Fisika 3 Sma

paket 1 fisika gelombang

Pemantulan Dan Pembiasan

Optika Geometri mempelajari sifat-sifat cahaya sebagai gelombang yang rnengalami pemantulan dan pembiasan.

PEMBIASAN (REFRAKSI) Pada proses pembiasan berlaku Hukum SNELLIUS: sinar datang dari medium kurang rapat (n1) menuju medium lebih rapat (n2) akan dibiaskan

PEMANTULAN (REFLEKSI) Pada proses pemantulan berlaku: sinar datang d, garis normal N dan sinar pantul p terletak pada bidang datar

PEMANTULAN SEMPURNA

mendekati garis normal, begitu juga

Syarat terjadinya pemantulan

sebaliknya.

sempurna:

sin i / sin r = n2 / n1 = v1 / v2

sinar datang dari n2 menuju ke n1,

= kontanta

dimana n2 > n1

karena v = f . l dan f adalah

sudut datang (i) lebih besar sudut datang (a ) = sudut pantul (b ) daripada sudut batas (F b) atau i > F b

konstan pada saat sinar melalui bidang batas n1 - n2 maka sin i / sin r = l 1/l 2

sin F b = n1 / n2

CONTOH-CONTOH PEMBIASAN:

PEMBIASAN PADA PRISMA Sudut deviasi d adalah sudut antara arah sinar masuk dan arah sinar ke luar prisma. d = i1 + r2 - b

Benda tidak terlihat pada tempat sebenarnya

Pembiasan Oleh Keping Paralel t = d sin (i - r)/cos r

Jika BA = BC Þ i1, maka deviasi menjadi sekecil-kecilnya Þ deviasi minimum (d m).

n2 / n1 = Y2 / Y1

d = tebal keping

sin 1/2 (b +d m) = n2/n1 sin ½

Y1 = kedalaman sesungguhnya Y2 = kedalaman semu

t = pergeseran sinar ke luar

b

terhadap sinar masuk

Jika b (sudut pembias prisma) kecil sekali (b < 15) maka Þ d m = ( n2/n1 - 1)b

cyber private 1

fisika gelombang

Pembentukan Bayangan Pada Cermin

CERMIN DATAR Untuk benda nyata maupun benda maya berlaku persamaan s = - s' y = y' M = | y'/y | = +1 s = jarak benda s' = jarak bayangan y = tinggi benda y' = tinggi bayangan

Untuk mendapatkan bayangan yang terbentuk pada cermin cekung/cembung diperlukan sinar-sinar istimewa, yaitu: 1. Sinar datang sejajar sumbu utama, dipantulkan melalui/seolah-olah dari titik fokus. 2. Sinar datang melalui/menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama. 3. Sinar datang melalui/menuju titik pusat kelengkungan dipantulkan melalui titik pusat juga.

DUA BUAH CERMIN ATAU DUA BUAH LENSA BERHADAPAN Prinsip dua cermin sama dengan dua lensa yaitu bayangan yang dihasilkan dari cermin 1 merupakan benda untuk cermin 2, sehingga: d = s1' + s2 Mtot = | (s1'/s1) x (s2'/s2) | d = jarak kedua cermin/lensa s1' = jarak bayangan 1 ke cermin/lensa 1 s2 = jarak benda 2 ke cermin/lensa 2

Rumus yang berlaku untuk cermin cekung den cermin cembung adalah f=R/2 1/f = 1/s + 1/s' M = |y' / y | = |s' / s | Dengan : R = jari-jari kelengkungan f = fokus (jarak titik api) M= pembesaran bayangan Bayangan yang terbentuk selalu maya, tegak dan diperkecil.

Pembentukan Bayangan Pada Lensa Tipis

PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA LENSA CEMBUNG (KONVEKS/POSITIF)

PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA LENSA CEKUNG (KONKAF/NEGATIF)

Letak benda dan bayangan dapat ditentukan berdasarkan

Bayangan yang terbentuk selalu maya, tegak dan diperkecil

(No) ruang benda + (No) ruang bayangan = 5

cyber private 2

fisika gelombang Untuk kedua jenis lensa cembung den cekung berlaku rumus:

Lensa tipis

Lensa tebal

M = |s'/s| = |y'/y|

1/f = 1/s + 1/s’

n1/s + n2/s' = (n2 - n1) / R

1/f = (n2/n1 - 1)(1/R1 - 1/R2)

Lensa +f > 0

Lensa +f > 0

Lensa -f < 0

Lensa -f < 0

n2 = indeks bias lensa n1 = indeks bias lingkungan R1 ; R2 = jari-jari kelengkungan lensa

MENENTUKAN SIFAT DAN LETAK BAYANGAN PADA CERMIN CEKUNG (+) DAN LENSA CEMBUNG (+)

Tentukan Jarak bayangan (s')

Tentukan pembesaran (M)

s+ Þ bayangan nyata dan terbalik

M

-Þ bayangan maya dan tegak

>1Þ diperbesar =1Þ sama besar <1Þ diperkecil

Cacat Bayangan Pada Lensa Lensa Gabungan Dan Kekuatan Lensa

. Aberasi sferis gejala kesalahan pembentukan bayangan akibat kelengkungan

Letak benda dan bayangan dapat ditentukan berdasarkan (No) ruang benda + (No) ruang bayangan = 5 Jika : (No) ruang benda > (No) ruang bayangan Þ bayangan diperkecil (No) ruang benda < (No) ruang bayangan Þ bayangan diperbesar Pada cermin cekung, benda dan bayangan di ruang 1, 2 den 3 adalah positif dan di ruang 4 adalah negatif, begitu juga sebaliknya untuk cermin cembung

LENSA GABUNGAN Fokus lensa gabungan (fgab) dari beberapa lensa yang diletakkan dengan sumbu berhimpit adalah:

lensa dapat dihindari dengan diafragma 2. Koma gejala di mana bayangan sebuah

1 / f gab = 1/f1 + 1/f2 + 1/f3 + ......

titik sinar yang terletak di luar

KEKUATAN LENSA

pula dapat dihindari dengan

Kekuatan Lensa (r) dapat dihitung dengan rumus:

diafragma

P = 1 / f(m) = 100 / f (cm)

gejala di mana bayangan benda

satuan dioptri (D)

yang berbentuk bujur sangkar tidak

sumbu lensa tidak berbentuk titik

3. Distorsi

berbentak bujur sangkar lagi dapat dihindari dengan lensa ganda dan diagfragma di tengahnya.

cyber private 3

fisika gelombang

Catatan:

Astigmatisma

Warna Benda Benda yang memantulkan suatu gelombang

gejala di mana bayangan benda titik

cahaya tertentu akan berwarna seperti cahaya yang

tidak berupa titik tetapi berupa elips

dipantulkannya. Dalam ruang yang tidak ada cahaya, semua benda terlihat hitam karena tidak ada cahaya yang datang dan dipantulkan Warna primer adalah warna dasar yang dapat dipakai untuk membentuk warna lain, misalnya merah, biru dan hijau. Warna sekunder adalah warna campuran dari dua warna primer, misalnya kuning, sian dan magenta.

atau lingkaran. Kelengkungan Medan letak titik pusat lingkaran yang terbentuk dari peristiwa astigmatisma terletak pada satu bidang lengkung.

Warna komplemen adalah warna yang jika disatukan membentuk warna putih, misalnya hijau + magenta ® putih.

Filter Cahaya: Warna filter cahaya sama dengan warna cahaya yang diteruskannya, sedangkan warna lain diserap oleh filter tersebut.

Warna Filter

Warna yang diteruskan

merah

me + ji

hijau

ku + hi

biru

bi + ni + u

kuning

me + ji + ku + hi

magenta

me + ji + bi + ni + u

sian

ku+hi+bi+ni+u

cyber private 4

fisika gelombang

Dispersi Pada Prisma

Dispersi

Sudut dispersi

Catatan :

adalah peristiwa penguraian cahaya

F =d u-d m F = (nu - nm)b

Untuk menghilangkan dispersi antara sinar ungu dan sinar merah kita gunakan susunan Prisma Akhromatik.

polikromarik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik (me, ji, ku, hi, bi, ni, u) pada prisma. Peristiwa dispersi ini terjadi karena

d m = sudut deviasi merah d u = sudut deviasi ungu nu = indeks bias untuk warna ungu nm = indeks bias untuk warna merah

F tot = F kerona - F flinta = 0

cahaya. Cahaya berwarna merah

Untuk menghilangkan deviasi suatu warna, misalnya hijau, kita gunakan susunan prisma pandang lurus.

mengalami deviasi terkecil

Dtot = Dkerona - Dflinta = 0

perbedaan indeks bias tiap warna

sedangkan warna ungu mengalami deviasi terbesar.

Interferensi Pada Lapisan Tipis Planparalel

2 nd cos r = (2m -1)1/2 l terang (maks) (2m)1/2 l gelap (min) Jika sinar datang tegak lurus permukaan lapisan maka cos r = 1 m = Orde = 1, 2, 3, ........ l = panjang gelombang cahaya di udara n= indeks bias lapisan

Rumus percobaan Young dan Fresnel untuk celah ganda (dua celah) adalah sama, yaitu:p . d ..l (2m) 1/2 l terang (maks) (2m - 1) 1/2 l gelap (min) p = jarak terang/gelap ke pusat d = jarak dua celah terdekat l = jarak sumber-layar m = orde = 1,2,3, ......... l = panjang gelombang cahaya Jarak antara 2 garis yang berdekatan (terang ke terang atau gelap

Difraksi Dan Interferensi

ke gelap) adalah l , sehingga

Agar mendapatkan pola interferensi

p.d

=l

cahaya pada layar maka harus digunakan

l

dua sumber cahaya yang koheren (cahaya

Untuk difraksi dan interferensi pada celah tunggal (satu celah)

dengan beda fase tetap).

rumusnya menjadi:

Percobaan Young menggunakan satu sumber cahaya tetapi dipisahkan menjadi dua bagian yang koheren, sedangkan percobaan Fresnel menggunakan dua sumber koheren, sehingga pada layar terjadi pola-pola terang (interferensi koostruktif = maksimum) dan gelap (interferensi destruktif = minimum).

p.d ..l (2m - 1) 1/2 l terang (maks) (2m) 1/2 l gelap (min)

cyber private 5

fisika gelombang

Difraksi (Lenturan) Kisi

Peristiwa terjadinya pola-pola difraksi karena suatu kisi (celah banyak) disinari oleh cahaya monokromatik.?Jarak antara dua celah terdekat disebut konstanta kisi (d). Karena 1 > d maka p.d / l ~ d sin q .

Polarisasi adalah peristiwa perubahan arah getar gelombang cahaya yang acak menjadi satu arah getar.

Jadi rumusnya:

tg ip = n2/n1

d sin q =ml ® d [ 1/ å garis 1]

Polarisasi dapat diakibatkan oleh pemantulan (Hukum Brewster) ip + r = 90º ip = sudut polarisasi

Polarisator karena penyerapan selektif I = ½ Io cos² q q = sudut antara analisator dan polarisator Io = Intensitas yang datang I = Intensitas yang diamati Polarisasi karena pembiasan ganda, terjadi pada hablur kolkspat (CaCO3), kuarsa, mike, kristal

m = orde = 1,2,3, ........

gula,topaz, dan es.

Suatu benda dapat terlihat jelas oleh mata jika bayangannya terletak tepat di retina mata.

Ma ta

Berlaku rumus 1/f = 1/s + 1/s' dimana f dapat berubah-ubah atau berakomodasi sesuai dengan rumus: 1/f = [n2/n1 - 1] [ 1/R1 - 1/R2]

Da

nK

ac

aM a ta

Tititk Jauh (PR) : titik terjauh yang masih dapat dilihat jelas dengan mata tidak berakomodasi. Tititk Dekat (PP) : titik terdekat yang masih dapat dilihat jelas dengan mata berakomodasi maksimum. Mata Normal seringkali diamsumsikan titik dekatnya 25 cm di depan mata (jarak baca) den titik jauhnya di tak terhingga.

Rabun Jauh (miop, mata dekat) ® Rabun Dekat (hipermetrop, mata PP = 2S dan PR < ¥ jauh) ® PP > 25 dan PR = ¥ Dalam hal ini bayangan dari benda Dalam hal ini bayangan dari benda jatuh di depan retina. Agar benda jatuh di belakang retina. Agar benda terlihat jelas maka dipakai kacamata terlihat jelas maka dipakai kacamata berlensa negatif (divergen/cekung). berlensa positif (konvergen/cembung). s=¥ s' = - PRf = - s’ s = 25 s' = - PP

Mata Tua (Presbiop) ® PP > 25 dan PR < ¥ Agar benda terlihat jelas maka dapat digunakan kacamata bifokal (+ dan -) Catatan: Untuk mata yang mengalami astigmatisma dipakai kacamata silindris.

cyber private 6

fisika gelombang

Lup (Kaca Pembesar) Dan teleskop

L U P (KACA PEMBESAR)

Pembesaran sudut lup ( g ):

Lup adalah lensa cembung, digunakan untuk mengamati bendabenda kecil agar lebih besar dan jelas. Syarat agar suatu benda dapat diamati secara jelas dengan memakai lup:

g Lup

S£ f

pp/f (tidak berakomodasi) PP = 25 cm (mata normal)

Teleskop digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh sehingga tampak lebih dekat dan jelas. L = f ob + f ok M = f ob / f ok

pp/f + 1

® Teleskop bintang dan teleskop

(berakomodasi maksimum)

prisma

s=f

L = f ob + f ok + 4 fp

(untuk pengamatan tidak

® Teleskop bumi

berakomodasi)

L = panjang teleskop

s
M = perbesaran teleskop

(untuk pengamatan berakomodasi

f ob , f ok f p = fokus lensa objektif,

maksimum)

okuler, pembalik

MIKROSKOP

MIKROSKOP Mikroskop terdiri dari dua lensa cembung, yaitu lensa obyektif (tetap/tidak dapat digeser) dan okuler (dapat digeser, dan berfungsi sebagai lup). Mikroskop dipakai untuk melihat benda-benda renik, agar terlihat lebih besar dan jelas. Jika suatu benda yang diamati mikroskop ingin terlihat jelas (berakomodasi/tidak berakomodasi) maka benda tersebut harus diletakkan di ruang dua (R II) dari lensa objektif (2fob > sob > fob), sehingga bayangannya terletak di ruang tiga (R III) lensa objektif (bersifat nyata terbalik dan diperbesar).

PEMBESARAN MIKROSKOP TERBAGI DUA, YAITU:

g Mikr

Pembesaran linier (kedua lensa dianggap sebagai lensa gabungan):

(tidak berakomodasi)

M = | s' ok / s ok | | s' ob / s ob |

(berakomodasi maksimum)

d = s ok + s' ob

Catatan:

Pembesaran sudut (lensa okuler dianggap sebagai lup):

Untuk semua jenis perbesaran

M ob [pp/fok] M ob [pp/fok+ 1] + 1

apabila tidak diberi keterangan, maka perbesarannya untuk mata tak berakomodasi. Penyelesaian soal-soal mikroskop prinsipnya sama dengan lensa atau cermin gabungan, hanya jarak bayangan terhadap lensa okuler selalu negatif (s' ok = -), berarti bayangan bersifat maya, terbalik dan diperbesar.

cyber private 7

cyber private 1

fisika gelombang Teori Maxwell

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan magnet den medan listrik secara berurutan, dimana arah getar vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.

C = 1 /Ö (Î o.m o) = 3 x 108 m/s

TEORI MAXWELL

c =f . l

Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:

Î o = 8.85 x 10-12 C2/Nm2 m o = 12.56 x 10-7 wb/amp.m

1.Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet. 2.Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas (Î ) dan permeabilitas (m ) zat.

Spektrum Dan Sumber Gelombang Elektromagnetik

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Radar (Radio Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan penerima gelombang.

Infra Merah Dihasilkan dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan untuk mempelajari struktur molekul

Ultra ungu dimanfaatkan untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi.

Sinar tampak mempunyai panjang gelombang 3990 Aº - 7800 Aº.

SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK 1.

Osilasi listrik.

2.

Sinar matahari ® menghasilkan sinar infra merah.

3.

Lampu merkuri ® menghasilkan ultra violet.

4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam ® menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen). 5.

Inti atom yang tidak stabil ® menghasilkan sinar gamma.

cyber private 8

fisika gelombang Sifat Gelombang Elektromagnetik

1. Dapat merambat dalam ruang hampa. 2. Merupakan gelombang transversal (arah getar ^ arah rambat), jadi dapat mengalami polarisasi. 3. Dapat mengalami refleksi, refraksi, interferensi dan difraksi. 4. Tidak dibelokkan dalam medan listrik maupun medan magnet.

Catatan: Gelombang radio dipakai sebagai gelombang pembawa sistem komunikasi karena mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer.

Ada 2 macam cara membawa gelombang bunyi: 1. Modulasi Amplitudo (AM) Amplitudo gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan frekuensi tetap. 2. Modulasi Frekuensi (FM) Frekuensi gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan amplitudo tetap. Sistem FM lebih unggul daripada AM karena FM dapat mengurangi desau akibat kelistrikan diudara, walaupun jangkauannya terbatas sekali.

cyber private 9

paket 2 fisika modern

Teori Relativitas Khusus

Teori relativitas khusus dikemukakan oleh Albert Einstein setelah percobaan Michelson dan Morley dapat membuktikan bahwa hipotesa tentang medium eter tidak ada sama sekali.

Teori relativitas khusus didasarkan pada dua postulat, yaitu:

Postulat I:Hukum-hukum fisika berlaku pada suatu kerangka koordinat S, berlaku juga bagi kerangka koordinat yang lain (S'), yang bergerak dengan kecepatan tetap relatf terhadap S.

Postulat II:Nilai cepat rambat cahaya di ruang hampa adalah mutlak/sama, tidak tergantung pada gerak pengamat maupun sumber cahaya.

Penjumlahan Kecepatan Relativitas Dan Dilatasi Waktu

DILATASI WAKTU Pengertian dilatasi waktu ialah selang waktu yang dipengaruhi oleh gerak relatif kerangka (v). D t=D to / Ö (1 - v²/c²)

PENJUMLAHAN KECEPATAN RELATIVITAS v = (v1 +v2) / (1 + v1 . v2/C²) v1 = laju benda 1 terhadap bumi v2 = laju benda 2 terhadap benda 1 v = laju benda 2 terhadap bumi c = kecepatan cahaya

1. Kecepatan cahaya (c) dalam segala arah adalah sama tidak tergantung pada gerak pengamat sumber cahaya 2. Dalam penyelesaian soal, arah kecepatan benda (v) adalah positif jika benda bergerak mendekati pengamat, begitu juga sebaliknya

D to = selang waktu yang diamati pada kerangka diam (diukur dari kerangka bergerak) D t = selang waktu pada kerangka bergerak (diukur dari kerangka diam) Kesimpulan: Semakin cepat suatu benda bergerak maka semakin besar selang waktu yang dialami benda

cyber private 10

fisika modern Kontraksi Panjang Dan Massa Relativitas

MASSA RELATIVITAS

KONTRAKSI PANJANG L = Lo Ö (1 - v²/c²)

m = mo / Ö (1 - v²/c²)

L = panjang benda pada kerangka bergerak Lo = panjang benda pada kerangka diam

mo = massa diam m = massa relativitas = massa benda dalam kerangka bergerak

Kesimpulan :

Kesimpulan :

Benda yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya akan tampak lebih pendek (berkontraksi) bila diukur dari kerangka diam.

Massa (sifat kelembaman) suatu benda akan bertambah besar dengan makin besarnya kecepatan.

Kesetaraan Massa - Energi

Semakin cepat suatu benda bergerak maka semakin besar energi total (E) yang dimiliki benda, karena massa relativitasnya bertambah besar. E = Ek + Eo

Catatan: Pada pembahasan relativitas tidak berlaku hukum kekekalan massa karena massa benda yang bergerak > massa benda diam, tapi hukum kekekalan massa energi tetap berlaku.

Ek = (m - mo)C² E = energi total = m c² Eo = energi diam = mo c² Ek = energi kinetik benda

Hipotesis Planck

Berdasarkan percobaan terhadap energi radiasi benda hitam, Max Planck membuat hipotesis:

Energi total foton (masa foton = 0):

"Radiasi hanya dipancarkan (atau diserap) dalam bentuk satuan-satuan/kuantum energi disebut foton yang besarnya berbanding lurus dengan frekuensi radiasi".

E = energi radiasi (joule) h = konstanta Planck = 6.62 x 1034 J.det f = frekuensi radiasi (Hz) l = panjang gelombang radiasi (m) n = jumlah foton, jadi energi cahaya adalah terkuantisasi

E = n . h . f = n . h . c/l

Jadi dapat disimpulkan dari hipotesis Planck, bahwa cahaya adalah partikel sedangkan Maxwell menyatakan bahwa cahaya adalah gelombang, disebut dualisme cahaya.

cyber private 11

fisika modern

Efek Foto Listrik

Efek foto listrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan suatu zat (logam), bila permukaan logam tersebut disinari cahaya (foton) yang memiliki energi lebih besar dari energi ambang (fungsi kerja) logam. Efek fotolistrik ini ditemukan oleh Albert Einstein, yang menganggap bahwa cahaya (foton) yang mengenai logam bersifat sebagai partikel.

Proses kebalikan foto listrik adalah

Energi kinetik foto elektron yang terlepas: Ek = h f - h fo Ek maks = e Vo

hf h fo e

= = = =

Vo

= potensial penghenti

Kesimpulan: 1. Agar elektron dapat lepas dari permukaan logam maka f > fo atau l
proses pembentukan sinar X yaitu proses perubahan energi kinetik elektron yang bergerak menjadi

energi foton yang menyinari logam F o frekuensi ambang = fungsi kerja energi minimum untuk melepas elektron muatan elektron = 1.6 x 10-19C

Ek maksimum elektron yang terlepas tidak tergantung pada

gelombang elektromagnetik (disebut

intensitas cahaya yang digunakan, hanya tergantung pada

juga proses Bremmsstrahlung).

energi atau frekuensi cahaya. Tetapi intensitas cahaya yang datang sebanding dengan jumlah elektron yang terlepas dari logam.

cyber private 12

fisika modern

EFEK COMPTON

Sifat Dualisme Gelombang Materi

Konsep foton dikembangkan oleh Compton, yang menunjukkan bahwa foton memiliki momentum (p) yang besarnya: p = E/c - h f/c = h/l Hal ini menunjukkan bahwa foton dapat berkelakuan sebagai partikel (materi), dengan massa (m): m = p/c karena m = E/c² = hf/c² = h/c l Pada gejala Compton,foton (sinar X) yang menumbuk elektron atom suatu zat dihamburkan dengan panjang gelombang lebih besar. Selisih panjang gelombang foton yang dihamburkan: l '- l = h/moc (1 - cos q )

HIPOTESIS de BROGLIE Louis de Broglie mengemukakan hipotesis: "Cahaya selain memiliki sifat sebagai partikel, juga memiliki sifat sebagai gelombang".

DUALISME CAHAYA "Cahaya dapat bersifat sebagai gelombang dan dapat juga bersifat sebagai materi (partikel)".

Panjang gelombang de Broglie: l dB = h/m v = h/p h = konstanta Planck m = massa partikel v = kecepatan partikel

Prinsip Ketidakpastian Heisenberg

Prinsip ini dikemukakan oleh Heisenberg, karena adanya sifat dualisme cahaya. "Pengukuran posisi dan momentum partikel secara serentak, selalu menghasilkan ketidakpastian yang lebih besar dari konstanta Planck".

Elektron bergerak di dalam beda potensial mikroskop elektron, sehingga: Ek = Elistrik ½ m v² = e Vo ® v=Ö (2 e Vo / m)

D x.D p=h

Panjang gelombang elektron (partikel) yang bergerak mengikuti rumusan de Broglie, yaitu:

D x = ketidakpastian posisi partikel D p = ketidakpastian momentum partikel

l = h/mv = h/Ö (2 e m Vo) Jadi panjang gelombang elektron di dalam mikroskop elektron berbanding terbalik dengan akar tegangan (Ö (Vo) yang dipakai..

cyber private 13

paket 3 fisika atom dan listrik

TEORI DALTON Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi.

Struktur Atom

TEORI THOMSON

Berdasarkan penemuan perbandingan e/m (e = muatan elektron; m = massa elektron), Thomson mengemukakan teorinya" "Atom mempunyai muatan positif yang terbagi merata ke seluruh isi atom, dan dinetralkan oleh elektron yang tersebar di antara muatan listrik positif ® (seperti roti kismis).

TEORI ERNST RUTHERFORD Rutherford melakukan percobaannya dengan menembakkan partikel a ke arah lempeng emas, sehingga dapat menyimpulkan: Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang berputar pada lintasan-lintasan tertentu ® (seperti susunan tata surya).

E = Ek + Ep E = - k e²/2r tanda (-) menunjukkan keterikatan terhadap inti (menunjukkan bahwa untuk mengeluarkan elektron diperlukan energi). r = jari-jari orbit elektron

Kelemahan teori Rutherford: 1. elektron dapat "runtuh" ke inti atom karena dipercepat dan memancarkan energi. 2. spektrum atom hidrogen berupa spektrum kontinu (kenyataannya spektrum garis).

k = 9 x 109 newton.m²/cou Jadi jika r membesar maka E juga membesar, sehingga elektron pada kulit paling luar memiliki energi terbesar.

TEORI NEILS BOHR

cyber private 14

fisika atom dan listrik TEORI NEILS BOHR Berdasarkan model atom Rutherford dan teori kuantum, Neils Bohr mengemukakan teorinya: 1. Elektron hanya dapat mengelilingi inti atom melalui lintasan-lintasan tertentu saja, tanpa membebaskan energi. Masing-masing lintasan hanya dapat dilalui elektron yang memiliki momentum anguler kelipatan bulat dari h/2p . m . v . r = n . h/2p

SPEKTRUM ATOM HIDROGEN (SPEKTRUM GARIS) Menurut Neils Bohr : 1/l = R [ (1/nA2) - (1/nB2) ] D E = EB - EA = h . c/l EB = energi pada kulit n EA = energi pada kulit nA R = konstanta Rydberg = 1.097 x 107 m-1 D E = energi yang diserap/dipancarkan pada saat elektron pindah

2. Elektron akan mengalami eksitasi (pindah ke lintasan yang lebih tinggi) atau ionisasi jika menyerap energi, dan transisi ke lintasan yang lebih rendah jika memancarkan energi foton.

Deret Lyman terletak pada daerah ultra ungu nA = 1 ; nB = 2, 3, 4, .......

Jari-jari lintasan elektron: rn = 5.28 x 10-11 n2 meter n = 1, 2, 3, .............. = bilangan kuantum utama

Deret Paschen terletak pada daerah infra merah 1 nA=3 ; nB = 4, 5, 6,.....

Tingkat-tingkat energi (energi kulit ke-n): En = - (k e2/2 r n2)= (-13.6/n2) ev 1 eV= 1.6 x 10-19 joule

Deret Balmer terletak pada daerah cahaya tampak nA = 2 ; nB = 3, 4, 5. ... ...

Kelemahan Model Atom Bohr:

Deret Bracket

1. Tidak dapat menerangkan atom berelektron banyak 2. Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom (kelemahan ini dapat diperbaiki oleh Zeeman, yaitu setiap garis pada spektrum memiliki intensitas dan panjang gelombang yang berbeda) 3.

Tidak dapat menerangkan kejadian ikatan kimia

elektron

LUCUTAN GAS Lucutan gas adalah peristiwa mengalirnya muatan listrik di dalam tabung lucutan gas (tabung Crookes) pada tekanan gas sangat kecil ® menghasilkan berkas sinar katoda

terletak pada daerah infra merah 2 nA = 4 ; nB = 5, 6, 7,.......

Deret Pfund terletak pada daerah infra merah 3 nA = 5 ; nB = 6, 7, 8, ...

PERBANDINGAN MASSA DAN MUATAN ELEKTRON (e/m) 1. Dihitung oleh JJ Thomson: e/m= 1,7588 x 1011 coul/kg 2. R.A. Milikan menghitung besarnya muatan elektron: e = 1,6021 x 10-19 coulomb 3. Sehingga massa elektron dapat ditentukan: me = 9,1091 x 10-31

cyber private 15

fisika atom dan listrik Laser

PRINSIP TERJADINYA LASER (a) sistem tak tereksitasi (b) sistem tereksitasi (c) sistem metastabil

Sifat laser :koheren, monokromatik, intensitas tinggi dan pulsanya sejajar.

Jenis laser:padat (Ruby), cair (larutan kriptosianida), gas (CO2, He-Ne) dan semi konduktor (Gas As)

(d) pancaran rangsangan

Penerapan laser:mengukur jarak, alat bedah, gambar 3 dimensi (holografi), mengasah intan, memotong baja.

Struktur Inti Atom

Partikel-partikel pembentuk inti atom adalah proton (1P1) dan netron ( 0n1). Kedua partikel pembentuk inti atom ini disebut juga nukleon. Simbol nuklida : ZXA atau A Z X dengan A = nomor massa Z = jumlah proton dalam inti = jumlah elektron di kulit terluar N = A - Z = jumlah netron di dalam inti atom

Proton bermuatan positif = 1,6 x 10-19 C dan netron tidak bermuatan. Isoton : Atom-atom unsur tertentu ( Z sama) dengan nomor massa berbeda. Isoton: kelompok nuklida dengan jumlah netron sama tetapi Z berbeda. Isobar: kelompok nuklida dengan A sama tetapi Z berbeda.

Massa inti atom selalu lebih kecil dari jumlah massa nukleon-nukleon pembentuknya. Akibatnya ada energi ikat inti.

Stabilitas inti:

Suatu nuklida dikatakan stabil bila terletak dalam daerah kestabilan pada diagram N - Z. Untuk nuklida ringan (A < 4 Contoh: 2p + 2n ® 20) terjadi kestabilan bila 2He Z = N (N/Z = 1), jadi D m = m(2p + 2n) sedangkan untuk nuklida m(2He4) dengan Z > 83 adalah Energi ikat inti D E=D m tidak stabil. 2 c ® D m = (Z . mp + N . mn) - minti Dalam fisika inti satuan massa biasa ditulis 1 sma (1 amu) = 1.66 x 10-27 kg = 931 MeV/C2 satuan D m: kg ® E=D m . c2 (joule) sma ® E=D m . 931

Radioaktivitas

Radioaktivitas adalah peristiwa pemancaran sinar-sinar a ,b ,g yang menyertai proses peluruhan inti.

Sinar a :

Sinar b :

Sinar g :

- identik dengan inti atom

- identik dengan elektron ( le.) - daya tembus cukup besar tapi daya ionisasinya agak kecil

- tidak bermuatan

helium (2He4) - daya tembusnya kecil tapi daya ionisasinya besar.

(gelombang elektromagnetik). - daya tembus paling besar tapi daya ionisasinya kecil

(interaksi berupa

foto listrik, Compton den produksi

pasangan).

cyber private 16

fisika atom dan listrik RADIOAKTIF

Kuat radiasi suatu bahan radioaktif adalah jumlah partikel (a ,b ,g ) yang dipancarkan tiap satuan waktu. R=l N R = kuat radiasi satuan Curie 1 Curie (Ci) = 3,7 x 1010 peluruhan per detik. l = konstanta pelurahan, tergantung pada jenis isotop dan jenis pancaran radioaktif, yang menyatakan kecepatan peluruhan inti. N = jumlah atom.

Waktu paruh (T ½) adalah waktu yang diperlukan oleh ½ unsur radioaktif berubah menjadi unsur lain.

Sinar radioaktif yang melewati suatu materi akan mengalami pelemahan intensitas dengan rumus:

x T½ = ln 2/l = 0,693/lI = Ioe-m Þ N = Noe-lt = Io = intensitas mulaNo(½)-t/T mula (joule/s.m2) m = koefisien serap Jadi setelah waktu materi (m-1 atau cm-1) simpan t = T½ massa x = tebal materi/bahan unsur mula-mula tinggal (m atau cm ) separuhnya, N = ½ No ATAU setelah waktu simpan nT½ Þ zat radioaktif tinggal (½)n

Bila I = ½ Io maka x = 0,693/m Þ disebut HVL (lapisan harga paruh) yaitu tebal keping yang menghasilkan setengah intensitas mula

Jenis detektor radioaktif: 1. Pencacah Geiger(G1M) untuk menentukan/mencacah banyaknya radiasi sinar radioaktif 2. Kamar Kabut Wilson untuk mengamati jejak partikel radioaktif 3. Emulsi Film untuk mengamati jejak, jenis dan mengetahui intensitas partikel radioaktif 4. Pencacah Sintilad untuk mencacah dan mengetahui intensitas partikel radioaktif.

Transmutasi Inti Dan Piranti Eksperimen Fisika Inti

TRANSMUSI INTI

PIRANTI EKSPERIMEN FISIKA INTI

1. Fisi Peristiwa pembelahan inti atom dengan partikel penembak, sehingga menghasilkan dua inti baru dengan nomor massa yang hampir sama.

1. Reaktor Atom Tempat berlangsungnya reaksi fisi, yaitu penembakan Uranium (U) dengan netron (n), menghasilkan banyak n yang dapat dikendalikan. Bila tidak dikendalikan ® terjadi bom atom.

Contoh: Dalam reaktor atom: U235 +nÞ Xe140 + Sr94 + 2n + E 2. Fusi Peristiwa penggabungan dua inti atom ringan, menghasilkan inti atom baru yang lebih berat. Contoh: reaksi di matahari: 1H2 + 1H2 ® 2He3 + on1

Komponen reaktor : - batang kendali - moderator - perisai - bahan bakar 2. Siklotron Tempat pemercepat partikel (proton atau netron). Energi hingga 100 MeV 3. Betatron Tempat pemercepat elektron. Energi hingga 300 MeV. 4. Sinkrotron Tempat pemercepat proton. Energi yang dicapai hingga 500 GeV. 5. Akselerator Tempat pemercepat proton atau elektron. Energi hingga 10 GeV. Semua piranti di atas digunakan untuk melakukan transmutasi inti.

cyber private 17

fisika atom dan listrik

Radioisotop, Difraksi Sinar-X Dan Pita Energi

RADIOISOTOP

DIFRAKSI SINAR-X

PITA ENERGI

Radioisotop adalah isiotop dari zat radioaktif, dibuat dengan menggunakan reaksi inti dengan netron.

Jika seberkas sinar-X datang pada kristal, maka sinar-sinar yang dipantulkan akan saling memperkuat (interferensi konstruktif). Dalam hal ini berlaku misalnya 92 U 238 + 0 n 1 ® 29 U Persamaan Bragg yaitu : 239 + g ml = 2d sin q Penggunaan radioisotop: m = 1, 2, 3, ........ = orde difraksi - Bidang hidrologi l = panjang gelombang sinar X - biologi - industri d = sudut antara sinar datang dengan permukaan kristal

Teori pita energi dapat menerangkan sifat konduksi listrik suatu bahan. Pita energi terdiri atas dua jenis yaitu: 1. Pita valensi (terisi penuh oleh 2N elektron di mana N adalah jumlah atom suatu bahan) 2. Pita konduksi (terisi sebagian elektron atau kosong) Di antara pita valensi dan pita konduksi terdapat celah energi yang layak tidak boleh terisi elektron.

Hambatan jenis (kebalikan dari konduktivitas listrik) suatu bahan dapat dikelompokkan menjadi:

Semikonduktor intrinsik adalah semikonduktor yang belum disisipkan atom-atom lain (atom 1.Konduktor ( < 10-6 W m) pengotor). 2.Semikonduktor (10-6 W m - 104 W m) 3.Isolator ( > 104 W m)

Semikonduktor ekstrinsik adalah semikonduktor yang sudah dimasukkan sedikit ketidakmurnian (doping). Akibat doping ini maka hambatan jenis semikonduktor mengalami penurunan. Semikonduktor jenis ini terdiri dari dua macam, yaitu semikonduktor tipe-P (pembawa muatan hole) dan tipe-N (pembawa muatan elektron).

Semikonduktor

Hubungan hambatan jenis (o) terhadap suhu

Komponen semikonduktor:

Pada bahan semikonduktor, hole (kekosongan) den elektron

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

berfungsi sebagai pembawa muatan listrik (pengantar arus).

Transistor, dapat berfungsi sebagai penguat arus/tegangan dan saklar.Transistor terdiri dari dua jenis yaitu PNP dan NPN.

cyber private 18