Tuesday, 19 January 2016

Materi Fisika Modern dan Radioaktivitas


Teori Relativitas Khusus Einstein
 



  1. Hukum-hukum fisika dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan yang sama untuk semua kerangka acuan inersia
  2. Besar kecepatan cahaya dalam ruang hampa sama untuk setiap pengamat dan tidak bergantung pada keadaan gerak pengamat.
teori relativitas khusus einstein

teori relativitas khusus einstein

Dari hasil percobaannya, selisih waktu ini sangat kecil dan tidak mungkin diamati secara manual. Namun, jika digunakan cara-cara optik hal ini akan memberikan ketelitian yang sangat tinggi. Salah satunya melalui pola interferensi. Berkasa cahaya yang dipantulkan dan diteruskan oleh kaca setengah cermin, tentu memiliki fase yang berbeda sehingga akan terlihat suatu pola interferensi. Jika diamati melalui layar pengamat, akan memperlhatkan perbedaan tersebut. Ternyata percobaan Michelson-Moerly sangat mengejutkan karena dari hasil pengamatan terhadap pola interferensi tidak terlihat perbedaan fase. Hal ini berarti tidak terdapat perbedaan antara waktu yang diperlukan oleh cahaya untuk pulang pergi dalam arah sejajar dengan aliran eter dan arah tegak lurus terhadap aliran eter. Dua hal penting yang dapat disimpulkan dari percobaan Michelson-Moerly yaitu sebagai berikut:

  1. Hipotesis tentang medium yang disebut eter tidak dapat dibuktikan. Dengan kata lain eter itu tidak ada.
  2. Kecepatan cahaya adalah sama untuk segala arah tidak tergantung pada gerak bumi.


teori relativitas khusus einstein

teori relativitas khusus einstein
teori relativitas khusus einstein

teori relativitas khusus einstein
teori relativitas khusus einstein

teori relativitas khusus einstein
teori relativitas khusus einstein

teori relativitas khusus einstein

  1. Energi total : E = m.c2
  2. Energi diam : E0 = mc2
  3. Energi kinetik : Ek = E – E0
teori relativitas khusus einstein
teori relativitas khusus einstein

Radiasi Benda Hitam

Jika sebuah sinar cahaya masuk ke dalam logam berongga melalui lubang kecil, maka sinar cahaya tersebut akan mengalami pemantulan berkali-kalioleh permukaan dalam logam dan kemungkinannya kecil untuk keluar dari dalam logam berongga. Sehingga, dengan kata lain semua cahaya yang mengenai permukaan logam melalui lubang kecil tersebut akan diserap olrh logam berongga. Akan tetapi jika logam berongga tersebut dipanaskan, maka intensitas cahaya yang dipancarkan melalui lubang kecil lebih besar dari intensitas cahaya yang dipancarkan oleh permukaan logam, sehingga dalam hal ini, lubang kecil pada logam berongga tersebut bersifat sebagai benda hitam.

Hukum Stefan-Boltzman
radiasi benda hitam
radiasi benda hitam
Kita telah memahami bahwa benda hitam merupakan pemancar yang baik. Oleh karena itu, pada saat menyerap energi foton cahaya, benda hitam akan memancarkannya kembali. Pada saat tersebut, sudu hitam akan terdorong ke depan (searah cahaya). Dorongan ini menyebabkan sudu berputar.

Teori Reyleight-Jeans
Oleh karena itu, energi termal yang dipancarkan benda hitam juga bersifat kontinu. Jadi menurut Reyleigh-Jeans, energi benda hitam bersifat kontinu.

Hukum Pergeseran Wein
radiasi benda hitam
c = cepat rambat cahaya (mK)

Teori Kuantum Planck
slide19


perkembangan model atom

perkembangan model atom


perkembangan model atom

Pada tahun 1879, Sir William Crookes melakukan sebuah percobaan dengan menggunakan tabung sinar katode (CRT) atau disebut juga tabung Crookes. Tabung Crookes terdiri dari tabung kaca bertekanan rendah yang didalamnya dipasang dua buah elektroda (anoda dan katoda) dan ujung tabung dekat anoda dilapisi zat fluoresensi (misalnya ZnS). Ketika elektroda pada tabung Crookes dihubungkan dengan sumber tegangan tinggi, maka dari katoda akan terpancar seberkas sinar yang tidak tampak menuju ke anoda yang yang ditunjukkan dengan berpendarnya layar fluoresensi di dekat anoda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sinar katoda dibengkokkan oleh medan listrik dan medan magnet serta dapat memutar baling-baling yang dipasang pada lintasan sinar katoda. Karena itu, sinar katoda merupakan partikel yang mempunyai muatan dan massa. Karena dalam medan listrik sinar katoda dibelokkan ke kutub positif, maka partikel-partikel sinar katoda merupakan partikel-partikel bermuatan negatif. Partikel sinar katoda G.J Stoney diberi nama elektron. Jika bahan katoda diganti dengan logam lain, selalu dihasilkan sinar katoda serupa, sehingga dapat disimpulkan bahwa partikel-partikel sinar katoda (elektron) terdapat pada setiap materi.
perkembangan model atom

perkembangan model atom
perkembangan model atom

perkembangan model atom

perkembangan model atom

perkembangan model atom

perkembangan model atom

perkembangan model atom


  1. Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif. Inti atom yang mengandung hampir seluruh massa atom dan dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif seperti model tata surya.
  2. Secara keseluruhan atom bersifat netral karena jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif.
  3. Selama mengelilingi inti, gaya sentripetal pada elektron terbentuk dari gaya tarik menarik antara elektron dengan gaya inti atom.
perkembangan model atom

  1. Teori Rutherford bertentangan dengan teori gelombang elektromagnetik Maxwell. Berdasarkan teori gelombang elektromagnetik Maxwell, partikel-pertikel bermuatan listrik yang bergerak dengan kecepatan seperti elektron yang mengelilingi inti atom akan memancarkan enegri dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik. Karena elektron merupakan partikel bermuatan negatif, maka selama mengelilingi inti elektron akan memancarkan energi terus menerus dan elektron akan jatuh ke inti. Dalam hal ini, jika teori atom Rutherford benar, maka lintasan elektron mengelilingi inti berbentuk spiral sedangkan kenyataannya hal ini tidak pernah terjadi.
  2. Teori atom Rutherford tidak mampu menjelaskan spektrum atom hidrogen. Jika atom Rutherford benar, maka selama mengelilingi inti, elektron akan memancarkan gelombang elektromagnetik secara kontinu tetapi kenyatannya berbeda gelombang yang dipancarkan berupa spektrum garis.
perkembangan model atom

  1. Elektron pada atom mengelilingi inti pada lintasan tertentu yang disebut lintasan stasioner. Pada lintasan ini, elektron tidak menyerap atau melepaskan energi dan elektron mempunyai momentum sudut yang besarnya merupakan kelipatan dari
  2. Elektron akan melepaskan energi jika elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah dan elektron akan menyerap energi ketika berpindah dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi.
perkembangan model atom
perkembangan model atom
perkembangan model atom
perkembangan model atom
perkembangan model atom
perkembangan model atom
perkembangan model atom

  1. Model atom Bohr hanya dapat menjelaskan atom hidrogen, sedangkan untuk atom berelektron banyak tidak dapat dijelaskan dengan model atom Bohr.
  2. Lintasan elektron sebenarnya tidak sederhana seperti yang diajukan Bohr (lintasan lingkaran) tetapi lebih rumit dan mempunyai subkulit orbital
  3. Teori atom Bohr tidak dapat menjelaskan kejadian-kejadian dalam kaitan kimia dan tidak dapat menjelaskan pengaruh medan magnet terhadap spectrum atom.
perkembangan model atom
perkembangan model atom

perkembangan model atom
perkembangan model atom

perkembangan model atom

Model atom Scrodinger terbukti lebih tepat dan berdasarkan model inti. Penyelesaian ekstrak dari gelombang Schrodinger melahirkan empat buah besaran yaitu bilangan kuantum utama, bilangan kuantum orbital, bilangan kuantum magnetik dan bilangan kunatum spin.

1.Bilangan kuantum utama
perkembangan model atom
perkembangan model atom2.Bilangan kuantum orbital
perkembangan model atom

perkembangan model atom

perkembangan model atom 

3.Bilangan kuantum magnetik
perkembangan model atom
Nilai bilangan kuantum magnetik bergantung pada nilai bilangan kuantum orbital yaitu semua bilangan bulat mulai dari –l sampai +l termasuk nol

4.Bilangan kuantum spin
perkembangan model atom


radioaktivitas
radioaktivitas


radioaktivitas


radioaktivitas

  1. Inti-inti atom yang paling ringan memiliki jumlah proton dan neutron yang hampir sama.
  2. Nti atom yang lebih berat memerlukan lebih banyak neutron daripada proton. Inti atom yang paling berat memiliki jumlah neutron sekitar 51% atau 60% lebih banyak.
  3. Kebanyakan dari inti atom itu memiliki jumlah proton dan neutron berupa bilangan genap. Contohnya, partikel alfa (dua neutron dan dua proton) membentuk kombinas yang sangat stabil.

  1. Desinetgrasi, cenderung menghasilkan inti atom baru yang lebih dekat ke garis stabilitas dan terus berlangsung hingga terbentuk inti stabil.
  2. Inti atom di atas garis kestabilan memiliki kelebihan neutron dan cenderung meluruh dengan memancarkan partikel beta (b).
  3. Inti yang terletak di sebelah bawah garis stabilitas meluruh sehingga nomor atomnya berkurang. Perbandingan jumlah neutron dan protonya bertambah besar. Pada inti atom berat ini terjadi dengan memancarkan partikel alfa (a).
Radiasi yang dipancarkan oleh sebuah atom unsur radioaktivitas, seperti partikel alfa, partikel beta, dan sinar gamma, biasanya disebut sebagai sinar radioaktif.

1. Pemancaran sinar alfa
radioaktivitas
radioaktivitas

2. Pemancaran sinar beta
radioaktivitas
radioaktivitas
Dengan v adalah neutrino.

3. Pemancaran sinar gamma
Berbeda halnya dengan pemancaran sinar a dan sinar b yang memancarkan partikel bermuatan, pemancaran sinar g bukanlah berbentuk partikel bermuatan tetapi gelombang elektromagnetik. Jika pada pemancaran sinar a dan b terjadi perubahan struktur jumlah proton dan neutron, pada pemancaran sinar g tidak terjadi perubahan susunan partikel partikel pembentuk inti atom. Sinar g tidak memiliki massa maupun muatan. Oleh karena itu nuklidayang memancarkan sinar g tidak mengalami perubahan nomor atom maupun nomor massa. Pemancaran sinar g diawali oleh inti induk X yang secara spontan memancarkan sinar b dan membentuk inti baru Y’ yang berada dalam keadaan eksitasi. Selanjutnya, inti baru dalam keadaan eksitasi ini secara spontan memancarkan sinar g untuk menjadi inti stabil Y. Proses perubahan ini ditunjukkan sebagai berikut.
radioaktivitas
radioaktivitas
radioaktivitas
radioaktivitas

radioaktivitas
radioaktivitas

radioaktivitas
radioaktivitas
radioaktivitas

radioaktivitas

Radioisotop banyak digunakan dalam bidang kesehatan, biologi, industi, arkeologi, hidrologi dan bidang lainnya. Berikut ini contoh manfaat radioisotope dalam bidang-bidang tersebut.

1. Dalam bidang kedokteran.
radioaktivitas

Dalam dunia kedokteran nuklir, prinsip radiologi dimanfaatkan dengan memakai isotop radioaktif yang disuntikkan ke dalam tubuh. Kemudian, isotop tersebut ditangkap oleh kolektor di luar tubuh sehingga diperoleh gambaran yang menunjukkan distribusinya di dalam tubuh. Sebagai contoh, untuk mengetahui letak penyempitan pembuluh darah pada penderita penyakit penyempitan pembuluh darah, digunakan radioisitop natrium. Kemudian, jejak radioaktif tersebut dirunut dengan menggunakan pencacah Geiger. Letak penyempitan pembuluh darah ditunjukkan dengan terhentinya aliran natrium.

2.Dalam bidang biologi

Dalam bidang biologi, radioisotope digunakan untuk mempelajari beberapa proses dalam sel hidup dan mekanisme reaksi fotosintesis.

3.Dalam bidang industry .

Radioisotp yang banyak digunakan dalam bidang industry ialah kobalt-60 dan iridium-192 yang biasanya digunakan untuk mengetahui cacat dan kerusakan bahan dalam industry.

4.Dalam budang arkeologi

Dalam bidang arkeologi, radioisotope digunakan untuk menentukan unsur batuan atau fosil dengan menggunakan konsep peluruhan dan waktu paruh.

5.Dalam bidang hidrologi

Reaksi: