Nama : Anggita Nur Firdaussy Kelas : XII IPA 5 PPT KONSEP DAN FENOMENA KUANTUM

1. KONSEP DAN FENOMENA
KUANTUM
NAMA : ANGGITA NUR FIRDAUSSY
KELAS: 12 MIA 5

2. PENGERTIAN FISIKA KUANTUM
definisi quantum menurut Stephen Hawking (seorang
ahli fisika) adalah suatu unit terkecil yang gelombangnya
bisa memancarkan atau menyerap energy.
Bila di kalangan orang awam kuantum memiliki arti
blok pembangun. Seperti contoh, grafitasi dari graviton,
energy listrik muncul karena ada pelepasan electron, dan
cahaya dibentuk karena adanya foton.
Dalam pembahasan fisika kuantum kita harus
konsep klasik fisika, dan berurusan dengan ukuran pada
skala atomic dan bahkan subatomic guna mempelajari
karakteristik/sifat partikel.
Para ilmuwan fisika kuantum mempelajari apa yang akan
terjadi ketika sebuah benda dibelah terus-menerus hingga
ke tingkat materi yang sangat kecil menggunakan atom
(paticle accelerator).
Fisika kuantum sendiri merupakan ilmu fisika yang
membahas tentang gelombang elektromagnetik dengan
menghitung kecepatan cahaya 186,000 mil/detik.
TEORI FISIKA KUANTUM
TEORI FISIKA KUANTUM MUNCUL KARENA ADANYA FENOMENA-FENOMENA YANG
TIDAK SESUAI DENGAN GAGASAN FISIKA KLASIK.
PARA AHLI FISIKA KUANTUM MEMBERI KESIMPULAN SEBAGAI BERIKUT :
•SEMUA BENDA YANG ADA DI ALAM SEMSTA INI MERUPAKAN MOLEKUL-MOLEKUL
YANG TERDIRI DARI ATOM-ATOM. SEMUA BENDA YANG DAPAT TERLIHAT INI TIDAK
LAIN ADALAH ENERGY YANG BERGETAR. FENOMENA INILAH YANG MENYEBABKAN
BENDA SEOLAH – OLAH NYATA/ KENYATAAN, PADAHAL SEBENARNYA BUKAN.
•BENDA YANG ADA DI ALAM SEMESTA INI BERASAL DARI RUANG HAMPA, BERUPA
ENERGY YANG TAMPAK DAN BERGETAR.
•ILMUWAN FISIKA KUANTUM MENYEBUTKAN BAHWA REALITAS YANG NYATA TIDAK
LAIN HANYALAH ILUSI SEMATA.
•ILMUWAN FISIKA KUANTUM JUGA SUDAH MEMBUKTIKAN BAHWA SUATU BENAD
BISA BERADA PADA 2 DIMENSI YANG BERBEDA DALAM WAKTU YANG SAMA.
•KETIKA ROH MENGUASAI TUBUH SECARA SEMPURNA, MAKA DALAM DIRI TERSEBUT
BERLAKU HUKUM FISIKA KUANTUM. DIMANA DUNIA HANYALAH VIBARASI ENERGY.
•SESEORANG AKAN MENJADI ABADI BILA BISA MELAKUKAN PERJALANAN DENGAN
KECEPATAN CAHAYA. DAN PADA KECEPATAN CAHAYA PULA, MASA LALU, KINI ,
DAN MASA DEPAN BISA ADA SECARA BERSAMAAN.
•KESADARAN KUANTUM MERUPAKAN TEORI KESADARAN DIMANA SEMUA ORANG
DAN SEGALA SESUATU BAHKAN DI RUANG ANGKASA PUN SALING BERHUBUNGAN
ATAU MEMILIKI KETERHUBUNGAN. HAL INI DIDASARKAN FAKTA BAHWA MEDAN
KUANTUM DAPAT MENJANGKAU SEGALA SESUATU.
•LAZAN BERPENDAPAT BAHWA BEBERAPA ALAM SEMESTA DAPAT EKSIS DALAM
WAKTU YANG BERSAMAAN. INI ARTINYA OANG YANG MATI DAN BERPERGIAN
DALAM TEROWONGAN YANG SAMA MAKA AKAN BERAKHIR DI DUNIA YANG SAMA
DENGAN YANG DIHUNI DULU (BERINKARNASI). DIA JUGA BERPENDAPAT BAHWA
DUNIA TIDAK BERAKHIR KETIKA TUBUH MATI.
•TEORI BIOCENTRISME MENGATAKAN BAHWA TUBUH BISA MATI NAMUN
KESADARAN AKAN ABDI. ARTINYA KEMATIAN KESADARAN SAMA SEKALI TIDAK
ADA.
•INTERAKSI ANTARA SESAME MAKHLUK HIDUP AKAN MEMENGARUHI SEGALA
SESUATU DI ALAM SEMESTA INI.

3. MEKANIKA FISIKA KUANTUM
Mekanika kuantum merupakan bagian dari teori fisika kuantum dan
medan kuantum, dan merupakan salah satu pilar fisika modern.
Dasar-dasar dari teori ini yaitu energi itu tidak kontinyu,
tetapi berupa paket dan kuanta.
Konsep ini bertentangan dengan teori fisika klasik yang menyatakan
bahwa
energi itu berkesinambungan.
Teori mekanika fisika kuantum berkembang pada masalah radiasi
benda hitam
oleh max planck, dan efek fotolistrik yang dibawa oleh albert
Einstein.
Dari teori ini muncul aplikasi-aplikasi penting
yakni diode pancaran cahaya (LED), laser,
semikonduktor,pencitraan
penelitian dan medis, dan magnet superkonduktor.
RUMUS FISIKA KUANTUM
Dari penemuan dari max planck, maka diketahui bahwa tiap
elemen energi (E) berbanding lurus dengan frekuensinya.
Penulisan matematisnya sebagai berikut :
E = hv
Dimana
E = energi (J)
h = konstanta planck (6,626 x 10-34 J.s
v = frekuensi radiasi (s-1)
selanjutnya dari penemuan efek fotolistrik oleh Albert
Einstein, menerangkan bahwa cahaya terdiri dari partikel-
partikel foton yang energinya sebanding dengan frekuensi
cahaya.
Dimana bila frekuensinya tinggi maka setiap foton memiliki
energi yang tinggi pula sehingga mampu melepaskan
electron (James E. Brady).

4. FISIKA KUANTUM
 1. Fenomena Radiasi Benda Hitam
Kegagalan fisika klasik bermula di akhir abad ke-19 ketika para
ilmuwan tidak mampu menjelaskan fenomena radiasi benda hitam.
Meskipun tidak ada benda yang benar-benar hitam sempurna di
dunia ini, secara teori benda hitam akan menyerap semua cahaya
yang datang tanpa memancarkan radiasi energi berupa panas
seperti benda-benda lainnya. Namun faktanya benda hitam tetap
memancarkan radiasi energi dengan tingkatan atau intensitas yang
berbeda. Intensitas ini dapat diprediksi dengan mengetahui
temperaturnya menggunakan Hukum Rayleigh-Jeans.
Hukum Rayleigh-Jeans ditemukan oleh Lord Rayleigh dan Sir James
Jeans, dua ilmuwan asal Inggris tahun 1900. Menurut hukum
tersebut, semakin pendek suatu gelombang, seperti sinar
ultraviolet, maka intensitas radiasi energinya semakin tinggi menuju
tak hingga.
Sayangnya, hasil eksperimen menunjukkan bahwa semakin pendek
gelombangnya, intensitas radiasinya justru menurun. Kegagalan
Hukum Rayleigh-Jeans menjelaskan fenomena radiasi benda hitam
ini dikenal sebagai Bencana Ultraviolet atau Ultraviolet Catastrophe.
 2. Teori Kuantum
Pada tahun 1900, seorang fisikawan asal Jerman, Max Planck
muncul dengan gebrakan baru yang menjadi awal munculnya fisika
modern. Planck mampu menjelaskan permasalahan bencana
ultraviolet yang sebelumnya tidak mampu dijelaskan oleh ilmuwan-
ilmuwan lainnya.
Menurut Planck, radiasi elektromagnetik yang dipancarkan suatu
benda terbagi-bagi, atau diskret ke dalam paket-paket energi yang
disebut Kuantum. Besarnya energi ini bergantung pada besarnya
frekuensi gelombang elektromagnetik.
Teori Planck ini mampu menjelaskan bencana ultraviolet. Hasil
perhitungan dengan persamaan Planck ini ternyata sama dengan
hasil eksperimen sebelumnya. Mereka menunjukkan grafik
pengamatan benda hitam dengan pola yang sama.
Atas penemuannya ini, Max Planck mendapatkan penghargaan
Nobel Fisika pada tahun 1918. Teori Planck kemudian lebih dikenal
sebagai Teori Kuantum dan mengawali peralihan fisika klasik
menuju fisika modern. Teori Planck juga menginspirasi banyak
ilmuwan terhadap berbagai pandangan baru, salah satunya
mengenai cahaya.

5. FISIKA KUANTUM
 3. Pemahaman Klasik Cahaya Sebagai Gelombang
Isaac Newton mengatakan bahwa cahaya terdiri atas partikel-partikel
yang sangat kecil. Namun, berbagai eksperimen membuktikan
bahwa cahaya juga merupakan sebuah gelombang. Salah satu
eksperimen yang membuktikan bahwa cahaya merupakan
gelombang adalah eksperimen celah ganda yang dilakukan oleh
Thomas Young pada tahun 1801. Young menutup jendela di suatu
ruangan gelap dan hanya membuka satu celah kecil yang menjadi
sumber cahaya tunggal. Di depan cahaya tersebut diletakkan dua
celah tipis yang berdekatan. Cahaya dari celah ganda tersebut
kemudian diamati melalui sebuah layar.
Menurut teori Newton, hanya akan ada dua titik terang yang terlihat
di layar karena partikel bergerak lurus melalui dua celah yang ada.
Namun yang terbentuk di layar adalah pola gelap terang. Pola gelap
terang ini muncul karena adanya fenomena interferensi yang
dihasilkan oleh gelombang. Bagian gelap muncul ketika gelombang
cahaya dari kedua celah saling meniadakan, dan bagian terang
muncul ketika keduanya saling menguatkan. Berdasarkan percobaan
tersebut, Young menyimpulkan bahwa cahaya adalah gelombang.
Sayangnya, pemahaman klasik mengenai cahaya ini menemukan
permasalahan ketika dihadapkan pada peristiwa efek fotolistrik.
 4. Efek Fotolistrik
Peristiwa efek fotolistrik pertama kali diamati oleh fisikawan asal Jerman, Heinrich
Hertz tahun 1887. Peristiwa ini berkaitan dengan suatu permukaan logam yang
disinari oleh cahaya. Hasil dari penyinaran ini nantinya akan melepas elektron dari
permukaan logam. Elektron yang lepas ini dapat diketahui karena muncul arus
listrik. Munculnya arus listrik karena cahaya ini kemudian disebut sebagai efek
fotolistrik.
Menurut Young, cahaya adalah gelombang yang mampu melepaskan elektron
karena adanya transfer energi dari cahaya ke elektron. Energi elektron yang lepas
dari permukaan logam akan dipengaruhi oleh intensitas cahaya, yakni seberapa
terang cahaya tersebut menyinari permukaan logam. Semakin terang cahayanya,
semakin besar energi elektronnya.
Namun kenyataannya, energi elektron yang lepas tidak dipengaruhi oleh intensitas
cahaya. Sebanyak apapun cahaya yang disorot ke permukaan logam, tidak
mempengaruhi energi elektron yang lepas, namun jumlah elektron yang lepas.
Ketika permukaan logam disinari cahaya yang redup, jumlah elektron yang keluar
akan sedikit. Sebaliknya, ketika permukaan logam disinari oleh cahaya yang terang,
jumlah elektron yang keluar juga akan banyak. Namun, tingkat energi yang
dikeluarkan akan tetap sama.
Tingkat energi akan berubah jika frekuensi cahaya berubah. Semakin besar
frekuensi cahayanya, semakin besar pula energi elektron yang dihasilkan. Ini
menunjukkan bahwa intensitas cahaya hanya berpengaruh pada jumlah elektron
yang lepas, bukan energinya. Ini bertentangan dengan teori gelombang cahaya
yang menyatakan bahwa intensitas cahaya berpengaruh pada jumlah energi
elektron.

6. FISIKA KUANTUM
 5. Pemahaman Cahaya Sebagai Artikel
Albert Einstein, seorang ahli fisika asal Jerman terinspirasi dengan pandangan Planck tentang radiasi gelombang elektromagnetik yang menjelaskan
bahwa gelombang elektromagnetik terpaket-paket dalam energi yang disebut kuantum. Namun, Einstein lebih terfokus pada cahaya, salah satu
gelombang elektromagnetik.
Einstein berpendapat bahwa sifat cahaya sebagai partikel berperan pada efek fotolistik. Einstein mengatakan bahwa cahaya adalah partikel yang memiliki
massa dan momentum sehingga partikel bisa bertumbukan. Cahaya sebagai artikel ini dikenal dengan nama foton.
Pendapat Einstein ini menjawab pertanyaan mengapa intensitas cahaya hanya memengaruhi jumlah elektron yang lepas. Elektron-elektron yang lepas
dari logam merupakan hasil tumbukan elektron dengan foton cahaya. Setelah saling bertumbukan, foton akan musnah karena menyerahkan energinya
kepada elektron yang tertumbuk.
Sebagian energi yang diterima elektron akan digunakan oleh elektron untuk melepaskan diri dari permukaan logam, agar bisa lepas dari energi
ambangnya. Energi ambang adalah energi batas yang dimiliki oleh logam untuk melepaskan elektronnya. Elektron baru bisa lepas dari permukaan logam
apabila melewati energi ambangnya. Sisa energi dari foton tadi menjadi energi kinetik maksimal elektron setelah elektron bebas dari logam.
Atas jasanya dalam menjelaskan fenomena efek fotolistik, Albert Einstein kemudian mendapat penghargaan Nobel Fisika pada tahun 1921.
Dari penjabaran di atas, dapat disimpulkan bahwa selain sebagai gelombang, cahaya juga dapat berperilaku sebagai partikel. Dari simpulan tersebut,
muncul gagasan Dualisme Gelombang Partikel di mana cahaya tidak hanya bisa bersifat sebagai gelombang namun dapat bersifat sebagai partikel pada
situasi tertentu.

7. CONTOH SOAL FISIKA KUANTUM
 Frekuensi ambang dari sebuah logam yakni 4 x 1014 Hz. Ketika logam dijatuhi foton, ternyata elektronnya
memiliki energi kinetic sebesar 19,86 x 10-20 J. Maka berapakah frekuensi foton bila h = 6,62 x 10-34Js
JAWAB : Diketahui :
F0 = 4 x 1014 Hz ; Ek = 19,86 x 10-20 J ; h = 6,62 x 10-34Js
Maka
W0 = h.f0
W0 = (6,62 x 10-34Js) (4 x 1014 Hz)
W0 = 26,48 x 10-20 J
E = Ek + W0
E = h.f, maka f = (EK+W0)/H
E = (19,86 x 10-20 J + 26,48 x 10-20 J)/ 6,62 x 10-34Js
E = 7 x 1014 Hz.