik. Aliran arus ini terjadi karena adanya elektron yang terlepas dari permukaan (yang selanjutnya disebut elektron foto) A bergerak menuju B. Apabila tegangan baterai diperkecil sedikit demi sedikit, ternyata arus listrik juga semakin mengecil dan jika tegangan terus diperkecil sampai nilainya negatif, ternyata pada saat tegangan mencapai nilai tertentu (-Vo), amperemeter menunjuk angka nol yang berarti tidak ada arus listrik yang mengalir atau tidak ada elektron yang keluar dari keping A. Potensial Vo ini disebut potensial henti, yang nilainya tidak= tergantung pada intensitas cahaya yang dijatuhkan. Hal ini menunjukkan bahwa energi kinetik maksimum elektron yang keluar dari permukaan adalah sebesar:

Ek = mv2 = e Vo …. (7.4)

dengan :

Ek = energi kinetik elektron foto (J atau eV)

m = massa elektron (kg)

v = kecepatan elektron (m/s)

e = muatan elektron (C)

Vo = potensial henti (volt)

Berdasarkan hasil percobaan ini ternyata tidak semua cahaya (foton) yang dijatuhkan pada keping akan menimbulkan efek fotolistrik. Efek fotolistrik akan timbul jika frekuensinya lebih besar dari frekuensi tertentu. Demikian juga frekuensi minimal yang mampu menimbulkan efek fotolistrik tergantung pada jenis logam yang dipakai. Selanjutnya, marilah kita pelajari bagaimana pandangan teori gelombang dan teori kuantum (foton) untuk menjelaskan peristiwa efek fotolistrik ini. Dalam teori gelombang ada dua besaran yang sangat penting, yaitu frekuensi (panjang

gelombang) dan intensitas.

Ternyata teori gelombang gagal menjelaskan tentang sifat-sifat penting yang terjadi pada efek fotolistrik, antara lain :

a. Menurut teori gelombang, energi kinetik elektron foto harus bertambah besar jika intensitas foton diperbesar. Akan tetapi kenyataan menunjukkan bahwa energi kinetik elektron foto tidak tergantung pada intensitas foton yang dijatuhkan.

b. Menurut teori gelombang, efek fotolistrik dapat terjadi pada sembarang frekuensi, asal intensitasnya memenuhi. Akan tetapi kenyataannya efek fotolistrik baru akan terjadi jika frekuensi melebihi harga tertentu dan untuk logam tertentu dibutuhkan frekuensi minimal yang tertentu agar dapat timbul elektron foto.

c. Menurut teori gelombang diperlukan waktu yang cukup untuk melepaskan elektron dari permukaan logam. Akan tetapi kenyataannya elektron terlepas dari permukaan

logam dalam waktu singkat (spontan) dalam waktu kurang 10-9 sekon setelah waktu penyinaran.

d. Teori gelombang tidak dapat menjelaskan mengapa energi kinetik maksimum elektron foto bertambah jika frekuensi foton yang dijatuhkan diperbesar. Teori kuantum mampu menjelaskan peristiwa ini karena menurut teori kuantum bahwa foton memiliki energi yang sama, yaitu sebesar hf, sehingga menaikkan intensitas foton berarti hanya menambah banyaknya foton, tidak menambah energi foton selama frekuensi foton tetap.

Menurut Einstein energi yang dibawa foton adalah dalam bentuk paket, sehingga energi ini jika diberikan pada elektron akan diberikan seluruhnya, sehingga foton tersebut lenyap. Oleh karena elektron terikat pada energi ikat tertentu, maka diperlukan energi minimal sebesar energi ikat elektron tersebut. Besarnya energi minimal yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari energi ikatnya disebut fungsi kerja(Wo) atau energi ambang. Besarnya Wo tergantung pada jenis logam yang digunakan. Apabila energi foton yang diberikan pada elektron lebih besar dari fungsi kerjanya, maka kelebihan energi tersebut akan berubah menjadi energi kinetik elektron. Akan tetapi jika energi foton lebih kecil dari energi ambangnya (hf < Wo) tidak akan menyebabkan elektron foto. Frekuensi foton terkecil yang mampu menimbulkan elektron foto disebut frekuensi ambang. Sebaliknya panjang gelombang terbesar yang mampu menimbulkan elektron foto disebut panjang

gelombang ambang. Sehingga hubungan antara energi foton, fungsi kerja dan energi kinetik elektron foto dapat dinyatakan

dalam persamaan :

E = Wo + Ek atau Ek = E – Wo

Ek = hf – hfo = h (f – fo) …. (7.5)

dengan :

Ek = energi kinetik maksimum elektron foto

h = konstanta Planck

f = frekuensi foton

fo = frekuensi ambang

2.3 Pengkajian Mendalam Tentang Efek Foto Listrik

Ketika seberkas cahaya dikenakan pada logam, ada elektron yang keluar dari permukaan logam. Gejala ini disebut efek fotolistrik. Efek fotolistrik diamati melalui prosedur sebagai berikut. Dua buah pelat logam (lempengan logam tipis) yang terpisah ditempatkan di dalam tabung hampa udara. Di luar tabung kedua pelat ini dihubungkan satu sama lain dengan kawat. Mula-mula tidak ada arus yang mengalir karena kedua plat terpisah. Ketika cahaya yang sesuai dikenakan kepada salah satu pelat, arus listrik terdeteksi pada kawat. Ini terjadi akibat adanya elektron-elektron yang lepas dari satu pelat dan menuju ke pelat lain secara bersama-sama membentuk arus listrik.

Hasil pengamatan terhadap gejala efek fotolistrik memunculkan sejumlah fakta yang merupakan karakteristik dari efek fotolistrik. Karakteristik itu adalah sebagai berikut.

1. hanya cahaya yang sesuai (yang memiliki frekuensi yang lebih besar dari frekuensi tertentu saja) yang memungkinkan lepasnya elektron dari pelat logam atau menyebabkan terjadi efek fotolistrik (yang ditandai dengan terdeteksinya arus listrik pada kawat). Frekuensi tertentu dari cahaya dimana elektron terlepas dari permukaan logam disebut frekuensi ambang logam. Frekuensi ini berbeda-beda untuk setiap logam dan merupakan karakteristik dari logam itu.
2. ketika cahaya yang digunakan dapat menghasilkan efek fotolistrik, penambahan intensitas cahaya dibarengi pula dengan pertambahan jumlah elektron yang terlepas dari pelat logam (yang ditandai dengan arus listrik yang bertambah besar). Tetapi, Efek fotolistrik tidak terjadi untuk cahaya dengan frekuensi yang lebih kecil dari frekuensi ambang meskipun intensitas cahaya diperbesar.
3. ketika terjadi efek fotolistrik, arus listrik terdeteksi pada rangkaian kawat segera setelah cahaya yang sesuai disinari pada pelat logam. Ini berarti hampir tidak ada selang waktu elektron terbebas dari permukaan logam setelah logam disinari cahaya.

Karakteristik dari efek fotolistrik di atas tidak dapat dijelaskan menggunakan teori gelombang cahaya. Diperlukan cara pandang baru dalam mendeskripsikan cahaya dimana cahaya tidak dipandang sebagai gelombang yang dapat memiliki energi yang kontinu melainkan cahaya sebagai partikel.

Perangkat teori yang menggambarkan cahaya bukan sebagai gelombang tersedia melalui konsep energi diskrit atau terkuantisasi yang dikembangkan oleh Planck dan terbukti sesuai untuk menjelaskan spektrum radiasi kalor benda hitam. Konsep energi yang terkuantisasi ini digunakan oleh Einstein untuk menjelaskan terjadinya efek fotolistrik. Di sini, cahaya dipandang sebagai kuantum energi yang hanya memiliki energi yang diskrit bukan kontinu yang dinyatakan sebagai E = hf.

Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagai

Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron

E = W₀ + E_km

hf = hf₀ + E_km

E_km = hf – hf₀

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein. Perlu diperhatikan bahwa W₀ adalah energi ambang logam atau fungsi kerja logam, f₀ adalah frekuensi ambang logam, f adalah frekuensi cahaya yang digunakan, dan E_km adalah energi kinetik maksimum elektron yang lepas dari logam dan bergerak ke pelat logam yang lain. Dalam bentuk lain persamaan efek fotolistrik dapat ditulis sebagai

Dimana m adalah massa elektron dan v_eadalah dan kecepatan elektron. Satuan energi dalam SI adalah joule (J) dan frekuensi adalah hertz (Hz). Tetapi, fungsi kerja logam biasanya dinyatakan dalam satuan elektron volt (eV) sehingga perlu diingat bahwa 1 eV = 1,6 × 10⁻¹⁹ J.

Gerakan elektron yang ditandai sebagai arus listrik pada gejala efek fotolistrik dapat dihentikan oleh suatu tegangan listrik yang dipasang pada rangkaian. Jika pada rangkaian efek fotolistrik dipasang sumber tegangan dengan polaritas terbalik (kutub positif sumber dihubungkan dengan pelat tempat keluarnya elektron dan kutub negatif sumber dihubungkan ke pelat yang lain), terdapat satu nilai tegangan yang dapat menyebabkan arus listrik pada rangkaian menjadi nol.

Arus nol atau tidak ada arus berarti tidak ada lagi elektron yang lepas dari permukaan logam akibat efek fotolistrik. Nilai tegangan yang menyebabkan elektron berhenti terlepas dari permukaan logam pada efek fotolistrik disebut tegangan atau potensial penghenti (stopping potential). Jika V₀adalah potensial penghenti, maka

E_km = eV₀

Persamaan ini pada dasarnya adalah persamaan energi. Perlu diperhatikan bahwa e adalah muatan elektron yang besarnya 1,6 × 10⁻¹⁹ C dan tegangan dinyatakan dalam satuan volt (V).

2.4 Soal-Soal dan Pembahasan 

1. Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8,0 × 1014 Hz dan logam tersebut disinari dengan cahaya yang memiliki frekuensi 1015 Hz. Jika tetapan Planck 6,6× 10-34 Js, tentukan energi kinetik elekton yang terlepas dari permukaan logam tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui: f0 = 8,0 × 1014 Hz

f = 1015 Hz

h = 6,6 × 10-34 Js

Ditanya: Ek = …?

Jawab: Ek = h.f – h.f0

= 6,6 × 10-34(1015 – (8,0 × 1014))

= 1,32 × 10-19 J

2. Sebuah logam mempunyai frekuensi ambang 4 x 1014 Hz. Jika logam tersebut dijatuhi foton ternyata elektron foto yang dari permukaan logam memiliki energi kinetik maksimum sebesar 19,86 × 10-20 Joule. Hitunglah frekuensi foton tersebut!

(h = 6,62 × 10-34 Js)

Penyelesaian :

Diketahui : f o = 4 × 1014 Hz

Ek = 19,86 × 10-20 J

h = 6,62 × 10-34 Js

Ditanyakan : f = …?

Jawab : Wo = hfo

= 6,62 × 10-34 × 4 × 1014 J

= 26,48 × 10-20 J

E = Ek + Wo= hf

f = Ek+ Wo /h

=(19,86 ×10^-20+26,48×10^-20)/ 6,62×10^-34

= 7 × 1014 Hz

Jadi frekuensi foton sebesar 7 × 1014 Hz

Soal Latihan :

1. Frekuensi ambang suatu logam adalah 6.1014 Hz, jika logam tersebut disinari cahaya dengan gelombang yang frekuensinya 1015 Hz. Hitunglah energi kinetik elektron foto yang terlepas dari permukaan logam tersebut! (h = 6,62 × 10-34 Js).

2. Sebuah elektron baru akan terlepas dari permukaan logam jika disinari cahaya dengan panjang gelombang 5000 Å.  Tentukan : (h = 6,62 × 10-34 Js dan c = 3 × 108 m/s)

a. fungsi kerja logam tersebut. (Wo = 3,972 × 10-19 J)

b. energi kinetik elektron foto yang terlepas jika disinari cahaya dengan frekuensi 8 x 1014 Hz! (Ek = 1,324 × 10-19 J).

3. Bila diketahui fungsi kerja sebuah logam 2,1 eV. Jika foton dengan panjang gelombang 5 × 10-7 m dijatuhkan ke permukaan logam tersebut, tentukan berapa kecepatan maksimum elektron yang terlepas! (massa elektron (m) = 9,1 × 10-31 kg, muatan elektron (e) = 1,6 × 10-19 C, dan h = 6,62 × 10-34 Js).

2.5 Aplikasi Efek Foto Listrik Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Sangat mengherankan jika kita mendengar bahwa aplikasi pertama efek fotolistrik berada dalam dunia hiburan. Dengan bantuan peralatan elektronika saat itu suara dubbing film direkam dalam bentuk sinyal optik di sepanjang pinggiran keping film. Pada saat film diputar, sinyal ini dibaca kembali melalui proses efek fotolistrik dan sinyal listriknya diperkuat dengan menggunakan amplifier tabung sehingga menghasilkan film bersuara.

Aplikasi paling populer di kalangan akademis adalah tabung foto-pengganda (photomultiplier tube). Dengan menggunakan tabung ini hampir semua spektrum radiasi elektromagnetik dapat diamati. Tabung ini memiliki efisiensi yang sangat tinggi, bahkan ia sanggup mendeteksi foton tunggal sekalipun. Dengan menggunakan tabung ini, kelompok peneliti Superkamiokande di Jepang berhasil menyelidiki massa neutrino yang akhirnya dianugrahi hadiah Nobel pada tahun 2002. Di samping itu efek fotolistrik eksternal juga dapat dimanfaatkan untuk tujuan spektroskopi melalui peralatan yang bernama photoelectron spectroscopy atau PES.

Efek fotolistrik internal memiliki aplikasi yang lebih menyentuh masyarakat. Ambil contoh foto-diode atau foto-transistor yang bermanfaat sebagai sensor cahaya berkecepatan tinggi. Bahkan, dalam komunikasi serat optik transmisi sebesar 40 Gigabit perdetik yang setara dengan pulsa cahaya sepanjang 10 pikodetik (10^-11 detik) masih dapat dibaca oleh sebuah foto-diode.

foto-transistor yang sangat kita kenal manfaatnya dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik melalui efek fotolistrik internal. Sebuah semikonduktor yang disinari dengan cahaya tampak akan memisahkan elektron dan hole. Kelebihan elektron di satu sisi yang disertai dengan kelebihan hole di sisi lain akan menimbulkan beda potensial yang jika dialirkan menuju beban akan menghasilkan arus listrik.

Akhir-akhir ini kita dibanjiri oleh produk-produk elektronik yang dilengkapi dengan kamera CCD (charge coupled device). Sebut saja kamera pada ponsel, kamera digital dengan resolusi hingga 12 Megapiksel, atau pemindai kode-batang (barcode) yang dipakai diseluruh supermarket, kesemuanya memanfaatkan efek fotolistrik internal dalam mengubah citra yang dikehendaki menjadi data-data elektronik yang selanjutnya dapat diproses oleh komputer.

Jadi, tanpa kita sadari kita telah memanfaatkan efek fotolistrik baik internal mau pun eksternal dalam kehidupan sehari-hari.

BAB  III

PENUTUP

3.1.  Kesimpulan

Gejala foto listrik adalah munculnya arus listrik atau lepasnya elektron yang bermuatan negatif dari permukaan sebuah logam akibat permukaan logam tersebut disinari dengan berkas cahaya yang mempunyai panjang gelombang atau frekuensi tertentu. Ditemukan seratus tahun lalu oleh  Albert Einstein muda. Pada tahun itulah ia  membuat karya besarnya. Salah satunya adalah tentang efek fotolistrik. Oleh panitia Hadiah Nobel Fisika, makalah itu dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada 1921.

Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagai

Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron

E = W₀ + E_km

hf = hf₀ + E_km

E_km = hf – hf₀

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein.

Terdapat berbagai macam aplikasi Efek Foto Listrik  dalam kehidupan kita, diantaranya : proses dubbing film, foto-transistor, sel surya, kamera CCD (charge coupled device) dan  aplikasi paling populer di kalangan akademis yakni tabung foto-pengganda (photomultiplier tube).

DAFTAR PUSTAKA

Siswanto. 2008. Kompetensi Fisika Untuk SMA. Jakarta: Departemen Pendidkan

Nasional.

Handayani, Sri. Fisika Untuk SMA dan MA Kelas XII. Jakarta: Departemen

Pendidkan Nasional

http://pendidikansains.blogspot.com

http://amateur-physics.blogspot.com

http://taufihasbifisika.blogspot.com

http://webpustaka.com

Read More