FISIKA MODERN

1
FISIKA MODERN

• By
• Amir Supriyanto

2
FISIKA MODERN

• 1. Teori Relativitas Khusus
• 2. Fisika Kuantum

3
Teori Relativitas Khusus

• Transformasi Galilei
• Untuk pengamat diam O x, y, z, t
• Untuk pengamat bergerak O x, y, z
• Sehingga
• x x - vt
• y y Trans. Koord. Galilei
• z z
• t t
• Ux Ux-V
• Uy Uy Trans. Kecepatan Galilei
• Uz Uz

4
Teori Relativitas Khusus

• Postulat Einstein
• Teori relativitas khusus bersandar pada dua
  postulat.
• 1. hukum fisika dapat dinyatakan dalam
  persamaan yang berbentuk sama dalam semua
  kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan
  tetap satu terhadap lainnya
• 2. kelajuan cahaya dalam ruang hampa sama
  besar untuk semua pengamat, tidak bergantung
  dari keadaan gerak pengamat itu

5
Teori Relativitas Khusus

• Transformasi Lorentz
• Ditemukan oleh seorang Fisikawan Belanda H.A.
  Lorentz yang menunjukkan bahwa rumusan dasar
  dari keelektromagnetan sama dalam semua kerangka
  acuan yang dipakai.
• Trans. Lorentz
• Trans. Lorentz balik

6
Teori Relativitas Khusus

• Panjang Relativistik
• Panjang L benda bergerak terhadap pengamat
  kelihatannya lebih pendek dari panjang Lo bila
  diukur dalam keadaan diam terhadap pengamat.
  Gejala ini disebut pengerutan Lorentz FitzGerald
  

7
Teori Relativitas Khusus

• Waktu Relativistik
• Kuantitas to yang ditentukan
• 
  
• 
  menurut pengamat O, selang waktu
• 
  mengalami pemuaian

8
1. Teori Relativitas Khusus

• Massa, Energi dan Momentum Relativistik
• A. Massa Relativistik
• Massa benda akan menjadi lebih besar
  terhadap pengamat
• dari pada massa ketika benda diam, jika
  bergerak dengan
• kelajuan relativistik

9
1. Teori Relativitas Khusus

• Hubungan Massa dan Energi
• Hubungan yang paling terkenal yang diperoleh
  Einstein dari postulat relativitas khusus adalah
  mengenai massa dan energi. Hubungannya dapat
  diturunkan langsung dari definisi energi kinetik
  dari suatu benda yang bergerak.
• 
  - energi diam
• 
  - energi total

10
1. Teori Relativitas Khusus

• Hubungan Momentum dan Energi
• Dari hubungan ,
  dan didapatkan
• atau

11
1. Teori Relativitas Khusus

• Efek Doppler Relativistik
• Untuk sumber dan pengamat saling mendekat
• Untuk sumber dan pengamat saling menjauh
• Radiasi tegak lurus arah gerak

12
2. Teori Kuantum Radiasi Elektromagnetik

• Radiasi Benda Hitam
• Benda hitam adalah benda ideal yang mampu
  menyerap atau mengabsorbsi semua radiasi yang
  mengenainya, serta tidak bergantung pada
  frekuensi radiasi tersebut.
• Bisa dikatakan benda hitam merupakan penyerap
  dan pemancar yang sempurna.
• Benda hitam pada temperatur tertentu
  meradiasi energi dengan laju lebih besar dari
  beanda lain.
• Model yang dapat digunakan untuk mengamati
  sifat radiasi benda hitam adalah model rongga.

13
2. Teori Kuantum Radiasi Elektromagnetik

• Teori Rayleigh-Jeans
• Reyleigh dan Jeans menggunakan pendekatan
  fisika klasik untuk menjelaskan spektrum benda
  hitam, karena pada masa itu fisika kuantum belum
  diketahui.
• Mereka meninjau radiasi dalam rongga
  bertemperatur T yang dindingnya adalah pemantul
  sempurna sebagai sederetan gelombang
  elektromagnetik berdiri
• Rumus Rayleigh-Jeans

14
2. Teori Kuantum Radiasi Elektromagnetik

• Hukum radiasi planck
• Planck menemukan rumus dengan
  menginterpolasikan rumus wein dan rumus
  Rayleigh-Jeans dengan mengasumsikan bahwa
  terbentuknya radiasi benda hitam adalah dalam
  paket-paket energi.
• Konsep paket energi atau energi terkuantisasi
  ini merupakan hipotesis Max Planck yang merupakan
  rumus yang benar tentang kerapatan energi radiasi
  benda hitam.

15
2. Teori Kuantum Radiasi Elektromagnetik

• Teori Foton
• Foton atau kuanta merupakan paket-paket
  energi diskrit pada radiasi elektromagnetik. Tiap
  energi pada foton tergantung pada frekuensi f .
• Sebuah foton akan bergerak dengan kecepatan
  cahaya, jika foton bergerak dibawah kecepatan
  tersebut maka foton tidak ada. Foton hanya
  memiliki energi kinetik dan massa diamnya adalah
  nol. Sedangkan momentumnya

16
2. Teori Kuantum Radiasi Elektromagnetik

• Efek Fotolistrik
• Efek fotolistrik adalah peristiwa lepasnya
  elektron dari permukaan logam yang tembaki oleh
  foton.jika logam mengkilat di iradiasi, maka akan
  terjadi pancaran electron pada logam tersebut.
• Cahaya dengan frekuensi lebih besar dari
  frekuensi ambang yang akan menghasilkan arus
  elektron Foton.
• Energi maksimum yang terlepas dari logam
  akibat peristiwa fotolistrik adalah

17
2. Teori Kuantum Radiasi Elektromagnetik

• Efek Compton
• Menurut Compton radiasi yang terhambur
  mempunyai frekuensi lebih kecil dari pada radiasi
  yang datang dan juga tergantung pada sudut
  hamburan.
• Dari analisis Compton, hamburan radiasi
  elektromagnetik dari partikel merupakan suatu
  tumbukan elastik.

18
3. SIfat Gelombang dari Partikel

• Gelombang De Broglie
• Postula De Broglie menyatakan dualisme
  gelombang-materi selain berlaku pada radiasi
  elektromagnetik, juga berlaku bagi materi.
• Foton berfrekuensi v mempunyai momentum
• Panjang gelombang foton
• menurut broglie semua partikel yang bergerak
  dengan momentump, terkait suatu gelombang dengan
  panjang gelombang menurut hubungan

19
3. SIfat Gelombang dari Partikel

• Ketidakpastian Heisenberg
• Terdapat hubungan timbal balik antara
  ketidakpastian kedudukan yang inheren dari
  partikel dan ketidapastian momentumnya yang
  inheren.
• Untuk pengukuran energi dan selang waktu

20
4. Persamaan Schrodinger

• Persamaan schrodinger merupakan suatu persamaan
  yang digunakan untu mengetahui perilaku gelombang
  dari partikel.
• Kriteria mendapatkan persamaan yang sesuai
  dengan fisika kuantum adalah
• Taat terhadap asas kekalan energi
• Taat terhadap Hipotesa De Broglie
• Persamaannya harus berperilaku baik secara
  matematik
• Persamaan schrodinger waktu bebas satu dimensi