Konsep dan Fenomena Kuantum Fisika XII Gusti Afifah

Presentasi berjudul: "Konsep dan Fenomena Kuantum Fisika XII Gusti Afifah"— Transcript presentasi:

1 Konsep dan Fenomena Kuantum Fisika XII Gusti Afifah
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN MEDIA PEMBELAJARAN BAGI GURU SMA, SMK DAN SLB Dikbud NTB @dikbudntb Fisika XII Konsep dan Fenomena Kuantum Gusti Afifah SMAN 2 Mataram Verifikator : Kadek Yayuk Krisnawati, S.Pd dan Muh. Takdir © Hak Cipta Pada Dinas Pendidikan dan Kebudayaan Provinsi NTB

2 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Kompetensi Inti Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. 4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkrit dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

3 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Kompetensi Dasar Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup sifat radiasi benda hitam, efek fotolistrik, efek Compton, dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari Menyajikan laporan tertulis dari berbagai sumber tentang penerapan efek fotolistrik, efek Compton, dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari 3.8 4.8 KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

4 Indikator Pencapaian Kompetensi
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Indikator Pencapaian Kompetensi Menganalisis konsep foton secara kualitatif gejala kuantum Menganalisis efek fotolistrik secara kualitatif Menganalisis efek Compton secara kualitatif gejala kuantum Menjelaskan sinar X dalam kehidupan sehari-hari Menyajikan penyelesaian tentang foton, efek fotolistrik, cara kerja mesin fotokopi, dan mesin foto Rontgen Presentasi hasil eksplorasi secara audio visual dan/atau media lain tentang konsep foton, fenomena efek fotolistrik, efek Compton, dan sinar-X 3.8.1 3.8.2 3.8.3 3.8.4 4.8.1 4.8.2 KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

5 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Radiasi Benda Hitam Pernahkah kamu memakai baju warna gelap atau hitam pada siang hari yang panas? Apa yang kamu rasakan ketika memakai baju warna gelap atau hitam tersebut? Tentunya kamu akan cepat merasakan gerah bukan? Mengapa demikian? KI/KD IPK Istilah benda hitam (black body) pertama kali dikenalkan oleh Fisikawan Gustav Robert Kirchhoff pada tahun 1862. Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

6 Model Radiasi Benda Hitam
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Radiasi Benda Hitam Benda hitam memancarkan radiasi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan benda hitam bergantung pada suhu benda hitam tersebut. Benda hitam adalah benda ideal yang sebenarnya tidak ada. Karakteristik benda hitam dapat didekati dengan menggunakan ruang tertutup berongga yang diberi sebuah lubang kecil. Perhatikan gambar berikut KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Model Radiasi Benda Hitam Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

7 HK. STEFAN-BOLZTMANN P = I . A = e . t . T4 . A Daya pancar
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN HK. STEFAN-BOLZTMANN Energi yang dipancarkan atau diserap per satuan waktu per satuan luas ( J.s-1.m-2 ), dirumuskan : I = e . t . T4 Energi yang dipancarkan atau diserap per satuan waktu per satuan luas dapat juga dirumuskan : P = I . A = e . t . T4 . A Daya pancar I= E= Laju perpindahan kalor atau banyak kalor per satuan waktu persatuan luas(watt.m-2) e = emisivitas permukaan (koefisien pancara/serapan benda) ( 1 ≥ e ≥ 0 ) = tetapan Stefan = 5, watt.m-2.K-4 T = suhu mutlak (K) P = Daya pancar ( watt ) A = luas permukaan benda (m2) KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

8 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Contoh Soal Sebuah benda memiliki permukaan hitam sempurna, 270 C. Berapa besarnya energi yang dipancarkan tiap satuan waktu tiap satuan luas permukaan benda itu ? KI/KD DIKETAHUI : e = 1 (benda hitam sempurna) T = = 300 K = 5, watt.m-2.K-4 DITANYAKAN : E = …. ? JAWAB : IPK Materi I = e . t . T4 = 1 x 5, x (300)4 = 5, x = 459,27 watt/m2 Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

9 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Contoh Soal Sebuah bola memiliki jari-jari 20 cm dipanaskan sampai suhu 500 K, sedangkan benda-benda disekitar-nya bersuhu 300 K. Berapa daya yang diperlukan untuk memperta-hankan suhu bola jika permukaan-nya memiliki emisivitas ½ ? KI/KD IPK DIKETAHUI : e = ½ r = 20 cm = 0,2 m T1 = 300 K ; T2 = 500 K = 5, watt.m-2.K-4 DITANYAKAN : Daya = P = …. ? JAWAB : Materi Latihan Soal Luas bola =A= 4p.r2 = 4x3,14x (0.2)2 A = 0,5 m2 Daya pancar tiap satuan luas P = e . A. t . DT4 = ½ x 0,5 5, x (200)4 = 22,68 watt Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

10 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN HUKUM PERGESERAN WIEN Kelemahan dari teori ini yaitu tidak dapat digunakan untuk seluruh bagian spektrum (tidak cocok untuk panjang gelombang panjang) KI/KD IPK Jika suatu benda meradiasikan kalor pada temperatur tinggi (maksimum) puncak spektrum radiasi akan bergeser kearah panjang gelombang yang makin kecil Materi Pada kondisi radiasi maksimum panjang gelombangnya T lm = C lm = Panjang gelombang pada energi pancar maksimum (m) T = suhu dalam K C = 2,898 x 10-3 m.K Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

11 KI/KD IPK Materi Referensi Latihan Soal Uji Kompetensi
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

12 TEORI PLANCK TENTANG RADIASI BENDA HITAM
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN TEORI PLANCK TENTANG RADIASI BENDA HITAM ENERGI FOTON E = h .f Kwantum/kwanta/foton KI/KD IPK Materi Foton adalah partikel elementer dalam fenomena elektromagnetik. Biasanya foton dianggap sebagai pembawa radiasi elektromagnetik, seperti cahaya, gelombang radio, dan Sinar-X W = E = energi foton ( j ) h = tetapan Planck = 6,626 x J.s f = frekwensi (Hz) c = 3 x 10 8 m/s  = panjang gelombang(m) Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

13 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Konsep foton diterapkan dalam banyak area seperti fotokimia, mikroskopi resolusi tinggi dan pengukuran jarak molekuler. Baru-baru ini foton dipelajari sebagai unsur komputer kuantum dan untuk aplikasi canggih dalam komunikasi optik seperti kriptografi kuantum KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

14 Ek w W EFEK FOTOLISTRIK KI/KD IPK Materi Referensi Latihan Soal Uji
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN EFEK FOTOLISTRIK Ek W w KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

15 KESIMPULAN EFEK FOTO LISTRIK
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN KESIMPULAN EFEK FOTO LISTRIK Efekfoto listrik terjadi apabila energi foton(W) cukup untuk membebaskan elektron dari ikatannya dengan inti atom (WO) Energi kinetik maksimum elektron (Ek) yang dibebaskan dari keping tidak bergantung pada intensitas (lamanya) penyinaran Energi kinetik maksimum elektron (Ek) berbanding lurus dengan frekwensi cahaya yang digunakan (hasil eksperimen Robert A. Milikan) Cahaya dapat memperlihatkan sifat gelombang juga dapat memperlihatkan sifat-sifat partikel (foton) KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

16 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Contoh Soal Cahaya dari sinar ultra violet dengan panjang gelombang 2500 angstrom dikenakan pada permukaan logam kalium. Jika fungsi kerja logam kalium 2,21 ev, hitunglah berapa elektron volt (ev) energi kinetik dari elektron yang keluar dari permukaan logam kalium. KI/KD IPK Diketahui : c = m/s l = 2500 angstrum = m f = c/ l = 3.108/ = 1, hz W0= 2,21 ev = 2,21.1, = 3, j h = 6, j.s Ditanyakan : Energi kinetik elektron (Ek) Jawab: W = W0 + Ek Ek = W - W0 = h.f - 3, = 6, , , = 4, j. 4, = = 2,76 ev 1, Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

17 EFEK COMPTON KI/KD IPK Materi h l' - l = ( 1 - cosq ) m0c Referensi
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN EFEK COMPTON Foton hambur( ’ ) Foton datang(  ) E = mo.c2 Elektron hambur E = h.f E’ = h.f’ P =0  KI/KD IPK Materi h l' - l = ( 1 - cosq ) m0c Latihan Soal  = panjang gelombang foton sebelum tumbukan ’ = panjang gelombang foton setelah tumbukan h = tetapan Planck = 6,626 x 10 –34 J.s c = kecepatan cahaya = 3 x 10 8 m/s m0 = massa diam elektron  = sudut hamburan elektron Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

18 PANJANG GELOMBANG deBROGLIE
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN PANJANG GELOMBANG deBROGLIE KI/KD IPK m Bergerak lurus dengan momentum p = m.v Materi Latihan Soal Menurut deBroglie partikel bergerak seperti gelombang, dengan demikian partikel pada saat bergerak selain memiliki momentum (p) juga memiliki panjang gelombang( ) Uji Kompetensi HUBUNGAN ANTARA MOMENTUM ( p ) DENGAN PANJANG GELOMBANG () Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

19 SINAR - X KI/KD IPK Materi Referensi Latihan Soal Uji Kompetensi
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN SINAR - X KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

20 SINAR - X KI/KD IPK Materi Referensi Latihan Soal Uji Kompetensi
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN SINAR - X KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

21 Sifat-Sifat Sinar X KI/KD IPK Materi Referensi Latihan Soal Uji
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Sifat-Sifat Sinar X KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

22 Pemanfaatan Sinar X KI/KD IPK Materi Referensi Latihan Soal Uji
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Pemanfaatan Sinar X KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

23 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Latihan Soal 1. Sebuah logam memiliki fungsi kerja 6, j. Pada saat logam disinari terlepas elektron dari permukaan logam dengan energi kinetik 3,08 ev. Hitunglah panjang gelombang dari sinar itu ? KI/KD IPK Diketahui : c = m/s W0= 6, j Ek= 3,08 ev = 3,08.1, = 4, j h = 6, j.s Ditanyakan : Panjang gelombang sinar (l) Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

24 Latihan Soal Jawab: E = W0 + Ek = 6,08.10-19 + 4,928.10-19 KI/KD
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Latihan Soal Jawab: E = W0 + Ek = 6, , = 11, j. hc E= l l = W 6, l = = m 11, KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

25 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Latihan Soal Pada percobaan efek compton digunakan sinar X dengan panjang gelombang 0,1 angstrum. Sinar X menumbuk elektron dan terhambur dengan sudut sebesar 900. Jika massa diam elektron 9, kg, berapa panjang gelombang foton yang terhambur ? KI/KD IPK Diketahui : c = m/s l = 0,1 angstrum = m m0= 9, kg q = 900 h = 6, j.s Ditanyakan : Panjang gelombang terhambur (l') Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

26 Latihan Soal Jawab: h l' - l = ( 1 - cosq ) KI/KD m0c 6,626.10-34
PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Latihan Soal Jawab: h l' - l = ( 1 - cosq ) m0c 6, l' - l = ( 1 - cos90) 9, = 2, l' = 2, l = 2, = 1, m KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

27 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Latihan Soal 3. Sebuah benda dipanaskan hingga bersuhu 127oC. Panjang gelombang cahaya yang diradiasikan adalah…. A. 7 x 10-6 m B. 3,5 x 10-6 m C. 2 x 10-6 m D. 1,4 x 10-6 m E. 1,12 x 10-6 m KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

28 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Latihan Soal 4. Suatu benda hitam yang mula-mula suhunya To dipanaskan sehingga suhunya menjadi T1. Ternyata kalor yang diradiasikan 16 kali dari semula. Besar T1 adalah…. A. 2To B. 2,5To C. 3To D. 4To E. 5To KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

29 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Latihan Soal 5. Energi yang dipancarkan oleh suatu benda hitam per satuan waktu adalah…. A. berbanding lurus dengan suhu mutlak benda B. berbanding lurus dengan luas permukan benda C. berbanding terbalik dengan luas permukaan benda D. berbanding tebalik dengan suhu mutlak benda E. berbanding lurus dengan waktu pemancaran KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB

30 PEMERINTAH PROVINSI NUSA TENGGARA BARAT
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN Referensi Siswanto, Sukaryadi Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Teguh Karya I Made Astra dan Hilman Setiawan Fisika Jilid 3 untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Piranti Darma Kalokatama Supiyanto Fisika SMA. Jakarta: Erlangga KI/KD IPK Materi Latihan Soal Uji Kompetensi Referensi Dikbud NTB @dikbudNTB @dikbudNTB