KATA PENGANTARAlhamdulillah penulis ucapkan kepada Allah Subhanahu Wa Taala yang telah memberikan segala nikmat-Nya terkhusus nikmat ilmu sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul Krisis Fisika klasik. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing AZIZAHWATI S.Si,M.Si yang telah memberikan tugas ini dan telah membimbing kelompok penulis dalam menyelesaikan makalah ini. Penulis mengharapkan sekiranya makalah ini dapat berguna bagi penulis dalam mengenal dan memahami aplikasi krisis fisika klasik. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun untuk membuat makalah yang lebih bagus dari makalah ini.

Pekanbaru, 1 Maret 2012

Penulis

DAFTAR ISI

HalamanKATA PENGANTAR..............................................................................................................1 DAFTAR ISI.........................................................................................................................2 BAB I...................................................................................................................................3 PENDAHULUAN...................................................................................................................3 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Latar Belakang.......................................................................................................3 Batasan Masalah....................................................................................................3 Rumusan Masalah..................................................................................................3 Tujuan Pembuatan Makalah..................................................................................3 Manfaat.................................................................................................................4

BAB II..................................................................................................................................5 ISI.......................................................................................................................................5 2.1 Radiasi Benda Hitam.................................................................................................5 2.2 Efek Fotolistrik........................................................................................................12 2.3 Efek Compton..........................................................................................................15 2.4 Hipotesis de Broglie dan Difraksi Elekron................................................................16 2.5 Teori Atom Bohr......................................................................................................20 BAB III...............................................................................................................................23 PENUTUP..........................................................................................................................23 3.1 Kesimpulan.............................................................................................................23 3.2 Saran.......................................................................................................................24 DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................................24

DAFTAR PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Fisika yang berkembang sampai akhir abad Sembilan belas dikenal sebagai fisika klasik dan mempunyai dua cabangutama yaitu mekanika Newtonian dan teori medan elektromagnetik Maxwellian. Mekanika klasik dicirikan oleh kehadiran partikel sebagai sesuatu yang terkurung di dalamruang. Istilah terkurung secara sederhana dapat dikatakansebagai adanya batas yang jelas antara materi dan sesuatu diluar dirinya atau lingkungannya. Fenomena yang ada dalam mekanika klasik adalah fenomena tumbukan antara partikel yang memungkinkan terjadinya transfer momentum dan energi.Sedangkan medan elektromagnetik dicirikan oleh kuantitas medan dari gelombang yang menyebar dalam ruang. Medan tersebar di dalam ruang bagai kabut dengan ketebalan yang berbedabeda dan menipis sampai akhirnya benar-benar lenyap. Batas antara ruang bermedan dan ruang tanpa medan tidak jelas atau kabur. Ciri utama fisika klasik adalah sifatnya yang common sense dan deterministik. Sampai menjelang abad kedua puluh, kedua teori tersebut ditambah termodinamika dipandang sebagai teori puncak (ultimate theory) yang mampu menjelaskan semua fenomena fisika. Sedangkan secara praktis, teori-teori tersebut telah memicu timbulnya revolusi industri. Fisika terus berkembang dan temuan baru terus didapatkan. Tetapi, beberapa fenomena fisis yang ditemukan di akhir abad sembilan belas berikut ini tidak dapat dijelaskan oleh teori klasik. Karenanya, orang mengatakan bahwa fisika klasik mengalami krisis ! 1.2 Batasan Masalah Pada makalah ini hanya disajikan tentang Krisis Fisika klasik 1.3 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, maka masalah yang akan penulis teliti adalah apa saja yang terkait dengan krisis fisika klasik. 1.4 Tujuan Pembuatan Makalah Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah : 1. Agar dapat mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan krisis fisika klasik. 2. Sebagai syarat untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika Kuantum.

1.1 Manfaat Adapun manfaat dari penulisan makalah mengenai Krisis Fisika Klasik adalah sebagai berikut: 1. Sebagai informasi dasar untuk mengetahui tentang pengantar fisika kuantum dan sejarah munculnya teori kuantum 2. Sebagai tindak lanjut manfaat di atas, dapat digunakan sebagai acuan dalam aplikasi dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari yang sering kita temui dan dapat menambah wawasan kita tentang fisika.

BAB II ISI2.1 Radiasi Benda Hitam Radiasi Panas

Panas (kalor) dari matahari sampai ke bumi melallui gelombang elektromagnetik. Perpindahan ini disebut radiasi, yang dapat berlangsung dalam ruang hampa. Radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akibat suhunya disebut radiasi panas (thermal radiation). Setiap benda secara kontinu memancarkan radiasi panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Bahkan sebuah kubus es pun memancarkan radiasi panas, sebagian kecil dari radiasi panas ini ada dalam daerah cahaya tampak. Walaupun demikian kubus es ini tak dapat dilihat dalam ruang gelap. Serupa dengan kubus es, badan manusia pun memancarkan radiasi panas dalam daerah cahaya tampak, tetapi intensitasnya tidak cukup kuat untuk dapat dilihat dalam ruang gelap. Setiap benda memancarkan radiasi panas, tetapi umunya benda terlihat oleh kita karena benda itu memantulkan cahaya yang dating padanya, bukan karena ia memacarkan radiasi panas. Benda baru terlihat karena meradiasikan panas jika suhunya melebihi 1000 K. Pada suhu ini benda mulai berpijar merah sepeti kumparan pemanas sebuah kompor listrik. Pada suhu di atas 2000 K benda berpijar kuning atau keputih-putihan, seperti besi berpijar putih atau pijar putih dari filamen lampu pijar. Begitu suhu benda terus ditingkatkan, intensitas relatif dari spectrum cahaya yang dipancarkannya berubah. Ini menyebabkan pergeseran dalam warnawarna spektrum yang diamati, yang dapat digunakan untuk menaksir suhu suatu benda.

Gambar 1.1 spektrum warna

Gambar 1.2

Secara umum bentuk terinci dari spectrum radiasi panas yang dipancarkan oleh suatu benda panas bergantung pada komposisi benda itu. Meskipun demikian hasil eksperimen menunjukkan bahwa ada satu kelas benda panas yang memancarkan spectra panas dengan kalor yang universal. Benda ini disebut benda hitam (black body). Benda hitam adalah suatu benda yang permukannnya sedemikian sehingga menyerap semua radiasi yang dactang padanya (tidak ada radiasi yang

dipantulkan keluar dari benda hitam). Dari pengamatan diperoleh bahwa semuabenda hitam pada suhu yang sama memancarkan radiasi dengan spektrum yang sama. Tidak ada benda yang hitam sempurna. Kita hanya dapat membuat benda yang mendekati benda hitam. Seperti ditunjukkan pada Gambar 1.2, walaupun permukaan dalam kotak dicat putih (Gambar 1.2 a)tetapi ketika kotak ditutup, lubang kotak tampak hitam pada siang hari (Gambar 1.2 b). Mengapa demikian? Ketika radiasi dari cahaya matahari memasuki lubang kotak, radiasi dipantulkan berulangulang (beberapa kali) oleh dinding kotak dan setelah pemantulan ini hamoir dapat dikatakan tidak ada lagi radiasi yang tersisa (semua radiasi telah diserap di dalam kotak)dengan kata lain , lubang telah berfungsi menyerap semua radiasi yang dating padanya. Akibatnya benda tampak hitam. Intensitas Radiasi Hukum Stefan-Boltzman Pada tahun 1859, Gustav Kirchoff membuktikan suatu teorema yang sama pentingnya dengan teorema rangkaian listrik tertutupnya ketika ia menunjukkan argumenj berdasarkan pada termodinamika bahwa setiap benda dalam keadaan kesetimbangan termal dengan radiasi daya yang dipancarkan adalah sebanding dengan daya yang diserapnya. Untuk benda hitam, teorema kirchoff dinyatakan oleh

..................................................................(1.1) Dengan J(f,T) adalah suatu fungsi universal (sama untuk semua benda) yang bergantung hanya pada f , frekuensi cahaya, dan T, suhu mutlak benda. Persaman (1-1) menunjukkan bahwa daya yang dipancarkan persatuan luas persatuan frekuensi oleh suatu benda hitam bergantung hanya pada suhu dan frekuensi cahaya dan tidak bergantung pada sifat fisika dan kimia yang menyusun benda hitam, dan ini sesuai dengan hasil pengamatan. Perkembangan selanjutnya untuk memahami karakter universal dari radiasi benda hitam datang dari ahli fisika Austria, Josef Stefan (1835-1893) pada tahun 1879. Ia mendapatkan secara eksperimen bahwa daya total persatuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda hitam panas, Itotal (intensitas radiasi total), adalah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya. Karena itu, bentuk persamaan empiris hukum Stefan ditulis sebagai

.......................................................(1.2)

dengan Itotal adalah intensitas (daya persatuan luas) radiasi pada permukaan benda hitam pada esmua frekuensi, Rf adalah intensitas radiasi persatuan frekuensi yang dipancarkan oleh benda hitam, T adalah suhu mutlak benda, dan adalah tetapan Stefan-Boltzmann, yaitu = 5,67 10-8 W m-2 K-4. untuk benda panas yang bukan benda hitam akan memenuhi hukum yang sama hanya diberi tambahan koefisien emisivitas (e) yang lebih kecil dari 1:Itotal=eT4.............................................................................................(1.3)

ingat Itotal = P/A, sehingga persamaan (1-3) juga dapat ditulis sebagaiItotal=PA=eT4 atau P=eT4 ........................................................................(1.4)

dengan: P = daya radiasi (W) A = luas permukaan benda (m2) e = koefisien emisivitas T = suhu mutlak (K) Dengan P adalah daya radiasi (watt = W) dan A adalah luas permukan benda (m2). Lima tahun kemudian konfirmasi mengesankan dari teori gelombang elektromagnetik cahaya diperoleh ketika Boltzmann menurunkan hukum Stefan dari gabungan termodinamika dan persamaan-persamaan Maxwell. Karena itu persamaan (1-3) dikenal juga sebagai hukum Stefan-Boltzmann. yang berbunyi: Jumlah energi yang dipancarkan per satuan permukaan sebuah benda hitam dalam satuan waktu akan berbanding lurus dengan pangkat empat temperatur termodinamikanya. Hukum Pergeseran Wien

Gambar 1.3 menunjukkan kurva antara intensitas radiasi persatuan panjang gelombang yang dipancarkan oleh suatu benda hitam terhadap panjang gelombangnya (kurva I/ terhadap ) pada tiga suhu mutlak. Total intensitas radiasi yang dipancarkan sama dengan luas di bawah grafik. Menurut hukum Stefan-Boltzmann jika suhu meningkat dari 2 000 K ke 4 000 K (2 kali) maka total intensitas radiasi kalor (luas di bawah kurva ) haruslah meningkat 16 kali (dari 24 = 16) pada Gambar 1.3 tampak bahwa luas di bawah kurva untuk T = 4 000 K memang jauh lebih besar dari pada luas di bawah kurva untuk T = 2 000 K. Gambar 1.3 grafik hubungan pergeseran wien Hal kedua yang dapat dibaca dari Gambar 1.3 bahwa panjang gelombangyang membuat intensitas radiasi maksimum untuk suatu benda hitam, maks, bergeser ke panjang gelombang yang lebih pendek begitu benda hitam menjadi lebih panas. Hasil ini sesuai dengan pergeseran warna-warna spektrum begitu suhu naik (lihat kembali Gambar 1.2). Pada suhu kira-kira 600 K, intensitas radiasi maksimum dari pijar benda panas menghasilkan panjang gelombang warna merah tua, tetapi pada suhu 1 100 K (>600 K), panjang gelombang lebih pendek, yaitu panjang gelombang warna kuning. Tetapi hubungan sederhana kesebandingan terbalik maks T-1 tidaklah segera ditemukan. Pada tahun 1893, Wilhelm Wien mengusulkan suatu bentuk umum untuk hukum distribusi benda hitam J(f,T) yang memberikan hubungan maks dan T yang sesuai dengan hasil eksperimen. Hubungan ini disebut sebagai pergeseran Wien dan ditulis sebagaimaks T=C=2,90 x 10-5 mk ....................................................(1.5)

dengan maks adalah panjang gelombang (dalam m) yang berhubungan dengan intensitas radiasi maksimum benda hitam, T adalah suhu mutlak dari permukaan benda yang memancarkan radiasi, dan C = 2,90 10-3 mK adalah tetapan pergeseran Wien. Teori Klasik Radiasi Benda Hitam Hubungan antara J (f, T) dan u(f,T), yang sebanding dinyatakan olehJ(f,T)=u(f,T)c4

.....................................................................(1.6)

Berikut akan dibahas teori klasik radiasi benda hitam, yaitu: hukum eksponensial Wien dan hukum Raileigh-Jeans. Suatu prakiraan penting terhadap bentuk fungsi universal u(f;T) dinyatakan pertama kali pada tahun 1893 oleh Wien, yang memiliki bentuk

uf,T=Af5e-BT

...........................................................................(1.7)

Dalam bentuk panjang gelombang ,uf,T= c1-5e-c2T ......................................................................(1.8)

dengan c1 dan c2 adalah tetapan yang ditentukan melalui eksperimen. Dari hasil eksperimen, Wien mendapatkan bahwa c = 8hc dan c = ch/k. Persaman (1-8) atau Persamaan (1-7) disebut sebagai hukum radiasi Wien. Setahhun kemudian, ahli spektroskopi Jerman,Friedrich Paschen yang bekerja dalam daerah inframerah denga kisaran panjang gelombang 1 m, sampai dengan 4 m, dan suhu benda hitam dari 400 K sampai 1 600 K, menemukan bahwa prakiraan Wien tepat bersesuaian dengan titik-titik data eksperimennya

gambar 1.4 Distribusi Spectrum radiasi benda hitam terhadap panjang gelombang pada T=1600 K Tetapi pada tahun 1900, Lummer dan Pringsheim melanjutkan pengukuran Paschen sampai dengan panjang gelombang 18 m. Rubens dan Kurlbaum bahkan melanjutkan sampai 60 m. Kedua tim ini kemudian menyimpulkan bahwa hokum Wien gagal dalam daerah ini (lihat kembali gambar1.4). Perkiran berikutnya tentang u(f,T) atau u(,T) dilkukan oleh Lord Rayleigh (1842-1919) dan Sir James Jeans (1877-1946) pada Juni 1900. Rayleigh berkonsentrasi secara langsung pada gelombang-gelombang elektromagnetik dalam rongga. Rayleigh dan Jeans menyatakan bahwa gelombang gelombang elektromagnetik stasioner dalam rongga dapat dipertimbangkan memiliki suhu T, karena mereka secara konstan bertukar energi dengan dinding-dinding dan menyebabkan termometer dalam rongga mencapai suhu yang sama dengan dinding. Lebih lanjut, mereka mempertimbangkan gelombang elektromagnetik terpolarisasi stasioner ekivalen dengan penggetar satu dimensi Mereka menyatakan kerapatan energi sebagai hasil kali jumlah gelombang stasioner ( , 1, 1 1/2, 2, gelombang .) dan energi rata-rata per penggetar. Mereka mendapatkan energi penggetar ratarata tak bergantung pada panjang gelombang , dan sama dengan kT dari hokum distribusi Maxwell-

Boltzmann. Akhirnya mereka memperoleh kerapatan energi per panjang gelombang u (,T ) , yang dinyatakian sebagaiu,T=8kT-4

..................................................................(1.9)

dengan k adalah tetapan Boltzmann. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum Rayleigh-Jeans. Dalam bulan September 1900, pengukuran menunjukkan bahwa diantara 12 m dan 18 m prakiraan Rayleigh-Jeans tepat. Tetapi seperti ditunjukkan pada gambar 1.7, hokum Rayleigh-Jeans secara total tak layak pad panjang gelombang pendek atau frekuensi tinggi. Persaman (1-9) menunjukkan bahwa ketika mendekati nol, kerapatan energi diperkirakan tak terbatas (u( f ,T ))dalam ultraviolet. Keadaan ini dinamakan bencana ultraviolet (ultraviolet catastrophe). Teori Planck Radiasi Benda Hitam Pada tahun 1900, fisikawan Jerman, Max Planck, mengumumkan bahwa dengan membuat suatu modifikasi khusus dalam perhitungan klasik dia dapat menjabarkan fungsi P ( ,T ) yang sesuai dengan data percobaan pada seluruh panjang gelombang. Hukum radiasi Planck menunjukkan distribusi (penyebaran) energi yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam. Hukum ini memperkenalkan gagasan baru dalam ilmu fisika, yaitu bahwa energi merupakan suatu besaranyang dipancarkan oleh sebuah benda dalam bentuk paket paket kecil terputus-putus, bukan dalam bentuk pancaran molar. Paket-paket kecil ini disebut kuanta dan hokum ini kemudian menjadi dasar teori kuantum. Rumus Planck menyatakan energi per satuan waktu pada frekuensi v per satuan selang frekuensi per satuan sudut tiga dimensi yang dipancarkan pada sebuah kerucut tak terhingga kecilnya dari sebuah elemen permukaan benda hitam, dengan satuan luas dalam proyeksi tegak lurus terhadap sumbu kerucut Pernyataan untuk intensitas jenis monokromatik Iv adalah:Iv=2hc-2v3/(exphvkt-1) ......................................................(1.10)

dengan h merupakan tetapan Planck, c adalah laju cahaya, k adalah tetapan Boltzmann, dan T adalah temperature termodinamik benda hitam. Intensitas juga dapat dinyatakan dalam bentuk energy yang dipancarkan pada panjang gelombang per satuan selang panjang gelombang. Pernyataan ini dapat dituliskan dalam bentuk:I=2hc2v-5/(exphckt-1) ....................................................(1.11)

Rumus Planck dibatasi oleh dua hal penting berikut ini.1. Untuk frekuensi rendah vhckt maka akan berlaku rumus Rayleigh-Jeans.

Iv = 2.c-2.v2.k.T Atau = 2.c -4 .k.T

Pada persamaan tersebut tidak mengandung tetapan Planck, dan dapat diturunkan secara klasik dan tidak berlaku untuk frekuensi tinggi, seperti energi tinggi, karena sifat kuantum foton harus pula diperhitungkan.2. Untuk frekuensi rendah v>>kTh dan panjang

gelombang yang panjang . Dengan menggunakan hukum

kekekalan momentum dan Compton menurunkan momentum foton dari teori relativitas khusus Einstein dan hasilnya sebagai berikut. Persamaan 1.1

dengan p = momentum foton (Ns). Dengan menggunakan Persamaan (1-1) untuk momentum foton, Compton menerapkan Hukum Kekekalan Momentum dan Energi pada tumbukan antara foton dan elektron. Compton berhasil menunjukkan bahwa perubahan panjang gelombang foton terhambur dengan panjang gelombang semula, yang memenuhi persamaan :

Persamaan 1.2

Dengan h mo c = Panjang Gelombang Sinar X Sebelum Tumbukan (m) = Panjang Gelombang Sinar X Setelah Tumbukan (m) = Konstanta Planck (6,625 10-34 Js) = Massa Diam Elektron (9,1 10-31 kg) = Kecepatan Cahaya (3 108 ms-1) = Sudut Hamburan Sinar X Terhadap Arah Semula (derajat atau radian)

2.4 Hipotesis de Broglie dan Difraksi Elekron Louis Victor Duc de Broglie, yang kemudian menjadi Pangeran de-Broglie adalah seorang bangsawan Perancis yang mempelajari sejarah pertengahan Eropa di Universitas Sarbonne Perancis. Perang dunia pertama kemudian mengubah minat dan perhatiannya, karena selama perang itu dia bertugas dalam satuan komunikasi radio di medan perang. Setelah perang selesai dia melanjutkan studinya dalam bidang sains. Tahun 1925 diraihnya gelar doktor dengan desertasi yang memuat gagasan yang menyangkut teori atom Bohr.

Gagasan tersebut tidak mengubah teori atom Bohr tetapi disampaikan sesuatu yang sangat baru mengenai perilaku elektron dalam atom Bohr. De-Broglie mengajukan hipotesa bahwa : Setiap massa yang bergerak didampingi oleh suatu gelombang pengarah (pilot waves). Gelombang zat (matter waves) ini senantiasa mengikuti massa yang bergerak dan memberikan ciri perilaku gelombang sebagai partikel. Karena pada saat itu model atom Bohr sudah mantap dalam konsepnya, maka hal tersebut menjadi salah satu pokok pembahasannya. Dalam gambaran de-Broglie, elektron yang mengelilingi inti atom Bohr didampingi oleh gelombang pengarah. Kuantisasi momentum anguler menurut Bohr, sebetulnya sama dengan pemenuhan syarat reonansi gelombang pengarah terhadap panjang lintas edar elektron tersebut di dalam atom. Artinya pada orbit Bohr yang pertama panjang lintas edar sama dengan satu panjang gelombang. Panjang lintas edar orbit kedua sama dengan dua panjang gelombang pengarah, dst. Kuantisasi momentum sudut menurut Bohr. Ln = nh memberikan bahwa : (7.2) rn = nh m0 v (7.1)

yang dapat dituliskan dalam bentuk : (7.3)

h 2rn = n m v o Untuk bilangan kuantum utama n maka dalam gambaran Bohr tentang atom Bohr, lintas edar elektron adalah n kali panjang gelombang pengarahnya. (7.4)2rrn' = n n

Sehingga panjang gelombang pengarah adalah :

(7.5)

o =

h mo v

Besaran m v adalah momentum linear p, sehingga : (7.6)

=

h p

Jadi apabila hipotesa tentang gelombang itu benar, dan apabila memang dalam gerakan elektron mengelilingi inti atom panjang lintas edar orbit-orbit Bohr merupakan kelipatan dari panjang gelombang pengarah elektronnya, maka hubungan antara momentum linear p dengan panjang gelombang memenuhi persamaan (7.6), yang merupakan panjang gelombang pengarah yang dihipotesakan oleh de Borglie. 7.1 Postulat de-Broglie Dualisme gelombang partikel berlaku untuk cahaya, juga berlaku untuk partikel. Setiap

partikel yang bergerak didampingi oleh gelombang zat yang merepresentasikan perilaku gelombang partikel. Perilaku gelombang zat berkaitan dengan perilaku partikelnya tepat seperti halnya dengan cahaya. Suatu partikel yang bergerak gelombang zat yang panjang gelombangnya memenuhi =h/p, dengan h tetapan Planck. Menurut teori radiasi, energi total radiasi E memenuhi : E = pc (7.7)

Sedangkan menurut teori kuantum Planck memberikan : E = hv (7.8)

Paduan dua persamaan tersebut memberikan : Pc = hv Sehingga untuk radiasi berlaku : (7.9)

(7.10)p= hv h = c

Dari persamaan tersebut tampak kesamaan antara radiasi dan perilaku gelombang dari partikel. Pengajuan atom Bohr sebagai contoh untuk menerapkan gagasan Bohr tidak merupakan penurunan konsep de Broglie. Itu hanyalan contoh khusus yang memberikan petunjuk mengenai abstraksi konsep itu ke gagasan yang lebih umum. Oleh karena itu gagasan de Broglie dituangkan sebagai suatu hipotesis atau postulat. 7.2 Percobaan Davisson-Germer Perilaku gelombang dimanifestasikan oleh beberapa gejala seperti : difraksi, interferensi, oleh karena itu verifikasi hipotesa de Broglie harus dilakukan melalui bukti bahwa partikel yang bergerak memperlihatkan gejala-gejala seperti tersebut di atas. Pada tahun 1926 Elsosier menyarankan untuk menggunakan berkas elektron yang ditumbukkan pada kristal sebagai cara menguji perilaku gelombang dari partikel. Kisi kristal dengan jarak atom beberapa angstrom akan merupakan kisi yang baik untuk difraksi gelombang zat yang menyertai elektron. Apabila tetapan kisi kristal a (jarak antar atom yang berdekatan) sama besar dalam tingkat ordernya panjang gelombang v maka gejala difraksi dapat diamati. Misalkan jarak antar atom a = 1 A0, maka panjang gelombang v yang diperlukan juga 1 A0. Hal ini berarti bahwa momentum linear elektron :

h 6.63.1034 Js p= = = 6,63.10 24 kgms1 10 10 mEnergi yang diperlukan :

K=

p2 (6,63.10 24 kgms1 ) 2 = = 2,41.10 17 J = 150eV 2m o 2(9,1.1032 kg )

percobaan yang berhasil menunjukkan difraksi berkas elektron adalah yang dilakukan DavisonGermer pada tahun 1927 di Amerika Serikat. Mereka pada mulanya melakukan percobaan tentang

hamburan berkas elektron oleh nikel (nikel dalam bentuk curah (bulk)). susunan percobaan Germer dan Davison. Seluruh rangkaian percobaan ditempatkan dalam ruang yang dapat divakumkan. Adapun langkah-langkahnya adalah : Suatu penembak elektron menghasilkan berkas elektron terkolimasikan. Berkas tenaga kinetik elektron dalam berkas diatur dengan mengatur besar potensial antara anoda dan katoda. Berkas elektron diarahkan pada sasaran yang terbuat dari bahan nikel. Elektron yang dihambur oleh sasaran ini kemudian dikumpulkan oleh kolektor, yang juga sekaligus menjadi detektor arus elektron. Kolektor dapat dipindahkan kedudukannya sehingga dapat diperoleh pengamatan besar arus kolektor sebagai fungsi sudut hambur. Pada awal percobaannya Davison dan Germer menggunakan bahan curah, yang hasilnya tidak spektakuler. Jumlah elektron yang terhambur senantiasa berkurang apabila sudut hamburan diperbesar. Pada saat percobaan dinding vakum mengalami kerusakan, sasaran nikel yang ada pada saat itu berada pada suhu yang tinggi teroksidasi oleh udara yang memasuki sistem vakum. Setelah peralatan diperbaiki cuplikan nikel kemudian direduksi dalam tungku secara perlahan-lahan. Reduksi ini menghilangkan lapisan oksida yang terbentuk pada saat permukaan nikel teroksidasi karena kehadiran udara dalam sistem vakum. Ketika percobaan diulangi kembali ternyata diperoleh hasil yang sangat berbeda. Elektron yang dihambur menunjukkan suatu pola hamburan yang sangat bergantung pada sudut hambur. Terlihat bahwa dengan adanya perubahan sudut hambur terjadi maksima dan minima dari jumlah elektron yang terhambur. Pola hamburan itu menunjukkan bahwa berkas elektron mengalami difraksi ketika bertumbukan dengan permukaan nikel. Davisson dan Germer dengan menggunakan cara-cara perhitungan yang dipergunakan dalam difraksi sinar x, akhirnya dapat menentukan panjang gelombang elektron dalam berkas. Besar panjang gelombang yang diperoleh dari eksperimen ternyata sama dengan harga yang diperoleh dengan menggunakan postulat de Broglie. Percobaan Davisson Germer inilah yang memverifikasi tentang perilaku gelombang dari elektron seperti yang dihipotesakan dan dipostulatkan de Broglie. Sifat atau perilaku gelombang dari suatu berkas elektron dapat juga ditunjukkan melalui hamburan elektron yang menembus lapisan logam yang sangat tipis.

Berkas elektron dengan energi beberapa keV ditembakan pada cuplikan logam kristalin yang sangat tipis. Elektron yang dihamburkan terekam pada pelat fotografi. Pada pelat fotografi ini terlihat pola difraksi elektron. 2.5 Teori Atom Bohr Hasil pengamatan spektroskopis terhadap spektrum atom Hidrogen telah membuka kelemahankelemahan model atom Rutherford. Dari kenyataan ini dapat ditafsirkan beberapa kemungkinan: 1. Model atom Rutherford salah, atau 2. Teori Elektrodinamika klasik salah, atau 3. Model atom Rutherford dan teori Elektrodinamika klasik hanya berlaku untuk batas-batas tertentu. Pada tahun 1913, Niels Bohr (1885-1962) menyusun model atom Hidrogen berdasarkan model atom Rutherford dan teori Kuantum. a. Postulat Bohr 1. Elektron tidak dapat berputar dalam lintasan yang sembarang, elektron hanya dapat berputar pada lintasan tertentu tanpa memancarkan energi. Lintasan ini disebut lintasan stasioner. Besar momentum anguler elektron pada lintasan stasioner ini adalah :

n = 1,2,3, n disebut bilangan kuantum (kulit) utama 2. Elektron yang berpindah dari kulit yang lebih dalam ke luar akan menyerap energi dan elektron yang berpindah dari kulit yang lebih luar ke bagian dalam akan memancarkan energi.

b. Jari-jari Lintasan Elektron Elektron yang jari-jari lintasannya r memiliki, persamaan umum untuk sembarang lintasan :

dengan r1 = 0,53 , dan n = 1,2,3, dst. c. Spektrum Gas Hidrogen Menurut Bohr Bila elektron meloncat dari lintasan yang energinya tinggi ke lintasan yang energinya rendah, dipancarkan energi sebesar h.f mengikuti spektrum LBPBP (Lyman, Balmer, Paschen, Brackett, Pfund), dengan persamaan :

nA = Kulit yang dituju nB = Kulit yang ditinggalkan R = 1,097.107 m-1 Deret Lyman (deret Ultra Ungu) nA = 1 dan nB = 2, 3, 4 . Deret Balmer (deret Cahaya tampak) nA = 2 dan nB = 3, 4, 5, . Deret Paschen (deret Inframerah I) nA = 3 dan nB = 4, 5, 6, . Deret Brackett (deret Inframerah II) nA = 4 dan nB = 5, 6, 7, . Deret Pfund (deret Inframerah III) nA = 5 dan nB = 6, 7, 8, .

d. Energi Energi untuk kulit ke-n memenuhi persamaan :

Apabila terjadi perpindahan (transisi) elektron dari satu kulit ke kulit yang lain, maka memerlukan energi :

BAB III PENUTUP3.1 Kesimpulan Radiasi benda hitam merupakan sistem ideal yang menyerap seluruh radiasi yang datang padanya. Benda hitam ini dapat dihampiri oleh rongga dengan lubang yang sangat kecil. karakteristik

radiasi dalam rongga hanya bergantung pada temperatur dindingnya.Perhitungan klasik, benda hitam meradiasikan jumlah energy yang tak berhingga yang terkonsentrasi dalam panjang gelombang yang sangat pendek. Hasil ini dikenal sebagai katastrof ultraviolet.Lubang hitam menerima semua berkas cahaya yang jatuh padanya, dengan sedikit sekali kemungkinan bahwa berkas sinar itu akan dipantulkan kembali keluar melalui lubang itu. Jadi lubang itu merupakan penyerap yang hampir sempurna. Sebaliknya dari teori mengenai pemancaran radiasi termal oleh benda-benda diketahui bahwa benda yang menyerap merupakan penyerap yang baik. Efek Fotolistrik merupakan gejala yang disebabkan oleh suatu efek dari cahaya ultraviolet yang mengenai permukaan logam mendesak keluar muatan listrik negatif dari permukaan keping logam. Efek Compton diuraikan dalam sinar X oleh oleh Compton dan efek Compton dianggap sebagai partikel yang memiliki energi diskrit dan momentum linear. Spectrum atomik yang dipelajari disini adalah spektrum gas yang bersuhu tinggi dan di tempatkan didalam suatu tabung yang diberi potensial yang cukup tinggi yang memancarkan spectrum garis dengan pola yang teratur. Jalan pikiran nielas Bohr adalah kira-kira sebagai berikut:

Karena radiasi yang dipancarkan oleh atom itu terkuantisasi, maka seharusnya sistem atom yang menjadi sumber pancaran radiasi itu terkuantisasi juga. Apabila system atom memancarkan energi kuantum hv, maka system atom akan kehilangan energi sebesar itu pula. Karena pancaran energy seperti butir 1.3, maka beda energi antara berbagai tingkatan energi yang dimiliki sistem atom akan memiliki harga-harga tertentu.

Hasil ekspiremen tadi menunjukkan bahwa berkas atom terpecah menjadi dua komponen diskret, berarti hanya ada dua kemungkinan nilai dari z . atom perak hanya memiliki sebuah elektron pada kulit terluarnya. Dengan demikian hasil ekspiremen tadi menunjukkan bahwa spin elektron juga hanya mempunyai dua kemungkinan nilai. Hipotesis de Broglie menyatakan dualisme gelombang zarah yang berlaku untuk cahaya, juga berlaku untuk partikel. Setiap partikel bergerak didampingi oleh suatu gelombang materi ( matter waves ) yang mereprentasikan perilaku gelombang partikel tersebut. 3.2 Saran Dari simpulan yang di peroleh, dan pembahasan yang telah dikaji mungkin masih ada kekurangan-kekurangan di dalam makalah ini, maka untuk itu perlu saran yang bisa dipakai untuk penyempurnaan walaupun masih kurang. Saran yang bisa saya sampaikan dalam makalah ini adalah

karena kita membahas krisis fisika klasik maka tidak semua uraian bisa kami uraikan dengan detail mengingat banyak sekali permasalahannya, namun disini penulis menguraikan dengan informasi yang sederhana dari buku semua itu harus menyangkut asal usul yang jelas akan tetapi disini menguraikannya dengan singkat dan secara sederhana. Masih perlu banyak di perbaiki, dan semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca.

DAFTAR PUSTAKABeiser,A.,Konsep Fisika Modern,terjemahan The How Liong,Erlangga,Jakarta,1983 Purwanto,Agus,Pengantar Fisika Kuantum,Citra Media,Surabaya,1997 http://dewisusanty89.wordpress.com/2012/01/06/efekfotolistrik/. Diakses tanggal 28 Februari 2012 http://fisika-indonesia.blogspot.com/2011/07/buku-fisika-kuantum-landasan-teori.html.Diakses tanggal 28 Februari 2012 http://nurulsolikha.blogspot.com/2011/03/efek-fotolistrik.html. Diakses tanggal 29 Februari 2012 http://yangix.blogspot.com/2099/03/landasan fisika klasik.html. Diakses tanggal 29 Februari 2012

http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1052240400&64.html. Diakses tanggal 29 Februari 2012