bab 88

Upload: benedictus-yohanes

Post on 14-Jan-2016

217 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Buku Fisika

TRANSCRIPT

http://id.wikipedia.org/wiki/Dualitas_gelombang-partikelDualitas gelombang-partikelDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasDalam fisika dan kimia, dualitas gelombang-partikel menyatakan bahwa cahaya dan benda memperlihatkan sifat gelombang dan partikel. Konsep utama dalam mekanika kuantum, dualitas menyatakan kekurangan konsep konvensional seperti "partikel" dan "gelombang" untuk menjelaskan perilaku objek kuantum.Ide awal dualitas berakar pada perdebatan tentang sifat cahaya dan benda sejak 1600-an, ketika teori cahaya yang saling bersaing yang diusulkan oleh Christiaan Huygens dan Isaac Newton.Melalui hasil kerja Albert Einstein, Louis de Broglie dan lainnya, sekarang ini diterima bahwa seluruh objek memiliki sifat gelombang dan partikel (meskipun fenomena ini hanya dapat terdeteksi dalam skala kecil, seperti atom).

http://id.wikipedia.org/wiki/Penyebaran_ComptonPenyebaran ComptonDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasPenyebaran Compton adalah suatu efek yang merupakan bagian interaksi sebuah penyinaran terhadap suatu materi. Efek Compton adalah salah satu dari 3 proses yang melemahkan energi suatu sinar ionisasi. Bila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu materi sebagian daripada energinya akan diberikan kepada materi tersebut, sedangkan sinar itu sendiri akan di sebarkan. Sebagai contoh: Element dalam sistem periodik dengan nomer atom yang besar seperti timbal akan meyerap energi sinar ionisasi efek fotoelektrik, sedangkan element yang bernomer atom kecil akan menyebarkan sinar ionisasi tersebut. Penyebaran sinar Rontgen pada dasarnya lebih kuat dari sinar cahaya yang dapat dilihat polychromatik. Bahkan sinar rontgen normal pada perjalanannya di udara mengalami penyebaran, ini juga yang menjadi sumber bahaya yang serius di dalam penggunaan sinar rontgen di kedokteran tanpa pakaian khusus. Pada penyebaran secara normal energi sinar rontgen tidak berubah, yang berubah adalah arah begeraknya.

http://sendipositron.blogspot.comSifat Partikel dari Cahaya: EfekCompton Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton.

Sinar-X digambarkan sebagai foton yang bertumbukan dengan elektron (seperti halnya dua bola bilyar yang bertumbukan). Elektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula-mula. Foton yang menumbuk elektron pun terhambur dengan sudut terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur dinyatakan sebagaiDimana m adalah massa diam elektron, c adalah kecepatan cahaya, dan h adalah konstanta Planck.

http://prastowo2003.wordpress.com/2013/06/05/dualisme-gelombang-partikel/Partikel dan gelombang sebelumnya dilihat sebagai dua hal yang sangat bertolak belakang. Partikel memiliki massa dan terlokalisasi dalam ruang, sedangkan gelombang tidak memiliki massa, tetapi panjang gelombang dan menyebar dalam ruang. Ditambah lagi pada awal abad 20 Einstein dengan percobaan Efek Fotolistriknya menjelaskan bagaimana cahaya memiliki sifat-sifat partikel dan Thomas Young dengan percobaan Celah Gandanya menjelaskan bagaimana cahaya juga memiliki sifat-sifat gelombang.Pada tahun 1923, A.H Compton dapat membuktikan Dualisme Gelombang-Partikel pada cahaya, bahwa cahaya dapat memiliki perilaku seperti gelombang dan dapat berperilaku seperti partikel. Compton membuktikan bahwa Foton, partikel pembawa cahaya, dapat memiliki panjang gelombang yang berubah setelah menabrak elektron, sebuah partikel, dengan rumusan :^-=h/mc (1-cos )Dengan ^ adalah panjang gelombang foton setelah menumbuk elektron yang lebih besar dari .Pada tahun 1924, de Broglie dengan berani mengemukakan gagasan dualisme ini. Karena cahaya berperilaku seperti gelombang dan partikel maka benda-benda lain seperti elektron, bola golf, atau bahkan mobil juga berperilaku seperti gelombang, yang akan memiliki panjang gelombang :=h/mvPada tahun 1927 C.J Davisson dan L.H Germer melakukan percobaan dimana electron-elektron dihamburkan dari permukaan kristal logam. Elektron-elektron yang dihamburkan membentuk pola difraksi seperti cahaya melewati celah tunggal. Panjang gelombang yang terukur persis seperti yang dirumuskan oleh de Broglie.

http://www.onfisika.comPada mulanya , banyak fisikawan yang menganggap cahaya sebagai gelombang . hal ini diperkuat adanya difraksi, polarisasi, refraksi, refleksi dan interferensi yang sesuai dengan sifat umum gelombang. Akan tetapi ketika para fisikawan menemukan radiasi benda hitam, efek foto listrik dan efek Compton, asumsi cahaya sebagai gelombang tidak dapat menjelaskan fenomena-fenomena tersebut . Kemudian muncullah pandangan bahwa cahaya sebagai partikel. Sebagai analoginya, anda bias memeprhatikan gambar , perbedaan cahaya jika diasumsikan sebagai gelombang dan sebagai partikel . Dengan asumsi sebagai gelombang , cahaya dipancarkan sebagai rambatan gelombang yang kontinu. Adapaun dengan asumsi sebagai partikel , cahaya dipancarkan dalam bentuk paket-paket energy yang disebut foton.Efek foto listrikGejala terlepasnya electron electron dari permukaan plat logam ketika disinari dengan frekuensi tertentu disebut efek fotolistrik. Electron yang terlepas dari permukaan plat logam tersebut disebut electron foto. Peristiwa ini pertama kali ditemukan oleh Hertz.Perangkat percobaan untuk mengamati efek fotolistrik terdiri atas tabung kaca hampa udara dan plat logam yang disebut sebagai katoda. Ketika katoda disinari dengan ulatraviolet , electron akan terlepas dari katoda dan bergerak menuju anoda sehingga arus mengalir pada rangkaian. Banyaknya electron yang terlepas dapat dilihat dari indicator kuat arus yang ditunjukkan oleh ampermeter. Energi kinetic yang dimiliki elektron dapat ditentukan dengan cara memperbesar beda potensial antara katoda dan anoda sehingga beda potensial bersifat menahan laju electron. Bersamaan dengan kenaikan beda potensial , penunjukan jarum ampermeter akan mengecil, . Jika pada suatu ketika jarum ampermeter menunjuk angka nol, besarnya energy potensial sama dengan besar energy kinetikyang dimiliki electron. Nilai beda potensial saat itu disebut potensial henti. Energi potensial yang diberikan dapat diprediksikan sebagai sebuah bukit yang harus dilewati electron seperti gambar :

Apabila bukit potensila dipertinggi , suatu saat ampermeter yang dipasang dibalik bukit menunjukkan angka nol. Ini berarti energy electron tidak cukup lagi untuk melewati bukit potensial sehingga besarnya potensial henti V0 bersesuaian dengan energy kinetiknya electronEk = e. V0 m v2 = e. V0Hasil-hasil percobaan yang seksama menunjukkan bahwa :1. Makin besar intensitas cahaya, semakin banyak elektron-elektron yang diemisikan. 2. Kecepatan elektron-elektron yang diemisikan hanya bergantung kepada frekwensi cahaya, makin besar frekwensi cahaya makin besar pula kecepatan elektron yang diemisikan. 3. Pada frekwensi cahaya yang tertentu (frekwensi batas) emisi elektron dari logam tertentu sama. Pada tahun 1901, Planck mengetengahkan hipotesa bahwa cahaya (gelombang elektromagnetik) harus dianggap sebagai paket-paket energi yang disebut foton. Besar paket energi tiap foton dirumuskan sebagai :E = h . fE=Energi tiap foton dalam Joule.

f =Frekwensi cahaya.

h=Tetapan Planck yang besarnya h = 6,625 .10 34 J.det

Cahaya yang intensitasnya besar memiliki foton dalam jumlah yang sangat banyak. Tiap-tiap foton hanya melepaskan satu elektron. Kiranya mudah dipahami bahwa semakin besar intensitas cahaya semakin banyak pula elektron-elektron yang diemisikan.Tiap foton yang datang pada logam, sebagian energinya digunakan untuk melepaskan elektron dan sebagian menjadi energi kinetik elektron. Jika energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron sebesar W0 dan energi yang menjadi energi kinetik sebesar Ek maka dapat ditulis persamaan :

E = W0 + Ekh . f = W0 + mv2

Dari persamaan nampak jelas, makin besar frekwensi cahaya, makin besar kecepatan yang diperoleh elektron. Bila frekuensi cahaya sedemikian sehingga h.f = W0, maka foton itu hanya mampu melepaskan elektron tanpa memberi energi kinetik pada elektron. Penyinaran dengan cahaya yang frekwensi lebih kecil tidak akan menunjukkan gejala foto listrik.Efek Compton atau Hamburan ComptonDalam peristiwa efek foto listrik , cahaya yang dijatuhkan pada keeping logam diperlakukan sebagai paket energy yang disebut foton . Foton itu mengalami peristiwa tumbukan dengan electron . Biasanya tumbukan selalu dikaitkan dengan momentum. Pada peristiwa tersebut akan berlaku Hukum Kekelan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi.Penelitian hamburan sinar-X yang dilakukan Arthur H. Compton ( 1892 1962 ) menghasilkan fenomena baru, yaitu pergesaran panjang gelombang atau perubahan frekuensi sebelum dan sesudah tumbukan . Gejala ini dijelaskan oleh Compton dengan menganggap bahwa yang terjadi adalah tumbukan anatara kuantum cahaya ( foton ) dan electron bebas. Ketika foton menumbuk electron , sebagian energy foton akan diberikan kepada electron sehingga electron memiliki energy kineticAdapau energy foton setelah tumbukan akan berkurang. Menurut teori klasik , epngurangan energy tidak akan diikuti oleh perubahan frekuensi dan panjang gelombang. Namun menurut teori kuantum, perubahan energy berarti akan terjadi perubahan frekuensi dan perubahan panjang gelombang. Ini dibuktikan dengan hasil pengamatan yang menunjukkan bahwa setelah tumbukan , panjang gelombang foton bertambah besar ( lamda > lamda ) . Oleh karena energo foton dirumuskan sebagai h c/ lamda , jelaslah bahwa energy foton setelah tumbukan akan berkurang. Didapat dengan hasil perhitungan persamaan hamburan foton :

http://suryadifisika.blogspot.comDUALISME GELOMBANG PARTIKEL 1. Radiasi Benda HitamBenda benda yang berpijar akan memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik.Makin tinggi suhu benda yang berpijar, maka semakin besar energi kalor yang dipancarakan. Benda hitam merupakan penyerap dan pemancar kaor radiasi yang terbaik. Contoh yang mendekati benda hitam sempurna adalah kotak tertutup rapat yang dilubangi dan lubang udara (ventilasi) rumah. Besar energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan benda hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu sebanding dengan luas permukaan dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak benda itu.2. Hukum Pergeseran WienJika suatu benda, misal logam, terus dipanaskan pada suhu tinggi maka warna pijarnya berubah mulai dari pijar merah (kira-kira 500 0C) sampai ke putih (kira-kira 1400 0C). Bila suhu benda yang berpijar makin tinggi, maka panjang gelombang yang membawa energi terbesar semakin pendek yang dinyatakan dengan persamaan. Bunyi Hukum Pergeseran Wien Panjang gelombang untuk intensitas cahaya maksimum berkurang dengan meningkatnya suhu.3. Sifat Partikel CahayaHipotesa Max Planck : cahaya adalah pancaran gelombang elektromagentik berupa paket-paket energi yang terkuantisasi (diskrit) yang disebut kuanta (kuantum). Kuantum yang bergerak sama dengan kecepatan cahaya disebut foton.Teori Planck pada tahun 1900an mengemukakan teorinya yang merupakan awal lahirnya Fisika Modern4. Efek Foto ListrikEfek fotolistrik adalah keluarnya elektron-elektron dari permukaan logam ketika logam tersebut dikenai seberkas cahaya. Elektron yang keluar disebut elektron foto. Efek foto listrik ditemukan pertama kali oleh Hertz. Efek ini tidak dapat dijelaskan jika cahaya dipandang sebagai gelombang. Efek ini berhasil dijelaskan dengan baik oleh einstein pada tahun 1905 dengan memandang cahaya sebagai paket-paket energi yang disebut foton, seperti yang telah dikemukakan oleh teori Planck.5. Sinar XTerjadinya sinar X merupakan kebalikan dari efek foto listrik. Sifat sifat sinar X : Dapat dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik, Mempunyai daya tembus sangat tinggi, Dapat menghitamkan pelat foto.6. Efek ComptonEfek Compton menyatakan bahwa foton dapat dianggap sebagai partikel yang bergerak sehingga mempunyai momentum.7. Sifat Gelombang PartikelLouis de Broglie (1892 1987) menyatakan hipotesanya sebagai berikut : partikel-partikel degan momentum p juga seharusnya memiliki sifat-sifat gelombang dengan panjang gelombang (l).Hipotesa de Broglie menunjukkan bahwa partikel mempunyai sifat gelombang, sehingga setiap materi yang bergerak akan bersifat sebagai gelombang dan disebut gelombang de Broglie.

http://mhs.blog.ui.ac.idEfek Compton merupakan interaksi yang terjadi antara foton dengan partikel. Interaksi ini menunjukkan cahaya dapat bersifat gelombang dan partikel. Sehingga, Efek Compton memenuhi Hukum Kekelaan Energi dan Kekekalan Momentum.Efek Compton pertama kali dipostulatkan oleh A.H. Compton pada tahun 1923. Beliau mempostulatkan hal tersebut sesuai eksperimennya dengan menembak elektron dengan sinar-X kemudian mendeteksi berkas sinar yang terpantul sebagian.

Dari percobaan tersebut terdapat penurunan rumus sebagai berikut :1. Hubungan De BroglieEnergi total adalahE2 = ( m0c2 )2 + ( pc )2karena foton tak memiliki massa maka,E = pc besar momentum foton adalahp = h/ 2.Efek FotolistrikK =hf hfo K = energi kinetik elektron3. Kekalan Momentump2 = po2 + p12 - 2 po p1 cos p =momentum yang diberikan foton setelah menumbukpo = momentum foton sebelum menumbukp1 = momentum foton setelah menumbukkalikan kedua ruas denganc2 maka,( pc )2 = (poc)2 + (p1c)2 2 po p1 c2 cos ( pc )2 = (hf)2 + (hfo)2 2(hfo)(hf) cos 4. Energi Total ElektronE2 = ( moc2 )2 + ( pc )2danE = moc2+ Kmaka,( moc2 )2 + ( pc )2 = ( moc2+ K )2( moc2 )2 + ( pc )2 =( moc2 )2 + 2Kmoc2 + K2( pc )2 = 2Kmoc2 + K2Substitusikan menggunakan persamaan 2 dan 3(hfo)2 + (hf)2 2(hfo)(hf) cos = 2Kmoc2 + K2 2(hfo)(hf) cos =2(hfo)(hf) 2( hf- hfo)moc2 ( hf- hfo)moc2 =(hfo)(hf) ( 1 cos )( hc/(-) ) moc2 = (hc/)(hc/) ( 1 cos )