27/08/2014
PERTEMUAN KE-1
PENGANTAR FISIKA MODERN (3 SKS) Nurun Nayiroh, M.Si
TA’ARUF Nama
: Nurun Nayiroh, M.Si
Alamat Asal
: Keling-Kepung-Kediri
Alamat sekarang : Jl.Tirto Taruno Gang 3 Landungsari Malang Alamat e-mail
:
[email protected] atau
[email protected]
Blog
: http://nurun.lecturer.uin-malang.ac.id
Telepon
: 085 234 642 740
JURUSAN FISIKA UIN MALIKI MALANG
Tujuan Instruksional Umum
LATAR BELAKANG
FISIKA DASAR FISIKA MODERN Fisika Klasik
Memberikan pemahaman terhadap bidang fisika khususnya Fisika Quantum dan diharapkan memperoleh dasar atau landasan kuat untuk mengembangkan sains modern dan /atau menerapkan pada teknologi modern terutama yang terkait dengan Sains Kimia
1
27/08/2014
Akhir abad ke-19 merupakan puncak keberhasilan dalam bidang Fisika Mekanika (Newton) Kelistrikan dan kemagnetan (teoritik Maxwell)
Gelombang elektromagnetik (Percobaan Hertz) Sifat-sifat gelombang EM (Maxwell dan Hertz)
Muncul kegalauan baru
Fisika Modern berawal dari teori relativitas khusus dan kuantum untuk memahami: Sif at atom, inti atom, partikel penyusun, molekul dan zat padat,
Percobaan pemancaran gelombang EM oleh benda panas berpijar tidak dapat dipahami dengan teori klasik (radiasi benda hitam)
Kosmik, Asal mula dan evolusi alam semesta
Muncul teori relatifitas khusus dan kuantum (Fisika Modern) Teori Kuantum disebut juga Mekanika Gelombang
Satuan dan Konstanta 10-15
10-18
10-12
10-9
Pokok Bahasan Teori Relativitas Khusus
10-6
106
109 1012 1015 1018
Dualisme Partikel dan Gelombang Struktur Atom Mekanika kuantum Model Atom Mekanika Kuantum Molekul dan Zat Padat Fisika Inti
2
27/08/2014
Topik 1: Teori Relativitas Khusus
Topik 2:Teori Kuantum Radisai (Dualisme Partikel dan Gelombang)
Gerak Relatif
Sifat Partikel dari Gelombang
Postulat Relativitas Einstein
Gelombang elektromagnetik
Konsekuensi Postulat Einstein
Teori quantum cahaya
Momentum & Massa relativistik
Teori Gelombang De Broglie
Energi Relativistik
Sifat Gelombang dari Partikel Fungsi Gelombang
dan Interprestasi Statistik Prinsip Ketidakpastian Heisenberg
Topik 3: Struktur Atom
Topik 4: Mekanika Kuantum
Model Awal dari Atom
Fungsi dan Persamaan Gelombang
Model Atom Rutherford
Persamaan Schrodinger
Orbit Elektron
Partikel dalam kotak
Spektrum Atomik
Osilator Harmonik
Atom Bohr Laser
3
27/08/2014
Topik 5: Model Atom Menurut Teori Kuantum
Topik 6: Molekul dan Zat Padat
Atom Menurut Mek. Kuantum
Ikatan dan energi potensial pada molekul
Atom Hidrogen
Spektrum Molekul
Atom Kompleks & Tabel Periodik
Ikatan dlm Zat Padat
Aplikasi
Pita Energi pada Zat Padat
(Sinar-X, Fluoresensi, Fosforisensi, Laser, Holografi)
Kristal
amorf
Topik 7: Fisika Inti Struktur dan Sifat Inti Energi Ikat dan Gaya Inti Radioaktivitas Peluruhan alfa, beta dan sinar gama Hukum Kekekalan Peluruhan Waktu Paro dan Laju Peluruhan
Referensi
Deret Peluruhan
Reaksi Nuklir, Fisi, Fusi, dan Reaktor Nuklir
Kerusakan dan Pengukuran Radiasi
Beiser, A. , Konsep Fisika Modern (terjemahan The Houw Liong), Erlangga, Jakarta, 1983. Atam P. Arya , Elementary Modern Physics, Addison Wesley. Eisberg R., and Resnick R. ,Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles, John Wiley, 1974. Krane, K.S., 1983, Modern Physics, John Wiley & Sons Beiser, A., 1995, Concepts of Modern Physics, 5th Edition, McGraw-Hill, Inc., New York. Giancoli, D..C., 1998, Physics, 5th ed., Prentice Hall, New Jersey. Tipler, P.A., 1991, Physics, 3rd ed.,Worth Publishers, New York. DLL
4
27/08/2014
Kontrak Perkuliahan PENILAIAN
KOMITMEN PERKULIAHAN Maksimal 4 kali absen untuk mengikuti UAS Terlambat dalam pengumpulan Tugas dianggap nilai 0 Tidak ada remidi Kuis ataupun UTS dan UAS 10 menit membaca al-qur’an sebelum perkuliahan
UAS 30% UTS 25% Praktikum 20% Tugas 15% Kuis 10% Absensi sebagai prasyarat mengikuti UAS (80% masuk)
WHAT? salah satu bagian dari ilmu Fisika yang mempelajari perilaku materi dan energi pada skala atomik dan partikel-partikel subatomik atau gelombang dan partikel yang bergerak dengan kecepatan tinggi
How? WHEN? Dikembangkan pada awal abad 20
FISIKA MODERN HOW? KLIK !!!!
WHY?
Fisika Modern diawali oleh hipotesa Planck yang menyatakan
bahwa besaran energi suatu benda yang berosilasi (osilator) tidak lagi bersifat kontinu, namun bersifat diskrit (kuanta),sehingga muncullah istilah Fisika Kuantum dan ditemukannya konsep dualisme partikel-gelombang. Konsep dualisme dan besaran kuanta ini merupakan dasar dari Fisika Modern.
Perumusan-perumusan dalam Fisika Klasik tidak lagi mampu menjelaskan fenomenafenomena yang terjadi pada materi yang sangat kecil dan berkecepatan tinggi mendekati kecepatan cahaya.
5
27/08/2014
Konsep Fisika Modern Fisika Modern secara umum dibagi menjadi 3 bagian pembahasan
yaitu Model atom Teori kuantum lama Teori kuantum modern
Fisika Menyenangkan.......
Teori Kuantum Lama Teori Kuantum lama memperkenalkan besaran-besaran fisika, seperti
energi merupakan besaran diskrit bukan besaran kontinu seperti halnya dibahas dalam mekanika klasik. Teori kuantum lama diawali oleh hipotesa Planck yang menyatakan bahwa energi yang dipancarkan oleh sumber (berupa osilator) bersifat kuanta/diskrit karena hanya bergantung pada frekuensinya bukan pada amplitudo seperti dalam mekanika klasik dimana besaran amplitudo tidak terbatas (kontinu). Pada tahun 1900 Max-Planck merumuskan besaran energi yang bersifat diskrit dalam merumuskan energi yang dipancarkan oleh benda hitam yaitu E = nhf dimana n = 1, 2, 3, ... dan h = 6,626 x 10-34 Joule/detik (konstanta Planck). Albert
Next……. Einstein pada tahun 1905 menggunakan konstanta Planck
dalam merumuskan energi yang dipancarkan oleh berkas cahaya/foton (penemuan efek fotolistrik) Konsep yang paling mendasar dalam fisika modern adalah konsep dualisme partikel dan gelombang. Konsep ini sangat penting karena perilaku partikel dan gelombang semuanya sudah dipelajari dan diamati di fisika klasik. Konsep dualisme partikel-gelombang ini diamati oleh 2(dua) eksperimen yaitu efek fotolistrik oleh Albert Einstein dan eksperimen difraksi partikel/elektron oleh G.P.Thomson dan Davison Germer.
6
27/08/2014
Aplikasi
Teori Kuantum Modern Teori Kuantum Modern dikembangkan dalam perhitungan energi
partikel atau elektron menggunakan persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Erwin Schroedinger, karenanya dikenal dengan persamaan Schroedinger :
dimana ψ adalah fungsi gelombang dari partikel/elektron, m
adalah massa elektron, ħ= h / 2p, E adalah energi dan V adalah potensial. Persamaan ini bersama dengan prinsip ekslusi Pauli yang menyatakan bahwa elektron dan partikel Fermion lain tidak dapat memiliki keadaan kuantum yang sama (energi, orbital, spin dll) merupakan dasar bagi penerapan teori kuantum modern dalam menjelaskan efek Zeeman, atom berelektron banyak, osilator harmonis dan atom hidrogen.
Mempelajari Fisika modern adalah salah satu bentuk upaya mengamalkan ayat al-qur’an untuk menjadi insan ulul albab. Surat Ali Imran ayat 190-191 ْ ض َو َ(الﱠذِين190)ب ٍ ار َآليَا ِ ت ِألُو ِلي ْاألَ ْلبَا ِ اخ ِت َال ِ ق ال ﱠس َم َوا ِ ِإنﱠ ِفي خ َْل ِ َف اللﱠ ْي ِل َوالنﱠھ ِ ْت َو ْاألَر َ ْ ﱠ ْ ُ ﱠ ُ َ َ ض َربﱠنَا َما ِ ق ال ﱠس َم َوا ِ يَ ْذ ُك ُرونَ ﷲ َ ِقيَا ًما َوقعُودًا َو َعلى ُجنو ِب ِھ ْم َويَتَفك ُرونَ ِفي خَل ِ ْت َواألر )ار َ َاط ًال ُس ْب َحان َ ك فَ ِقنَا َع َذ ِ َ( َخلَ ْقتَ ھَ َذا ب191) ِ اب النﱠ “Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, dan silih bergantinya malam dan siang terdapat tanda-tanda bagi orang-orang yang berakal, (yaitu) orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadaan berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): "Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia. Maha Suci Engkau, maka peliharalah kami dari siksa neraka.”
7
27/08/2014
dari ayat di atas, kita dapat menyimpulkan beberapa sifat ulul albab sebagai berikut : Dapat melihat tanda-tanda kekuasaan Allah SWT pada penciptaan langit dan
َ ْ ت َو ْ ض َو bumi serta pergantian siang dan malam ( اخت َِالفِ اللﱠ ْي ِل ِ ق ال ﱠس َم َوا ِ إِنﱠ فِي َخ ْل ِ ْاألر َ ْ ت ِألُولِي ب ٍ َار َآليَا ِ األ ْلبَا ِ ) َوالنﱠھ Senantiasa berzikir kepada Allah SWT di mana saja berada dan situasi kondisi bagaimana pun (ﷲ ِقيَا ًما َوقُعُودًا َو َع َلى ُجنُو ِب ِھ ْم َ )الﱠذِينَ ي َْذ ُكرُونَ ﱠ. Tiada henti-hentinya mengembangkan ilmu, meningkatkan kualitas ilmu dan َ ْ ت َو metodologi ilmu pengetahuan (ض ِ ق ال ﱠس َم َوا ِ ) َو َي َت َف ﱠكرُونَ فِي َخ ْل. ِ ْاألر Selalu memohon dan memanfaatkan potensi dan kesempatan yang disediakan oleh Allah SWT () َربﱠنَا َما َخ َل ْقتَ َھ َذا بَا ِط ًال Mengakui kekuasaan Allah SWT ( َ) ُس ْب َحانَك
? APA YANG HARUS ANDA LAKUKAN SEKARANG?
Cenderung menjauhkan prilaku menyimpang dan kembali pada prilaku yang
mendapat keridhaan Allah SWT (ار ِ َف ِقنَا َع َذابَ النﱠ
8
