Powerpoint Fisika SMP dan SMA

(1)

FISIKA MODERN

By

Edi

Purnama

(2)

FISIKA MODERN



1. Teori Relativitas Khusus

(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

(4)



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

(5)



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

2 2

/

1

'

c

v

vt

x





2 2 2 1 ' c v x c v t t   

y

'



z

'



z

(6)

Teori Relativitas Khusus









2 2 1 ' ' c v t t v x x x

x B A B A

A B      



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

2 2

1

v

c

L

(7)



Waktu Relativistik

Kuantitas to yang ditentukan

menurut pengamat O, selang waktu

mengalami pemuaian

’

o A

B

t







'

t

_B



_A





2 2

1

'

c

v

t

o







(8)



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

2 2

1

v

c

m

o





m

massa

(9)



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



 u Fds K 0





dt mu d F  o

o

c

E

m

mc

K



2







2 2

(10)

1. Teori Relativitas Khusus

 Hubungan Momentum dan Energi

Dari hubungan , dan didapatkan

atau

2

mc

E  _E_o __m_o_c2

mu

p



 

2

o

E

pc

E







2



2

 

2

o

c

pc

E

m

(11)



Efek Doppler Relativistik

Untuk sumber dan pengamat saling mendekat

Untuk sumber dan pengamat saling menjauh

Radiasi tegak lurus arah gerak

v

c

v

c

f

_o







v

c

v

c

f

_o







2 2

1

v

c

f

(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.

(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

 

8

2 ₃

c

kTdf

f

df

f

(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.

E



hf

h

6

.

626

*

10

J

/

s

23



(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:



hc

hf

E





h

c

hf

c

E

(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.











'





1



cos



c

m

h

(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

(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



4

h

x

p









4

h

t

(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:





dx

V

E

d

m

h





2 2