teori quantum

Teori QuantumFakultas Tehnik Industri

Universitas Mercu Buana

PENGERTIAN DASAR TEORI QUANTUM

Secara linguistik, kuantum atau "quantum" [jamak: quanta], berasal dari bahasa Latin, "quantus:, yang berarti berapa banyak, atau ukuran banyak sesuatu, yang juga menjadi asal kata kuantitas (quantity), memiliki arti lebih-kurang sama dengan "qadarun" dalam bahasa Arab, yang berarti kadar atau ukuran tertentu.

Secara terminologi, kuantum atau "quantum" [jamak: quanta] dalam fisika, mengandung arti kantong, kadut, paket, atau bungkusan. Berdasarkan pada Teori Kuantum (Quantum Theory, QT, QUT) dalam fisika, tenaga atau energi hadir dalam satuan terpisah atau unit diskrit (discrete), sebagai paket energi yang disebut kuantum. Sebagai misal, kuantum dari tenaga cahaya atau energi radiasi elektromagnetik, dinamakan foton (photon), sedangkan dalam konteks tertentu, kuantum dari energi nuklir, dinamakan meson.

SEJARAH DASAR TEORI QUANTUM

Teori Kuantum (Quantum Theory, QT, QUT) bermula di 1900 ketika fisikawan Jerman, Max Karl Erns Ludwig Planck (1858–1947), menjelaskan fenomena pancaran badan hitam (black body radiation, BBE, BABOR), bahwa energi tak dipancarkan secara rata dan sinambung, tapi terputus-putus dalam paket-paket dengan jeda tertentu, yang disebut kuantum, sehingga disebut Teori Kuantum Planck (Planck Quantum Theory, PQT, PLAQUT), dimana kuantitas energi sebanding dengan suatu konstanta, dan sebanding dengan frekuesi radiasi atau berbanding terbalik dengan perioda waktu radiasi, yang dapat dinyatakan secara matematik dalam formula fisika.

E = h . f = h / T

dimana,E, kuantitas energi radiasi, dalam unit Joule (J), 5 dimensih, konstanta Planck = 6,625.196 x 10^-34 Joule.second (J.s), 6 dimensif, frekuensi radiasi, dalam unit Hertz (Hz) atau siklus per sekon (cps), 1 dimensiT, perioda waktu radiasi, dalam unit second (s), 1 dimensi

Di 1905, fisikawan Jerman, Albert Einstein (1879–1955), menggunakan teori kuantum Planck untuk menjelaskan efek fotolistrik (photoelectric effect, PEE). Di 1907, ia juga menggunakan teori kuantum untuk teori tampungan panas khas (theory of specific heat capacity, TOSHC).

Di 1913, fisikawan Denmark, Neils Bohr (1885–1962) menggunakan teori kuantum Planck dalam teori atomik Bohr (Bohr atomic theory, BAT).

Sukses teori kuantum berlanjut, di 1923, efek teori tumbukan dan pencaran partikel oleh fisikawan Amerika Serikat, Arthur Holly Compton (1892–1962) [Compton Effect].

efek pergeseran spektra oleh fisikawan Jerman, Johannes Stark (1874–1957) [Stark Effect].

Kemudian di 1927, pernyataan bahwa tak ada elektron atau partikel meson dalam satu atom dapat berada dalam status kuantum sama oleh fisikawan Austria, Wolfgang Pauli (1900–1958) [Azas Pengecualian Pauli (Pauli Exclusion Principle, PEP), 1927] juga ditemukan bahwa status kuantum tak dapat secara eksak oleh fisikawan Jerman, Werner Karl Heisenberg (1901–1976) [Azas Ketaktentuan | Ketakpastian Heisenberg (Heisenberg's Uncertainty Principle, HUP), 1927)], dan lain sebagainya

TEORI KUANTUM MEMILIKI 3 DASAR

1.Sifat gelombang materi yang dikembangkan oleh De Broglie (1924)

2.Persamaan gelombang yang dikembangkan oleh Schrodinger (1927)

3.Prinsip ketidakpastian yang dikembangkan oleh Heisenberg (1927).

SIFAT GELOMBANG MATERI YANG DIKEMBANGKAN OLEH DE BROGLIE

Tahun 1923 seorang fisikawan Perancis, Louis De Broglie mengusulkan bahwa elektron mempunyai sifat gelombang dan sebagai partikel. De Broglie menghitung bahwa setiap partikel mempunyai panjang gelombang yang sama dengan konstanta plank (h) yang dibagi dengan momentum partikel (p).

PERSAMAAN GELOMBANG YANG DIKEMBANGKAN OLEH SCHRODINGER

Planck dan Einstein menyatakan bahwa radiasi energi selain bersifat gelombang juga bersifat partikel. Planck dan Einstein menyatakan bahwa radiasi energi selain bersifat gelombang juga bersifat partikel.

SchrodingerSchrodinger mengemukakan teorinya bahwa materi yang bergerak selalu disertai gelombang. Jadi, partikel mengemukakan teorinya bahwa materi yang bergerak selalu disertai gelombang. Jadi, partikel

selain bersifat materi juga dapat bersifat gelombang. selain bersifat materi juga dapat bersifat gelombang.

PRINSIP KETIDAKPASTIAN YANG DIKEMBANGKAN OLEH HEISENBERG

Werner Heisenberg (1927) membuktikan bahwa kedudukan partikel seperti elektron tidak dapat ditentukan Werner Heisenberg (1927) membuktikan bahwa kedudukan partikel seperti elektron tidak dapat ditentukan

dengan pasti pada saat yang sama. Konsep Heisenberg itu dikenal sebagai konsep ketidakpastian Heisenberg. dengan pasti pada saat yang sama. Konsep Heisenberg itu dikenal sebagai konsep ketidakpastian Heisenberg.

Elektron tidak mungkin mempunyai orbit (kulit) yang pasti dalam mengelilingi inti, yang mungkin dapat Elektron tidak mungkin mempunyai orbit (kulit) yang pasti dalam mengelilingi inti, yang mungkin dapat

ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron di daerah tertentu dalam atom. Daerah atau ruang ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron di daerah tertentu dalam atom. Daerah atau ruang

tempat elektron dapat ditemukan disebut orbital. Orbital merupakan tingkat energi tertentu dalam atom. tempat elektron dapat ditemukan disebut orbital. Orbital merupakan tingkat energi tertentu dalam atom.

Besar, bentuk, dan kedudukan dalam ruang suatu orbital ditentukan berdasarkan teori mekanika gelombang Besar, bentuk, dan kedudukan dalam ruang suatu orbital ditentukan berdasarkan teori mekanika gelombang

atau mekanika kuantum. atau mekanika kuantum.

MODEL ATOM BOHRMODEL ATOM BOHR

SEJARAH PERKEMBANGAN MODEL ATOM

Pada tahun 400 SM seorang filsuf Yunani bernama Democritus, mengemukakan bahwa pembagian materi bersifat diskontinu, jika suatu materi dibagi dan dibagi lagi maka pada akhirnya akan diperoleh partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi, partikel kecil tersebut disebut atom (a = tidak ; tomos = terbagi) .

Namun demikian teori tentang atom tersebut hanya merupakan spekulasi filsafat saja dan pengertiannya masih sangat kabur.

Model atom mengalami perkembangan seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan berdasarkan fakta-fakta eksperimen

MODEL ATOM BOHR

Niels bohr menyempurnakan teori Rutherford yang telah ada sebelumnya.

Kelemahan teori atom Rutherford yaitu: tidak mampu untuk menerangkan mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom sebagai akibat gaya elektrostatik inti terhadap electron

Berdasarkan asas fisika klasik, elektron sebagai partikel bermuatan bila mengitari inti yang muatannya berlawanan, lintasannya akan berbentuk spiral sehingga akhirnya jatuh ke inti

Pada tahun 1913, Niels Henrik David Bohr melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck

A. Model atom bohr mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti atom berukuran sangat kecil dan bermuatan positif dikelilingi oleh elektron , yang mempunyai orbit (kulit atom).

• Huruf K,L,M dst menyatakan lintasan atua orbit electron pada setiap tingkat.Tingkat 1 (n=1) disebut orbit K, n=2 disebut orbit L, dst.

Tiap tingkatan energi akan diisi oleh sejumlah electron tertentu

Jumlah electron maksimal setiap tingkatan energi adalah 2n2

Misalnya : pada tingkat energi 1, jumlah electron maksimalnya adalah 2x12=2, dst

B. Elektron hanya boleh berada pada lintasan-lintasan tertentu yang diperbolehkan (lintasan yang ada), dan tidak boleh berada diantara dua lintasan.

Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati tingkat energi terendah. Keadaan seperti itu disebut tingkat dasar.

C. Elektron bisa berpindah dari satu orbit ke orbit lainnya. Apabila elektron berpindah dari kulit luar ke kulit yang lebih dalam, akan dibebaskan energi dan sebaliknya akan menyerap energi.

Jika suatu atom dipanaskan atau disinari, elektron akan menyerap energi dalam bentuk foton cahaya yang sesuai sehingga berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan itu disebut keadaan tereksitasi.

MODEL ATOM BOHR IV

KELEMAHAN TEORI ATOM BOHR

a. Melanggar asas asas ketidakpastian heisenberg karena elektron mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui.

b. Model atom Niels Bohr hanya dapat menerangkan spektrum dari atom atau ion yang mengandung satu elektron

c. Tidak dapat menjelaskan efek zeeman (tambahan garis-garis spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakan dalam medan magnet)

Terima Kasih