RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN (RPP)

Satuan Pendidikan : SMA

Kelas/Semester : XII/I

Mata pelajaran : Fisika

Topik/Materi Pokok : Konsep dan Fenomena Kuantum

Tema : Efek Compton & Produksi Pasangan

Pertemuan ke : 3

Alokasi Waktu : 2 x 45 menit

A. Kompetensi Inti

KI. 1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.

KI. 2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli

(gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan

menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam

berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam

menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

KI. 3 Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual,

prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu

pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan

kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena

dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang

spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

KI. 4 Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait

dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak

secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah

keilmuan

B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi Dasar (dari KI1, KI2,

KI3, KI4)

Kompetensi Dasar Indikator Pencapaian KD

1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad

Mengagumi kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya melalui fenomena

raya melaluipengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya

kuantum (perkembangan tentang dunia mikroskopik)

2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi

1. Menumbuhkan sikap ilmiah, rasa ingin tahu, disiplin, tanggungjawab dan kerjasama pada proses pembelajaran konsep dan fenomena Kuantum

2. Tekun, jujur, dan tanggungjawab dalam melaksanakan tugas

3.10 Memahami fenomena efek fotolistrik dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari

1. Menjelaskan prinsip radiasi kalor, intensitas radiasi benda hitam dan teori foton

2. Menjelaskan pengertian efek fotolistrik, energi ambang dan energi kinetik maksimum fotoelektron.

3. Menjelaskan pengaruh intesitas foton terhadap jumlah fotoelektron dan pengaruh frekuensi terhadap energi kinetik maksimum fotoelektron

4. Menjelaskan pengertian efek compton5. Menganalisis diagram tumbukan foton

dengan elektron bebas dan diagram tumbukan foton dengan elektron bebas

6. Menerapkan hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum untuk penjabaran panjang gelombang compton

7. Menganalisis percobaan sinar x dan produksi sinar x

4.10 Menyajikan hasil analisis data tentang penerapan efek fotolistrik dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari

1. Menjelaskan penerapan efek fotolistrik pada mesin fotocopy dan sel surya.

2. Menjelaskan penerapan sinar x pada mesin foto Rontgen, mesin pengecekan bagasi bandara

C. Tujuan Pembelajaran

Pertemuan 1

1. Melalui video, siswa dapat menjelaskan radiasi kalor dan menumbuhkan rasa ingin tahu serta dapat mensyukuri kebesaran Tuhan.

2. Melalui diskusi, siswa dapat menjelaskan intensitas radiasi benda hitam dengan tepat dan teliti

3. Melalui diskusi, siswa dapat menganalisis tentang teori foton dengan penuh tanggung jawab dan teliti.

Pertemuan 2

1. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menjelaskan pengertian

efek fotolistrik, energi ambang, energi kinetik maksimum fotoelektron dengan

benar.

2. Setelah melakukan percobaan virtual, siswa dapat menerapkan persamaan energi

kinetik fotoelektron untuk menyelesaikan permasalahan dengan tepat dan benar.

3. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi siswa dengan bimbingan guru,

siswa dapat menjelaskan aplikasi efek fotolistrik dalam kehidupan sehari-hari,

seperti mesin fotocopy dan sel surya dengan rasa tanggung jawab serta

mensyukuri kebesaran Tuhan

Pertemuan 3

1. Setelah menonton video compton yang ditayangkan guru, siswa dapat

menjelaskan terjadinya efek compton dan menumbuhkan rasa ingin tahu siswa

2. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menggambarkan

diagram tumbukan dan momentum tumbukan foton dengan elektron bebas

dengan tepat.

3. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menerapkan hukum

kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum untuk penjabaran pergeseran

panjang gelombang compton dengan benar dan tepat.

4. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menganalisis terjadinya

produksi pasangan dengan benar.

Pertemuan 4

1. Setelah menonton video sinar x yang ditayangkan guru, siswa dapat menjelaskan

sifat sinar x dan menumbuhkan rasa ingin tahu siswa

2. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menganalisis sifat-sifat

dan spektum sinar x serta persamaan panjang gelombang minimum pada sinar x

dengan tepat.

3. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi siswa, siswa dapat menjelaskan

aplikasi sinar x dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada mesin foto Rontgen,

mesin pengecekan bagasi bandara dengan rasa penuh tanggung jawab serta

menambah rasa syukur kepada Tuhan YME

D. Materi

1. Pertemuan Pertama

Radiasi Kalor

Radiasi kalor merupakan pemancaran energi kalor oleh permukaan suatu benda ke

lingkungannya. Energi kalor yang dipancarkan bergantung pada sifat permukaan

benda, suhu benda (T), luas permukaan benda (A), dan waktu (t)

Energi Radiasi

E=eσ AT 4 t

Dengan :

e = Emisivitas = koefisien emisi, 0<e<1

σ = tetapan stefan-boltzmann = 5,67 x 10-8 dalam SI

A = luas permukaan benda (m2)

T = suhu mutlak benda (K) dimana T = t (0C) + 273

Daya Radiasi :

P = E/t

Intensitas Radiasi :

I= PA0

A0 = luasan yang ditembus oleh radiasi kalor (seringnya berupa luasan bola 4 π R2)

Benda hitam sempurna memiliki nilai e = 1

Intensitas Radiasi Benda Hitam

Benda hitam pada suhu tertentu akan meradiasi energi dalam bentuk gelombang

elektromagnetik dengan panjang gelombang yang bervariasi. Hubungan antara

panjang gelombang pada intensitas maksimum dan saat suhu mutlaknya tertentu

diselidiki oleh Wien didapat grafik seperti di bawah :

Dari grafik dapat dirumuskan (pergeseran Wien)

λm . T=C

dengan T = suhu mutlak benda hitam (K) dan C = tetapan pergeseran Wien = 2,90 x

10-3 m K serta

λm

= panjang gelombang pada intensitas maksimum (m)

Teori foton

Postulat dasar tafsiran kuantum adalah bahwa radiasi elektromagnetik terdiri atas

paket-paket energi diskret yang disebut foton atau kuanta. Tiap-tiap foton memiliki

energi E yang hanya bergantung pada frekuensi radiasi v, dan diberikan oleh ;

E=hv=hf

E=hcλ

Dengan h = tetapan Planck (6,63 x 10-34 J.s) dan f = frekuensi foton

Dalam berinteraksi, tiap-tiap foton memberikan seluruh energinya atau tidak sama

sekali.

Karena foton bergerak pada kecepatan cahaya, maka menurut teori relativitas khusus,

massa diamnya haruslah nol; oleh karena itu, energi foton seluruhnya adalah energi

kinetik. Jika sebuah foton ada, maka ia bergerak pada kecepatan cahaya, c ; jika ia tak

bergerak dengan kecepatan c, maka ia tak ada. Untuk m0 = 0, hubungan momentum-

energi relatifistis menjadi E = pc. Tiap-tiap foton memiliki momentum sebesar

p= Ec=hv

c=h

λ

Dari sudut pandangan kuantum, seberkas energi elektromagnetik tersusun atas foton-

foton yang bergerak dengan kecepatan c. Intensitas berkas sebanding dengan jumlah

foton yang menembus suatu satuan luas per satuan waktu. Oleh karena itu, jika

berkasnya monokromatik (satu frekuensi), intensitas I akan diberikan oleh

I = (energi satu foton) x (jumlah foton/luas x waktu )

Terakhir, untuk menyederhanakan perhitungan kita dapat memakai nilai-nilai tetapan

berikut dalam satuan tak baku

h=4 ,136 × 10−15eV . det

hc=12 ,4 k eV A0

Dengan 1 eV = 10-3 keV = 1,602 x 10-9 J dan 1 A0

= 10-10 m

2. Pertemuan Kedua

Efek fotolistrik

Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron – elektron dari permukaan

logam (disebut elektron foton) ketika logam tersebut disinari dengan cahaya. Cahaya

yang digunakan dapat berupa cahaya tampak atau radiasi ultra ungu (ultraviolet).

Efek fotolistrik dapat dijelaskan menurut teori foton yaitu:

1. Kenaikkan intensitas cahaya menyebabkan bertambahannya jumlah elektron yang

terlepas, tetapi karena energi elektron tidak bertambah, maka energi kinetik

maksimum elektron foton juga tidak berubah.

2. Kenaikan frekuensi cahaya akan meningkatkan energi kinetik elektron foton yang

memenuhi hubungan EK=hf −W 0, dimana w0 = h f0 = energi ambang logam (fungsi

kerja), dan f0 = frekuensi ambang

3. Jika frekuensi cahaya f lebih kecil dari pada frekuensi ambang f0, maka tidak ada

elektron yang terlepas dari permukaan logam, berapapun besarnya intensitas cahaya

yang digunakan.

4. Elektron terlepas dari permukaan logam sesaat setelah penyinaran karena cahaya

bersifat partikel (paket energi) sehingga terjadi transfer energi spontan dari foton ke

elektron dengan interaksi satu – satu.

Gambar 1 efek fotolistrik

Sumber: http://paarif.com/efek-fotolistrik-2/

Energi Ambang

Frekuensi ambang (frekuensi batas) adalah frekuensi terkecil gelombang

elektromagnetik yang mengakibatkan elektron dapat lepas dari logam. Besaran yang

berkaitan adalah fungsi kerja. Fungsi kerja adalah energi ambang logam yang

persamaannya sebagai berikut.

W 0=h f 0

dimana: W0 = energi ambang (J)

f0 = frekuensi ambang (s-1)

Tidak sembarangan frekuensi cahaya bisa menghasilkan efek fotolistrik. Efek

fotolistrik dapat terjadi jika frekuensi cahaya yang menyinari katoda lebih besar

daripada nilai tertentu yang dikenal sebagai frekuensi ambang bahan katoda. Tiap

jenis bahan katoda (logam) mempunyai frekuensi yang berbeda – beda.

Energi Kinetik Maksimum Fotoelektron

Maksimum energi kinetik K maks dari sebuah elektron yang dikeluarkan dituliskan

sebagai berikut

di mana h adalah konstanta Planck dan f adalah frekuensi foton. Lambang φ adalah

fungsi kerja (kadang dilambangkan W), yang memberikan energi minimum yang

diperlukan untuk memindahkan elektron terdelokalisasi dari permukaan logam.

Fungsi kerja memenuhi

dimana f 0 adalah frekuensi ambang batas untuk logam. Maksimum energi kinetik

dari sebuah elektron dikeluarkan kemudian

Energi kinetik adalah positif, jadi kita harus memiliki f> f 0 untuk efek fotolistrik

terjadi.

Pengaruh Intensitas Foton Terhadap Jumlah Fotoelektron

Foton dari sinar memiliki energi karakteristik yang ditentukan oleh frekuensi cahaya.

Dalam proses photoemission, jika elektron dalam beberapa bahan menyerap energi

dari satu foton dan dengan demikian memiliki lebih banyak energi daripada fungsi

kerja (energi ikat elektron) dari materi, itu dikeluarkan. Jika energi foton terlalu

rendah, elektron tidak bisa keluar dari materi. Peningkatan intensitas sinar

meningkatkan jumlah foton dalam berkas cahaya, dan dengan demikian

meningkatkan jumlah elektron, tetapi tidak meningkatkan energi setiap elektron yang

dimemiliki. Energi dari elektron yang dipancarkan tidak tergantung pada intensitas

cahaya yang masuk, tetapi hanya pada energi atau frekuensi foton individual. Ini

adalah interaksi antara foton dan elektron terluar.

Elektron dapat menyerap energi dari foton ketika disinari, tetapi mereka

biasanya mengikuti prinsip "semua atau tidak" . Semua energi dari satu foton harus

diserap dan digunakan untuk membebaskan satu elektron dari atom yang mengikat,

atau energi dipancarkan kembali. Jika energi foton diserap, sebagian energi

membebaskan elektron dari atom, dan sisanya dikontribusi untuk energi kinetik

elektron sebagai partikel bebas.

Tidak ada elektron yang dilepaskan oleh radiasi di bawah frekuensi ambang,

karena elektron tidak mendapatkan energi yang cukup untuk mengatasi ikatan atom.

Elektron yang dipancarkan biasanya disebut fotoelektron.

Efek fotolistrik banyak membantu penduaan gelombang-partikel, dimana sistem

fisika (seperti foton dalam kasus ini) dapat menunjukkan kedua sifat dan kelakuan

seperti-gelombang dan seperti-partikel, sebuah konsep yang banyak digunakan oleh

pencipta mekanika kuantum. Efek fotolistrik dijelaskan secara matematis oleh Albert

Einstein yang memperluas kuanta yang dikembangkan oleh Max Planck.

Hukum emisi fotolistrik:

1. Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding

lurus dengan intensitas cahaya yg digunakan.

2. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi di bawah frekuensi ini

fotoelektron tidak bisa dipancarkan.

3. Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak

bergantung pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya.

4. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang

dari 10-9 detik.Pengaruh frekuensi foton terhadap energi kinetik fotoelektron

Fotoelektron adalah elektron yang tercongkel keluar dari permukaan logam ketika

logam tersebut dikenai oleh suatu berkas tertentu. Einstein menjelaskan bahwa ketika

foton berenergi hf mengenai permukaan logam, foton itu akan memberikan sebagian

energinya (sebesar hf0) untuk melepaskan elektron (fotoelektron). Energi sisanya

(sebesar hf – hf0) dikonversi sebagai energi kinetik fotoelektron. Gerakan fotoelektron

ini menimbulkan arus listrik.

Sehingga, energi kinetik fotoelektron (Ek) dapat dinyatakan sebagai selisih antara

foton (hf) dan energi umtuk mencongkel elektron dari permukaan logam (hf0). Secara

matematis, hipotesis Einstein tersebut dapat dinyatakan sebagai :

E k=hf −hf 0

Berdasarkan penjelasan Einstein dapat disimpulkan bahwa:

a. Jika hf = hf0 untuk f < f0 elektronn tidak akan lepas dari ikatan ion permukaan logam.

b. Beda potensial antara katoda dengan anoda V sebanding dengan energi Ek elektron

yang terlepas sesuai persamaan eV = Ek

Dengan e adalah muatan elementer atau besar muatan sebuah elektron, yaitu sebesar

1,6×10-19 C. Jadi satuan energi juga dapat dinyatakan dalam coulomb – volt (C.V)

atau elektron volt (eV).

Cahaya merambat dengan laju c dan hubungan antara frekuensi dan panjang

gelombang f =c / λ. Sehingga energi kinetik fotoelektron dalam efekfotolistrik dapat

dinyatakan dengan:

EK=hcλ

−hcλ0

Dengan λ0 adalah panjang gelombang karakteristik ambang bahan katoda yang

memenuhi persamaan λ0=c / f .

Aplikasi

Berbekal pemahaman efek fotolistrik, ilmuwan mengembangkannya untuk keperluan

kebutuhan hidup sehari – hari.

Mesin fotokopi

Penemu mesin fotokopi adalah Chester F. Carison. Aspek – aspek yang bekerja pada

mesin fotocopy sehingga mesin ini dapat bekerja adalah panas, cahaya, bahan kimia,

dan juga muatan listrik statis. Mesin fotokopi zaman sekarang

menggunakan xerografi, proses kering yang bekerja dengan bantuan listrik maupun

panas. Mesin fotokopi lainnya dapat menggunakan tinta.

Gambar 2 skema mesin fotokopi

Sumber: http://fiqriscientist.blogspot.com/2009/01/bagaimanakah-cara-kerja-mesin-fotocopy.html

Sejarah awal penemuan mesin fotokopi (photocopy dalam bahasa Inggris)

diawali oleh penelitian dan percobaan yang sangat panjang. Awalnya penemu sistem

Xerography, Chester Carlson, mengawali pekerjaannya sebagai penyalin dokumen

paten di sebuah peruahaan analisis paten, Carlson berpikir untuk mempercepat

pekerjaannya yaitu dengan membuat sebuah alat yang bisa mencetak dokumen secara

berulang-ulang. Ia pun membaca berbagai referensi mengenai mesin cetak. Akhirnya,

ia menemukan konsep elektrofotografi, yang sekarang kita kenal sebagai mesin

fotokopi.

Pada 1938, ia membuat eksperimen kecil yang memanfaatkan bubuk jelaga

(karbon) dan penyinaran cahaya dan memindahkan suatu tulisan dari sebuah medium

ke medium yang lain. Ia juga menggunakan konsep yang disebut photo-conductivity,

sebuah proses perubahan elektron jika terkena cahaya. Intinya, dengan proses ini,

gambar bisa digandakan dengan proses perubahan elektron tersebut.

Sebagian besar literatur menyebutkan, temuan Carlson menciptakan proses

mengkopi dengan menggunakan energi elektrostatik, yaitu xenography.

Nama xenography berasal dari bahasa Yunani, radical xeros (kering)

dan graphos(menulis). Karena, dalam prosesnya tidak melibatkan cairan kimia, tak

seperti teknologi sebelumnya. Melalui teknik ini, Chester Carlson telah menemukan

cara yang merombak paradigma penulis ulangan sebuah dokumen, yang nantinya

akan menjadi proses yang disebut fotokopi. Teknik ini kemudian dipatenkan pada 6

Oktober 1942.

3. Pertemuan 3

Efek compton

Seberkas radiasi yang dikenakan pada lempeng (plat tipis) logam akan mengalami hamburan. Intensitas radiasi terhambur tergantung pada sudut hamburannya. Gambar berikut menunjukkan susunan peralatan dan hasil pengamatan hamburan radiasi. Gejala tersebut tidak dapat dijelaskan dengan memandang radiasi sebagai gelombang klasik.

Gambar. Hamburan Compton

Pada tahun 1923, Compton mempelajari hamburan radiasi tersebut di atas, dan menerangkan sebagai berikut. Radiasi yang dikenakan pada lempeng logam berinteraksi dengan elektron bebas dalam logam (tidak selalu menimbulkan efek

fotolistrik walaupun energinyanya cukup). Interaksi antara radiasi dengan elektron bebas dalam logam berperilaku seperti tumbukan elastis antara dua partikel. Mekanisme hamburan radiasi (kemudian disebut hamburan Compton atau efek Compton) tersebut di atas dapat dijelaskan dengan memberlakukan hukum-hukum kekekalan energi dan momentum linear secara relativistik.

Percobaan Compton merupakan salah satu dari tiga proses yang melemahkan energi suatu sinarionisasi. Bila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu materi sebagian daripada energinya akan diberikankepada materi tersebut, sedangkan sinar itu sendiri akan di sebarkan, sehingga energy radiasi yangdipancarkan lebih kecil dari energi radiasi yang datang ( panjang gelombang lebih panjang daripadasebelumnya ).

Hamburan Compton adalah suatu efek yang merupakan bagian interaksi sebuah penyinaran terhadap suatu materi. Efek Compton adalah salah satu dari tiga proses yang melemahkan energi suatu sinar ionisasi. Bila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu materi sebagian daripada energinya akan diberikan kepadamateri tersebut, sedangkan sinar itu sendiri akan di sebarkan. Proses hamburan Compton dianalisis sebagai suatu interaksi (“tumbukan” dalam pengertian partikel secara klasik) antara sebuah foton dan sebuah elektron, yang kita anggap diam. Hamburan Compton terjadi apabila foton dengan energi hv berinteraksidengan elektron bebas atau elektron yang tidak terikat dengan kuat oleh inti, yaitu elektron terluar dari atom.Elektron itu dilepaskan dari ikatan inti dan bergerak dengan energi kinetik tertentu disertai foton lain dengan energi lebih rendah dibandingkan foton datang. Foton lain ini dinamakan foton hamburan. Dalam hamburan Compton ini, energi foton yang datang yang diserap atom diubah menjadi energi kinetik elektron dan foton hamburan

Gambar a menunjukkan bagaimana tumbukan serupa itu digambarkan, dengan foton itu digambarkan, dengan poton sinar x menumbuk elektron (yang muka-muka dalam keadaan diam terhadap sistem koordinator laboratorium) dan kemudian mengalami hamburan dari arahnya semula sedangkan elekronnya menerima impulse dan mulai bergerak. Dalam tumbukan ini foton dapat dipandang sebagai prtikel yang kehilangan sejumlah energi yang besarnya samadengan energi kinetik K yang diterima oleh elektron, walaupun sebenarnya kita mengamati dua foton yang berbeda. Jika foton semula mempunyai frekuensi , maka foton hambur mempunyai frekuensiv ' sehingga

Kehilangan energi foton=Energi yangditerima elektron

hv−hv '=K

Dalam pokok bahasan ini kita ingat bahwa momentum partikel tak bermassa

berkaitan dengan energi menurut persamaan

E=pc

Karena energi foton adalah hv, momentumnya adalah

p= Ec=hv

c

Momentum tidak seperti energi, merupakan kuantitas vektor yang

mempunyai arah dan besar, dan dalam tumbukan momentum harus kekal dalam

masing-masing sumbu dari kedua sumbu yang saling tegak lurus. Bila lebih dari

dua benda yang bertumbukan, tentu saja momentum harus kekas pada masing-

masing sumbu dari ketiga sumbu yang saling tegak lurus). Arah yang dipilih di sini

adalah arah foton semula dan satu lagi tegak lurus pada bidang yang mengandung

elektron dan foton hamburan (Gambar b). Momentum foton semua adalah hvc

,

momentum foton hamburan adalah h v '

c, dan momentum elektron mula serta akhir

adalah berurutan, 0 dan p. Dalam arah foton semula

momentummula=momentumakhir

(1)

hvc

+0=hv '

ccos ϕ+ pcosθ

Dan tegak lurus pada arah ini

momentummula=momentumakhir

(2)

0=h v '

ccosϕ−pcos θ

Gambar. Diagram momentum dan tumbukan foton dengan elektron bebas

Sudut ϕ menyatakan sudut antara arah mula dan arah foton hambur, dan θ

adalah sudut antara arah foton mula dan arah elektron yang tertumbuk. Kita

sekarang mendapat persamaan yang menghubungkan beda panjang gelombang

antara foton mula dan foton hambur dengan sudut ϕ antara arah masing-masing,

kedua besaran itu merupakan kuantitas yang dapat diukur.

Langkah pertama adalah mengkalikan persamaan 1 dan 2 dengan c dan

menuliskan kembali sebagai berikut:

pccosθ=hv−¿h v ' cosϕ ¿

pc sin θ=¿hv ' sin ϕ¿

Dengan mengkuadratkan masing-masing persamaan ini dan

menambahkannya, sudut θ dapat dieliminasi, tinggal

(3)

Kemudian kita samakan kedua persamaan tersebut untuk memperoleh energi

total partikel

Sehingga

Karena

Kita dapat

Subtitusikan p2 c2 ini pada persamaan (3) akhirnya kita mendapatkan

(4)

Hubungan ini akan lebih sederhana jika dinyatakan dalam panjang

gelombang sebagai pengganti frekuensi. Bagi persamaan (4) dengan 2 h2 c2

Dan karena1/c ¿1/ λ dan 1/c ' ¿1/ λ'

Efek compton

λ ’-λ =

hm0 c ( 1 – cos φ ) (5)

Persamaan (5) diturunkan oleh Arthur H. Compton pada awal tahun 1920

dan gejala yang diperikannya yang pertama kali diamatinya, dikenal sebagai efek

compton. Gejala ini menunjukkan bukti kuat yang mendukung teori kuantum

rdiasi.

Persamaan (5) memberikan perubahan perubahan panjang gelombang yang

diharapkan terjadi untuk fotonn yang terhambur dengan sudutϕ oleh partikel yang

bermassa m0, dan perbedaan ini tidak bergantung dari panjang gelombang foton

datang λ. Kuantitas h /m0 c disebut panjang gelombang compton dari partikel

penghambur, untuk elektron besarnya adalah 0,02426 Ao. Dari persamaan (5) kita

lihat bahwa perubahan panjang gelombang terbesar yang dapat terjadi adalah pada

¿180o , ketika itu perubahan panjang gelombang menjadi dua kali panjang

compton h /m0 c. Karena panjang gelombang compton untuk elektron ialah

0,02426 Ao dan lebih kecil lagi untuk partikel yang lain karena massanya lebih

besar, maka perubahan panjang gelombang maksimum dalam efek compton adalah

0,04852 Ao. Perubahan sebesar itu atau lebih kecil lagi hanya bisa teramati untuk

sinar x karena pergeseran panjang gelombang cahaya tampak kurang dari 0,01

persen dari panjang gelombang mula sedangkan untuk sinar x dengan λ=1 A,

besaran itu menjadi beberapa persen.

Produksi PasanganPada waktu foton yang berenergi lebih dari 1,02 MeV menembus materi dan

mendekati inti atom, karena pengaruh medan listrik yang kuat dari inti atom, foton

berubah dan membentuk satu pasangan yaitu positron dan elektron yang masing-

masing berenergi sebesar 0,51 MeV. Peristiwa ini disebut produksi pasangan.

Energi sebesar 1,02 MeV ini disebut nilai batas ambang produksi pasangan.

Produksi pasangan terjadi karena interaksi antara foton dengan medan listrik

dalam inti atom berat. Jika interaksi itu terjadi, maka foton akan lenyap dan

sebagai gantinya akan timbul sepasang elektron-positron.

Gambar 5: Proses terjadinya produksi pasangan

Ketika muatan suatu sistem bernilai awal nol, maka dua partikel yang

berlawanan muatannya harus diciptakan guna mengkonversi muatan. Untuk

menggabungkan sebuah pasangan, foton datang harus memiliki energi yang

setidaknya setara dengan energi diam pasangan tersebut, dan setiap kelebihan

energi foton akan muncul sebagai energi kinetik partikel.

Produksi pasangan tidak dapat terjadi di ruang hampa. Oleh karenanya

terlihat kehadiran nukleus berat pada gambar diatas. Nukleus membawa sejumlah

momentum foton datang, tapi karena massanya yang besar, energi kinetik

lompatannya, K≈p2/2M0, biasanya diabaikan terhadap energi-energi kinetik

pasangan elektron-positron. Dengan demikian, kekekalan energi dapat diterapkan

dengan mengabaikan nukleus berat, sehingga menghasilkan

hυ = m+c2 + m-c2 = K+ + K- + 2moc2

karena positron dan elektron memiliki massa diam yang sama, m0 = 9,11x10-

31 kg.

Kebalikan proses produksi pasangan juga dapat terjadi yang dinamakan

pemisahan pasangan (Gambar 6).

Gambar 6: Proses terjadinya pemisahan pasangan

Peristiwa pemisahan pasangan terjadi bila positron berdekatan dengan

elektron dan keduanya saling mendekati di bawah pengaruh gaya tarik menarik

dari muatan yang berlawanan. Kedua partikel tersebut musnah pada saat yang

sama dan massa yang musnah tersebut menjadi energi dan foton sinar gamma yang

tercipta (Beiser, 1990).

Sedikitnya dua foton harus dihasilkan untuk memenuhi kekekalan energi dan

momentum. Adapun persamaan yang dapat diperoleh sebagai berikut :

Eawal = Eakhir atau 2moc2 + K+ + K- = hυ1+ hυ2

pawal = pakhir atau m+v+ + m-v- = (h/2π)k1 + (h/2π)k2

dengan k adalah vektor perambatan foton, |k|=2π/λ.

Berlawanan dengan produksi pasangan, ternyata pemisahan pasangan dapat

dilakukan di ruang hampa dan prinsip-prinsip energi dan momentum dapat

diterapkan (Gautreau & Savin,1999)

4. Pertemuan Keempat

Sinar X

Sinar X adalah pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan gelombang

radio, panas, cahaya sinar ultraviolet, tetapi mempunyai panjang gelombang yang sangat

pendek sehingga dapat menembus benda-benda. Sinar X ditemukan oleh sarjana fisika

berkebangsaan Jerman yaitu W. C. Rontgen tahun 1895.

A. Sifat-sifat Sinar X :

Pada saat ditemukan, sifat-sifat sinar-x tidak langsung dapat

diketahui.Sifat-sifat alamiah (nature) sinar-x baru secara pasti ditentukan

pada th 1912 seiring denganpenemuan difraksi sinar-x oleh kristal. Difraksi

sinar-x ini dapat “melihat” atau “membedakan” objek yang berukuran kurang

lebih1 angstroom. Sifat-sifat sinar-x tersebut adalah:

Tdak dapat dilihat oleh mata, bergerak dalam lintasan lurus, dan dapat mempengaruhi film

fotografi sama seperti cahaya tampak.

Daya tembusnya lebih tinggi dari pada cahaya tampak, dan dapat menembus tubuh

manusia,kayu, beberapa lapis logam tebal.

Dapat digunakan untuk membuat gambar bayangan sebuah objek pada film fotografi

(radiograf).

Sinar-x merupakan gelombang elektromagnetik dengan energi E = hf.

Mempunyai daya tembus yang tinggi Sinar X dapat menembus bahan dengan daya

tembus yang sangat besar, dan digunakan dalam proses radiografi.

Orde panjang gelombang sinar-x adalah 0,5-2,5 oA. (sedangkan orede panjang

gelombang untuk cahaya tampak = 6000 oA). Jadi letak sinar-x dalam diagram

spektrum gelombang elektromagnet adalah antara sinar ultra violet dan sinar gama.

Satuan panjang gelombang sinar-x sering dinyatakan dalam dua jenis satuan yaitu

angstroom( oA) dan satuan sinar-x(X Unit = XU). 1 kXU = 1000 XU = 1,00202 oA.

Mempunyai panjang gelombang yang pendek Yaitu : 1/10.000 panjang gelombang

yang kelihatan

Mempunyai efek fotografi. Sinar X dapat menghitamkan emulsi film setelah diproses

di kamar gelap.

Mempunyai sifat berionisasi.Efek primer sinar X apabila mengenai suatu bahan atau

zat akan menimbulkan ionisasi partikel-partikel bahan zat tersebut.

Mempunyai efek biologi. Sinar X akan menimbulkan perubahan-perubahan biologi

pada jaringan. Efek biologi ini digunakan dalam pengobatan radioterapi.

B. Proses Terjadinya Sinar X

1. Di dalam tabung roentgen ada katoda dan anoda dan bila katoda (filament)

dipanaskan lebih dari 20.000 derajat C sampai menyala dengan mengantarkan listrik

dari transformator, 

2. Karena panas maka electron-electron dari katoda (filament) terlepas, 

3. Dengan memberikan tegangan tinggi maka electron-elektron dipercepat gerakannya

menuju anoda (target),

4. Elektron-elektron mendadak dihentikan pada anoda (target) sehingga terbentuk panas

(99%) dan sinar X (1%), 

5. Sinar X akan keluar dan diarahkan dari tabung melelui jendela yang disebut

diafragma, 

6. Panas yang ditimbulkan ditiadakan oleh radiator pendingin.

Gambar 1. Tabung Roentgen

C. Sumber sinar-x.

Salah satu cara untuk membangkitkan sinar-x adalah dengan cara menembakan

elektron yang berenergi kinetik (berkecepatan) tinggi pada suatu target (anoda).

Pembangkit (sumber) sinar-x jenis ini berdasarkan keadaan target (anoda) dapat

dibedakan menjadi dua jenis sumber sinar-x, yaitu sumber sinar-x yang beranoda diam

(fixed anode x-ray source) dan sumber sinar-x dengan anoda berputar (rotating anode x-

ray source). Kedua jenis sumber sinar-x ini akan dijelaskan pada bagian berikut ini.

Sumber sinar-x beranoda diam. Komponen utama sumber sinar-x yang beranoda

diam adalah sebuah anoda, sebuah katoda (K), sebuah filamen (F) sebagai sumber

elektron, sebuah sumber tegangan tinggi (HV) untuk anoda dan katoda,dan sebuah

tegangan rendah (V) untuk filamen. Sumber sinar-x jenis ini secara skema ditunjukkan

pada gambar

Gambar 2. Skema sumber sinar-x beranoda tetap.

Filamen yang diberi catu daya dari sumber teganganrendah (V) akan

mengeluarkan elektron secara termal. Elektron-elektron ini selanjutnya dipercapat oleh

tegangan tinggi (HV) yang timbul antara anoda dan katoda, sehingga mereka

memperoleh energi kinetik yang sangat besar. Pada saat menumbuk anoda elektron-

elektron ini akan melepaskan energi kinetiknya. Sebagian kecil dari energi tersebut

berubah menjadi energi gelombang elektromagnetik yang kita sebut sinar-x, sedangkan

sebagian besar dari energi kinetik itu berubah menjadi panas yang numpuk pada anoda.

Berkas sinar-x yang dihasilkan dapat terdiri atas dua jenis sinar-x. Jenis pertama adalah

sinar-x polikhromatik, yaitu sinar-x yang berasal dari akibat pengereman elektron oleh

anoda. Berkas sinar-x jenis ini sering disebut sinar-x bremsstrahlung (sebuah kata dalam

bahasa Jerman yang berarti pengereman). Jenis kedua adalah sinar-x monokhromatik,

yaitu sinar-x yang berasal dari adanya transisi eksitasi di dalam anoda. Kedua jenis sinar-

x ini akan dijelaskan secara rinci di dalam pasal berikutnya.

Disamping komponen-komponen utama tersebut di atas, sumber sinar-x ini

sering juga dilengkapi dengan komponen lainnya, seperti aliran air dingin melaui anoda

yang berfungsi untuk mengeluarkan panas yang timbul padaanoda.

Sumber sinar-x dengan anoda berputar. Pada prinsipnya, komponen utama dari

sumber sinar-x dengan anoda berputar adalah sama dengan komponen utama dari

sumber sinar-x yang beranoda diam. Tetapi perbedaan yang paling mencolok diantara

keduanya adalah bahwa anoda pada sumber sinar-x ini diputar oleh sebuah motor listrik

dengan kecepatan yang sangat tinggi. Hal ini dimaksudkan supaya elektron-elektron

akan menumbuk anoda pada tempat yang selalu berbeda. Keuntungan dari cara ini

adalah untuk mengurangi panas yang timbul pada anoda sehingga sumber sinar-x jenis

ini dapat menghasilkan berkas sinar-x yang berdaya besar. Sebagai perbandingan,

sumber sinar-x beranoda diam hanya mampu menghasilkan sumber sinar-x yang berdaya

kurang lebih 2 kilowatt (kW) sementara sumber sinar-x yang beranoda berputar mampu

menghasilkan berkas sinar-x dengan daya maksimum sebesar 18 kW.

Gambar 3. Orientasi anoda dan filamen pada sumber sinar-x dengan anoda berputar.

(a) orientasi geometri titik, (b) orientasi geometri garis.

Pada orientasi geometri titik, noktah sumber sinar-x pada anoda akan tampak dari

jendela seperti sebuah titik sumber, sedangkan padaorientasi geometri garis noktah

tersebut akan tampak dari jendela seperti sebuah garis sumber. Kedua jenis orientasi ini

dengan mudah dapat diperoleh dari sumber sinar-x jenis initanpa harus mengganggu

susunan alat-alat eksperimen lainnya.

Di sisi lain, kelemahan sumber sinar-x dengan anoda berputar adalah :

1. Harganya jauh lebih mahal

2. Untuk memperoleh sinar-x dengan daya yang besar,sumber ini memerlukan pompa

pengisap udara yang sangat baik untuk dapat memvakumkan ruang anoda-katoda.

D. Spektrum sinar-x

Berkas sinar-x yang dihasilkan oleh sebuah sumber dapat terdiri atas dua jenis

spektrum, yaitu spetrum kontinyus dan spektrum diskrit. Spektrum kontinyus dan

spektrum diskrit masing-masing sering juga disebut polikhromatik dan monokhromatik.

Spektrum kontinyus sinar-x timbul akibat adanya pengereman elektron-elektron

yang berenergi kinetik tinggi oleh anoda. Pada saat terjadi pengereman tersebut,

sebagian dari energi kinetiknya diubah menjadi sinar-x. Proses pengereman ini dapat

berlangsung baik secara tiba-tiba ataupun secara perlahan-lahan, sehingga energi sinar-x

yang dihasilkannya akan memiliki rentang energi yang sangat lebar. Jika elektron-

elektron tersebut direm secara tiba-tiba, maka seluruh energi kinetiknya akan diubah

seketika menjadi energi sinar-x dan energi panas yang numpuk pada anoda. Energi sinar-

x ini merupakan energi tertinggi yang dapat dihasilkan oleh sebuah sumber sinar-x. Atau

dengan kata lain panjang gelombang sinar-x ini merupakan panjang gelombang

terpendek (λmin) yang dapat dihasilkan oleh sebuah sumber. Tetapi jika elektron-elektron

itu direm secara perlahan, maka energi kinetiknya akan diubah secara perlahan pula

menjadi energi sinar-x dan energi panas, sehingga sinar-x yang dihasilkannya akan

berenergi yang bervariasi sesuai dengan besarnya energi kinetik yang diubahnya. Sinar-x

ini akan memiliki panjang gelombang (energi) yang berbeda, sehingga karena itulah

sinar-x ini sering disebut sinar-x polikhromatik. Sinar-x yang dihasilkan oleh adanya

pengereman elektron baik secara tiba-tiba atau pun secara perlahan sering disebut sinar-x

bremsstrahlung. Spektrum sinar-x bremsstrahlung ini ditunjukkan didalam Gambar 4.

Gambar 4. menunjukan spektrum sinar-x bremstrahlung untuk beberapa harga tegangan

tinggi yang digunakan. Dari Gambar 4 tersebut dapatkita lihat bahwa makin besar

tegangan tinggi yang digunakan makin kecil harga λmin yang dihasilkan. Nilai λmin ini

secara matematik dapat ditentukan sebagai barikut. Jika elektron yang berenergi kinetik

tinggi itu direm secara tiba-tiba oleh anoda maka seluruh energi kinetiknya akan secara

tiba-tiba pula diubah menjadi energi sinar-x tertinggi (hfmax) dan energi panas (Q). Jadi

jika energi kinetik elektron yang bergerak di dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh

tegangan tinggi dinyatakan oleh eV, maka:

eV = hfmax+ Q.

atau

eV = hc/λmin+ Q,

sehingga

λmin= hc/(eV - Q),

dimana h adalah konstanta Planck, c adalah cepat rambat cahaya, e adalah muatan listrik

elektron, dan V adalah nilai tegangan tinggi yang digunakan. Dalam prakteknya,

spektrum bremstrahlung ini jarang digunakan untuk kegiatan eksperimen dan bahkan

sering dihindari karena ia memiliki panjang gelombang yang bermacam-macam. Posisi

puncak spektrum bremsstrahlung terletak pada

23 Emax atau pada

32 λmin , karena Emax

berbanding terbalik dengan λmin. Untuk menghidari penumpukan panas (Q) pada anoda,

setiap sumber sinar-x yang berdaya besar biasanya selalu dilengkapi dengan aliran air

dingin untuk membuang panas (Q) yang timbul.

Gambar 4. Spektrum sinar-x bremstrahlung untuk tegangan tinggi

beberapa harga tegangan tinggi. V3> V2> V1.

Sinar-x yang lebih bermanfaat dan sering digunakandalam setiap kegiatan

eksperimen adalah sinar-x monokhromatik dan sering disebut sinar-x karakteristik.

Sinar-x monokhromatik (sinar-x karakteristik) ini timbul akibat adanya proses transisi

eksitasi elektrondi dalam anoda. Sinar-x ini timbul secara tumpang tindih dengan

spektrum bremstrahlung. Disamping panjang gelombangnya yang monokhromatik,

inensitas sinar-x monokhromatik ini jauh lebih besar dari pada intensitas sinar-x

bremstrahlung. Proses terjadinya sinar-x monokhromatik ini dapat dijelaskan sebagai

berikut. Jika energi kinetik elektron itu sama dengan atau lebih besar dari padaenergi

eksitasi atom-atom di dalam anoda maka pada saat elektron-elektron tersebut menumbuk

anoda, atom-atom tersebut akan tereksitasi sehingga pada saat atom-atom tersebut

kembali ke kaadaan ekuilibriumnya mereka akan melepaskan energinya dalam bentuk

foton gelombang elektromagnetik yang kita sebut sinar-x sinar-x karakteristik. Karena

tingkat-tingkat energi di dalam atom-atom itu terkuantisasi maka sinar-x yang

dipancarkannya akanmemiliki panjang gelombang atau energi yang tertentu, sehingga

sinar-x ini disebut sinar-x monokhromatik. Sebagai contoh, apabila sinar-x ini timbul

akibat transisi elektrondari kulit L ke kulit K maka sinar-x ini akan memiliki energi E =

EL- EK. Garis spektrum sinar-x tersebut lazim dinamai Kα, sehingga panjang

gelombangnya sering disebut λ−Κα. Nama-nama garis spektrum lainnya adalah Kβ

(untuk transisi dari kulit M ke kulit K), Kγ(untuk transisi dari kulit N ke kulit K), dan

seterusnya. Jika transisi itu terjadi dari tingkat-tingkat energi yang lebih tinggi ke kulit L,

maka nama-nama untuk garis-garis spektrum sinar-x yang dihasilkannya adalah Lα, Lβ,

Lγ, .... dst., untuk transisi yang terjadi masing masing dari kulit M, N, O, ...., dst. Apabila

kita bandingkan dengan sinar-x bremsstrahlung, sinar-x karakteristik tersebut muncul

secara tumpang tindih di dalam spektrum bremsstahlung, seperti ditunjukkan dalam

Gambar 5.

Gambar 5. Sinar -x karakteristik Kα dan Kβ yang tumpang tindih di dalam

spektrum bremsstrahlung

Nilai λ sinar-x karakteristik ini tidak bergantung pada besarnya tegangan tinggi

yang digunakan, tetapi ia hanya bergantung pada jenis bahan anoda yang digunakan. Hal

ini akan dibahas lebih rinci di dalam uraian tentang hukum Allah swt tentang

λkarakteristik yang dirumuskan oleh Moseley. Garis-garis spektrum tersebut di atas

sebetulnya masih dapat diuraikan menjadi beberapa panjang gelombang, seperti Κα

menjadi Κα1 dan Kα2 atau Kβ menjadi Kβ1dan Kβ2, sehingga kata “monokhromatik” di

atas masih belum tepat. Tetapi karena perbedaan antara panjang gelombangΚα1dan Kα2

tersebut sangat kecil sehingga sangat sulit untuk dibedakan, maka orang masih lazim

menyebut garis-garis spektrum Καdan Kβ tersebut di atas sebagai garis spektrum

monokhromatik.

E. Karakteristik Sinar-X

Sinar-X dapat pula terbentuk melalui proses perpindahan elektron suatu atom

dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah. Adanya tingkat-

tingkat energi dalam atom dapat digunakan untuk menerangkan terjadinya spektrum

sinar-X dari suatu atom (Gambar 6). Sinar-X yang terbentuk melalui proses ini

mempunyai energi yang sama dengan selisih energi antara kedua tingkat energi

elektron tersebut. Karena setiap jenis atom memiliki tingkat-tingkat energi elektron

yang berbeda-beda maka sinar-X yang terbentuk dari proses ini disebut karakteristik

Sinar-X

Gambar 6. Ilustrasi transisi elektron dalam sebuah atom (Beck, 1977)

Karakteristik Sinar-X terjadi karena elektron yang berada pada kulit K terionisasi

sehingga terpental keluar. Kekosongan kulit K ini segera diisi oleh elektron dari kulit

diluarnya. Jika kekosongan pada kulit K diisi oleh elektron dari kulit L, maka akan

dipancarkan karakteristik sinar-X Kα. Jika kekosongan itu diisi oleh elektron dari kulit

M, maka akan dipancarkan karakteristik Sinar-X Kβ dan seterusnya (Beck, 1977).

E. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran

Pendekatan : Scientific Approach

Pertemuan Metode Pembelajaran Model Pembelajaran

Pertama Demonstrasi, Diskusi, Perentasi,

Penugasan

Cooperative Learning

Kedua Diskusi kelompok, Eksperimen virtual,

Ceramah,

Cooperative Learning

Ketiga Diskusi kelompok, , Ceramah, Cooperative Learning STAD

Keempat Diskusi kelompok, , Ceramah, Cooperative Learning STAD

F. Kegiatan Pembelajaran

Pertemuan Pertama

Kegiatan Deskripsi Kegiatan PembelajaranAlokasi

Waktu

Pendahuluan 1. Guru mengucapkan salam dan berdo’a bersama siswa sebelum memulai pelajaran

2. Guru memberikan apersepsi untuk mendorong rasa

ingin tahu melalui pertanyaan bagaimana caranya

para ahli fisika dan astronomi menaksir suhu

Matahari dan bintang –bintang yang lebih jauh ?

2. Menyampaikan tujuan pembelajaran (produk, proses, sikap sosial dan karakter).

3 Menit

Kegiatan Inti Mengamati.

1. Siswa mengamati video dahsyatnya cahaya matahari

Menanya

Membimbing siswa untuk mengajukan pertanyaan

tentang hasil pengamatan yang telah dilaksanakan

misalnya:

1. Bagaimanakah caranya para ahli fisika menaksir suhu Matahari?

Mengeksplorasi

1. siswa dalam kelompok kooperatif (3-4 siswa) dengan tujuan untuk bekerjasama melakukan diskusi mengenai konsep foton

2. Guru membagikan LDS tentang konsep foton3. Tiap kelompok melakukan diskusi sesuai dengan

petunjuk LDS

Mengasosiasi

1. Dengan panduan LDS konsep foton Siswa

14 Menit

diharapkan mampu bekerja sama dalam mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan pada LDS terkait teori kuantum.

Mengkomunikasikan1. Dari hasil diskusi siswa diminta menyampaikan hasil

diskusi yang mereka lakukan dengan santun.2. Dari hasil diskusi kelas guru bersama peserta didik

menyimpulkan dari serangkaian kegiatan pembelajaran.

Kegiatan

Akhir

1. Guru memberikan tugas individu untuk mengerjakan soal tambahan yang diharapkan siswa dapat mengerjakannya dengan penuh tanggung jawab.

2. Guru mengingatkan siswa untuk mempelajari materi Fotolistrik dan meminta siswa mencari sumber belajarnya baik dari buku atau internet

3. Guru memimpin do’a sebelum menutup pembelajaran.

3 Menit

Pertemuan 2

Kegiatan Deskripsi Kegiatan Alokasi

Waktu

Pendahuluan 1. Guru membuka pelajaran dengan memberi salam.2. Guru mempersilahkan salah satu pseserta didik

untuk memimpin berdoa, dan kemudian mengecek kehadirannya.

3. Guru memotivasi dengan memperlihatkan gambar – gambar yang merupakan penerapan efek fotolistrik dalam kehidupan sehari – hari, seperti mesin fotocopi dan sel surya.

4. Guru memberi apersepsi dengan memberi pertanyaan mengenai pelajaran sebelumnya, yaitu tentang foton.

10 menit

Inti Mengamati1. Peserta didik mengamati tayangan animasi fotolistrik

yang akan dugunakan untuk percobaan virtual.

70 menit

Menanya2. Siswa menanyakan tentang hal – hal yang belum

jelas mengenai percobaan virtual yang akan dilakukan.

Mengeksplorasi3. Siswa melakukan percobaan virtual efek fotolistrik

menggunakan animasi, kemudian memasukan data hasil percobaan ke dalam tabel pengamatan.

4. Siswa berdiskusi untuk menjawab pertanyaan yang ada di LKS.

Mengasosiasi5. Siswa mengolah data dari hasil pengamatan untuk

mencari pengaruh intensitas foton terhadap jumlah fotoelektron, pengaruh frekuensi terhadap jumlah elektron, mencari persamaan energi kinetik, dan contoh penerapan fotolistrik dalam kehidupan sehari – hari.

Mengkomunikasi 6. Perwakilan dari siswa menyampaikan hasil diskusi

kelompoknya dan kelompok yang lain memberi tanggapan.

7. Guru memberikan umpan balik atau memberi informasi jawaban yang tepat kepada siswa

Penutup 1. Guru menyimpulkan/menjelaskan kembali materi pelajaran yang telah dipelajari.

2. Guru memberi tugas rumah untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya.

4. Guru mengingatkan siswa untuk mempelajari materi efek compton dan pasangan produksi serta meminta siswa mencari sumber belajarnya baik dari buku atau internet

3. Guru menutup pelajaran dengan mengucapkan salam.

10 menit

Pertmuan 3

Kegiatan Deskripsi Kegiatan Alokasi Waktu

Pendahuluan 1. Guru membuka pelajaran dengan memberi salam dan mengecek kehadiran siswa.

2. Siswa berdoa sebelum pembelajaran dimulai.3. Guru memberikan apersepsi dengan mengingatkan

kembali materi sebelumnya tentang foton dan efek fotolistrik

5 menit

4. Guru menyampaikan tujuan pembelajaran dan kegiatan apa yang akan dilakukan pada pelajaran hari itu.

Inti Mengamati1. Siswa mengamati video efek compton yang ditampilkan

oleh guru2. Siswa membaca literatur baik dari buku atau internet

untuk menjelaskan efek compton dan produksi pasanganMenanyakan3. Dari membaca literatur, siswa menanyakan hal-hal tidak

dipahaminy, misalnya:- Bagaimana proses terjadinya efek compton dan

produksi pasangan

Mengeksplorasi4. Siswa membentuk kelompok sehingga terdapat 6

kelompok di dalam 1 kelasnya.5. Setiap kelompok siswa menerima Lembar Kerja Siswa

(LKS).6. Siswa mencari dan mengumpulkan literatur baik dari

buku maupun dari internet tentang efek compton, diagram tumbukan dan momentum tumbukan foton dengan elektron bebas, hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum untuk penjabaran pergeseran panjang gelombang compton serta produksi pasangan

7. Siswa melakukan diskusi untuk menjelaskan pengertian tentang efek compton, diagram tumbukan dan momentum tumbukan foton dengan elektron bebas, hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum untuk penjabaran pergeseran panjang gelombang compton serta produksi pasanganuntuk menjelaskan produksi pasangan

8. Guru menilai sikap siswa dalam kerja kelompok.9. Guru membimbing siswa dalam melakukan kegiatan

diskusi sesuai petunjuk LKS.

Mengasosiasi10. Siswa menyimpulkan menyiapkan hasil diskusi mereka

tentang efek compton dan pasangan produksi untuk dipresentasikan di depan kelas

11. Siswa menerapkan persamaan efek compton untuk menyelesaikan permasalahan dalam soal-soal yang disajikan oleh guru.

12. Guru menilai kerjasama dan tanggungjawab siswa dalam kerja kelompok

Mengkomunikasikan13. Perwakilan salah satu kelompok mempresentasikan hasil

diskusi kelompoknya dengan difasilitasi guru dalam diskusi kelas.

14. Siswa lain dalam kelompok menanggapi presentasi temannya.

75 menit

15. Guru menanggapi hasil diskusi siswa dan memberi jawaban atau informasi yang tepat untuk memberikan penguatan pemahaman.

Penutup 1. Siswa mengerjakan soal Quiz yang diberikan guru2. Guru bersama siswa menyimpulkan kembali materi

tentang efek compton dan produksi pasangan 3. Guru memberikan penghargaan kepada individu dan

kelompok yang kinerjanya baik5. Guru mengingatkan siswa untuk mempelajari materi

sinar x dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari serta meminta siswa mencari sumber belajarnya baik dari buku atau internet

4. Guru menutup pelajaran dengan mengucapkan salam.

10 menit

Pertmuan 4

Kegiatan Deskripsi Kegiatan Alokasi Waktu

Pendahuluan 1. Guru membuka pelajaran dengan memberi salam dan mengecek kehadiran siswa.

2. Siswa berdoa sebelum pembelajaran dimulai.3. Guru memberikan apersepsi dengan mengingatkan

kembali materi sebelumnya tentang foton dan efek fotolistrik serta efek compton

4. Guru menyampaikan tujuan pembelajaran dan kegiatan apa yang akan dilakukan pada pelajaran hari itu.

5 menit

Inti Mengamati5. Siswa mengamati video tentang sinar x

Menanyakan6. Dari mengamati video, siswa menanyakan hal-hal

tidak dipahaminy, misalnya:- Bagaimana proses terjadinya sinar x?- Bagaimana sifat-sifat sinar x?- Bagaimana sepektrum sinar x?

Mengeksplorasi7. Siswa membentuk kelompok sehingga terdapat 6

kelompok di dalam 1 kelasnya.8. Setiap kelompok siswa menerima Lembar Kerja

Siswa (LKS).9. Siswa mencari dan mengumpulkan literatur baik dari

buku maupun dari internet tentang sinar x dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

10.Siswa melakukan diskusi untuk menjelaskan sinar x dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

11.Guru menilai sikap siswa dalam kerja kelompok.12.Guru membimbing siswa dalam melakukan kegiatan

diskusi sesuai petunjuk LKS.

75 menit

Mengasosiasi13. Siswa menyimpulkan menyiapkan hasil diskusi

mereka tentang mekanisme terbentuknya sinar x, sifat-sifat sinar x, sperktrum sinar x, panjang gelombang minimum serta aplikasi sinar x dalam kehidupan sehari-hari

14. Guru menilai kerjasama dan tanggungjawab siswa dalam kerja kelompok

Mengkomunikasikan15. Perwakilan salah satu kelompok mempresentasikan

hasil diskusi kelompoknya dengan difasilitasi guru dalam diskusi kelas.

16. Siswa lain dalam kelompok menanggapi presentasi temannya.

17. Guru menanggapi hasil diskusi siswa dan memberi jawaban atau informasi yang tepat untuk memberikan penguatan pemahaman.

Penutup 18. Siswa mengerjakan soal Quiz yang diberikan guru

19. Guru bersama siswa menyimpulkan kembali materi tentang sinar x dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

20. Guru memberikan penghargaan kepada individu dan kelompok yang kinerjanya baik

6. Guru memberikan tugas akhir untuk masing-masing kelompok membuat makalah tentang aplikasi efek fotolistrik dan sinar x dalam kehidupan sehari-hari

7. Guru menutup pelajaran dengan mengucapkan salam.

10 Menit

G. Alat/Bahan, Media dan Sumber Belajar

Pertemuan Alat/Bahan dan Media Sumber Belajar

Pertama LDS, Power Point - Tipler. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

- Beiser.1995.Konsep Fisika Modern Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga

- Fisika Untuk SMA/MA Kelas XII Kurikulum 2013

- Bambang Haryadi.Fisika Untuk SMA/MA Kelas XII.2009.Pusat Perbukuan.Jakarta

- Purwoko dan Fendi. 2010. Fisika 3. Jakarta: Yudhistira

- e-dukasi.net- http:// solarsuryaindonesia .com/

Kedua LKS, animasi Flash

Ketiga Video, LKS, LCD

Keempat Video, LKS, LCD

info/mengenal-teknologi-solar-pv- http://www.fisikanet.lipi.go.id/

utama.cgi?cetakartikel&1125385480

- http://paarif.com/efek-fotolistrik- 2/

- http:// fiqriscientist.blogspot.com/2009/01/bagaimanakah-cara-kerja-mesin-fotocopy.html

- http://id.wikipedia.org/wiki/ Mesin_fotokopi

H. Penilaian

Pada tiap pertemuan masing-masing terdapat penilaian tes hasil belajar yang meliputi:

- tes hasil belajar kognitif : soal evaluasi (terlampir)

- tes hasil belajar kinerja : lembar observasi (terlampir)

- tes hasil belajar sikap : lembar observasi (terlampir)

Kepala SMA

( )

…………….., ……… 2014

Guru Mata Pelajaran Fisika

( )

Catatan :

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

……………..