Fisika Atom dan Fisika Inti

Assalamu'alaikum...

Syukur Alhamdulillah, pagi ini kita bisa bangun pagi dalam keadaan sehat wal afiat, masih bisa bernafas lega, bisa melihat sempurna, bisa mendengar, meraba dan berbicara. Kita do'akan teman-teman yang sedang sakit, semoga segera sembuh kembali. Amiin.

Hari ini mari kita membahas bagian partikel yang paling kecil, yang disebut .... ATOM. 

penemuan bagian terkecil dari partikel yang disebut ATOM ini mengalami perjalanan yang panjang. Nama atom sendiri dicetuskan pertama kali oleh Democritus di tahun 460 SM yang berarti "tak bisa dibagi lagi". 

Model atom pertama kali dibuat oleh Dalton pada tahun 1803 M yang menggambarkan bahawa semua partikel tersusun dari bagian terkecil berbentuk bola pejal yang disebut atom. Model atom bola pejal ini kemudian disebut Model Atom Dalton.

Pada tahun 1897 J.J. Thompson mengembangkan penelitian sinar kathoda yang telah ditemukan sebelumnya oleh fisikawan Jerman Johann Wilhelm Hittorf Pada tahun 1869. Sinar kothoda sebelumnya diyakini sebagai gelombang elektromagnetik saja. Namun Thompsom membuktikan bahwa sinar kathoda merupakan partikel negatif, sehingga dirumuskanlah bahwa dalam atom terdapat kumpulan bagian partikel kecil yang bermuatan negarif tersebar merata dalam bola atom bermuatan positif. Model atom yang dibuat Thompson  terkenal dengan nama Model Atom Roti Kismis.

Percobaan yang membuktikan adanya bagian bermuatan negatif dalam atom yang disebut elektron disempurnakan oleh Milikan melalui percobaan tetes minyak pada tahun 1909. Dalam percobaan ini dipastikan besarnya muatan elektron sebesar -1,6 x 10^-19C.

Perkembangan teori atom terus disempurnakan, sampai pada percobaan Ernest Rutherford pada tahun 1912 yang menembakkan partikel alfa pada pelat emas tipis untuk membuktikan adanya bagian atom bermuatan positif. Ia menggambarkan bahwa atom terdiri dari inti positif yang dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif. Model atom dari Rutherford mirip dengan gugusan planet dalam Tata Surya, dimana elektron berevolusi mengelilingi anti atom bermuatan positif.

Penyempurnaan berikutnya dilakukan oleh Niels Bohr pada tahun 1913 M yang menggambarkan ada energi tiap tingkatan lintasan elektron yang menyebabkan elektron tetap berada pada radius lintasannya. Yang terkenal dari percobaan Bohr ini adalah dipublikasikannya garis spektrum atom hidrogen yang diskrit. Percobaan Bohr diteruskan oleh murid-muridnya sehingga dari unsur-unsur tertentu dapat dibangkitkan berbagai sinar dari lucutan elektron. Sinar yang terkenal dari emisi atom adalah LASER.

Demikian teori atom terus dikembangkan sampai pada penelitian energi inti atom yang disebut Fisika Inti. Energi atom semakin dalam semakin dahsyat, apalagi ketika manusia menemukan jenis unsur tidak stabil yang dapat dicerai beraikan inti atomnya. Energi yang sangat besar dihasilkan dengan ledakan berantai selain juga dihasilkan zat radioaktif dari penguraian inti atom. Zat radioaktif yang membahayakan dari ledakan inti atom ini sering disebut sebagai sampah radiasi. 

Namun dalam intensitas yang kecil dan dapat dikendalikan, zat radioaktif dapat dimanfaatkan dalam dalam berbagai bidang kehidupan, dari mulai industri, pertanian, bahkan kesehatan.

Naah... Untuk lebih memahami lagi tentang perkembangan teori atom ini kalian coba telusuri lebih lanjut informasinya dengan menjawab pertanyaan-pertanyaan arahan berikut.

PERTANYAAN :

1. Bagaimana Dalton bisa menyimpulkan bahwa atom berbentuk bola pejal ? Jelaskan percobaannya !
2. Jelaskan mekanisme kerja dari percobaan Thompson pada Tabung Kathoda yang menyimpulkan bahwa sinar kathoda merupakan partikel negatif !
3. Jelaskan bagaimana percobaan tetes minyak milikan dapat menyimpulkan besaran muatan elektron !
4. Jelaskan apa itu sinar laser dan cara membangkitkannya !
5. tuliskan beberapa contoh radioaktif dan kegunaannya dalam bidang : a. Industri   b. Kesehatan   C. Pertanian

 SELAMAT BELAJAR BEREKSPLORASI !

Problem Set Dualisme Gelombang Partikel

Berikut ini latihan soal ulangan harian Efek Foto Listrik dan Relativitas, Segera dipelajari untuk ulangan berikutnya.... cekidot !

Dikerjakan dengan diketik di Ms. Word diemlkan ke betmen.fisika@gmail.com


01.  Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8×1014 Hz, dan logam tersebut disinari dengan cahaya yang mempunyai frekuensi 1015 Hz. Jika tetapan Planck = 6,6×10–34 J s, maka energi kinetik foto elektron yang terlepas dari permukaan logam tersebut adalah …Joule


02.  Elektron suatu bahan baru dapat terlepas bila disinari oleh cahaya yang panjang gelombangnya 4400 A. (konstanta Planck 6,6×10–34 J s, cepat rambat cahaya 3×108m/s).

a) Berapa besarnya fungsi kerja (wO) bahan tersebut ?(dalam Hz)

b) Jika cahaya yang digunakan panjang gelombangnya 3300 A, berapakah energi kinetic maksimum elektron yang lepas ? (dalam Joule)

04.  Jika konstanta Planck 6,63×10–34J.s dan massa electron = 9 ×10–31 kg, maka supaya eletron bersifat gelombang dengan panjang gelombang 6630 A, elektron tersebut harus bergerak dengan kecepatan … m/s

05.  Sebuah rudal nuklir sepanjang 80 meter ditembakkan dengan laju 0,5c. Oleh pengamat yang diam, rudal tersebut terlihat sepanjang .... meter

06.  Agar massa benda menjadi 4 kali massa diamnya, maka benda tersebut harus digerakkan dengan kecepatan ...............c

07.  Ayunan di SD IT At Takwin mengayun dengan perioda 2,5 detik. Berapakah periodenya jika diukur oleh pengamat di dalam pesawat yang bergerak dengan kecepatan 0,5c

08.  Roket X dan Y bergerak mendekati bumi dengan arah yang saling berlawanan. Kecepatan masing-masing roket menurut pengamat di bumi sebesar 0,7c dan 0,5c. Berapa kecepatan roket Y menrut pilot X ?

09.  Energi diam suatu partikel besarnya 5 kali energi kinetiknya. Tentukan kecepatan partikel tersebut !

10.  Sebuah benda mempunyai massa diam sebesar mo. Tentukan momentum benda tersebut jika digerakkan dengan kecepatan 0,6c !
(jawaban : p = .................moc)

RELATIVITAS ENSTEIN

Assalamualaikum

Hari ini kita bahas tentang teori relativitas khusus yg dikemukakan oleh enstein.
Menurut teori relativitas, semua yang tampak bisa berbeda tergantung dari pengamatnya. Memang bahasan ini sangan berkaitan dengan kecepatan gerak benda.

Kita tahu bahwa ketika benda bergerak, besar kecepatannya diukur terhadap pengamat, baik pengamat yang diam atau sedang bergerak. Relativitas khusus ini baru akan terasa jika benda sudah bergerak mendekati kecepatan cahaya (c = 300.000.000 m/s).

Jika ada dua pesawat yang bergerak saling mendekati dengan kecepatan relatif terhadap bumi, kecepatan saling pandang antara dua pesawat tersebut  didefinisikan oleh Enstein sebagai berikut.

Selain kecepatannya yang relatif, panjang, massa dan selang waktu yang dirasakan benda juga akan relatif, jika kecepatannya sudah mendekati kecepatan cahaya.

Jika v = kecepatan benda dan c = kecepatan cahaya, maka panjang, massa dan waktu benda ketika bergerak teramati sebagai berikut :

Untuk dapat memahami lebih lanjut soal Relativitas ini, silahkan dikerjakan soal soal berikut. Diketik di Ms.Word lalu dikirimkan ke email : betmen.fisika@gmail.com

Kelas XII IPA 1

1.  Roket A dan roket B bergerak saling menjauhi dengan kecepatan terhadap bumi 0,7c dan 0,5c. Tentukan kecepatan roket A terhadap B !
2. Sebuah benda memiliki panjang 2 meter, massa 5 kg digerakkan dengan kecepatan 7/25 c. Tentukan panjang dan massanya dilihat oleh pengamat yang diam!
3. Suatu benda mempunyai energi diam 4 kali energi kinetiknya. Tentukanlah kecepatan benda tersebut !

Kelas XII IPA 2

1.  Roket X dan roket Y bergerak saling mendekati dengan kecepatan terhadap bumi 0,8c dan 0,6c. Tentukan kecepatan roket Y terhadap X !
2. Sebuah benda memiliki panjang 10 meter, massa 20 kg digerakkan dengan kecepatan 12/13 c. Tentukan panjang dan massanya dilihat oleh pengamat yang diam!
3. Suatu benda mempunyai energi diam 2 kali energi kinetiknya. Tentukanlah kecepatan benda tersebut !

 
Kelas XII IPA 3

1.  Roket A dan roket B bergerak searah dengan kecepatan terhadap bumi 0,9c dan 0,5c. Tentukan kecepatan roket A terhadap B !
2. Sebuah benda memiliki panjang 2 meter, massa 5 kg digerakkan dengan kecepatan 1/2 c. Tentukan panjang dan massanya dilihat oleh pengamat yang diam!
3. Suatu benda mempunyai energi diam 5 kali energi kinetiknya. Tentukanlah kecepatan benda tersebut !

Kelas XII IPA 4

1.  Roket X dan roket Y bergerak searah dengan kecepatan terhadap bumi 0,8c dan 0,6c. Tentukan kecepatan roket Y terhadap X !
2. Sebuah benda memiliki panjang 10 meter, massa 20 kg digerakkan dengan kecepatan 0,6 c. Tentukan panjang dan massanya dilihat oleh pengamat yang diam!
3. Suatu benda mempunyai energi diam sama dengan energi kinetiknya. Tentukanlah kecepatan benda tersebut !

 
 

 

LATIHAN LISTRIK ARUS BOLAK BALIK

Jawablah pertanyaan berikut dengan lengkap, jawaban diketik di Ms. Word lalu dikirim ke betmen.fisika@gmail.com

KELAS XII IPA 1

Perhatikan rangkaian berikut !

Rangkaian bersifat (   induktif  /   kapasitif   )* dengan sudut antara arus dan tegangan sebesar ..............

*pilih salah satu

KELAS XII IPA 2

Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut.

Arus efektif  dalam rangkaian di atas sebasar .... Ampere

KELAS XII IPA 3

Perhatikan gambar rangkaian berikut:

Besar Tegangan efektif pada Kapasitor sebesar … 

KELAS XII IPA 4

Perhatikan gambar rangkaian berikut:

Besar Tegangan efektif pada Induktor sebesar … 

 

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Gelombang elektromagnetik (GEM) sangat berperan dalam mewujudkan impian manusia, berkomunikasi jarak jauh, tanpa kabel pula! Terasa sekarang semua serba mudah. Tidak hanya berkomunikasi suara, tapi juga mudah melalui gambar bergerak dan text. Semua dapat terwujud dengan transmisi data digital.

Dimulai dengan dibuatnya prototype telegraf radio pertama di dunia pada tahun 1895 oleh salah seorang siswa yang bernama Guglielmo Marconi. Lalu radio berkembang dengan sistem modulasi, yaitu menumpangkan sinyal suara ke gelombang carrier berfrekuensi radio. Dikenal dengan Amplitudo Modulation (AM) dan Frequency Modulation (FM). Tahun 1970an mulai berkembang telepon tanpa kabel menggunakan gelombang radio, dikenal dengan telepon mobil.

Pada tahun 1980an mulai berkembang transmisi sinyal digital dengan menggunakan gelombang mikro (microwave) sebagai gelombang pembawanya. Hingga komunikasi pun bisa lebih bervariasi tidak hanya melalui suara saja.

Tahun 1990an mulai berkembang telekomunikasi text, yaitu pesan pendek yang dikirimkan melalui operator telepon langsung ke alat khusus. Alat ini berlayar kecil dapat menerima pesan pendek yang dikenal dengan nama pager. Namun Pager mulai usang ketika handphone sudah bisa berkomunikasi text melalui short message service (SMS), dengan karakter yang lebih banyak daripada fasilitas pager.

Telekomunikasi digital terus mengalami perkembangan, hingga saat ini gelombang elektromagnetik dapat mengantarkan internet langsung ke tangan setiap orang di seluruh dunia melalui handphone. 

A. Pengertian Gelombang Elektromagnetik

GEM adalah gelombang yang merambat tanpa memerlukan medium perantara. Semakin rapat medium tempat ia merambat, semakin kecil intensitasnya, semakin lambat perambatannya. Begitupun sebaliknya, pada medium yang renggang, intensitas dan kecepatannya semakin tinggi.
Laju gelombang elektromagnetik dalam medium didefinisikan sebagai berikut :

 

 

 B. Terjadinya Gelombang Elektromagnetik

1. menurut Maxwell    : perubahan medan listrik menimbulkan medan magnet 
2. menurut Faraday    : perubahan medan magnet menimbulkan medan listrik 
3. akibatnya                 : Jika medan listrik  dan  medan magnet berubah-ubah, merambatlah gelombang elektromagentik kearah tegak lurus medan listrik (E) dan medan magnet (H) aarah rambat GEM = vektor  E x H

 C. Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik

1.  Tidak membutuhkan medium untuk merambat sehingga dapat merambat di ruang hampa

2.    merupakan gelombang transversal sehingga dapat terpolarisasi

3.    Tidak bermuatan listrik

4.    Memiliki sifat umum gelombang, seperti dapat mengalami polarisasi, pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), interferensi, dan lenturan (difraksi)

5.    Arah perambatannya tidak dibelokkan, baik pada medan listrik maupun medan magnet

D. Penerapan Gelombang Elektromagnetik

1. Sinar gamma (1020 - 1025 Hz)

·         dimanfaatkan dunia kedokteran untuk terapi kanker dan membunuh sel kanker

·         mensterilisasi peralatan rumah sakit atau makanan sehingga makanan tahan lebih lama

·         membuat varietas tanaman unggul tahan penyakit dengan produktivitas tinggi

·         mengurangi populasi hama tanaman (serangga)

·         medeteksi keretakan atau cacat pada logam

·         sistem perunut aliran suatu fluida (misalnya aliran PDAM), mendeteksi kebocoran

·         mengontrol ketebalan dua sisi suatu logam sehingga memiliki ketebalan yang sama

2. Sinar – X (1016  - 1020 Hz)

·         mendiagnosis adanya gejala penyakit dalam tubuh, seperti kedudukan tulang-tulang dalam tubuh dan penyakit paru-paru dan memotret organ-organ dalam tubuh (tulang), jantung, paru-paru, melihat organ dalam tanpa pembedahan (foto Rontgen)

·         menganalisis struktur atom dari kristal

·         mengidentifikasi bahan atau alat pendeteksi keamanan

·         mendeteksi keretakan atau cacat pada logam

·         memeriksa barang-barang di bandara udara atau pelabuhan

 3. Sinar ultraviolet (1015 - 1018 Hz)

·         untuk proses fotosintesis pada tumbuhan

·         membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia

·         dengan peralatan khusus dapat digunakan untuk membunuh kuman penyakit, menyucihamakan ruangan operasi rumah sakit berikut instrumen-instrumen pembedahan

·         memeriksa keaslian tanda tangan di bank-bank, keaslian uang kertas, dll

·         banyak digunakan dalam pembuatan integrated circuit (IC)

4. Cahaya tampak (1015 Hz)

·         Membantu penglihatan mata manusia

·         Salah satu aplikasi dari sinar tampak adalah penggunaan sinar laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi

5. Sinar inframerah (1011 - 1014 Hz)

·         terapi fisik, menyembuhkan penyakit cacar dan encok (physical therapy)

·         fotografi pemetaan sumber daya alam, mendeteksi tanaman yang tumbuh di bumi dengan detail

·         fotografi diagnosa penyakit

·         remote control berbagai peralatan elektronik

·         mengeringkan cat kendaraan dengan cepat pada industri otomotif

·         pada bidang militer,dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut dan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan

·         sistem alarm maling

6. Gelombang mikro (107 - 1012 Hz)

·         pemanas microwave

·         komunikasi RADAR (Radio Detection and Ranging)

·         menganalisa struktur atomik dan molekul

·         mengukur kedalaman laut

·         digunakan pada rangkaian televisi

·         gelombang RADAR diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.

7. Televisi dan radio (30 kHz  - 3 GHz)

·         alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari satu tempat ketempat lain

Untuk lebih memahami tentang gelombang elektromagnetik, carilah beberapa informasi penting merujuk pada pertanyaan berikut. Jawaban ditulis dalam Ms. Word dan dikirim ke betmen.fisika@gmail.com

PERTANYAAN :

1. Carilah informasi tentang Bluetooh, fungsinya, sumber energinya, dan berdasarkan frekuensinya, termasuk jenis gelombang elektromagnetik apa?
2. Jelaskan gelombang elektromagnetik apa yang digunakan untuk media komunikasi satelit!
3. Jelaskan gelombang elektromagnetik apa yang dipakai dalam scan MRI? Apa bedanya dengan scan menggunakan sinar X?