konsep dan fenomena kuantum

7/25/2019 Konsep Dan Fenomena Kuantum

1/16

KONSEP DAN FENOMENA KUANTUM

OLEH:

GABRIELA LAHEMA

XII MIA 1

SMA N 9 BINSUS MANADO


2/16

KATA PENGANTAR

Terimakasih kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas anugerah-Nya saya bisa

menyelesaikan makalah Fenomena dan Konsep Kuantum ini. Saya juga berterimakasih kepada

seluruh pihak yang terlibat dalam pembuatan makalan ini. Kiranya isi dari makalah ini bisa

bermanfaat bagi kita semua.

Saya menyadari baha sesungguhnnya makalah ini jauh dari kata sempurna. !ntuk itu"

saya meminta kritik dan saran dari semua pemba#a yang terlibat.

$anado" %& 'anuari %()*

+enulis


3/16

BAB 1

PENDAHULUAN

A. Latar Belakan

,asar dimulaianya periode mekanika kuantum adalah ketika mekanika klasik tidakbisamenjelaskan gejala-gejala fisika yang bersifat mikroskofis dan bergerak denganke#epatan

yang mendekati ke#epatan #ahaya.

leh karena itu" diperlukan #ara pandangyang berbeda dengan sebelumnya dalam menjelaskan

gejala fisika tersebut.Teori atom mengalami perkembangan mulai dari teori atom 'ohn ,alton"

'oseph 'ohnThomson" rnest /utherford" dan Niels 0enrik ,a1id 2ohr. +erkembangan teoriatommenunjukkan adanya perubahan konsep susunan atom dan reaksi kimia antaratom.

Kelemahan model atom yang dikemukakan /utherford disempurnakan oleh

Niels Henrik David Bohr. 2ohr mengemukakan gagasannya tentang penggunaan tingkatenergielektron pada struktur atom. $odel ini kemudian dikenal dengan model atom/utherford-

2ohr. Tingkat energy elektron digunakan untuk menerangkan terjadinyaspektrum atom yang

dihasilkan oleh atom yang mengeluarkan energi berupa radiasi #ahaya.

B. R!"!#an Ma#ala$

). 3pakah yang dimaksud dengan /adiasi 2enda 0itam4

%. 3pakah yang dimaksud dengan dualisme #ahaya&

'. T!(!an

$engetahui tentang /adiasi 2enda 0itam dan ,ualisme 5ahaya


4/16

BAB II

ISI

A. Ra)*a#* Ben)a H*ta"

Teori kuantum diaali oleh fenomena radiasi benda hitam. 6stilah benda hitam pertama kali

diperkenalkan oleh 7usta1 /obert Kir#hhoff pada tahun )8*%. ,alam Fisika" benda hitam 9atau

bla#kbody: adalah sebutan untuk benda yang mampu menyerap kalor radiasi 9radiasi termal:

dengan baik. /adiasi termal yang diserap akan dipan#arkan kembali oleh benda hitam dalam

bentuk radiasi gelombang elektromagnetik" sama seperti gelombang radio ataupun gelombang

#ahaya. !ntuk ;at padat dan #air" radiasi gelombangnya berupa spektrum kontinu" dan untuk gas

berupa spektrum garis. $eskipun demikian" sebenarnya se#ara teori dalam Fisika klasik" benda

hitam meman#arkan setiap panjang gelombang energi yang mungkin agar supaya energi dari

benda tersebut dapat diukur. Temperatur benda hitam itu sendiri berpengaruh terhadap jumlahdan jenis radiasi elektromagnetik yang dipan#arkannya. 2enda hitam bersuhu di baah


5/16

1. Inten#*ta# Ra)*a#*

G!#ta+ K*r,$-9)8>&: mengemukakan teorema termodinamika sebagai berikut ini 'ika suatu

benda berada dalam kesetimbangan termal" maka daya radiasi yang dipan#arkan akan sebanding

dengan daya radiasi yang diserapnya. 2esarnya daya radiasi per satuan luas disebut intensitas

radiasi" yang sesuai dengan pernyataan hukum Stefan 2olt;man daya total per satuan luas yang

dipan#arkan pada semua frekuensi oleh suatu benda adalah sebanding dengan pangkat empat dari

suhu mutlaknya. 2erdasarkan hukum Stefan 2olt;man tersebut maka dapat dirumuskan sebagai

berikut.

,aya adalah energi kalor yang dipan#arkan tiap satuan aktuP? @t" sehingga besarnya dayaradiasi atau energi radiasi kalor tiap satuan aktu adalah sebagai berikut.

Keteranan:

I? 6ntensitas radiasi 9ABm%:C

Q? nergi kalor yang diradiasikan 9':C

e? Koefisien emisi1itas bendaC

? Tetapan Stefan 2olt;man 9>"*< D )(-8A.m-%.K-E:C

P? daya radiasi 9A atau 'Bs:C

t? aktu peman#aran 9s:C

A? =uas permukaan benda 9m%:C dan

T? Suhu mutlak benda 9K:.

misi1itas benda adalah kemampuan benda untuk meman#arkan energi 9gelombang

elektromagnetik:. 0arga koefisien emisi1itas benda hitam sempurna adalah ) karena benda hitam

sempurna adalah peman#ar dan penyerap kalor paling baik" sedangkan untuk benda putih

sempurna emisi1itasnya adalah ( karena benda putih sempurna merupakan peman#ar dan

penyerap kalor paling buruk.

Fenomena di aal menunjukkan baha" arna hitam memiliki emisi1itas yang lebih besardibandingkan arna putih" sehingga daya radiasi yang diserap oleh arna hitam akan bernilai

lebih besar. 2erdasarkan teori tersebut" jika kita menjemur pakaian berarna hitam" maka akan

lebih #epat kering dibandingkan baju berarna putih.


6/16

%. H!k!" Pere#eran /*en

2ila suhu suatu benda terus dinaikkan " intensitas relati1e dari spe#trum #ahaya yang

dpan#arkannya berubah ini menyebabkan pergeseran dalam arna arni spe#trum #ahaya yang

yang teramati yang dapat digunakan untuk menaksir suhu suatu benda. 'uga pergeseran panjang

gelombang maksimum 9lmaks:. Semakin tinggi suhu suatu benda lmaks semakin bergeser kea rah

panjang ggelombang yang lebih pendek. +anjang gelombang intensitas maksimum benda yang

suhunya tinggi lebih pendek dari panjang gelombang intensitas benda yang suhunya rendah.

7ejala pergeseran lmaks pada radiasi benda hitam disebut hukum +ergeseran Aien.

0ukum pergeseran Aien menyatakan hubungan antara panjang gelombang pada intensitas

pan#aran maksimum dan Suhu mutlak benda.

G. +endekatan Teori /ayleigh 'eans

2erdasarkan pendekatan yang dilakukan oleh /ayleigh 'eans memperoleh perumusan baha

intensitas radiasi berbanding terbalik dengan pangkat empat panjang gelombang 9l:.

!ntuk l yang besar " intensitas akan semakin ke#il. 'ika l mendekati tak hingga maka intensitasmen dekati nol. Tetapi ketika l mendekati nol maka intensitas mendekati nol. 6ni merupakan

penyimpangan yang dinamakan penyimpangan /ayleigh jeans yang sangat jauh ini dinamakan

ben#ana !ltra 1iolet karena l yang ke#il berada pada gelombang ultra 1iolet.


7/16

E. Teori +lan#k

Max Planck,ahli fisika dari Jerman, pada tahun 1900 mengemukakan teori kuantum. Planck

menyimpulkan bahwa atom-atom dan molekul dapat memancarkan atau menyerap energi hanya dalam

jumlah tertentu. Jumlah atau paket energi terkecil yang dapat dipancarkan atau diserap oleh atom atau

molekul dalam bentuk radiasi elektromagnetik disebut kuantum.

Tokoh Fisika Max Planck

eorang ahli fisika Jerman,!a" Planck, mengumumkan bahwa dia mempunyai hipotesa yang

berani.!a" Planckmengemukakan radiant energi #energi gelombang cahaya$ tidaklah mengalir dalam

arus yang kontinyu, tetapi terdiri dari potongan-potongan yang disebutnya %uanta. &ipotesa Planck yang

bertentangan dengan teori klasik tentang cahaya dan elektro magnetik ini merupakan titik mula dari teori

kuantumyang sejak itu mere'olusionerkan bidang fisika dan menyuguhkan kita pengertian yang lebih

mendalam tentang alam benda dan radiasi.

Teori Kuantum Max Planck

Planck menemukan bahwa energi foton#kuantum$ berbanding lurus dengan frekuensi cahaya.

E = h .

dengan(

)*energi #J$

h*konstantaPlanck+,++ 10/J. s

* frekuensi radiasi #s1$

alah satu fakta yang mendukung kebenaran dariteori kuantum!a" Planck adalah efek fotolistrik,

yang dikemukakan oleh 2lbert )instein pada tahun 1903. Efek fotolistrikadalah keadaan di mana

cahaya mampu mengeluarkan elektron dari permukaan beberapa logam #yang paling terlihat adalah

logam alkali$ #James ). 4rady, 1990$.

usunan alat yang dapat menunjukkan efek fotolistrikada pada gambar percobaan efek fotolistrik.

)lektrode negatif #katode$ yang ditempatkan dalam tabung 'akum terbuat dari suatu logam murni,

misalnya sesium. 5ahaya dengan energi yang cukup dapat menyebabkan elektron terlempar dari

permukaan logam. )lektron tersebut akan tertarik ke kutub positif #anode$ dan menyebabkan aliran listrik

melalui rangkaian tersebut.
http://fisikazone.com/tag/max-planck/http://fisikazone.com/tag/max-planck/http://fisikazone.com/tag/teori-kuantum/http://fisikazone.com/tag/kuantum/http://fisikazone.com/tag/max-planck/http://fisikazone.com/tag/max-planck/http://fisikazone.com/tag/max-planck/http://fisikazone.com/tag/max-planck/http://fisikazone.com/tag/max-planck/http://www.unhas.ac.id/mkufisika/quantum/node35.htmlhttp://www.unhas.ac.id/mkufisika/quantum/node35.htmlhttp://www.unhas.ac.id/mkufisika/quantum/node35.htmlhttp://fisikazone.com/tag/teori-kuantum-max-planck/http://fisikazone.com/tag/energi-foton/http://fisikazone.com/tag/kuantum/http://fisikazone.com/tag/teori-kuantum/http://fisikazone.com/tag/teori-kuantum/http://fisikazone.com/tag/efek-fotolistrik/http://fisikazone.com/tag/efek-fotolistrik/http://fisikazone.com/tag/efek-fotolistrik/http://fisikazone.com/tag/efek-fotolistrik/http://fisikazone.com/tag/teori-kuantum/http://fisikazone.com/tag/kuantum/http://fisikazone.com/tag/max-planck/http://fisikazone.com/tag/max-planck/http://fisikazone.com/tag/max-planck/http://www.unhas.ac.id/mkufisika/quantum/node35.htmlhttp://www.unhas.ac.id/mkufisika/quantum/node35.htmlhttp://fisikazone.com/tag/teori-kuantum-max-planck/http://fisikazone.com/tag/energi-foton/http://fisikazone.com/tag/kuantum/http://fisikazone.com/tag/teori-kuantum/http://fisikazone.com/tag/efek-fotolistrik/http://fisikazone.com/tag/efek-fotolistrik/http://fisikazone.com/tag/efek-fotolistrik/http://fisikazone.com/tag/max-planck/


8/16

Percobaan Efek Fotolistrik

!emperlihatkan susunan alat yang menunjukkan efek fotolistrik, eberkas cahaya yang ditembakkan

pada permukaan pelat logam akan menyebabkan logam tersebut melepaskan elektronnya. )lektron

tersebut akan tertarik ke kutub positif dan menyebabkan aliran listrik melalui rangkaian tersebut.

Teori Einstein Tentang Energi Foton

)instein menerangkan bahwa cahaya terdiri dari partikel-partikel foton yang energinya sebanding dengan

frekuensi cahaya. Jika frekuensinya rendah, setiap foton mempunyai jumlah energi yang sangat sedikit

dan tidak mampu memukul elektron agar dapat keluar dari permukaan logam. Jika frekuensi #dan energi$

bertambah, maka foton memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan elektron #James ). 4rady,

1990$. &al ini menyebabkan kuat arus juga akan meningkat.

Energi foton bergantung pada frekuensinya.

E = h . atau E = h . c!"#

dengan(

h * tetapan Planck #+,++ 10/J dt$

* frekuensi #&6$

c * kecepatan cahaya dalam 'akum #/ 107 m det1$

8 * panjang gelombang #m$

eori efek fotolistrik yang dikemukakan )insten tersebut membuktikan kebenaran dari teorikuantum max

planck.
http://fisikazone.com/tag/percobaan-efek-fotolistrik/http://fisikazone.com/tag/teori-einstein-tentang-energi-foton/http://fisikazone.com/teori-kuantum-max-planckhttp://fisikazone.com/teori-kuantum-max-planckhttp://fisikazone.com/teori-kuantum-max-planckhttp://fisikazone.com/tag/percobaan-efek-fotolistrik/http://fisikazone.com/tag/teori-einstein-tentang-energi-foton/http://fisikazone.com/teori-kuantum-max-planckhttp://fisikazone.com/teori-kuantum-max-planck


9/16

B. D!al*#"e 'a$a0a

+ada mulanya " banyak fisikaan yang menganggap #ahaya sebagai gelombang . hal ini

diperkuat adanya difraksi" polarisasi" refraksi" refleksi dan interferensi yang sesuai dengan sifat

umum gelombang. 3kan tetapi ketika para fisikaan menemukan radiasi benda hitam" efek foto

listrik dan efek 5ompton" asumsi #ahaya sebagai gelombang tidak dapat menjelaskan fenomena-

fenomena tersebut . Kemudian mun#ullah pandangan baha #ahaya sebagai partikel. Sebagai

analoginya" anda bias memeprhatikan gambar " perbedaan #ahaya jika diasumsikan sebagai

gelombang dan sebagai partikel . ,engan asumsi sebagai gelombang " #ahaya dipan#arkan

sebagai rambatan gelombang yang kontinu. 3dapaun dengan asumsi sebagai partikel " #ahaya

dipan#arkan dalam bentuk paket-paket energy yang disebut foton.

Eek -t- l*#tr*k

7ejala terlepasnya ele#tron ele#tron dari permukaan plat logam ketika disinari dengan frekuensi

tertentu disebut efek fotolistrik. le#tron yang terlepas dari permukaan plat logam tersebut

disebut ele#tron foto. +eristia ini pertama kali ditemukan oleh 0ert;.+erangkat per#obaan untuk mengamati efek fotolistrik terdiri atas tabung ka#a hampa udara dan

plat logam yang disebut sebagai katoda. Ketika katoda disinari dengan ulatra1iolet " ele#tron

akan terlepas dari katoda dan bergerak menuju anoda sehingga arus mengalir pada rangkaian.

2anyaknya ele#tron yang terlepas dapat dilihat dari indi#ator kuat arus yang ditunjukkan oleh

ampermeter. nergi kineti# yang dimiliki elektron dapat ditentukan dengan #ara memperbesar

beda potensial antara katoda dan anoda sehingga beda potensial bersifat menahan laju ele#tron.

2ersamaan dengan kenaikan beda potensial " penunjukan jarum ampermeter akan menge#il" .

'ika pada suatu ketika jarum ampermeter menunjuk angka nol" besarnya energy potensial sama

dengan besar energy kinetikyang dimiliki ele#tron. Nilai beda potensial saat itu disebut potensial

henti.

nergi potensial yang diberikan dapat diprediksikan sebagai sebuah bukit yang harus dileati

ele#tron seperti gambar H


10/16

3pabila bukit potensila dipertinggi " suatu saat ampermeter yang dipasang dibalik bukit

menunjukkan angka nol. 6ni berarti energy ele#tron tidak #ukup lagi untuk meleati bukit

potensial sehingga besarnya potensial henti I(bersesuaian dengan energy kinetiknya ele#tron

k ? e. I(

J m 1%? e. I(

0asil-hasil per#obaan yang seksama menunjukkan baha H

). $akin besar intensitas #ahaya" semakin banyak elektron-elektron yang diemisikan.

%. Ke#epatan elektron-elektron yang diemisikan hanya bergantung kepada frekensi

#ahaya" makin besar frekensi #ahaya makin besar pula ke#epatan elektron yang

diemisikan.

G. +ada frekensi #ahaya yang tertentu 9frekensi batas: emisi elektron dari logam tertentu

sama.

+ada tahun )&()" +lan#k mengetengahkan hipotesa baha #ahaya 9gelombang elektromagnetik:

harus dianggap sebagai paket-paket energi yang disebut foton. 2esar paket energi tiap fotondirumuskan sebagai H

? h . f

? nergi tiap foton dalam 'oule.f ? Frekensi #ahaya.

h ? Tetapan +lan#k yang besarnya h ? *"*%> .)( GE'.det

5ahaya yang intensitasnya besar memiliki foton dalam jumlah yang sangat banyak. Tiap-tiap

foton hanya melepaskan satu elektron. Kiranya mudah dipahami baha semakin besar intensitas

#ahaya semakin banyak pula elektron-elektron yang diemisikan.

Tiap foton yang datang pada logam" sebagian energinya digunakan untuk melepaskan elektrondan sebagian menjadi energi kinetik elektron. 'ika energi yang diperlukan untuk melepaskan

elektron sebesar A(dan energi yang menjadi energi kinetik sebesar k maka dapat ditulis

persamaan H

? A( k


11/16

h . f ? A( m1%

,ari persamaan nampak jelas" makin besar frekensi #ahaya" makin besar ke#epatan yang

diperoleh elektron. 2ila frekuensi #ahaya sedemikian sehingga h.f ? A(" maka foton itu hanya

mampu melepaskan elektron tanpa memberi energi kinetik pada elektron. +enyinaran dengan

#ahaya yang frekuensi lebih ke#il tidak akan menunjukkan gejala foto listrik.

S*at Gel-"an Mater*

0ipotesa de 2rogile menunjukan baha partikel mempunyai sifat gelombang" sehingga setiap

materi yang bergerak akan bersifat sebagai gelombang dan disebut gelombang de 2rogile

7elombang de 2rogile dinyatakan dengan persamaanH

Eek '-"2t-n ata! Ha"!ran '-"2t-n

,alam peristia efek foto listrik " #ahaya yang dijatuhkan pada keeping logam diperlakukan

sebagai paket energy yang disebut foton . Foton itu mengalami peristia tumbukan denganele#tron . 2iasanya tumbukan selalu dikaitkan dengan momentum. +ada peristia tersebut akan

berlaku 0ukum Kekelan $omentum dan 0ukum Kekekalan nergi.

+enelitian hamburan sinar-L yang dilakukan 3rthur 0. 5ompton 9 )8&% )&*% : menghasilkan

fenomena baru" yaitu pergesaran panjang gelombang atau perubahan frekuensi sebelum dan

sesudah tumbukan . 7ejala ini dijelaskan oleh 5ompton dengan menganggap baha yang terjadi

adalah tumbukan anatara kuantum #ahaya 9 foton : dan ele#tron bebas.

3 Ket*ka -t-n "en!"!k ele,tr-n 4 #ea*an ener0 -t-n akan )*er*kan ke2a)a ele,tr-n

#e$*na ele,tr-n "e"*l*k* ener0 k*net*,5

3dapun energi foton setelah tumbukan akan berkurang. $enurut teori klasik " penguranga energi

tidak akan diikuti oleh perubahan frekuensi dan panjang gelombang. Namun menurut teori

kuantum" perubahan energy berarti akan terjadi perubahan frekuensi dan perubahan panjang

gelombang. 6ni dibuktikan dengan hasil pengamatan yang menunjukkan baha setelah tumbukan

" panjang gelombang foton bertambah besar 9 lamdaM lamda : . leh karena energo foton
http://3.bp.blogspot.com/-KROkYZLV220/T9Lp5aIp2wI/AAAAAAAAAFw/wtYaB2HKLd0/s1600/k16.jpg


12/16

dirumuskan sebagai h #B lamda " jelaslah baha energy foton setelah tumbukan akan berkurang.

,idapat dengan hasil perhitungan persamaan hamburan foton H

fek 5ompton menyatakan baha foton dapat dianggap sebagai partikel yang bergerak sehinggamempunyai momentum sebesarH

Tumbukan foton dengan elektron berdasarkan per#obaan #ompton" dapat disimpulkan baha

setelah tumbukanH

2esar pergeseran #omptonH

Sifat +artikel 5ahaya

hipotesa maD plan#k H #ahaya adalah pan#aran gelombang elektromagnetik berupa paket

paket energi yang terkuantisasi yang disebut kuanta 9kuantum:.
http://2.bp.blogspot.com/-n3upRikDfdY/T9LoDage1XI/AAAAAAAAAFY/23M72nFbyrE/s1600/k13.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-VFpk1cIWD6c/T9Loa2jhRYI/AAAAAAAAAFg/K8pg-22fdTk/s1600/k14.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-n3upRikDfdY/T9LoDage1XI/AAAAAAAAAFY/23M72nFbyrE/s1600/k13.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-VFpk1cIWD6c/T9Loa2jhRYI/AAAAAAAAAFg/K8pg-22fdTk/s1600/k14.jpg


13/16

kuantum yang bergerak sama dengan ke#epatan #ahaya disebut foton.

besar energi foton sebanding dengan frekuensi foton yang dinyatakan dengan persamaanH

S*nar X

Terjadinya sinar L merupakan kebalikan dari efek fotolistrik dan memenuhi persamaanH

Sifat-sifat sinar LH

). Tidak dibelokan oleh medan magnet maupun medan listrik.

%. mempunyai daya tembus sangat tinggi.

G. ,apat menghitamkan pelat foto.

+ersamaan H
http://3.bp.blogspot.com/-VhnQN_xgRRw/T9Li0LLNrOI/AAAAAAAAAEs/i6M6V_oGmA0/s1600/K3+NEW.jpghttp://3.bp.blogspot.com/-VhnQN_xgRRw/T9Li0LLNrOI/AAAAAAAAAEs/i6M6V_oGmA0/s1600/K3+NEW.jpg


14/16

BAB IIIPENUTUP

,emikianlah makalah tentang Fenomena dan Konsep Kuantum yang telah penulis buat. Kiranya

isi dari makalah ini dapat bermanfaat serta menambah aasan penulis maupun pemba#a.

+enulis menyadari baha isi dari makalah ini tidaklah sempurna dikarenakan terbatasnya sumber

informasi. !ntuk itu" penulis mengharapkan saran dari semua pemba#a demi melengkapi

kekurangan yang ada di makalah ini.


15/16

Datar P!#taka

httpHBB.rumus-fisika.#omB%()>B(*Bfenomena-radiasi-benda-hitam.html

httpsHBBt1belajar.ordpress.#omBradiasi-benda-hitamB

httpHBB.onfisika.#omB%()GB()Bdualisme-gelombang-#ahaya-sebagai.html

httpHBBno1hietadrisfisikaalisongo.blogspot.#o.idB%()%B(*Bdualisme-gelombang-partikel.html
http://www.rumus-fisika.com/2015/06/fenomena-radiasi-benda-hitam.htmlhttps://tvbelajar.wordpress.com/radiasi-benda-hitam/http://www.onfisika.com/2013/01/dualisme-gelombang-cahaya-sebagai.htmlhttp://novhietadrisfisikawalisongo.blogspot.co.id/2012/06/dualisme-gelombang-partikel.htmlhttp://www.rumus-fisika.com/2015/06/fenomena-radiasi-benda-hitam.htmlhttps://tvbelajar.wordpress.com/radiasi-benda-hitam/http://www.onfisika.com/2013/01/dualisme-gelombang-cahaya-sebagai.htmlhttp://novhietadrisfisikawalisongo.blogspot.co.id/2012/06/dualisme-gelombang-partikel.html


16/16

konsep dan fenomena kuantum

Documents