1

BAB I

PENDAHULUAN

(KONSEP KAJIAN DAN KONTRAK PERKULIAHAN)

I. LATAR BELAKANG

Mata kuliah Fisika Modern merupakan salah satu matakuliah wajib yang masuk dalam

kurikulum semester genap (semester IV) bagi setiap mahasiswa program studi Fisika jurusan

Fisika. Matakuliah ini disajikan pada semester ke-IV dimana pada semester tersebut

mahasiswa telah melulusi atau memprogram matakuliah prasyarat pada semester I dan II yaitu

Fisika Dasar I dan II. Fisika Modern merupakan sebuah konsep yang menjembatani antara

fisika klasik dengan fisika kuantum. Fisika klasik merupakan pemahaman tentang fisika yang

masih konvensional yaitu fenomena partikel, tetapi dalam beberapa hal, kelakuan partikel

tidak dapat dijelaskan secara klasik tetapi sejalan dengan perkembangan zaman, maka

ditemukanlah konsep baru yaitu konsep fisika kuantum.

A. Fisika Modern sebagai pengembangan Fisika klasik

Fisika bukan saja berperan penting dalam pembangunan sains dan teknologi, tapi juga

membawa dampak pada masyarakat. Fisika mengajarkan kita berpikir secara ilmiah, bertindak

seirama dengan perilaku alam. Semakin banyak konsep fisika diterapkan dalam masyarakat,

semakin tinggi pengetahuan-dasar umum masyarakat tersebut. Apabila kreativitas masyarakat

dikembangkan lewat pola-pola ilmiah maka hasilnya akan lebih efektif, efisien, dan lebih

bermanfaat bagi orang banyak. Disamping itu, ilmu fisika terus berkembang dan aplikasi ilmu

fisika makin banyak sehingga dituntut kreativitas untuk mengikuti perkembangan tersebut.1

Ilmu Fisika adalah ilmu yang menjelaskan tentang keadaan-keadaan yang kita temui

sehari-hari. Misalnya gerak benda, bagaimana kita bisa melihat benda, sifat suatu benda dan

lain-lain. Dengan demikian Fisika membahas hal-hal yang sangat konkrit dan nyata

keberadaannya. Ilmu fisika berkembang bersama sejarah dan perkembangan fisika menjurus

pada penyatuan (atau unifikasi) teori-teori. Sebelum 1900, sejarah mencatat dua unifikasi teori

yang merevolusi pemahaman kita terhadap alam semesta yaitu unifikasi teori Gravitasi oleh

Isaac Newton dan unifikasi teori listrik-magnet-cahaya oleh James Clerk Maxwell. Teori

listik-magnet sukses menyatukan fenomena listrik dan magnet dengan fenomena cahaya.

2

Salah satu prediksi penting dari teori ini menyatakan bahwa cahaya adalah gelombang

elektromagnetik dengan kecepatan konstan ~ 3x108 m/s. Persamaan Maxwell mengatakan

bahwa tidak perduli kita berlari mengejar atau menjauhi berkas cahaya, kecepatan cahaya

tetap konstan, tidak peduli betapa cepat kita berlari. Berbeda dengan hukum gerak benda

Newton, yang mengizinkan kita bisa mengejar kecepatan cahaya asal memiliki percepatan

yang cukup. Hal ini merupakan cibal bakal pertumbuhan Fisika Modern.1

Menurut Einstein kecepatan cahaya tidak terlihat bertambah cepat atau lambat relatif

terhadap kita yang bergerak menjauh atau mendekatnya. Hal tersebut membawa banyak

konsekuensi. Einstein menyatakan ruang dan waktu tidak tetap dan tidak takberubah.

Sebaliknya, ruang dan waktu ini seperti karet yang bisa memanjang dan memendek. Ruang

dan waktu mengatur diri mereka sendiri untuk menjaga sesuatu yang lain – kecepatan cahaya

– konstan, tidak peduli pergerakan benda itu mendekati atau menjauhi berkas cahaya. Dengan

kata lain, benda yang bergerak menuju atau menjauhi berkas cahaya merasakan ruang dan

waktu memuai atau memendek, sehingga kecepatan cahaya pada akhirnya tetap konstan.

Selain itu timbul konsep dualisme partikel gelombang yang dikenal dengan fisika kuantum.

Bidang tersebut merupakan dasar dari penjelasan tentang atom. Penjelasan dalam Fisika

Modern membutuhkan bahasa matematika tingkat tinggi sehingga sulit diajarkan di tingkat

sekolah menengah. Sebagai gantinya, Fisika Modern harus dijelaskan secara fenomenologis.1

Fisika modern adalah ilmu yang membahas tentang perilaku materi dan energi pada

skala atomik dan partikel-partikel sub-atomik atau gelombang. Fisika modern berbeda dengan

fisika klasik karena dalam fisika modern ukuran benda sangat kecil dan kecepatan benda

mendekati kecepatan cahaya (relativitas). Teori-teori dalam fisika klasik tidak dapat lagi

digunakan untuk benda yang berukuran sangat kecil dan kecepatan gerak benda yang sangat

besar karena teori-teori klasik menjadi tidak invarian. Fisika Modern meliputi teori relativitas,

teori kuantum lama, model atom dan teori kuantum modern. Teori relativitas khusus dibangun

atas dasar postulat Einstein yang menyatakan hukum-hukum fisika dinyatakan dengan bentuk

yang sama pada kerangka acuan inersial dan cepat rambat cahaya dalam ruang hampa adalah

sama untuk semua pengamat dan tidak bergantung pada keadaan gerak pengamat.1

Teori kuantum lama dibangun berdasarkan hipotesa Planck, hipotesa de Broglie, dan

ketidakpastian Heisenberg. Hipotesa Planck menyatakan energi yang dipancarkan oleh benda

hitam bersifat diskrit. Hipotesa de Broglie menyatakan semua benda, bukan hanya cahaya

3

memiliki sifat alami sebagai gelombang. Teori kuantum tersebut dapat menjelaskan dualisme

gelombang-partikel dan radiasi benda hitam. Model atom yang juga dikenal sebagai fisika

atom berkembang dari model atom Thomson, yang kemudian berkembang menjadi model

atom Rutherford, model atom bohr dan model atom Bohr dan Sommerfeld. Model atom

tersebut dapat dijelaskan dengan menggunakan teori kuantum lama. Selanjutnya teori kuantum

berkembang menjadi teori kuantum modern yang berlandaskan mekanika gelombang. Dalam

teori kuantum modern dirumuskan persamaan Schrodinger dan Prinsip Ekslusi Pauli yang

diterapkan pada atom hidrogen, osilator harmonis, atom berelektron jamak dan efek Zeeman.1

B. Penerapan Kajian Fisika Modern

Fisika modern merupakan cabang ilmu yang penting dalam peradaban manusia.

Banyak aplikasi yang merupakan penerapan dari konsep fisika modern telah terealisasi dan

membantu kenyamanan hidup manusia. Salah satu cara untuk memahami konsep fisika

modern adalah mempelajari penerapan dari fisika modern tersebut. Pada bagian berikut ini

diuraikan beberapa penerapan dari fisika modern. Salah satu contoh aplikasi penting dari

penerapan fisika modern adalah penemuan Laser (light amplification by stimulated emission of

radiation). Laser adalah aplikasi dari Teori Bohr yang memodelkan lintasan diskrit dari

elektron. Cahaya laser terbentuk melalui emisi radiasi elektromagnetik saat elektron berpindah

dari suatu tingkat energi ke tingkat energi lain.1

Laser dipakai dalam berbagai bidang seperti kesehatan, industri, militer,

telekomunikasi, hiburan, dan lainnya. LASIK merupakan salah satu aplikasi laser yang banyak

dipakai dalam dunia kesehatan untuk mengkoreksi lensa mata manusia. Dalam dunia

komersial, laser juga telah mempercepat antrian pembayaran di kasir-kasir supermarket karena

dapat dipakai untuk membaca kode barang (barcode). Dalam industri, energi besar dari laser

dipakai untuk memotong baja dan kepentingan lainnya. Dalam telekomunikasi, laser dipakai

sebagai pembawa data melalui serat optik. Kapasitas dan kecepatan transmisi data dengan

menggunakan serat optik menjadi sangat besar karena medium pembawa data berupa cahaya

yang memiliki kecepatan sangat besar. Kemajuan ini telah membuat kenyamanan pada

manusia karena biaya komunikasi menjadi lebih murah dan kualitasnya menjadi lebih baik.1

Laser juga dipakai sebagai sumber cahaya pada mikroskop yang dikenal sebagai

mikroskop laser. Daya resolusi mikroskop laser sangat tinggi sehingga mampu mengamati

4

benda yang sangat kecil. Contoh lain aplikasi laser adalah dalam displai dan holografi. Sifat

dualisme partikel gelombang memungkin penggunaan elektron sebagai pengganti cahaya

dalam mikroskop elektron. Penggunaan elektron sebagai sumber tersebut telah meningkatkan

daya resolusi mikroskop dari orde mikron menjadi angstrom. Peningkatan kemampuan

mikroskop yang drastis tersebut memungkinkan kita untuk mengamati benda-benda dalam

ukuran nanometer seperti sel darah merah, protein dan lain-lainnya. Penemuan tersebut secara

tidak langsung telah mendukung perkembangan dunia kesehatan, khususnya ilmu kedokteran.1

Gambar I.1 Aplikasi Fisika Modern Pada beberapa Bidang 2

Penyimpanan data secara optik (optical storage) dengan menggunakan laserdisc, CD

dan DVD juga merupakan penerapan dari laser. Kemampuan ‘writing’ dari laser yang sangat

presisi memungkinkan peningkatan kapasitas dari MegaBits (MB) menjadi GigaBits (GB),

bahkan TeraBits (TB). Contoh aplikasi lain dari kajian fisika modern adalah penerapan teori

relativitas, khususnya dinamika relativitas khusus yang memperlihatkan kesetaraan antara

massa dan energi. Konsep kesetaraan antara massa dan energi ini diterapkan dalam teknologi

5

nuklir. Teknologi nuklir dapat menghasilkan energi nuklir melalui reaksi fusi dan reaksi fisi.

Apabila teknologinya dikuasai, energi nuklir memberikan banyak keuntungan bagi manusia.

Energi nuklir menawarkan alternatif yang menarik sebagai pengganti bahan bakar

konvensional seperti batubara dan minyak bumi. Efisiensi energi nuklir jauh lebih besar

dibandingkan dengan efisiensi batubara dan minyak bumi. Efek rumah kaca (green house

effect) yang merupakan gejala pemanasan global adalah penerapan dari sifat radiasi benda

hitam yang merupakan gejala dari fisika kuantum yang juga merupakan bagian dari fisika

modern.1

Gambar I.2 Perkembangan Mikroskop berdasarkan Resolusinya2

6

II. RUANG LINGKUP KAJIAN FISIKA MODERN

Fisika modern merupakan salah satu bagian dari ilmu Fisika yang mempelajari

perilaku materi dan energi pada skala atomik dan partikel-partikel subatomik atau gelombang.

Pada prinsipnya sama seperti dalam fisika klasik, namun materi yang dibahas dalam fisika

modern adalah skala atomik atau subatomik dan partikel bergerak dalam kecepatan tinggi.

Untuk partikel yang bergerak dengan kecepatan mendekati atau sama dengan kecepatan

cahaya, perilakunya dibahas secara terpisah dalam teori relativitas khusus. Ilmu Fisika Modern

dikembangkan pada awal abad 20, dimana perumusan-perumusan dalam Fisika Klasik tidak

lagi mampu menjelaskan fenomena-fenomena yang terjadi pada materi yang sangat kecil.

Fisika Modern diawali oleh hipotesa Planck yang menyatakan bahwa besaran energi suatu

benda yang beosilasi (osilator) tidak lagi bersifat kontinu, namun bersifat diskrit (kuanta),

sehingga muncullah istilah Fisika Kuantum dan ditemukannya konsep dualisme partikel-

gelombang. Konsep dualisme dan besaran kuanta ini merupakan dasar dari Fisika Modern.2

Fisika Modern secara umum dibagi menjadi dua bagian pembahasan yaitu Teori

kuantum lama dan Teori Kuantum Modern. Bahasan Fisika modern digambarkan dalam

diagram seperti ditunjukkan pada Gambar I.3. Teori Kuantum lama memperkenalkan besaran-

besaran fisika, seperti energi merupakan besaran diskrit bukan besaran kontinu seperti halnya

dibahas dalam mekanika klasik. Teori kuantum lama diawali oleh hipotesa Planck yang

menyatakan bahwa energi yang dipancarkan oleh sumber (berupa osilator) bersifat

kuanta/diskrit karena hanya bergantung pada frekuensinya bukan pada amplitude seperti

dalam mekanika klasik dimana besaran amplitudo tidak terbatas (kontinu). Pada tahun 1900

Max-Planck merumuskan besaran energi yang bersifat diskrit dalam merumuskan energi yang

dipancarkan oleh benda hitam yaitu :

� � � � �

dimana n = 1, 2, 3, ... dan h = 6,626 x 10-34 Joule/detik (konstanta Planck). Albert Einstein

pada tahun 1905 menggunakan konstanta Planck dalam merumuskan energy yang dipancarkan

oleh berkas cahaya/foton (penemuan efek fotolistrik).2

7

Gambar I.3 Skema Pembelajaran Fisika Modern2

Konsep yang paling mendasar dalam fisika modern adalah konsep dualisme partikel

dan gelombang, dimana partikel berperilaku sebagai gelombang dan gelombang berperilaku

sebagai partikel. Konsep ini sangat penting karena perilaku partikel dan gelombang semuanya

sudah dipelajari dan diamati di fisika klasik. Konsep dualisme partikel-gelombang ini diamati

oleh 2(dua) eksperimen yaitu efek fotolistrik oleh Albert Einstein dan eksperimen difraksi

partikel/elektron oleh G.P. Thomson dan Davison Germer.2

III. DESKRIPSI ISI

Dalam matakuliah ini dibahas konsep, hipotesa dan eksperimen yang menjadikan

landasan pengembangan fisika modern serta penerapan fisika modern, dalam berbagai bidang

seperti kedokteran, telekomunikasi, dan industri.

Pada perkuliahan ini dibahas pokok pokok bahasan sebagai berikut: Pendahuluan

meliputi konsep teori kuantum lama dan teori kuantum modern sebagai gambaran ruang

8

lingkup fisika modern, aplikasi fisika modern pada berbagai bidang, Relativitas meliputi

relativitas khusus, prinsip relativitas cepat rambat cahaya, eksperimen Michelson- Morley,

postulat relativitas khusus, konsekuensi relativitas khusus : dilatasi waktu, kontraksi panjang,

paradoks anak kembar; transformasi Galileo Galilei, transformasi Lorentz, momentum

relativistik, energi relativistik, massa sebagai ukuran energi, hukum kekekalan momentum

relativistik, massa dan energi. Teori kuantum dari cahaya meliputi percobaan Hertz, radiasi

benda hitam, hukum Rayleigh & Jeans dan hukum Planck, quantisasi cahaya dan efek foto

listrik, efek Compton dan sinar –x, komplementari gelombang – partikel. Gelombang materi

meliputi postulat de Broglie dan penjelasan de Broglie tentang kuantisasi dalam model Bohr,

percobaan Davisson-Germer, grup gelombang dan disperse, prinsip ketidakpastian

Heisenberg, fungsi gelombang materi, dualitas gelombang partikel deskripsi difraksi elektron

dalam terminologi fungsi gelombang materi. Model atom meliputi atom sebagai penyusun

materi, komposisi dari atom (harga muatan elementer) model atom Rutherford, atom Bohr

(garis spektral, model kuantum Bohr dari atom), prinsip korespondensi, percobaan Frank-

Hertz. Struktur atom meliputi orbital kemagnetan dan effek Zeeman normal, spin elektron,

interaksi spin orbit dan efek magnetik lainnya, pertukaran simetri dan prinsip ekslusi, table

periodik, spektrum sinar x dan hukum Moseley. Struktur molekul meliputi mekanisme ikatan

(ionik, kovalen, Hewidinger, Van der Waals), rotasi molekuler dan vibrasi, spektrum molekul.

Struktur inti meliputi: massa dan muatan, struktur dan ukuran inti, stabilitas inti, spin inti dan

momen magnetik, energi ikat dan gaya inti, model inti, radioaktivitas, proses peluruhan (alpha,

beta, dan gamma ), radioaktivitas alami. Aplikasi fisika inti meliputi: reaksi inti, reaksi

penampang lintang, fisi nuklir, reactor nuklir, fusi nuklir, interaksi partikel dengan materi, dan

detektor radiasi.

IV. TUJUAN DAN MANFAAT MATAKULIAH

Selesai mengikuti mata kuliah ini mahasiswa diharapkan memiliki wawasan tentang

perkembangan konsep-konsep ilmu pengetahuan yang berkembang dari mulai awal abad 20

hingga saat ini dan dapat menjelaskan keterbatasan keterbatasan fisika klasik ketika diterapkan

pada benda benda mikroskopik setingkat atom atau sub atomic. Selain itu mahasiswa

diharapkan mampu menjelaskan fenomena fisis tersebut dengan menggunakan kerangka teori

yang baru yaitu teori kuantum. Melalui bekal pengetahuan dari mata kuliah ini diharapkan

9

mahasiswa siap untuk mengikuti mata kuliah lanjutan seperti fisika kuantum, fisika inti, fisika

zat padat, dan mata kuliah lain yang tergabung dalam Kelompok Bidang Keahlian (KBK).

V. PENUTUP

Fisika Modern merupakan pengembangan fisika klasik dalam objek yang sangat kecil

dalam bentuk partikel atau elektron. Perumusan-perumusan yang digunakan sama dengan

yang dirumuskan dalam fisika klasik. Fisika modern diawali oleh prinsip besaran yang bersifat

diskrit (kuanta) sehingga sering disebut dengan fisika kuantum. Fisika modern secara umum

dibagi menjadi dua yaitu teori kuantum klasik/lama dan teori kuantum modern. Teori kuantum

lama didasari oleh konsep dualisme partikel sebagai gelombang dan gelombang sebagai

partikel sedangkan teori kuantum lama dilandasi oleh persamaan Schroedinger untuk

menentukan energi partikel atau elektron. Penerapan fisika modern banyak yang kita

manfaatkan saat ini seperti teknologi laser, telekomunikasi kecepatan tinggi, kedokteran dan

masih banyak lagi.2

Sumber Referensi :

1. Fitrilawati. Dr., dkk, 2007, ”Laporan Kegiatan pengabdian Masyarakat”, Diseminasi

Pengajaran Fisika Modern dalam Upaya peningkatan Kompetensi Guru SMA di Sekitar

Jatinangor,Fisika UNPAD, Jawa Barat.

2. Bahtiar Ayi, Dr., 2007, ”Fisika Modern : Defenisi, Konsep dan Aplikasinya”, makalah

disampaikan pada kegiatan pengabdian pada masyarakat : Diseminasi Pengajaran Fisika

Modern dalam Upaya peningkatan Kompetensi Guru SMA di Sekitar Jatinangor,Fisika

UNPAD, Jawa Barat.

10

KONTRAK PERKULIAHAN

NAMA MATAKULIAH : FISIKA MODERN

KODE MATAKULIAH : 210H2103

PENGAMPU MK : DR. SRI SURYANI, DEA

SRI DEWI ASTUTY ILYAS, S.Si, M.Si

SEMESTER : IV

HARI PERTEMUAN : SELASA 09.50 – 12.30

TEMPAT PERTEMUAN : PB. 123

1. MANFAAT MATAKULIAH

Matakuliah ini merupakan salah satu matakuliah wajib yang dituangkan dalam kurikulum

Program Studi Fisika. Matakuliah ini disajikan pada semester IV karena merupakan

matakuliah yang bersifat teoritik tentang Fisika materi. Fisika Modern merupakan jembatan

antara Fisika Klasik dengan Fisika Kuantum karena merupakan era dimana dimulainya

dikembangkan konsep relativitas dan konsep kuantum. Matakuliah ini memuat tentang

perkembangan diperkenalkannya mekanika kuantum sebagai konsep kajian tentang materi

secara komprehensif, dimana bahwa beberapa sifat materi yang dapat berkelakuan sebagai

gelombang tidak dapat dijelaskan secara klasik. Setelah mengikuti mata kuliah ini mahasiswa

diharapkan memiliki wawasan tentang perkembangan konsep-konsep ilmu pengetahuan yang

berkembang dari mulai awal abad 20 hingga saat ini dan dapat menjelaskan keterbatasan fisika

klasik ketika diterapkan pada benda benda mikroskopik setingkat atom atau sub atomic. Selain

itu mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan fenomena fisis tersebut dengan menggunakan

kerangka teori yang baru yaitu teori kuantum. Melalui bekal pengetahuan dari mata kuliah ini

diharapkan mahasiswa siap untuk mengikuti mata kuliah lanjutan seperti fisika kuantum,

fisika inti, fisika zat padat, dan mata kuliah lain yang tergabung dalam Kelompok Bidang

Keahlian (KBK).

11

2. DESKRIPSI MATAKULIAH

Fisika modern merupakan salah satu bagian dari ilmu Fisika yang mempelajari

perilaku materi dan energi pada skala atomik dan partikel-partikel subatomik atau gelombang

yang bergerak dalam kecepatan tinggi yang tidak mampu dijelaskan dalam fisika klasik.

Untuk partikel yang bergerak dengan kecepatan mendekati atau sama dengan kecepatan

cahaya, perilakunya dibahas secara terpisah dalam teori relativitas khusus. Fisika Modern

diawali oleh hipotesa Planck yang menyatakan bahwa besaran energi suatu benda yang

berosilasi (osilator) tidak lagi bersifat kontinu, namun bersifat diskrit (kuanta), sehingga

muncullah istilah Fisika Kuantum dan ditemukannya konsep dualisme partikel-gelombang.

Fisika Modern secara umum dibagi menjadi dua bagian pembahasan yaitu Teori kuantum

lama dan Teori Kuantum Modern. Teori kuantum lama diawali oleh hipotesa Planck yang

menyatakan bahwa energi yang dipancarkan oleh sumber (berupa osilator) bersifat

kuanta/diskrit karena hanya bergantung pada frekuensinya bukan pada amplitude seperti

dalam mekanika klasik dimana besaran amplitudo tidak terbatas (kontinu). Konsep yang

paling mendasar dalam fisika modern adalah konsep dualisme partikel dan gelombang, dimana

partikel berperilaku sebagai gelombang dan gelombang berperilaku sebagai partikel. Konsep

ini sangat penting karena perilaku partikel dan gelombang semuanya sudah dipelajari dan

diamati di fisika klasik. Konsep dualisme partikel-gelombang ini diamati oleh 2(dua)

eksperimen yaitu efek fotolistrik oleh Albert Einstein dan eksperimen difraksi

partikel/elektron oleh G.P. Thomson dan Davison Germer. Dalam matakuliah ini, selain

menyajikan konsep, hipotesa dan eksperimen juga digambarkan penerapan fisika modern,

dalam berbagai bidang seperti kedokteran, telekomunikasi, dan industri.

Kompetensi Utama dan indikator keberhasilan belajar

Kompetensi utama dirumuskan berdasarkan kompetensi pertama yaitu Memiliki kemampuan

untuk memahami konsep dan teori dasar ilmu alam dan ilmu Fisika dimana matakuliah ini

merupakan salah satu matakuliah wajib yang harus diprogramkan oleh mahasiswa program

studi Fisika jurusan Fisika FMIPA Unhas. Selain sebagai matakuliah wajib, matakuliah ini

juga didasarkan pada kompetensi pendukung yaitu Kemampuan dalam bekerjasama,

12

berkomunikasi dan beradaptasi dalam lingkungan kerja. Indikator keberhasilan pencapaian

tujuan kompetensi melalui beberapa indikator antara lain ketepatan penerapan konsep dan

kejelasan uraian, serta kerjasama tim dan kreativitas. Dengan bobot penilaian yang berbeda-

beda tergantung pada kualitas kedalaman dan kesulitan materi.

3. TUJUAN INSTRUKSIONAL

1. Mampu menjelaskan defenisi-defenisi yang terkait dengan konsep fisika modern

2. Mampu menjelaskan tentang teori kuantum lama dan teori kuantum modern serta aspek-

aspek yang meliputi.

3. Mampu menjelaskan konsep relativitas pada berbagai fenomena

4. Mampu menyebutkan mekanisme-mekanisme electron dan cahaya sebagai partikel dan

gelombang serta menyebutkan contoh fenomena fisikanya

5. Mampu membedakan beberapa teori atom, electron dan inti atom serta prinsip

ketaktentuan Heisenberg.

6. Mampu menurunkan Solusi Persamaan Schrodinger bergantung waktu dan Tidak

Bergantung Waktu

7. Mampu menyebutkan dan menjelaskan contoh-contoh aplikasi atau penerapan fisika

modern di berbagai bidang dan teknologi.

13

4. ORGANISASI MATERI

5. STRATEGI PERKULIAHAN

Matakuliah ini menggunakan beragam metode pembelajaran antara lain ceramah,

Problem Solving, Cooperative dan Collaborative learning dengan pemberian tugas mandiri.

Khusus pada metode Collaborative Learning dilaksanakan pada topik-topik khusus yang

menuntut kerjasama dalam kelompok baik terhadap pemecahan masalah maupun pada

pembuatan makalah untuk presentase. Sedangkan untuk tugas yang bersifat mandiri digunakan

dengan ceramah interaktif yang memfokuskan pada pemahaman individu terhadap materi

yang diberikan. Kegiatan para peserta khususnya pada bentuk diskusi dapat dimonitor melalui

kerjasama tim dan kreativitas menanggapi persoalan yang muncul. Sedangkan pada bentuk

penyelesaian tugas mandiri dikontrol terutama pada kejelasan uraian pada pemahaman konsep

dan ketepatan pemasukan tugas. Pada minggu ke delapan dan ke enambelas diberikan uji

KONSEP RELATIVITAS

DUALISME PARTIKEL

DUALISME CAHAYA

ATOM BERELEKTRON BANYAK

ATOM HIDROGEN

SOLUSI PERSAMAAN SCHRODINGER BERGANTUNG WAKTU DAN TIDAK BERGANTUNG WAKTU

OSILATOR HARMONIK

PENERAPAN FISIKA MODERN DI BERBAGAI BIDANG

STRUKTUR ATOM, MOLEKUL DAN INTI

EFEK ZEEMAN

14

kompetensi (evaluasi midtest dan finaltest) untuk menilai sejauhmana pemahaman mahasiswa

terhadap seluruh materi yang telah diberikan.

6. MATERI / BAHAN BACAAN PERKULIAHAN

1. Beiser, Arthur. 1981. Konsep Fisika Modern. Erlangga: Jakarta

2. Krane, Kenneth. 1992. Fisika Modern. Universitas Indonesia: Jakarta

3. Wiyatno, Yusman. 2002. Fisika Modern. Pustaka Pelajar Offset: Yogyakarta

4. Jurnal dan Artikel terbaru yang relevan

7. TUGAS-TUGAS

Beberapa tugas yang harus dilakukan dan dikumpulkan mahasiswa, adalah:

1) Mahasiswa harus membaca setiap materi pokok bahasan perkuliahan sebelum perkuliahan

dimulai, hal ini dimaksudkan karena untuk beberapa minggu biasanya diberikan “kuis”

sebagai review materi sebelumnya.

2) Pada beberapa pokok bahasan yang memerlukan suatu penyelesaian matematik,

mahasiswa diberikan tugas penyelesaian problem solving baik secara berkelompok

maupun secara individu.

3) Untuk tugas presentasi dan diskusi dilakukan pada minggu ke-9 sampai minggu ke-15,

yang dibagi menjadi kelompok-kelompok kecil yang terdiri dari 4-6 orang. Adapun

pembagian materi untuk setiap kelompok yaitu :

a) Kelompok 1 : Struktur Molekul dan Inti

b) Kelompok 2 : Radioaktivitas

c) Kelompok 3 : Partikel Elementer

d) Kelompok 4 : Penerapan Fisika Modern di bidang Komunikasi

e) Kelompok 5 : Penerapan Fisika Modern di bidang Industri

f) Kelompok 6 : Penerapan Fisika Modern di bidang Kedokteran

15

Makalah yang telah dibuat selanjutnya dipresentasikan di depan kelompok lain dengan

cara setiap mahasiswa bergantian memaparkan. Selanjutnya kelompok peserta diskusi

menanggapi atau bertanya. Bila ada pertanyaan atau pernyataan yang disampaikan

mahasiswa diluar materi, maka dosen akan memberikan arahan dan jawaban yang tepat.

Setiap kelompok akan presentasi sesuai dengan jadwal yang telah disusun berdasarkan

urutan dalam GBRP.

4) Ujian Tengah Semester akan dilaksanakan pada Minggu ke-8, dan Ujian Akhir Semester

akan dilaksanakan pada Minggu ke-16. Ujian tersebut dapat dilakukan secara tertulis

maupun tanya jawab langsung terhadap setiap mahasiswa secara bergiliran (bila cukup

waktu).

8. KRITERIA PENILAIAN

Penilaian akhir dari matakuliah ini jika mahasiswa mengikuti perkuliahan minimal 80% dari

pertemuan dengan kriteria sebagai berikut:

1. Kelengkapan isi tulisan, kejelasan uraian, kerjasama tim pada presentasi dan kreativitas

(30%)

2. Ketepatan penerapan konsep dan sistematis pada jawaban (25%)

3. Kemampuan menyelesaikan Problem Set (40%)

4. Kedisiplinan dan etika dalam kelas.(5%)

Penentuan nilai akhir (A, B, C, D dan E) berdasarkan PAP.

86 <= A <= 100 81 <= A- <= 85

76 <= B+ <= 80 71 <= B <= 75

66 <= B- <= 70 61 <= C+ <= 65

51 <= C <= 60 45 <= D <= 50

45 > E

16

Pembobotan nilai akhir, dengan menggunakan aturan sebagai berikut:

Uraian Persentase

Kedisiplinan dan etika dalam kelas 5 %

Makalah + Presentasi 30 %

Ujian Tengah Semester 15 %

Ujian Akhir Semester 10 %

Tugas Besar + Problem Set + Kuis 40 %

Total Nilai 100%

9. JADWAL PERKULIAHAN

Minggu Ke

Topik Bahasan

Bentuk Pembelajaran (Metode SCL)

Dosen

I Kontrak Perkuliahan Ceramah ASA II - III Konsep Relativitas

• relativitas khusus, • prinsip relativitas cepat rambat

cahaya, • eksperimen Michelson- Morley, • postulat relativitas khusus, • konsekuensi relativitas khusus :

dilatasi waktu, kontraksi panjang, paradoks anak kembar;

• transformasi Galileo Galilei, • transformasi Lorentz, • momentum relativistik, energi

relativistik, • massa sebagai ukuran energi, • hukum kekekalan momentum

relativistik, massa dan energi.

Ceramah + Kerja individu + Problem

Solving

ASA

IV SIFAT PARTIKEL DARI GELOMBANG • Teori kuantum dari cahaya • percobaan Hertz, • radiasi benda hitam, • hukum Rayleigh & Jeans dan

hukum Planck, • quantisasi cahaya dan efek foto

Ceramah + Problem Solving + Cooperative

Learning

ASA

17

listrik, efek Compton dan sinar X, difraksi sinar-X

V SIFAT GELOMBANG DARI PARTIKEL • postulat de Broglie dan

penjelasan de Broglie tentang kuantisasi dalam model Bohr,

• percobaan Davisson-Germer, grup gelombang dan disperse,

• prinsip ketidakpastian Heisenberg,

• fungsi gelombang materi, • dualitas gelombang partikel • deskripsi difraksi elektron dalam

terminologi fungsi gelombang materi.

Ceramah + Kerja individu + Problem

Solving

ASA

VI-VII STRUKTUR ATOM, INTI DAN MOLEKUL • atom sebagai penyusun materi,

komposisi dari atom (harga muatan elementer)

• model atom Demokritos, Thompson, Rutherford, atom Bohr

• prinsip korespondensi, percobaan Frank

• spin elektron, • pertukaran simetri dan prinsip

ekslusi, • spektrum sinar x dan hukum

Moseley. • mekanisme ikatan (ionik,

kovalen, Hewidinger, Van der Waals),

• rotasi molekuler dan vibrasi, spektrum molekul.

• massa dan muatan, struktur dan ukuran inti,

• stabilitas inti, spin inti dan momen magnetik,

• energi ikat dan gaya inti, model inti,

• radioaktivitas alami • proses peluruhan (alpha, beta, dan

gamma )

Ceramah + Kerja individu + Problem

Solving

ASA

18

VIII Mid TEST ASA

IX-X PERSAMAAN SCHRODINGER BERGANTUNG WAKTU DAN TIDAK BERGANTUNG WAKTU • Penerapan pada Atom Hidrogen • Penerapan pada Atom

Berelektron Banyak • Penerapan pada Osilator

Harmonik

Ceramah + tugas Individu + Problem

Solving

ASI

XI-XII PARTIKEL ELEMENTER DAN FENOMENANYA • Nukleon • Proton dan neutron • reaksi inti, • reaksi penampang lintang, • fisi nuklir, • reactor nuklir, • fusi nuklir, • interaksi partikel dengan materi, • detektor radiasi

Presentasi + Diskusi + tugas Kelompok

ASI

XIII-XV PENERAPAN FISIKA MODERN PADA BERBAGAI BIDANG • Komunikasi • Kedokteran • Indutri

Presentasi + Diskusi + tugas Kelompok

ASI

XVI Final Test ASI