Dokumen ini membahas fisika modern dan radioaktivitas, terutama teori relativitas Einstein, yang mencakup postulat relativitas khusus mengenai laju cahaya dan hukum fisika yang sama untuk semua kerangka acuan inersia. Selain itu, dibahas juga konsep relativitas waktu, panjang, massa, momentum, dan energi. Dokumen ini juga mencakup fenomena terkait radiasi elektromagnetik, teori atom, dan aplikasi radioisotop di bidang kedokteran dan pertanian.

1. FISIKA MODERN dan
RADIOAKTIVITAS
BAB 6

2. TEORI RELATIVITAS
Einstein mengajukan dua postulat yang
terkenal dengan sebutan postulat
relativitas khusus yang berbunyi:
“Hukum-hukum Fisika memiliki bentuk yang
sama pada semua kerangka acuan inersia.”
“Laju cahaya (c = 3×108 m/s) adalah sama untuk semua
pengamat, tidak tergantung pada gerak cahaya atau
pun pengamat.”

3. DILATASI WAKTU
 Pengamat yg bergerak dengan kecepatan v
terhadap pengamat yang diam , mengamati 2
kejadian di suatu titik P. Maka hubungan kedua
kejadian itu menurut pengamat yg diam dan
pengamat yg bergerak adalah:
∆t’ = selang waktu kejadian menurut pengamat yg bergerak
∆t = selang waktu kejadian menurut pengamat yg dia
v = kecepatan pengamat yg bergerak
c = kecepatan cahaya
2
2
1
'
c
v
t
t




4. RELATIVITAS PANJANG
 Sebuah benda panjangnya l bergerak dengan
kecepatan v terhadap seorang pengamat yang
diam, maka panjang benda yang diamati
pengamat adalah :
l’ = panjang benda yg diamati oleh pengamat yg
bergerak
l = panjang benda yg diamati oleh pengamat yg
diam
v = kecepatan pengamat yg bergerak
c = kecepatan cahaya
2
2
1.'
c
v
ll 

5. RELATIVITAS MASSA
Jika suatu benda bergerak dengan laju v
mendekati kecepatan cahaya c, maka massanya
selalu lebih besar dari massa diamnya, bergerak
dengan laju v:
m0 = massa benda dalam keadaan diam
v = kecepatan benda
c = kecepatan cahaya
2
2
0
1
c
v
m
m



6. RELATIVITAS MOMENTUM
Jika suatu benda bergerak dengan laju v
mendekati kecepatan cahaya c, maka benda
memiliki momentum:
2
2
0
1
c
v
vm
mvp


P = momentum benda saat bergerak
m0 = massa benda dalam keadaan diam
v = kecepatan benda
c = kecepatan cahaya

7. RELATIVITAS ENERGI
 Hubungan antara massa dan energi dapat
diturunkan langsung energi kinetik benda yang
bergerak. Diperoleh:
2
0
2
2
2
0
1
cm
c
v
cm
EK 


0EEEK 
EK = energi kinetik benda
E = energi total benda
E0 = energi diam benda

8. TRANSFORMASI LORENTZ
 Secara umum berdasarkan transformasi
lorentz kecepatan gerak relatif benda
terhadap pengamat pada sumbu x diperoleh:
2
'
'
1
c
vv
vv
v
x
x
x


 Dan
2
'
1
c
vv
vv
v
x
x
x



v = kecepatan relatif benda
vx = kecepatan benda pada sumbu x terhadap acuan diam
vx ‘= kecepatan benda pada sumbu x terhadap acuan
bergerak
c = kecepatan cahaya

9. EFEK FOTOLISTRIK
Radiasi e.m
Elektron foto
Elektron yang terikat di
permukaan logam menyerap
seluruh energi gelombang
elektromagnetik dan akan
terlepas jika energi foton lebih
besar dari energi ikat
0
21
hfhfEk
EEEk


Ek = energi kinetik fotoelektron
h = tetapan Planck
f = frekuensi
fo =frekuensi ambang

10. RADIASI BENDA HITAM
 Seberkas sinar datang mengenai lubang pada
sebuah dinding berongga. Sinar ini akan
dipantulkan berkali-kali oleh dinding rongga dan
setiap kali dipantulkan intensitasnya berkurang
(karena sebagian diserap) sampai suatu saat
energinya kecil sekali (hampir nol). Jadi dapat
dikatakan sinar yang mengenai lubang tidak keluar
lagi. Itulah sebabnya lubang ini dinamakan benda
hitam. Walaupun dinding dalam kaleng mengkilat,
akan tetapi lubang tampak gelap.
Penyerapan sinar oleh dinding berongga ini mengakibatkan naiknya suhu
(T) pada dinding tersebut. Sehingga sesaat kemudian dinding ini akan
memancarkan radiasi ke sekitarnya. Jika dinding diberi logam maka
radiasi akan keluar dari lubang tersebut. Peristiwa ini disebut radiasi
benda hitam

11. HUKUM PERGESERAN WIEN
 Gejala pergeseran intensitas cahaya maks
pada radiasi benda hitam disebut
Pergeseran Wien. Wien menemukan
bahwa hasil kali antara intensitas pada
maks dan suhu mutlak merupakan bilangan
konstan yang berharga 2,898 x 10-3 mmK.
Secara matematis Hukum Pergeseran
Wien dapat dinyatakan dengan persamaan:
Panjang Gelombang
maks
maks
konstan=Tλmaks

12. DUALISME GELOMBANG PARTIKEL
 Kita tinjau sebuah gelombang elektromagnetik
berfrekuensi f yang jatuh pada sebuah layar,
intensitas (I) dari gelombang bergantung pada
besar medan listrik dan medan magnet.
 Besar I dapat ditentukan dengan:
nhfI 
I = intensitas gelombang
h = tetapan Planck
f = frekuensi
n = bilangan kuantum (1,2,3,…)

13. EFEK COMPTON
 Sebuah foton sinar X menumbuk sebuah elektron
pada kulit terluar suatu atom, sehingga sebagian
dari energi foton terserap oleh elektron
θ
Foton
datang
Foton
hambur
Elektron
terhambur
p
p’
P


h
p
hc
E


'
'


h
p
hc
E


2242
0 cpcmE 

14.  Hubungan λ dengan λ’ adalah:
)cos1('  
mc
h
λ’ = panjang gelombang setelah tumbuka
λ = panjang gelombang sebelum tumbukan
m = massa elektron
θ = sudut hamburan

15. TEORI ATOM
 Model atom Thompson
“Atom terdiri dari awan bermuatan positif yang
terdistribusi sedemikian rupa dengan muatan
negative tersebar secara random di dalamnya”
Model atom ini kemudian disebut sebagai “plum
pudding model”.

16. TEORI ATOM
 Model atom Rutherford
Inti bermuatan
positif dan
elektron
mengelilingi inti

17. TEORI ATOM
 Model atom Bohr
1. Elektron berputar mengelilingi atompada lintasan tertentu
dengan momentum angular
2. Dalam tiap lintasannya, elektron memiliki tingkat energi
tertentu. Elektron akan menyerap energi foton jika
berpindah dari kulit dalam ke kulit luar. Dan akan
memancarkan energi foton jika berpindah dari luar ke
dalam

18. RADIOAKTIVITAS
Peluruhan Radioaktif
Peluruhan adalah peristiwa pesahnya inti atom
secara spontan. Unsur-unsur radioaktif selalu
meluruh untuk menuju ke keadaan stabilnya.
Proses peluruhan inti-inti radiaktif dapat dituliskan
dalam bentuk :
Nt = N0 e-λ t
Dimana : N0 = jumlah inti mula-mula
Nt = jumlah inti setelah peluruhan
R0 = aktivitas inti mula-mula
Rt = aktivitas inti setelah peluruhan
λ = Kontanta peluruhan
t = waktu meluruh (s)
Rt = R0 e-λ tdan

19. Apabila banyaknya inti yang belum meluruh
tinggal setengah dari jumlah inti mula-mula
(Nt = ½ N0 ), maka waktu yang diperlukan
disebut waktu paruh (T½) dan dirumuskan
sebagai :
T½ =

693,0

21. RADIOISOTOP
 Pemanfaatan
Bidang kedokteran :
1. memperoleh gambar struktur bagian dalam tubuh
2. Menentukan lokasi jaringan kanker
3. Mempelajari fungsi organ dalam tubuh
4. Mempelajari umur sel darah merah
Bidang pertanian :
1. Pencarian bibit unggul
2. Pemberantasan hama
3. Pengawetan makana
4. Sterilisasi susu
5. Pembuatan vaksin ternak