Teori Kuantum

17.1 Teori Kuantum Cahaya Pada percobaan radiasi benda hitam, Planck menyimpulkan bahwa cahaya terdiri dari paket energi yg disebut kuanta atau foton. Dan tiap foton mempunyai energi sebesar : Dimana : h = konstanta Planck = 6,6253x10-34 J.s f = frekuensi cahaya (Hertz) c = kecepatan cahaya (= 3x108 m/s) λ = panjang gelombang cahaya (m)

17.2 Efek Fotolistrik Adalah pemancaran elektron2 dari permukaan logam, jika logam tsb disinari cahaya atau gelombang EM. Bila seberkas cahaya mengenai permukaan logam maka akan terpancar lektron dari permukaan logam tsb dengan energi kinetik : Ek = Energi kinetik elektron hf = energi foton hf0 = energi ambang bahan Jadi efek fotolistrik dapat terjadi jika f > f0 atau λ < λ0.

Contoh 1 : Energi ambang dari suatu bahan logam 1 eV. Bahan tsb disinari dengan cahaya yg mempunyai panjang gelombang 3500 Å. Tentukan energi kinetik elektron yg terpancar dari permukaan logam ! (1 eV = 1,6x10-19 J)

17.3 Hipotesa de Broglie Semua partikel, seperti elektron dapat bersifat seperti gelombang, dengan panjang gelombang : λ = panjang gelombang de Broglie h = konstanta Planck m = massa partikel v = kecepatan partikel

Contoh 2 : Hitunglah panjang gelombang sebuah elektron yg kecepatannya 106 m/s. (m elektron = 9,11x10-31 kg)

17.4 Efek Compton Gelombang EM yg berupa foton dapat dianggap sebagai partikel2 sehingga mempunyai momentum, pendapat ini disebut efek Compton. Jika foton menumbuk partikel lain misalnya elektron, maka secara mekanik boleh kita anggap sbg tumbukan partikel2. Misal panjang gelombang mula2 λ0 dan menjadi λ karena menumbuk elektron yg diam, sehingga pancaran foton menyimpang θ terhadap arah semula, maka hubungan antara λ0, λ dan θ adalah λ1 = panjang gelombang foton setelah tumbukan λ2 = panjang gelombang foton mula2 me = massa elektron θ = sudut penyimpangan foton

17.6 Model Atom Model Atom Dalton Atom adalah partikel terkecil yg tidak dapat dibagi2. Atom dari unsur yg sama bersifat sama, atom dari unsur berbeda sifatnya berbeda. Kelemahan : tidak menyinggung kelistrikan. Model Atom Thompson Atom berupa pola dari zat bermuatan positif, sedang elektron melekat pada permukaannya (seperti kismis melekat pada roti).

Model Atom Rutherford Atom terdiri dari inti bermuatan positif. Massa atom hampir seluruhnya terletak pada intinya. Elektron bermuatan negatif, selalu mengelilingi inti. Jumlah muatan inti = jumlah muatan elektron yg mengelilingi inti. Gaya sentripetal elektron selama mengelilingi inti disebabkan oleh gaya Coulomb.

Besarnya energi elektron pada lintasannya adalah : Kelemahan model atom Rutherford : Tidak bisa menerangkan kestabilan atom Tidak dapat menerangkan spektrum yg dipancarkan oleh suatu atom (misal atom gas H2). Tidak dapat menerangkan mengenai gaya yg menyebabkan letak atom yg satu terhadap yg lain dalam zat padat tak berubah.

Model Atom Bohr Elektron mengelilingi inti tidak menyerap atau memancarkan energi sehingga mempunyai lintasan tertentu yg disebut lintasan stasioner. Lintasan stasioner mempunyai momentum anguler sebesar : r = jari2 lintasan elektron n = bil. Kuantum utama (1,2,3,…) h = konstanta Planck Karena tambahan energi, suatu elektron dapat pindah ke jari2 lintasan yg lebih besar, disebut eksitasi. Jari2 lintasan elektron berbanding sebagai kuadrat bilangan2 kuantumnya.

17.7 Spektrum Atom Hidrogen Bila terjadi loncatan elektron dari lintasan luar ke lintasan yg lebih dalam, maka akan terjadi pancaran energi berupa spektrum cahaya. Persamaan spektrum yg dipancarkan adalah : R = tetapan Rydberg (= 1,097x107m-1) nA= lintasan yg dituju nB= dari lintasan luar Untuk : Deret Lymann (nA= 1 dan nB= 2,3,4,…) Deret Balmer (nA= 2 dan nB= 3,4,5,…) Deret Paschen (nA= 3 dan nB= 4,5,6,…) Deret Bracket (nA= 4 dan nB= 5,6,7,…) Deret Pfund (nA= 5 dan nB= 6,7,8,…)

Contoh 4 : Berapakah panjang gelombang dari sinar ultraviolet bila terjadi transisi elektron dari lintasan 2 ?