Dokumen tersebut membahas tentang konsep dan fenomena kuantum, dimulai dari fenomena radiasi benda hitam, hukum Rayleigh-Jeans, teori kuantum Max Planck, pemahaman klasik cahaya sebagai gelombang, efek fotolistrik, dan pemahaman cahaya sebagai partikel (foton) menurut Albert Einstein.

1. ALFIANSYAH YULIATO
XII IPA 6
SMAN 17 KABUPATEN
TANGERANG
KONSEP DAN FENOMENA
KUANTUM

2. Fenomena Radiasi Benda Hitam

3. Fenomena Radiasi Benda Hitam
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. “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.

4. Contoh Soal Radiasi Benda
Hitam
Sebuah benda dengan luas permukaan 200 cm2 bersuhu
727ºC. Emisivitas benda sebesar 0,6. Tentukan daya radiasi
pada benda tersebut!
Diketahui:
σ = 5,67 x 10-8 (W/m2K4)
A = 200 cm2 = 200 x 10-4 = 2 x 10-2 m2
e = 0,6
T = 727ºC + 273 K = 1000 K
Ditanya: P?
Jawab:
P = e A T4
P = 0,6 x 5,67 x 10-8 x 2 x 10-2 x 10004
P = 6,804 x 102 = 680,4 W
Jadi, besarnya daya radiasi atau laju energi rata-rata pada benda
tersebut sebesar 680,4 Watt.

5. Teori Kuantum
Pada tahun 1900, seorang fisikawan
asal Jerman, Max Planck muncul dengan
gebrakan baru yang menjadi awal munculnya
fisika modern menjelaskan tentang
permasalahan bencana ultraviolet.
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.

6. Contoh Soal Teori Kuantum
Frekuensi ambang dari sebuah logam yakni 4 x 10 14 Hz. Ketika
logam dijatuhi foton, ternyata elektronnya memiliki energi kinetik
sebesar 19,86 x 10 -20 J. Maka berapakah frekuensi foton bila h = 6,62
x 10 -34 Js
Pembahasan
Diketahui
F 0 = 4 x 10 14 Hz; E k = 19,86 x 10 -20 J; Ketinggian = 6,62 x 10 -34 Js
Maka
W 0 = hf 0
W 0 = (6,62 x 10 -34 Js) (4 x 10 14 Hz)
W 0 = 26,48 x 10 -20 J
E = E k + W 0
E = hf , maka f = (E K + W 0 ) / H
E = (19,86 x 10 -20 J + 26,48 x 10 -20 J) / 6,62 x 10 -34 Js
E = 7 x 10 14 Hz.

7. Teori Kuantum
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.

8. Pemahaman Klasik Cahaya
Sebagai Gelombang

9. 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.

10. Pemahaman Klasik Cahaya
Sebagai Gelombang
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.

11. Efek Forolistrik

12. 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.
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. umlah
elektron yang keluar juga akan banyak. Namun, tingkat
energi yang dikeluarkan akan tetap sama.

13. Pemahaman Cahaya Sebagai
Artikel
Albert Einstein, juga terinspirasi dengan padangan
Planck tentang radiiasi gelombang elekromagnetik 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.

14. Pemahaman Cahaya Sebagai
Artikel
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.

15. Pemahaman Cahaya Sebagai
Artikel
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. Secara
matematik dapat dituliskan melalui persamaan
berikut.

16. terimakasih
 https://pahamify.com/blog/artikel/fisika-kuantum/
 Google Image
 Wikipedia
 Ruang Guru