Selasa, 30 Maret 2010

Teori Foto Listrik, Teori Comton, Teori De Broglie
dan Teori Atom



Di susun oleh:

Nama :
1. Deli Yusman (2007 122 043)
2. Yonesra (2007 122 063)
3. Rabial Kanada (2007 122 080)
Kelas : 6/B
Mata kuliah : fisika kuantum
Dosen pengasuh : Sudirman, S.Pd, M.Si
Prody : Pendidikan fisika



FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS PGRI PALEMBANG
2009/2010
TEORI FOTOLISTRIK

Efek foto listrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan suatu zat (logam), bila permukaan logam tersebut disinari cahaya (foton) yang memiliki energi lebih besar dari energi ambang (fungsi kerja) logam. Efek fotolistrik ini ditemukan oleh Albert Einstein, yang menganggap bahwa cahaya (foton) yang mengenai logam bersifat sebagai partikel.

Energi kinetik foto elektron yang terlepas:
Ek = h f - h fo
Ek maks = e Vo
h f = energi foton yang menyinari logam
h fo = Fo frekuensi ambang = fungsi kerja
= energi minimum untuk melepas elektron
e = muatan elektron = 1.6 x 10-19C
Vo = potensial penghenti

Proses kebalikan foto listrik adalah proses pembentukan sinar X yaitu proses perubahan energi kinetik elektron yang bergerak menjadi gelombang elektromagnetik (disebut juga proses Bremmsstrahlung).

Kesimpulan:
1. Agar elektron dapat lepas dari permukaan logam maka f > fo atau l < lo
2. Ek maksimum elektron yang terlepas tidak tergantung pada intensitas cahaya yang digunakan, hanya tergantung pada energi atau frekuensi cahaya. Tetapi intensitas cahaya yang datang sebanding dengan jumlah elektron yang terlepas dari logam.


EFEK COMPTON

Inteperensi gelombang memprediksi bahwa ketika terjadi radiasi elektromagnetik dari sebuah partikel muatan. Maka radiasi yang di pancarkan tersebut akan memiliki frekuesi yang sama dengan radiasai yang datang.
Berdasarkan kesetaraan antara masa dan energi E = mc2 dan besarnya energi tiap foton dapat diperoleh persamaan momentum sebuah foton yaitu = . Setelah terjadi tumbukan antara foton dan elekton maka foton kehilangan energinya sebesar , sehingga panjangnya gelombang setelah tumbukan bertambah besar. adalah sudut penyimpangan arah foton setelah tumbukan terhadap terhadap arah mula-mula, maka berdasar hukum kekekalan energi dan hukum kekkekalan momentum diperoleh persamaan:



Dengan:
λ = panjang gelombang foton sebelum tumbukan
λ1 = panjang gelombang foton setelah tumbukan
b = konstanta planch (6,62 x 10-34 js)
c = kecepatan cahaya (3 x 108m/s)
m = massa electron (9,1 x 10-31kg)
θ = sudut hamburan

Dari persamaan diatas besaran bisa disebut panjang gelombang Conpton (λc) sehingga persamaannya dapat ditulis:

∆λ = λc (1- cos θ)


TEORI DE BROGLIE

Pada tahun 1924 fisikawan muda, de Broglie, berspekulasi bahwa alam tidak satu cahaya keluar sebagai satu-satunya hal yang menampilkan Dualitas gelombang-partikel. Dia mengusulkan bahwa partikel''`` biasa seperti elektron, proton, atau bola bowling juga bisa menunjukkan karakteristik gelombang dalam keadaan tertentu. Kuantitatif, ia terkait panjang gelombang untuk sebuah partikel dengan massa m bergerak dengan kecepatan v:

Seperti yang telah kita ketahui cahaya memiliki dua sifat gelombang yang teramati pada peristiwa interperensi dan difraksi cahaya dan sifat partikel yang diamati dalam peristiwa efek fotolistrik. Sifat gelombang nyatakan oleh panjang gelombang λ. Hubungan antara panjang gelombang λ dan momentum p sebuah foton dituliskan dalam persamaan:

atau λ=
Dari persamaan diatas de Broglie mengenalkan teori bahwa partikel yang bergerak ada kemungkinan memiliki sifat gelombang dengan panjang gelombang tertentu.
Partikel yang bergerak dengan kecepatan v memiliki momentum P = mv sehingga partikel panjang gelombang de Broglie sebesar:




Teori Atom Menurut Thomson, Rutherford, dan Bohr
1. Teori atom menurut Thomson
Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa: “Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron” Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

Model Atom Thomson, bola positif yang pejal
Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Thomson
• Kelebihan
Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.
• Kelemahan
Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
2. Teori atom menurut Rutherford
Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:
1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
3. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:

• Kelebihan
Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti
• Kelemahan
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti Ambilah seutas tali dan salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong kayu sedangkan ujung yang lain Anda pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda. Apa yang terjadi? Benar. Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Karena Rutherford adalah telah dikenalkan lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan kulit.

3. Teori atom menurut Bohr
Tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:
1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.
Percobaan Bohr
• Kelebihan:
Menjelaskan bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.
• Kelemahan:
Model atom ini tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack