RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

(1)

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

MATA PELAJARAN : FISIKA

KELAS / SEMESTER : XII IPA / Genap

PERTEMUAN KE : 1

ALOKASI WAKTU : 3 x 45’

STANDAR KOMPETENSI : 3. Menganalisis berbagai besaran fisis pada gejala kuantum dan batas-batas berlakunya relativitas Einstein dalam paradigma fisika modern

KOMPETENSI DASAR : 3.1 Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup hakikat dan sifat-sifat radiasi benda hitam serta penerapannya

INDIKATOR :

 Mendeskripsikan fenomena radiasi benda hitam

I. Tujuan Pembelajaran :

Setelah kegiatan pembelajaran selesai, siswa dapat : 1. Menjelaskan tentang perpindahan kalor.

2. Menjelaskan tentang benda hitam.

3. Memformulasikan dengan benar Hukum Stefan-Boltzman tentang energi kalor radiasi yang dipancarkan oleh permukaan suatu benda berdasarkan literatur yang ada.

4. Menghitung energi kalor radiasi berdasarkan formulasi hukum Stefan-Boltzman.

5. Memformulasikan Hukum Pergeseran Wien.

6. Menghitung panjang gelombang berdasarkan formulasi Hukum pergeseran Wien.

II. Materi Ajar :

1. Panas/kalor berpindah melalui tiga cara, yaitu :

a. Konduksi adalah penjalaran kalor/panas tanpa disertai perpindahan bagian-bagian zat perantaranya. Penjalaran ini biasanya terjadi pada benda padat.

(2)

Konduksi terjadi dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Benda suhunya tinggi akan melepaskan kalor, sedangkan zat yang suhunya rendah akan menerima kalor, hingga tercapai kesetimbangan termal.

Contoh : besi yang dipanaskan.

b. Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida kebagian lain oleh pergerakan fluida itu sendiri.

Contoh : air yang dipanaskan pertama yang panas bagian bawah, lalu bagian atasnya.

c. Radiasi adalah perpindahan kalor berupa pancaran. Frekuensi gelombang yang dipancarkan radiasi termal bergantung hanya pada temperatur. Untuk sebuah benda hitam sempurna distribusi ini dinyatakan oleh hukum radiasi Planck. Hukum Wien menyatakan frekuensi paling mungkin dari radiasi yang dipancarkan, dan hukum Stefan-Boltzmann menyatakan intensitas panasnya.

2. Benda hitam adalah obyek yang menyerap seluruh radiasi elektromagnetik yang jatuh kepadanya. Benda hitam merupakan penyerap radiasi yang baik sekaligus pemancar radiasi yang buruk sedangkan benda putih mengkilap merupakan pemancar radiasi yang baik. Benda dikatakan hitam sempurna bila seluruh radiasi yang datangi kepadanya terserap semuanya tanpa sedikitpun yang terpancar kembali. Kemampuan suatu bahan untuk menyerap radiasi dinamakan sebagai emisivitas (ε). Benda hitam mempunyai emisivitas = 1 sedangkan benda mengkilap mempunyai emisivitas = 0.

3. Hukum Stefan - Boltzmann (1898).

Josef Stefan (1835-1873) seorang ahli fisika Austria, dapat menunjukkan gejala

radiasi benda hitam melalui eksperimen. Hubungannya adalah daya total per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh benda hitam sebanding dengan pangkat empat suhu mutlaknya. Melalui pengukuran langsung juga diketahui bahwa radiasi dipengaruhi oleh sifat warna benda. Penemuan Stefan diperkuat oleh Boltzmann, kemudian dikenal sebagai hukum Stefan-Boltzmann yang secara matematis ditulis dalam bentuk :

4 . . . E P e A T t



 

(3)

dengan σ menyatakan konstanta Stefan-Boltzman (5,67.10-8 Wm-2 K-4) dan T adalah suhu mutlak (K)

4. Hukum pergeseran Wien

Pada pengukuran intensitas radiasi benda hitam ( I ) pada berbagai nilai panjang gelombang ( λ ) dapat digambarkan grafik seperti pada Gambar. Perubahan intensitas diukur pada benda hitam yang memiliki suhu tetap T, tetapi λ berbeda-beda. Intensitas tersebut terlihat meningkat seiring dengan peningkatan λ hingga mencapai nilai maksimum. Kemudian intensitas menurun kembali seiring penambahan λ. Panjang gelombang energi radiasi pada saat intensitasnya maksimum dinamakan panjang

gelombang maksimum (λm)

Pada pengukuran itu Wilhelm Wien menemukan adanya pergeseran panjang gelombang maksimum saat suhu benda hitam berubah. Kenaikan suhu benda hitam menyebabkan panjang gelombang maksimum yang dipancarkan benda akan mengecil. Hubungan ini dapat dituliskan seperti persamaan berikut :

c

T

m

.





Dengan c = 2,898 . 10-3 mK.

Karakteristik spektrum radiasi benda hitam ini dicoba dijelaskan oleh Rayleigh dan

Jeans dengan menggunakan pendekatan

fisika klasik. Mereka meninjau radiasi dalam rongga bertemperatur T yang dindingnya merupakan pemantul sempurna sebagai sederetan gelombang elektromagnetik. Akan tetapi, pada suhu 2.000 K bentuk grafik hasil eksperimen berbeda dengan bentuk grafik yang dikemukakan Rayleigh dan Jeans, terlihat menyimpang.

(4)

Grafik oleh Rayleigh dan Jeans menunjukkan bahwa benda hitam ideal pada kesetimbangan termal akan memancarkan radiasi dengan daya tak terhingga. Yang dikenal sebagai bencana ultraungu.

III. Model dan Metode Pembelajaran : Model : kooperatif learning

Metode : diskusi informasi

IV. Langkah-langkah pembelajaran :

No. KEGIATAN PEMBELAJARAN WAKTU

1. Kegiatan Awal (Apersepsi) 1. Menuliskan materi pokok.

2. Menyebutkan tujuan pembelajaran. 3. Memberi motivasi dengan pertanyaan

Mengapa suku badui yang hitam tinggi besar dapat tahan tidur di pelataran masjid yang dingin dimalam hari di arab ?

Mengapa pada siang hari jika memakai baju yang warnanya putih akan terasa lebih nyaman daripada baju yang warnanya hitam?

Mengapa (pada kompor) nyala api biru lebih baik daripada api nyala merah ?

15 menit

2. Kegiatan Inti :

- Mendiskusikan perubahan warna pijaran yang terjadi ketika sebuah besi dipanaskan terus menerus.

- Mendiskusikan hukum Stefan-Boltzman tentang radiasi oleh benda hitam

- Mendiskusikan hukum Wien tentang pergeseran panjang gelombang maksimum yang dipancarkan oleh benda yang dipanaskan secara terus menerus.

- Mendiskusikan kegagalan teori klasik dalam menjelaskan radiasi benda hitam

(5)

No. KEGIATAN PEMBELAJARAN WAKTU 3. _{Kegiatan Penutup}

a. Guru membantu siswa membuat kesimpulan b. Mengevaluasi siswa dengan memberikan kuis

25 menit

V. Alat / Bahan / Sumber Belajar / Media

Media : charta pergeseran Wien

Sumber : Buku Fisika kelas XII, BSE Diknas

VI. Penilaian :

1. Jenis tagihan :

Tes tertulis : post test / tes akhir 2. Bentuk instrumen :

Uraian singkat

Instrumen Evaluasi : Tes akhir

1. Sebutkan 3 cara perpindahan kalor ! 2. Sebutkan pengertian benda hitam !

3. Perbandingan laju kalor yang di pancarkan oleh sebuah benda hitam bersuhu 4000 k dan 2000 k adalah…….

a. 1 : 1 b. 2 : 1 c. 4 : 1 d. 8 : 1 e. 16 : 1

4. Sebatang perunggu bersuhu 127oC meradiasikan kalor dengan laju 20 W. Jika suhunya dinaikkan menjadi 227oC, maka laju radiasi kalor adalah…… a. 27 W b. 30 W c. 49 W d. 100 W e. 200 W 5. Jika suhu sebuah benda hitam dinaikkan dan 100 k menjadi 101 k, maka daya

radiasi kalor benda hitam mengalami kenaikan sebesar……..

(6)

Mengetahui, Palembang, Juli 2014 Kepala MAN 1 Palembang Guru Fisika

H. Kiagus Faisal, S. Ag, M. Pd. I Amalia, M. P fis

(7)

PERTEMUAN KE : 2

INDIKATOR :

 Mendeskripsikan hipotesis Planck tentang kuantum cahaya

Setelah kegiatan pembelajaran selesai, siswa dapat : 1. Menjelaskan tentang hipotesis Plank.

2. Menjelaskan tentang efek fotolistrik.

1. Hipotesa Max Planck

Pada tahun 1900 Max Planck mengemukakan teorinya tentang radiasi benda hitam yang sesuai dengan hasil eksperimen. Planck sampai pada kesimpulan bahwa energi yang dipancarkan dan diserap tidaklah kontinu. Tetapi, energi dipancarkan dan diserap dalam bentuk paket-paket energi diskret yang disebut kuanta. Dengan hipotesanya, Planck berhasil menemukan suatu persamaan matematika untuk radiasi benda hitam yang benar-benar sesuai dengan data hasil eksperimennya yang disebut hukum radiasi benda hitam Planck. Ia berpendapat bahwa ukuran energi kuantum sebanding dengan frekuensi radiasinya. Rumusannya adalah:

(8)

f h n E . .

Dengan h adalah konstanta Plank (6,626 . 10-34 J.s = 4,136 . 10-15 eV.s)

2. Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik adalah pristiwa lepasnya partikel elektron dari plat katoda karena terkena cahaya. Efek fotolistrik tidak dapat dijelaskan oleh teori klasik. Einstein mencoba menjelaskan kegagalan ini dengan mengadopsi teori kuantum dari Max Planck. Menurut Einstein, cahaya mengenai plat katoda dalam bentuk paket-paket energi yang dinamakan foton dimana tiap foton membawa energi sebesar :

(satu elektron hanya bisa menyerap satu foton)

Oleh elektron energi ini akan dipakai untuk melepaskan diri dari atom dan sisanya dipakai sebagai energi gerak (Ek), sehingga memenuhi persamaan :

W = Energi ambang, yaitu energi yang diperlukan oleh elektron untuk melepaskan diri dari atom.

f . h E_foton  k foton W E E  

Atau

hf  hfo  Ek

(9)

2. Menyebutkan tujuan pembelajaran. 3. Memberi motivasi dengan pertanyaan :

Apakah cahaya merupakan partikel atau gelombang ?

(10)

No. KEGIATAN PEMBELAJARAN WAKTU 2. Kegiatan Inti :

- Guru menginformasikan tentang efek fotolistrik dan kegagalan teori klasik dalam menjelaskan fenomena tersebut.

- Mendiskusikan penerapan hipotesa planck dalam menjelaskan efek fotolistrik

- Menerapkan persamaan – persamaan pada hipotesa Plank dan efek fotolistrik pada beberapa soal.

95 menit

3. _{Kegiatan Penutup}

25 menit

Media : charta efek fotolistrik

1. Jenis tagihan :

Uraian singkat

1. Apa isi hipotesis Plank ?

2. Apa yang dimaksud dengan efek fotolistrik ?

3. Cahaya berpanjang gelombang 5000 Å datang pada permukaan logam yang memiliki fungsi kerja permukaan 2,28 eV. Jika h = 6,6 x 1034 Js, dan e = 1,6 x 1019 C, maka elektron yang terpancar dari logam akan memiliki energi kinetik maksimum sebesar ... eV.

(11)

KUNCI

1. Hipotesis Planck : energi yang dipancarkan dan diserap tidaklah kontinu. Tetapi, energi dipancarkan dan diserap dalam bentuk paket-paket energi diskret yang disebut kuanta

2. Efek fotolistrik adalah peristiwa lepasnya partikel elektron dari plat katoda karena terkena cahaya.

3. A

Mengetahui, Palembang, Juli 2014

Kepala MAN 1 Palembang Guru Fisika

(12)

PERTEMUAN KE : 3

INDIKATOR :

 Mendeskripsikan dualisme gelombang partikel cahaya

Setelah kegiatan pembelajaran selesai, siswa dapat : 1. Menjelaskan tentang efek Compton.

2. Menjelaskan tentang hipotesis de Broglie

1. Efek Compton

Efek Compton memperkuat hipotesis cahaya sebagai partikel. Menurut teori klasik, gelombang elektromagnet yang menembus kaca, panjang gelombang dan frekuensinya setelah keluar dari kaca tidak akan mengalami perubahan. Eksperimen Compton mendapatkan hal yang berbeda. Compton mendapatkan bahwa panjang gelombang foton sebelum dan sesudah tumbukan akan berbeda/berubah, dimana panjang gelombang sesudah tumbukan akan lebih besar daripada panjang gelombang sebelum tumbukan.

(13)

hamburan Compton

Panjang gelombang foton tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut :

Ket :

Perubahan panjang gelombang ini hanya dapat dijelaskan dengan hukum kekekalan momentum (foton dianggap sebagai sebuah materi).

2. Hipotesis de Broglie

de Broglie menyatakan bahwa jika pada suatu saat cahaya dapat bersifat sebagai partikel, maka pada suatu saat pula partikel, misalnya proton dan electron dapat bersifat sebagai gelombang.

Teori ini dibuktikan oleh Davisson & Germer melalui peristiwa difraksi.

Apakah cahaya merupakan partikel atau gelombang ?

15 menit

2. Kegiatan Inti :

- Guru menginformasikan tentang efek fotolistrik dan kegagalan terori klasik dalam menjelaskan fenomena tersebut.

- Mendiskusikan penerapan hipotesa planck dalam menjelaskan efek fotolistrik 95 menit





0 ' h 1 cos m c

 

  



(14)

No. KEGIATAN PEMBELAJARAN WAKTU - Guru menginformasikan tentang efek Compton dan kegagalan

terori klasik dalam menjelaskan fenomena tersebut.

- Mendiskusikan penerapan hipotesa planck dalam menjelaskan efek Compton

- Menerapkan persamaan – persamaan pada efek fotolistrik dan efek Compton pada beberapa contoh soal.

25 menit

Media : charta efek fotolistrik

1. Jenis tagihan :

Uraian singkat

1. Apa yang dimaksud dengan efek Compton ? 2. Apa yang dimaksud dengan hipotesis de Broglie ?

3. Jika tetapan Planck 6,6 x 1034 Js, maka besar momentum elektron yang panjang gelombangnya 2 x 1010 m adalah … x 1024 Ns.

a. 2,2 b. 3,3 c. 4,6 d. 8,6 e. 13,2

4. Fungsi kerja suatu logam adalah 1,5 eV. Jika tetapan Planck 6,6 x 1034 Js, muatan dan massa elektron masing-masing 1,6 x 1019 C dan 9 x 1031 kg, maka cahaya dengan panjang gelombang 6800 Å yang menumbuk logam tersebut akan mengeluarkan fotoelektron dengan momentum sebesar ... kg.m/s.

(15)

(A) 1,6 x 1025 (D) 4,5 x 1025 (B) 2,4 x 1025 (E) 6,6 x 1025 (C) 3,0 x 1025

KUNCI

1. Efek Compton mendapatkan bahwa panjang gelombang foton sebelum dan sesudah tumbukan akan berbeda/berubah karena foton dianggap sebagai sebuah materi.

2. Hipotesis de Broglie menyatakan karena gelombang dapat dianggap sebagai partikel maka partikel juga harus bisa dianggap sebagai gelombang. Teori ini dibuktikan oleh Davisson & Germer melalui peristiwa difraksi.

3. A 4. A

(16)

PERTEMUAN KE : 4

INDIKATOR :

 Menerapkan perilaku radiasi benda hitam untuk menjelaskan gejala pemanasan global (misalnya pada efek rumah kaca)

Setelah kegiatan pembelajaran selesai, siswa dapat : 1. Menjelaskan tentang efek rumah kaca.

1. Efek rumah kaca

Efek rumah kaca disebabkan karena naiknya konsentrasi gas karbon dioksida (CO2) dan gas-gas lainnya di atmosfer. Kenaikan konsentrasi gas CO2 ini disebabkan oleh kenaikan pembakaran bahan bakar minyak, batu bara dan bahan bakar organik lainnya yang melampaui kemampuan tumbuhan-tumbuhan dan laut untuk menyerapnya.

Energi yang masuk ke Bumi:

 25% dipantulkan oleh awan atau partikel lain di atmosfer

 25% diserap awan

 45% diserap permukaan bumi

(17)

Energi yang diserap dipantulkan kembali dalam bentuk radiasi inframerah oleh awan dan permukaan bumi. Namun sebagian besar inframerah yang dipancarkan bumi tertahan oleh awan dan gas CO2 dan gas lainnya, untuk dikembalikan ke permukaan bumi. Dalam keadaan normal, efek rumah kaca diperlukan, dengan adanya efek rumah kaca perbedaan suhu antara siang dan malam di bumi tidak terlalu jauh berbeda.

Selain gas CO2, yang dapat menimbulkan efek rumah kaca adalah belerang dioksida, nitrogen monoksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2) serta beberapa senyawa organik seperti gas metana dan klorofluorokarbon (CFC). Gas-gas tersebut memegang peranan penting dalam meningkatkan efek rumah kaca. Meningkatnya suhu permukaan bumi akan mengakibatkan adanya perubahan iklim yang sangat ekstrim di bumi. Hal ini dapat mengakibatkan terganggunya hutan dan ekosistem lainnya, sehingga mengurangi kemampuannya untuk menyerap karbon dioksida di atmosfer. Pemanasan global mengakibatkan mencairnya gunung-gunung es di daerah kutub yang dapat menimbulkan naiknya permukaan air laut. Efek rumah kaca juga akan mengakibatkan meningkatnya suhu air laut sehingga air laut mengembang dan terjadi kenaikan permukaan laut yang mengakibatkan negara kepulauan akan mendapatkan pengaruh yang sangat besar.

Menurut perhitungan simulasi, efek rumah kaca telah meningkatkan suhu rata-rata bumi 1-5 °C. Bila kecenderungan peningkatan gas rumah kaca tetap seperti sekarang akan menyebabkan peningkatan pemanasan global antara 1,5-4,5 °C sekitar tahun 2030. Dengan meningkatnya konsentrasi gas CO2 di atmosfer, maka akan semakin banyak gelombang panas yang dipantulkan dari permukaan bumi diserap atmosfer. Hal ini akan mengakibatkan suhu permukaan bumi menjadi meningkat.

(18)

Apa yang dimaksud dengan efek rumah kaca ?

10 menit

2. Kegiatan Inti :

- Menonton film “An Inconvenient Truth” yang bertemakan tentang efek rumah kaca

65 menit

15 menit

Media : film “An Inconvenient Truth” Sumber : Buku Fisika kelas XII, BSE Diknas

1. Jenis tagihan :

Uraian singkat

1. Ceritakan bagaimana terjadinya pemanasan global !

2. Sebutkan 5 hal yang menunjukkan bahwa pemanasan global itu benar-benar terjadi !

(19)

KUNCI

1. Efek rumah kaca disebabkan karena naiknya konsentrasi gas karbon dioksida (CO2) dan gas-gas lainnya di atmosfer. Energi yang diserap dipantulkan kembali dalam bentuk radiasi inframerah oleh awan dan permukaan bumi. Namun sebagian besar inframerah yang dipancarkan bumi tertahan oleh awan dan gas CO2 dan gas lainnya, sehingga radiasi inframerah ini membuat suhu di bumi semakin panas.

2. Yang menunjukkan bahwa pemanasan global itu benar-benar terjadi : a. Telur unggas menetas lebih cepat dari waktunya

b. Es di kutub mencair

c. Pulau-pulau menyempit karena air laut naik tiap tahunnya

(20)

PERTEMUAN KE : 5

KOMPETENSI DASAR : 3.2 Mendeskripsikan perkembangan teori atom

INDIKATOR :

 Mendeskripsikan karakteristik teori atom Thomson, Rutherford, Niels Bohr, dan mekanika kuantum.

Setelah kegiatan pembelajaran selesai, siswa dapat :

1. Menjelaskan tentang karakteristik teori atom Dalton, Thomson, Rutherford, Niels Bohr, dan mekanika kuantum.

1. Teori atom Dalton

Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil.

a) Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dipecah lagi.

b) Atom suatu unsur sama memiliki sifat yang sama, sedangkan atom unsur berbeda, berlainan dalam massa dan sifatnya.

c) Senyawa terbentuk jika atom bergabung satu sama lain.

d) Reaksi kimia hanyalah reorganisasi dari atom-atom, sehingga tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia.

(21)

Gambar Model Atom Dalton

Teori atom Dalton ditunjang oleh 2 hukum alam yaitu :

1. Hukum Kekekalan Massa ( hukum Lavoisier ) : massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama.

2. Hukum Perbandingan Tetap ( hukum Proust ) : perbandingan massa unsur-unsur yang menyusun suatu zat adalah tetap.

Kelemahan Model Atom Dalton :

1) Tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain

2) Tidak dapat menjelaskan sifat listrik dari materi

3) Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan

4) Menurut teori atom Dalton nomor 5, tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia. Kini ternyata dengan reaksi kimia nuklir, suatu atom dapat berubah menjadi atom lain.

Contoh : U 92 238 Th 234 90 He 4 2 + + 4He 2 N 7 14 O 8 17 H 1 1 +

2. Teori atom Thomson

a) Setelah ditemukannya elektron oleh J.J Thomson, disusunlah model atom Thomson yang merupakan penyempurnaan dari model atom Dalton.

b) Atom berbentuk bulat padat dengan muatan listrik positif tersebar merata di seluruh bagian atom. Muatan positif ini dinetralkan oleh elektron-elektron yang tersebar di antara muatan-muatan positif seperti roti kismis.

(22)

Gambar Model Atom Thomson

Kelemahan :

Model Atom Thomson gagal karena tidak sesuai dengan hasil percobaan hamburan partikel α yang dilakukan oleh Rutherford.

3. Teori atom Rutherford

a) Rutherford menemukan bukti bahwa dalam atom terdapat inti atom yang bermuatan positif, berukuran lebih kecil daripada ukuran atom tetapi massa atom hampir seluruhnya berasal dari massa intinya.

b) Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan berada pada pusat atom serta elektron bergerak melintasi inti (seperti planet dalam tata surya).

(23)

Gambar Model Atom Rutherford

Gambar Model Atom Rutherford

(24)

Kelebihan :

Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti

Kelemahan Model Atom Rutherford :

 Ketidakmampuan untuk menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom akibat gaya tarik elektrostatis inti terhadap elektron (Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom)

 Menurut teori Maxwell, jika elektron sebagai partikel bermuatan mengitari inti yang memiliki muatan yang berlawanan maka lintasannya akan berbentuk spiral dan akan kehilangan tenaga/energi dalam bentuk radiasi sehingga akhirnya jatuh ke inti.

 Tidak dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen yang berupa spektrum garis. Menurut teori atom rutherford bahwa spektrum atom hidrogen adalah berupa spektrum kontinu (padahal kenyataannya spektrum garis).

4. Teori atom Niels Bohr

Niels Bohr menjelaskan hasil temuannya sbb:

1. Elektron tidak dapat berputar di sekitar inti atom melalui setiap orbit, tetapi hanya pada orbit-orbit tertentu tanpa membebaskan energi.

2. Elektron dapat berpindah dari satu orbit ke orbit lainnya dengan membebaskan atau menyerap energi.

3. Orbit-orbit yang diperkenankan ditem-pati oleh elektron adalah orbit-orbit yang momentum sudutnya kelipatan bulat dari h/2π, ditulis :

 2 h n mvrn 

(25)

Gambar Model Atom Bohr

Kelemahan Model Atom Bohr :

1. Tidak dapat menerangkan atom berelektron banyak tetapi hanya dapat menerangkan spektrum dari atom atau ion yang mengandung satu elektron. 2. Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom (kelemahan ini dapat diperbaiki oleh Zeeman, yaitu setiap garis pada spektrum memiliki intensitas dan panjang gelombang yang berbeda)

3. Tidak dapat menerangkan bahwa atom dapat membentuk molekul melalui ikatan kimia.

Metode : diskusi kelompok

Apa yang dimaksud dengan atom ?

15 menit

2. Kegiatan Inti :

- Guru meminta kelompok 1 untuk mempresentasikan tentang teori

(26)

No. KEGIATAN PEMBELAJARAN WAKTU atom Dalton

- Guru meminta kelompok 2 untuk mempresentasikan tentang teori atom Thomson

- Guru meminta kelompok 3 untuk mempresentasikan tentang teori atom Rutherford

- Guru meminta kelompok 4 untuk mempresentasikan tentang teori atom Bohr

25 menit

V. Alat / Bahan / Sumber Belajar / Media Media : model-model atom

1. Jenis tagihan :

Uraian singkat

1. Apa isi teori atom Dalton ?

2. Sebutkan kelemahan teori atom Thomson !

3. Ceritakan bagaimana percobaan Rutherford sehingga ia bisa menyatakan teori atomnya !

4. Menurut teori atom Bohr, elektron dapat berpindah dari satu orbit ke orbit lainnya. Jika elektron berpindah dari lintasan dalam ke luar maka disertai dengan...*] energi. Jika elektron berpindah dari lintasan luar ke dalam maka disertai dengan...**]energi.

(27)

KUNCI

1. Teori atom Dalton :

a) Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dipecah lagi.

b) Atom suatu unsur sama memiliki sifat yang sama, sedangkan atom unsur berbeda, berlainan dalam massa dan sifatnya.

c) Senyawa terbentuk jika atom bergabung satu sama lain.

d) Reaksi kimia hanyalah reorganisasi dari atom-atom, sehingga tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia.

2. Kelemahan teori atom Thomson :

Model Atom Thomson gagal karena tidak sesuai dengan hasil percobaan hamburan partikel α yang dilakukan oleh Rutherford.

3. Percobaan Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden)melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.

(28)

(29)

PERTEMUAN KE : 6

INDIKATOR :

 Menghitung perubahan energi elektron yang mengalami eksitasi

 Menghitung panjang gelombang terbesar dan terkecil pada deret Lyman, Balmer, Paschen, Bracket, dan Pfund pada spektrum atom hidrogen

1. Menghitung perubahan energi elektron yang mengalami eksitasi.

2. Menghitung panjang gelombang terbesar dan terkecil pada deret Lyman, Balmer, Paschen, Bracket, dan Pfund pada spektrum atom hidrogen

1. Elektron dikatakan mengalami eksitasi ketika elektron tersebut telah berada pada tingkatan energi yang lebih tinggi maka akan cenderung kembali ke tingkatan energi asal elektron tersebut.

eV n En 2 6 , 13  

2. Panjang gelombang pada spektrum atom Hidrogen terdiri atas beberapa deret : a. Deret Lyman,

(30)

          2 1 2 1 1 1 n R  dengan n = 2, 3, 4, . . . .

Dengan R = konstanta Rydberg = 1,097 x 107 m-1

b. Deret Balmer,           2 1 2 2 1 1 n R  dengan n = 3, 4, 5, . . . . c. Deret Paschen,           2 1 2 3 1 1 n R  dengan n = 4, 5, 6, . . . . d. Deret Bracket,           2 1 2 4 1 1 n R  dengan n = 5, 6, 7, . . . . e. Deret Pfund           2 1 2 5 1 1 n R  dengan n = 6, 7, 8, . . . .

2. Menyebutkan tujuan pembelajaran.

(31)

No. KEGIATAN PEMBELAJARAN WAKTU 3. Memberi motivasi dengan pertanyaan

Apakah elektron dapat berpindah dari satu keadaan ke sembarang keadaan lain?

2. Kegiatan Inti :

 Peserta didik (dibimbing oleh guru) mendiskusikan pengertian keadaan dasar dan keadaan tereksitasi.

 Peserta didik memperhatikan contoh soal menentukan energi atom hidrogen pada tingkat ke-n yang disampaikan oleh guru.  Guru memberikan beberapa soal menentukan energi atom

hidrogen pada tingkat ke-n untuk dikerjakan oleh peserta didik.  Guru mengoreksi jawaban peserta didik apakah sudah benar

atau belum. Jika masih terdapat peserta didik yang belum dapat menjawab dengan benar, guru dapat langsung memberikan bimbingan.

 Peserta didik (dibimbing oleh guru) mendiskusikan deret spektrum atom hidrogen.

 Peserta didik memperhatikan penjelasan guru mengenai perbedaan deret Balmer, Lyman, Paschen, Brackett, dan Pfund.  Peserta didik memperhatikan contoh soal menentukan panjang

gelombang dan energi yang dipancarkan untuk masing-masing deret yang disampaikan oleh guru.

 Guru memberikan beberapa soal menentukan panjang

gelombang dan energi yang dipancarkan untuk masing-masing deret untuk dikerjakan oleh peserta didik.

 Guru mengoreksi jawaban peserta didik apakah sudah benar atau belum. Jika masih terdapat peserta didik yang belum dapat menjawab dengan benar, guru dapat langsung memberikan bimbingan.

95 menit

(32)

Media : PPt tentang deret-deret atom hidrogen Sumber : Buku Fisika kelas XII, BSE Diknas

1. Jenis tagihan :

Uraian singkat

1. Energi yang diemisikan oleh elektron yang berpindah dari orbit dengan bilangan kuantum 3 ke 1 adalah ....

2. Diketahui konstanta Rydberg sama dengan 1,097 x 107 m-1. Tentukan panjang gelombang terpanjang dari deret:

a) Balmer, b) Lyman, c) Paschen, d) Brackett, dan e) Pfund

(33)

(34)

(35)

I. Pilihlah Satu Jawaban Yang Paling Benar :

1. Benda hitam sempurna merupakan benda yang mempunyai sifat .... a. Hanya sebagai penyerap energi

terbaik

b. Hanya sebagai pemancar energi terbaik

c. Sebagai penyerap maupun pemancar energi terburuk. d. Sebagai penyerap energi terbaik

dan pemancar energi terburuk. e. Sebagai penyerap dan pemancar

energi terbaik.

2. Dua buah benda hitam bersuhu masing-masing 27oC dan 227oC. Perbandingan energi yang dipancarkan kedua benda itu persatuan luas dan per detik adalah.... a. 27 : 227 d. 27 :

125

b. 3 : 5 e. 81 : 625

c. 9 : 25

3. Pancaran elektron dari permukaan logam hanya terjadi jika cahaya yang mengenai logam tersebut mempunyai harga minimum tertentu yang lebih besar dari ....

a. panjang gelombangnya Nama : Kelas : Tanggal : b. frkuensinya c. kecepatannya d. muatannya e. momemtumnya 4. I = Intensitas I1 T1 I2 T2 m2 m1  (panjang gelombang)

Dari grafik diatas menunjukkan hubungan antara intensitas radiasi dengan suhu benda pijar.

Berdasarkan grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa .... a. T1  T2 dan m1  m2 b. T1  T2 dan m1  m2 c. T1 = T2 dan m1 = m2 d. T1 T2 dan m1  m2 e. T1  T2 dan m1 m2

(36)

5. Energi foton yang dipancarkan dari sinar merah, yang frekuensinya 2 x 1014 Hz., jika konstanta Planck 6,6 x 10-34Js adalah .... a. 1,32 x 10-21 J b. 1,32 x 10-18 J c. 1,32 x 10-20 J d. 1,32 x 10-17 J e. 1,32 x 10-19 J

6. Pada peristiwa efek foto listrik, pernyataan yang benar adalah .... a. hfo = hf + Ek

b. Ek= W.Vo c. W = hfo – Ek d. Ek= hf-hfo e. hf = hfo – Ek

7. Pernyataan berikut ini yang tidak menggambarkan teori kuantum Planck adalah..

a. Semua foton merupakan gelombang elektromagnet. b. Efek Compton menerapkan teori

kuantum Planck

c. Kecepatan foton sama dengan kecepatan cahaya.

d. Cahaya terdiri atas kuantum-kuantum

e. Energi dalam satu foton adalah E = h./c(h= tetapan Planck, c = kecepatan Cahaya)

8. Fungsi kerja Aluminium adalah 2,3 eV cahaya dengan panjang gelombang 660 nm akan mengeluarkan elektron foto dengan energi kinetik sebesar? jika h = 6,6 x 10-34Js, c = 3x108 m/s dan eV = 1,6x10-19 J

a. 0,5 eV b. 1,8 eV c. 0,6 eV

d. negatif, tidak keluar elektron e. 2,9 eV

9. Perhatikan gambar berikut : EK (eV) 7,6 f(Hz). fo f 6

Grafik diatas menunjukkan hubungan antara energi kinetik maksimum elektron (Ekmak) terhadap frekuensi foton (f) pada efek foto listrik, jika h=6,6 x 10-34 Js dan 1 eV = 1,6 x 10-19 Joule, maka besar f (dalam satuan Hz) adalah ... a. 1,6 x 1014

b. 3,2 x 1015 c. 1,6 x 1015 d. 3,2 x 1016 e. 3,2 x 1014

(37)

10. Jika tetapan Planck = 6,60 x 10-34 JS dan massa elektron = 9,1 x 10-31 kg. Maka panjang gelombang de Broglie suatu elektron yang bergerak dengan kelajuan 1/9,1 x 108 m/s adalah ....

a. 6,6 x 10-47 A d. 6,6 A b. 6,6 x 10-2 A e. 66 A c. 6,6 x 10-1 A

11. Sinar yang memiliki foton dengan momentum terbesar dari gelombang-gelombang elektromagnetik dibawah ini adalah ....

a. Sinar ultraviolet d. Sinar gamma

b. Sinar inframerah e. Sinar c. Sinar tampak

12. Foton yang panjang gelombangnya 3000Ao, tetapan Planck (h)= 6,60 x 10-34 Js, maka momentum fotonya adalah .... a. 2,2 x 10-27 kgm/s b. 22 x 10-27 kgm/s c. 220 x 10-27 kgm/s d. 2200 x 10-27 kgm/s e. 22000 x 10-27 kgm/s

13. Sebuah peluru massanya 40 gram bergerak dengan kecepatan 100 m/s, jika tetapan Planck (h)= 6,60 x 10-34 Js, maka panjang gelombang de Broglie adalah .... a. 1,65 x 10-29 m d. 1,65 x 10-33 m b. 1,65 x 10-30 m e. 1,65 x 10-34 m c. 1,65 x 10-31 m

14. Beda potensial antara anoda dan katoda sebesar 0,7 Volt, untuk menghentikan aliran elektron ketika katoda disinari dengan cahaya dengan panjang gelombang 6 x 10 -7

m, Berapa energi ambang logam bahan katode tersebut adalah.... a. 2,2 x 10-19 Joule d. 2,2 x 10-16

Joule

b. 2,2 x 10-18 Joule e. 2,2 x 10-15 Joule

c. 2,2 x 10-17 Joule

15. Suatu logam yang disinari belum menunjukkan peristiwa foto listrik maka agar terjadi peristiwa foto listrik ....

a. digunakan sinar yang panjang gelombangnya lebih kecil b. intensitas sinar diperbesar c. intensitas sinar diperkecil d. digunakan sinar yang

frekuensinya dan intensitas lebih rendah

e. digunakan sinar yang frekuensinya lebih rendah

(38)

16. Berkas elektron bergerak dengan kecepatan 2,2 X 107 m/s. Jika konstanta Planck = 6,6 x 10-34 Js, dan massa elektron 9,0 x 10-31 kg, maka panjang gelombang berkas elektron tersebut adalah ....

a. 4,0 x 10-11 m d. 3,0 x 10-11 m

b. 3,6 x 10-11 m e. 2,6 x 10-11 m

c. 3,3 x 10-11 m

17. Jika tetapan Planck 6,6.10-34 Js dan kecepatan cahaya 3.108 m/s, maka energi yang di bawa tiap foton sinar ungu yang panjang gelombangnya 6600 A adalah ... joule. a. 7.10-19 d. 4.10 -19 b. 6.10-19 e. 3.10 -19 c. 5.10-19

18. Sinar yang memiliki energi foton terkecil dari gelombang-gelombang elektromagnetik di bawah ini adalah ....

a. sinar merah d. Sinar gamma

b. sinar biru e. Sinar ungu

c. sinar ultarviolet

19. Panjang gelombang de Broglie sebuah elektron yang bergerak dengan kelajuan 0,3 c dengan c = 3.108 m/s dan massa elektron 9,1.10 -31 kg adalah .... a. 0,02 Å d. 0,08 Å b. 0,04 Å e. 0,09 Å c. 0,06 Å

20. Sinar ultraviolet yang di gunakan untuk menyinari permukaan logam memiliki panjang gelombang 2.000 Å. Elektron yang terlepas dari permukaan logam mempunyai energi kinetik sebesar 4,1875 eV. Fungsi kerja dari logam tersebut adalah ....

a. 5 eV d. 2 eV

b. 4 eV e. 1 eV

c. 3 eV

21. Dua keping logam di berikan beda potensial V. Elektron menumbuk anode dengan kelajuan v. Bila massa elektron m dan muatannya e maka kelajuan elektron dapat di nyatakan ....

(39)

a.

m

eV

2

d.

m

eV

2

1

b. m eV 2 2 e.

m

eV

2

c.

m

eV

22. Berdasarkan efek fotolistrik dan efek Compton dapat di tarik kesimpulan bahwa cahaya mempunyai sifat sebagai ....

a. gelombang b. materi

c. gelombang dan materi d. bukan materi

e. bukan gelombang dan bukan materi

23. Sebuah mikroskop elektron di pakai untuk mengamati suatu unsur yang satu sama lain berjarak 1 Å. Untuk itu di gunakan berkas elektron yang mempunyai beda potensial antara anoda dan katodenya sebesar .... a. 500 volt d. 150 volt b. 300 volt e. 100 volt c. 200 volt

24. Kelemahan model atom Bohr adalah ....

a. Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom

b. Tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen c. Tidak dapat menjelaskan

kuantisasi energi total elektron d. Tidak dapat menjelaskan

kuantisasi jari-jari orbit elektron e. Tidak dapat menjelaskan

terpecahnya garis spektrum bila atom berada dalam medan magnet luar

25. Salah satu konsep atom menurut Dalton adalah

a. Molekul terdiri dari atom-atom b. Massa keseluruhan atom

berubah

c. Atom tidak bergabung dengan atom lainnya

d. Atom tidak dapat membentuk suatu molekul

e. Atom dapat dipecah-pecah lagi

26. Menurut Rutherford, sebagian besar massa atom terpusat pada....

a. elektron d. nukleon b. proton e. atom c. netron

(40)

27. Model atom Plum Pudding adalah sebutan untuk model atom .... a. Demokritus d.

Rutherford b. Dalton e. Bohr c. Thomson

28. Persamaan panjang gelombang spektrum atom hidrogen menurut deret Lyman adalah ....

a.

1 ,

2 ,

3 ,

4 ,....

1

2 2



_











_



n

R



b.

,....

5 ,

4 ,

3 ,

1

2

1

2 2



_











_



n

R



c.

1 ,

4 ,

5 ,

6 ,

....

3

1

2 2



_











_



n

R



d.

1 ,

5 ,

6 ,

7 ,....

4

1

2 2



_











_



n

R



e.

1 ,

6 ,

7 ,

8 ,....

5

1

2 2



_











_



n

R



29. Elektron pada lintasan dasar memiliki energi sebesar -13,6 eV. Saat elektron atom hidrogen berpindah lintasan dari bilangan

kuantum n=1 ke n=3 maka yang terjadi pada atom tersebut adalah .... a. Menyerap energi sebesar 12,089

eV

b. Melepaskan energi sebesar 12,089 eV

c. Menyerap energi sebesar 1,889 eV

d. Melepaskan energi sebesar 1,889 eV

e. Menyerap energi sebesar 3,4 eV

30. Berdasarkan model atom Bohr, tetapan Rydberg = 1,097 × 107 m-1. Jika terjadi transisi elektron dari lintasan n = 4 ke lintasan n = 2, maka panjang gelombang akan .... a. Dipancarkan sebesar 4,86 × 10-7 m b. Diserap sebesar 4,86 × 10-7 m c. Dipancarkan sebesar 2,63 × 10-6 m d. Diserap sebesar 2,63 × 10-6 m e. Dipancarkan sebesar 7,46 × 10-6 m

(41)

Kunci Latihan No. Kunci 1 B 2 C 3 C 4 B 5 C 6 E 7 D 8 C 9 C 10 C 11 C 12 C 13 B 14 B 15 D 16 C 17 A 18 B No. Kunci 19 E 20 E 21 E 22 E 23 A 24 E 25 B 26 C 27 B 28 D 29 B 30 B 31 E 32 A 33 B 34 C 35 A 36 E 37 C Kunci Ulangan No. Kunci 1 D 2 E 3 E 4 D 5 C 6 E 7 E 8 E 9 C 10 C 11 D 12 A 13 E 14 A 15 A No. Kunci 16 C 17 E 18 A 19 D 20 D 21 A 22 C 23 D 24 E 25 A 26 D 27 C 28 A 29 A 30 A Catatan :

Untuk no.29 dan 30

28. a. Lyman b. Balmer c. Paschen d. Bracket e. Pfund 29. a. 1 ke 3

(42)

b. 3 ke 1 c. 2 ke 3 d. 3 ke 2 e. ... 30. a. 4 ke 2 b. 2 ke 4 c. 6 ke 4 d. 4 ke 6 e. ...

(43)

KUNCI ULANGAN

No. Kunci Jawaban

1 D Sebagai penyerap energy terbaik dan pemancar energy terburuk 2 E 81 : 625

3 E Momentum

4 D T1 T2 dan m1  m2 5 C 1,32 x 10-19 J

6 E Ek = hf –hfo

7 E Energi dalam satu foton adalah E = h./c(h= tetapan Planck, c = kecepatan Cahaya)

8 E Negative, tidak keluar electron 9 C 3,2 x 1014 10 C 6,6 x 10-1 A 11 D Sinar gamma 12 A 2,2 x 10-27 kgm/s 13 E 1,65 x 10-34 m 14 A 2,2 x 10-19 J

15 A Digunakan sinar yang panjang gelombangnya lebih kecil 16 C 3,3 x 10-11 m 17 E 3 x 10-19 18 A Sinar merah 19 D 0,08 A 20 D 2 eV 21 A

m

eV

2

22 C Gelombang dan materi 23 D 150 Volt

24 E Tidak dapat menjelaskan terpecahnya garis spektrum bila atom berada dalam medan magnet luar

25 A Molekul terdiri dari atom-atom 26 D Nucleon

(44)

27 C Thomson 28 A

,....

4 ,

3 ,

2 ,

1

2 2



_











_



n

R



29 A Menyerap energi sebesar 12,089 eV 30 A Dipancarkan sebesar 4,86 × 10-7 m

(45)

PERTEMUAN KE : 7

INDIKATOR :

 Mendeskripsikan mekanika kuantum

1. menyebutkan jenis-jenis bilangan kuantum (utama, orbital, magnetik, dan spin).

2. Peserta didik memperhatikan contoh soal menentukan bilangan kuantum dari sebuah elektron yang disampaikan oleh guru.

3. Guru memberikan beberapa soal menentukan bilangan kuantum dari sebuah elektron untuk dikerjakan oleh peserta didik.

4. Guru memberikan beberapa soal tentang konfigurasi elektron

Guru mengoreksi jawaban peserta didik apakah sudah benar atau belum. Jika masih terdapat peserta didik yang belum dapat menjawab dengan benar, guru dapat langsung memberikan bimbingan.

Pengertian Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum adalah suatu nilai yang menjelaskan kuantitas kekal dalam sistem dinamis. Bilangan kuantum menggambarkan sifat orbital dan elektron dalam orbital.

(46)

Bilangan kuantum menentukan tingkat energi utama atau jarak dari inti, bentuk orbital, orientasi orbital, dan spin elektron. Setiap sistem kuantum dapat memiliki satu atau lebih bilangan kuantum.

Macam-Macam Bilangan Kuantum

Untuk menjelaskan elektron secara lengkap dibutuhkan empat macam bilangan kuantum, yaitu:

1. Bilangan kuantum utama (n) yang menyatakan tingkat energi. 2. Bilangan kuantum azimut (ℓ) yang menyatakan bentuk orbital.

3. Bilangan kuantum magnetik (m) yang menyakatakan orientasi orbital dalam ruang tiga dimensi.

4. Bilangan kuantum spin (s) yang menyatakan spin elektron pada sebuah atom.

Penjelasan Bilangan Kuantum Bilangan kuantum utama

Bilangan kuantum utama (primer) digunakan untuk menyatakan tingkat energi utama yang dimiliki oleh elektron dalam sebuah atom. Bilangan kuantum utama tidak pernah bernilai nol. Semakin tinggi nilai n semakin tinggi pula energi elektron.

Untuk sebuah atom, nilai bilangan kuantum utama berkisar dari 1 ke tingkat energi yang mengandung elektron terluar. Bilangan kuantum utama mempunyai nilai sebagai bilangan bulat positif 1, 2, 3, dst. Nilai-nilai tersebut melambangkan K, L, M, dst.

Kulit K L M N O

Nilai n 1 2 3 4 5

Bilangan kuantum azimut

Bilangan kuantum azimut sering disebut dengan bilangan kuantum angular (sudut). Energi sebuah elektron berhubungan dengan gerakan orbital yang digambarkan

(47)

dengan momentum sudut. Momentum sudut tersebut dikarakterisasi menggunakan bilangan kuantum azimut. Bilangan kuantum azimut menyatakan bentuk suatu orbital dengan simbol ℓ.

Bilangan kuantum azimut juga berhubungan dengan jumlah subkulit. Nilai ini menggambarkan subkulit yang dimana elektron berada. Untuk subkulit s, p, d, f, bilangan kuantum azimut berturut-turut adalah 0, 1, 2, 3.

Bilangan kuantum magnetik

Bilangan kuantum magnetik menyatakan tingkah laku elektron dalam medan magnet. Tidak adanya medan magnet luar membuat elektron atau orbital mempunyai nilai n dan ℓ yang sama tetapi berbeda m. Namun dengan adanya medan magnet, nilai tersebut dapat sedikit berubah. Hal tersebut dikarenakan timbulnya interaksi antara medan magnet sendiri dengan medan magnet luar.

Bilangan kuantum magnetik ada karena momentum sudut elektron, gerakannya berhubungan dengan aliran arus listrik. Karena interaksi ini, elektron menyesuaikan diri di wilayah tertentu di sekitar inti. Daerah khusus ini dikenal sebagai orbital. Orientasi elektron di sekitar inti dapat ditentukan dengan menggunakan bilangan kuantum magnetik m.

Kulit (n) Subkulit (l) Nama Orbital (nl) Orientasi (m1) Jumlah Orbital Maksimum Terisi n = 1 l = 0 1s ml = 0 1 2 e -n = 2 l = 0 2s ml = 1, 0-1 1 2 e -l = 1 2p ml = 1, 0-1 3 6 e -n = 3 l = 0 3s ml = 0 1 2e -l = 1 3p ml = 1, 0-1 3 6 e -l = 2 3d ml = 2, 1, 0, -1, -2 5 10 e

(48)

-Bilangan kuantum spin

Bilangan kuantum spin menyatakan momentum sudut suatu partikel. Spin mempunyai simbol s atau sering ditulis dengan ms (bilangan kuantum spin magnetik). Suatu elektron dapat mempunyai bilangan kuantum spin s = +½ atau – ½.

Nilai positif atau negatif dari spin menyatakan spin atau rotasi partikel pada sumbu. Sebagai contoh, untuk nilai s = +½ berarti berlawanan arah jarum jam (ke atas), sedangkan s = -½ berarti searah jarum jam (ke bawah). Diambil nilai setengah karena hanya ada dua peluang orientasi, yaitu atas dan bawah. Dengan demikian, peluang untuk mengarah ke atas adalah 50% dan peluang untuk mengarah ke bawah adalah 50% .

Bilangan kuantum utama menunjukkan apa ? Bilangan kuantum utama menunjukkan kulit atom

15 menit

2. Kegiatan Inti :

 Perwakilan peserta didik diminta untuk menyebutkan bilangan kuantum.

 Peserta didik memperhatikan penjelasan guru mengenai karakteristik bilangan kuantum (utama, orbital, magnetik, dan spin).

 Peserta didik memperhatikan contoh soal menentukan bilangan

(49)

No. KEGIATAN PEMBELAJARAN WAKTU kuantum dari sebuah elektron yang disampaikan oleh guru.

 Guru memberikan beberapa soal menentukan bilangan kuantum dari sebuah elektron untuk dikerjakan oleh peserta didik.  Guru memberikan beberapa soal tentang konfigurasi elektron  Guru mengoreksi jawaban peserta didik apakah sudah benar

atau belum. Jika masih terdapat peserta didik yang belum dapat menjawab dengan benar, guru dapat langsung memberikan bimbingan.

25 menit

Media : PPt tentang bilangan kuantum Sumber : Buku Fisika kelas XII, BSE Diknas

1. Jenis tagihan :

Uraian singkat

1. Manakah orbital-orbital berikut yang tidak mungkin : 1p, 2s, 3f dan 4d! 2. Tuliskan notasi orbital untuk setiap pasangan bilangan kuantum: a. n = 1, l = 0, m = 0

b. n = 2, l = 1, m = – 1 c. n = 3, l = 2, m = + 1

(50)

4. Tuliskan konfigurasi elektron secara singkat atom unsur: 28Ni, 53I dan 56 Ba!

5. Tentukan harga keempat bilangan kunatum elektron terakhir atom unsur 23V, 35Br dan 50 Sn!

6. Tentukan harga keempat bilangan kunatum elektron terakhir ion 23V 2+ , 35Br dan 50 Sn 4 + !

7. Tentukan letak unsur dalam sistem periodik unsur untuk atom unsur: 28Ni, 53I dan 56

Ba!

8. Tentukan letak unsur dalam sistem periodik unsur untuk atom unsur yang berbentuk ion: 23V 2+ , 35Br – dan 50 Sn 4 + !

(51)

PERTEMUAN KE : 8

KOMPETENSI DASAR : 3.3. Memformulasikan teori relativitas khusus untuk waktu, panjang, dan massa, serta kesetaraan massa dengan energi yang diterapkan dalam teknologi

INDIKATOR :

 Memformulasikan relativitas khusus untuk massa, panjang dan waktu

1. Menerangkan percobaan Michelson-Morley untuk membuktikan ada-tidaknya eter.

2. Menjelaskan ketidakabsahan penggunaan transformasi Galileo dan mekanika Newton dalam mengukur laju benda yang bergerak mendekati kecepatan cahaya.

3. Menjelaskan postulat Einstein.

4. Menjelaskan syarat terjadinya transformasi Lorentz.

5. Menghitung kecepatan benda yang bergerak menurut transformasi Lorentz.

(52)

1. Percobaan Michelson Morley

Setelah berhasil mengukur kecepatan cahaya, Michelson melangkah lagi untuk membuktikan keberadaan eter. Michelson mempersepsikan cahaya ibarat gelombang suara yang relatif terhadap udara, sehingga gelombang cahaya seharusnya juga relatif terhadap eter (jika memang ada). Perangkat percobaan

Michelson ini disetting sedemikian rupa untuk menciptakan keadaan cahaya ketika

bergerak searah dengan eter, cahaya ketika bergerak berlawanan arah dengan eter. Michelson berhipotesis bahwa seharus kecepatan cahaya ketika searah dengan eter akan lebih besar dari pada ketika berlawanan dengan eter.

Tetapi, setelah percobaan ini dilakukan berulangkali, ternyata konsep tentang adanya eter tidak bisa dipertahankan, kecepatan cahaya ke arah manapun dia bergerak pada percobaan Michelson itu besarnya sama.

hasil percobaan Michelson dan Morley menunjukkan kesimpulan bahwa hipotesis adanya eter yang terdapat di setiap tempat adalah salah, atau tegasnya eter tidak ada.

(53)

Hasil percobaan Michelson dan Morley mencakup dua hal yang penting.

1. Hipotesa tentang medium eter tidak dapat diterima sebagai teori yang benar, sebab medium eter tidak lulus dari ujian pengamatan.

2. Kecepatan cahaya adalah sama dalam segala arah, tidak bergantung kepada gerak bumi.

2. Transformasi Galileo

Jauh sebelum Einstein lahir, Galileo Galilei telah membuat pemikiran tentang relativitas atau yang lebih dikenal dengan transformasi relativitas Galilean. Untuk memahami relativitas galilean tinjaulah kerangka acuan di bawah ini : YB v OB XB ZB YA O XA ZA

Ada dua macam obyek dengan kerangka acuannya masing-masing. Obyek OA dengan kerangka XAYAZA dan obyek OB dengan kerangka XBYBZB. OA melihat OB bergerak dengan kecepatan v ke arah sumbu XB. Jika merunut pada pemikiran Galileo, karena sumbu YA sejajar dengan YB dan sumbu ZA sejajar pula dengan ZB, maka bisa dikatakan YA = YB dan ZA = ZB, sehingga yang perlu diperhatikan hanyalah sumbu XA dan XB, dengan pengamat A di OA dan pengamat B di OB. Tinjau dua pengamat tersebut, OA dan OB yang bergerak relatif satu sama lain dengan kecepatan tetap v. Kecepatan OB relatif terhadap OA adalah v dan

(54)

kecepatan OA relatif terhadap OB adalah  v. Waktu permulaan t = 0 jadi baik OA maupun OB bersamaan waktunya. Perhatikan diagram berikut.

Menurut Galileo, OA melihat OB bergerak sejauh : XB = XA + vt

Sementara jika dibalik, OB melihat OA bergerak sejauh : XA = XB  vt

Perhatikan bahwa baik di OA maupun OB, waktu t senantiasa bernilai sama. Inilah yang dikenal sebagai transformasi Galileo .

Sekarang anggaplah suatu benda ditempatkan pada titik P (lihat gambar 2). Kedua pengamat mendapatkan persamaan kecepatan dan posisi sebagai berikut.

XB = XA + vt

YA = YB

Gambar 2. Wanita A yang diam, laki-laki di atas lori bergerak dengan kecepatan v relatif terhadap A dan buah apel jatuh sebagai obyek titik P

(55)

vBx = vAx + v

vAy = vBy

Dimana XA dan YA adalah koordinat titik P diukur oleh pegamat A dan XB dan YB adalah koordinat yang diukur oleh pengamat B. Sedangkan vAx, dan vAy adalah komponen kecepatan P yang diukur oleh A, dan vBx dan vBy adalah komponen kecepatan yang diukur oleh B. Waktu tang diukur t dan v adalah kecepatan relatif kedua pengamat. Persamaan posisi dan kecepatan ditulis dalam bentuk vektor adalah sebagai berikut. Persamaan yang muncul dikenal dengan Transformasi Relativitas Galileo

rB = rA + v t

vB = vA + v

Semua perubahan bentuk persamaan ini dapat dilihat pada diagram berikut:

Dengan demikian galileo berkonsep bahwa tidak ada ruang mutlak yang ada adalah ruang relatif. Isaac Newton dengan mengacu pada transformasi Galileo, juga menolak adanya ruang mutlak. Menurut Newton, sebuah obyek hanya bisa disebut bergerak jika telah terjadi perubahan jarak dengan obyek lain (sembarang obyek) di dunia ini. Jadi yang ada hanya ruang relatif. Namun baik Galileo maupun Newton tetap meyakini adanya waktu mutlak. Yakni waktu bagi seluruh obyek di alam semesta ini adalah identik, tanpa dipengaruhi kedudukan dan kecepatan setiap obyek. Anggapan tentang waktu mutlak inilah yang direvisi oleh Einstein dengan relativitas khususnya.

(56)

3. Postulat Einstein Postulat I

Hukum-hukum fisik dapat dinyatakan dengan persamaan yang berbentuk sama, dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap yang lain, artinya bentuk persamaan dalam fisika selalu tetap meskipun diamati dari keadaan yang bergerak.

Postulat II

Kelajuan cahaya dalam ruang hampa sama besar untuk semua pengamat, tidak tergantung dari gerak pengamat. Artinya laju cahaya tetap c = 3 108 m/s walaupun diamati oleh pengamat yang diam maupun oleh pengamat yang sedang bergerak, dan tidak ada benda yang kelajuannya = laju cahaya.

4. Transformasi Lorentz

transformasi Lorentz hanya valid untuk kondisi pengamat dan objek yang diam.

(57)

Bagaimana cahaya matahari bisa sampai ke bumi ? Dengan radiasi.

Apakah memerlukan perantara ? Tidak

15 menit

2. Kegiatan Inti :

 Peserta didik memperhatikan penjelasan guru mengenai

percobaan Michelson-Morley untuk membuktikan ada-tidaknya eter.

 Guru menjelaskan ketidakabsahan penggunaan transformasi Galileo dalam mengukur laju benda yang bergerak mendekati kecepatan cahaya.

 Peserta didik (dibimbing oleh guru) mendiskusikan postulat Einstein.

 Peserta didik memperhatikan contoh soal menentukan kecepatan relatif sebuah benda yang disampaikan oleh guru.  Guru memberikan beberapa soal menentukan kecepatan relatif

sebuah benda untuk dikerjakan oleh peserta didik.

 Guru mengoreksi jawaban peserta didik apakah sudah benar atau belum. Jika masih terdapat peserta didik yang belum dapat menjawab dengan benar, guru dapat langsung memberikan bimbingan.

 Peserta didik (dibimbing oleh guru) mendiskusikan syarat terjadinya transformasi Lorentz.

 Peserta didik memperhatikan contoh soal menentukan kontraksi Lorentz yang disampaikan oleh guru.

 Guru memberikan beberapa soal menentukan kontraksi Lorentz untuk dikerjakan oleh peserta didik.

(58)

No. KEGIATAN PEMBELAJARAN WAKTU  Guru mengoreksi jawaban peserta didik apakah sudah benar

atau belum. Jika masih terdapat peserta didik yang belum dapat menjawab dengan benar, guru dapat langsung memberikan bimbingan

25 menit

Media : PPt tentang relativitas

1. Jenis tagihan :

Uraian singkat

1. Sebuah pesawat angkasa bergerak dengan kecepatan 0,5 c terhadap pengamat yang diam. Pesawat angkasa ke-dua bergerak dengan kecepatan 0,5 c relatif terhadap pesawat yang pertama. Berapa kecepatan pesawat ke-dua menurut pengamat yang diam ?

2. Seseorang yang bergerak dengan laju 0,8 c melihat orang yang memungut sebuah jam. Menurut pengamatannya orang itu memungut jam dalam tempo 10 detik. Berapa lama waktu itu dirasakan oleh orang yang memungut jam ?

(59)

(60)

PERTEMUAN KE : 9

KOMPETENSI DASAR : 3.3. Memformulasikan teori relativitas khusus untuk waktu, panjang, dan massa, serta kesetaraan massa dengan energi yang diterapkan dalam teknologi

INDIKATOR :

 Memformulasikan relativitas khusus untuk massa, panjang dan waktu  Menganalisis relativitas panjang, waktu, massa

1. Menunjukkan perubahan panjang sebuah benda yang bergerak dengan laju mendekati kecepatan cahaya oleh seorang pengamat.

2. Menjelaskan syarat terjadinya dilatasi waktu. 3. Menjelaskan relativitas massa.