UJIAN TENGAH SEMESTER

FISIKA MODERN

1. Dalam pembahasan cahaya sebagai gelombang dan cahaya sebagai partikel.

Berikanlah ulasan contoh tokoh yang berperan dalam pembahasan tersebut!

De Broglie lahir di Perancis, 15 Agustus 1892. Ia berasal dari keluarga yang

cukup terkenal dalam sejarah perancis. Karena telah melayani raja-raja Perancis

beratus-ratus tahun, ia mulai tertarik dengan ilmu pengetahuan alam, karena

tertapengaruh oleh filsafat dan karya-karya Poincare.

karya dan penemuan :

Jurnal vak Fisika Perancis (Annales De Physique), merumuskan bentuk persamaan

dualime gelombang.

Pada tahun 1924, Louis de Broglie, seorang ahli fisika dari prancis mengemukakan

hipotesis tentang gelombang materi. Gagasan ini adalh timbale balik daripada gagasab

partikel cahaya yang dikemukakan Max Planck. Louis de Broglie meneliti keberadaan

gelombang melalui eksperimen difraksi berkas elektron. Dari hasil penelitiannya

inilah diusulkan materi mempunyai sifat gelombang di samping partikel, yang

dikenal dengan prinsip dualitas.

Sifat partikel dan gelombang suatu materi tidak tampak sekaligus, sifat yang tampak

jelas tergantung pada perbandingan panjang gelombang de Broglie dengan

dimensinya serta dimensi sesuatu yang berinteraksi dengannya. Pertikel yang

bergerak memiliki sifat gelombang. Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan

kilat. Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat gelombang

berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat pertikel berbentuk suara.

Gelombang Materi

Hipotesis tentang gelombang materi berasal dari gagasan foton Einstein. Kemudian

diterapkan Louis de Broglie pada 1922, sebelum Compton membuktikannya, untuk

menurunkan Hukum Wien (1896)

Penyajiannya secara terinci dan lebih luas kemudian menjadi bahan tesis doktoralnya

yang ia pertahankan pada November 1924 di Sorbonne, Paris. Tesis ini berangkat dari

dua persamaan yang telah dirumuskan Einstein untuk foton, E=hf dan p=h/. Dalam

kedua persamaan ini, perilaku yang "berkaitan" dengan partikel (energi E dan

momentum p) muncul di ruas kiri, sedangkan ruas kanan dengan gelombang

(frekuensi f dan panjang gelombang , baca: lambda). Besaran h adalah tetapan alam

yang ditemukan Planck, tetapan Planck.

Secara tegas, de Broglie mengatakan bahwa hubungan di atas juga berlaku untuk

partikel. Ini merupakan maklumat teori yang melahirkan gelombang partikel atau de

Broglie. Untuk partikel, seperti elektron, momentum p adalah hasilkali massa

(sebanding dengan berat) dan lajunya. Karena itu, panjang gelombang de Broglie

berbanding terbalik dengan massa dan laju partikel. Sebagai contoh, elektron dengan

laju 100 cm per detik, panjang gelombangnya sekitar 0,7 mm.

Menurut de Broglie, partikel yang bergerak sangat cepat, mempunyai cirri-ciri

gelombang. Sifat-sifat gelombang dari partikel dinyatakan dalam persamaan:

= h/mv

dimana: = panjang gelombang

m = massa partikel

v = kecepatan

h = tetapan Planck

persamaan diatas dikenal dengan nama persamaan de Broglie dimana persamaan ini

dapat dipergunakan untuk menghitung besarnya panjang gelombang dari suatu

partikel yang bergerak dengan kecepatan v.

2. Carilah frekuensi perputaran elektron dalam model klasik dari atom hidrogen. Dalam

daerah spektrum manakah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sebesar itu?

3. Carilah bilangan kuantum yang menentukan orbit bumi mengelililngi matahari. Massa

bumi ialah 6 x 1024

kg. Jejari orbitalnya adalah 1,5 x 1011

m dan kelajuan orbitalnya 3

x 104 m/s!

4. Berapa perputaran yang dibuat oleh elektron pada keadaan n= 2 dari atom hidrogen

sebelum elektron tersebut jatuh ke keadaan n = 1!

5. Tunjukkan bahwa frekuensi foton yang dipancarkan atom hidrogen ketika pindah dari

tingkat (n+1) ke tingkat n selalu berada diantara frekuensi perputaran elektron pada

orbit- orbit itu!