Gelombang dan Partikel

KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah-Nya terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah mata kuliah “Fisika Zat Padat” yang berjudul “Gelombang dan Partikel”. Shalawat beserta salam kita sampaikan kepada Nabi besar kita Muhammad SAW yang telah memberikan pedoman hidup yakni al-qur’an dan sunnah untuk keselamatan umat di dunia. Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah zat padat di program studi Fisika Fakultas Tarbiya dan Keguruan pada Universitas Islam Negeri (UIN) Alauddin Makassar. Akhirnya penulis menyadari bahwa banyak terdapat kekurangan-kekurangan dalam penulisan makalah ini, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang konstruktif dari para pembaca demi kesempurnaan makalah ini. Samata, 23 Mei 2016 Penulis armitacahyani97.blogspot.co.id DAFTAR ISI KATA PENGANTAR………………………………………………………………….........2 DAFTAR ISI…………………………………………………………………………...........3 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang………………………………………………………………….........4 B. Rumusan masalah………………………………………………………………........4 C. Tujuan Makalah………………………………………………………………….......4 BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Dualisme Partikel.......................................................................................5 B. Perkembangan teori Dualisme Gelombang Partikel...................................................5 C. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg.......................................................................10 BAB III PENUTUP A. Kesimpulan.................................................................................................................12 B. Saran ..........................................................................................................12 DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................................13 armitacahyani97.blogspot.co.id BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada awal abad ke- 20 Albert Einstein dan Max Planck ilmuwan yang telah mempelopori teori kuantum yang menjelasakan sifat – sifat partikel dari gelombang. Setelah itu bermunculan ilmuan lain seperti pada tahun 1923 A.H. Compton menemukan bahwa cahaya memiliki sifat kembar sebagai gelombang dan sebagai partikel. Penemuan ini menyebabkan De Broglie berpikir sebagaimana cahaya bersifat gelombang dan partikel, maka partikel pun dapat bersifat gelombang. Canggung-nya para ilmuan terhadap hipotesis De Broglie karena gagasan nya tidak berdasarkan eksperimental tidak seperti teori kuantum yang mempunyai fakta fakta empiris. Akan tetapi setelah 3 tahun kemudian, Hipotsis De Broglie terbukti kebenaranya oleh dua ahli fisika Amerika Serikat yaitu Clinton Davisson dan Lester Germer. Dalam hipotesis-nya De Broglie menyatakan partikel-partikel seperti elektron, neutron maupun proton mempunyai sifat dualisme yaitu partikel dan gelombang. Prinsip dualisme partikel dan gelombang ini merupakan proses perkembangan Mekanika kuantum yang sekarang ini masih di jadikan dasar penelitian dan masih kita gunakan untuk belajar di bangku sekolah maupun perguruan tinggi. kaitanya dengan topik yang akan di bahas yaitu Dualisme partikel dengan merujuk pada teori yang mendukung prinsip Dualisme Partikel seperti pertentangan antara Newton dan Huygens, Percobaan Young, Teori Max Planck, Efek Compton, Efek Fotolistrik, Hipotesis Luis de Broglie, Percobaan Davensson dan Germer serta Prinsip Ketidakpastian Heisenberg. B. Rumusan Masalah Rumusan masalah dari makalah ini adalah bagaimana perkembangan teori gelombang dan partikel ? C. Tujuan Tujuan dari makalah ini adalah untuk mengetahui perkembangan teori gelombang dan partikel armitacahyani97.blogspot.co.id BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Dualisme Partikel Menurut asal kata, pengertian partikel dalam kbbi yaitu unsur dasar benda atau bagian benda yang sangat kecil dan berdimensi. Partikel disebut materi yang sangat kecil seperti butir pasir, elektron, atom atau molekul. Dualisme yaitu paham bahwa dl kehidupan ini ada dua prinsip yg saling bertentangan. Jadi dualisme partikel yaitu dua paham yang berbeda mengenai suatu materi yaitu partikel dan gelombang. Dualisme Gelombang Partikel menyatakan bahwa cahaya dan benda memperlihatkan sifat gelombang dan partikel. Konsep utama dalam mekanika kuantum, dualitas menyatakan kekurangan konsep mengenai "Partikel" dan "Gelombang" untuk menjelaskan bagaimana perilaku objek kuantum. Ide awal dualitas ini muncul pada tahun 1600-an terjadi perdebatan tentang sifat cahaya dan benda, ketika teori cahaya yang saling bersaing yang diusulkan oleh Christiaan Huygens dan Isaac Newton. Melalui hasil riset Albert Einstein, Louis de Broglie dan kawankawan, sampai saat ini para ilmuwan telah menerima suatu Gagasan mengenai Dualisme Gelombang Partikel bahwa seluruh objek memiliki sifat gelombang dan partikel. Meskipun fenomena ini hanya dapat terdeteksi dalam skala kecil, seperti atom. Dualitas gelombang partikel merupakan dasar-dasar teori mekanika kuantum yang erat kaitanya dengan perkembangan kemajuan ilmu pengetahuan manusia. B. Perkembangan teori Dualisme Gelombang Partikel 1. Huygens dan Newton Pada abad ke-17, sir isaac Newton menyatakan gagasan-nya tentang teori partikel cahaya. Teori ini menganggap cahaya sebagai berkas partikel yang sangat ringan yang terpancar dengan kelajuan yang sangat tinggi. pada saat itu teori ini dianggap mampu menjelaskan mengapa cahaya merambat lurus dan mampu menjelaskan peristiwa pemantulan cahaya. Untuk peristiwa armitacahyani97.blogspot.co.id pembiasan cahaya, teori ini berangapan bahwa ada gaya interaksi antara partikel cahaya dan medium. Teori partikel ini memiliki kelemahan. Pertama, hasil pengamatan menunjukan bahwa dua berkas cahaya dapat saling berpotongan pada sudut berapa pun tanpa saling mempengaruhi satu dengan yang lainnya, baik dalam hal arah rambat maupun warnanya. Padahal jika benar cahaya merupakan berkas partikel, seharusnya terjadi tumbukan antara kedua berkas tersebut. Gagasan Newton di sanggah oleh seorang ilmuwan belanda Christian Huygens yang mempunyai pendapat yang kontradiktif. Teori Huygens menyatakan bahwa cahaya merupakan gelombang yang bergerak menembus ruang sebagaimana air melintasi permukaan kolam. Huygens mengatakan bahwa pemantulan dan pembiasan cahaya dapat juga di jelaskan dengan teori gelombang. Dalam hal ini, dia mengungkapkan bahwa perambatan gelombang apapun yang melalui ruang dapat digambarkan dengan metode geometri. Metode ini dikenal sebagai prinsip Huygens Perdebatan mengenai hakikat cahaya berlangsung selama lebih dari satu abad. Sampai perdebatan ini menimbulkan perselisihan sengit dan terbentuk 2 kubu yaitu kelompok yang mendukung newton dan kelompok yang memihak huygens. Perdebatan yang berujung alot ini kemudian berakhir, melalui Percobaan yang dilakukan Thomas Young tentang Celah Ganda Young yang berhasil menengarahi perselisihan. 2. Young, Fresnel dan Maxwell Eksperimen celah-ganda Young, Pada awal abad ke-19, percobaan celah ganda Young dan Fresnel memberikan bukti bahwa cahaya adalah gelombang. Pada tahun 1861, James Clerk Maxwell menjelaskan cahaya sebagai propagasi gelombang elektromagnetik sesuai dengan persamaan Maxwell. 3. Teori Planck Radisai Benda Hitam Pada tahun 1900 Planck memulai pekerjaanya dengan membuat suatu anggapan baru tentang sifat dari getaran molekul-molekul dalam dinding-dinding rongga benda hitam yang armitacahyani97.blogspot.co.id sering kita menyebut-nya dengan Radisai Benda Hitam. Pandangan Max Planck bahwa benda atau materi apabila terkena suhu yang panas akan menimbulkan radiasi. Maksudnya radiasi yang timbul tersebut dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Untuk benda hitam radiasinya sangat tingigi karena benda hitam dapat menyerap semua radiasi yang datang padanya fan tidak dapat di pantulkan lagi. Berikut hukum Planck tentang radiasi benda hitam.  Energi radiasi yang dipancarkan oleh getaran molekul-molekul benda bersifat diskrit. Besar energi yang berkaitan dengan tiap foton n = n.h.f n = 1,2,3, ….( tingkat energi.), dan f adalah frekuensi getaran molekul-molekul sedangkan h disebut tetapan Planck yang besarnya 6,6 × 10-34 Js  2. Molekul-molekul menyerap dan memancarkan energi radiasi cahaya dalam paket diskret yang disebut kuantum atau foton. 4. Efek Compton Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton. Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton. Sinar-X digambarkan sebagai foton yang bertumbukan dengan elektron (seperti halnya dua bola bilyar yang bertumbukan). Elektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula-mula. Foton yang menumbuk elektron pun terhambur dengan sudut θ terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih besar. armitacahyani97.blogspot.co.id 1. Efek Fotolistrik Cahaya merupakan bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik dan juga merupakan sebuah partikel yang memiliki paket energi yang disebut dengan foton. Oleh karena itu cahaya menganut dualisme gelombang-partikel, yaitu cahaya dapat berupa gelombang dan juga dapat berupa partikel. Efek fotolistrik membantu menjelaskan mengenai dualisme ini. Albert Einstein adalah ilmuwan yang menjelaskan mengenai efek ini dan meraih Nobel Prize In Physics pada tahun 1921. Efek foto listrik adalah emisi (pancaran) elektron dari logam sebagai akibat penyinaran gelombang elektromagnetik (cahaya) pada logam tersebut. Cahaya biasa mampu melepaskan elektron dari logam-logam alkali. Einstein telah menjelaskan untuk mengeluarkan elektron dari permukaan logam di butuhkan energi ambang. Jika radiasi elektromagnetik yang terdiri dari foton mempunyai energi yang lebih besar di bandingkan energi ambang, maka elektron akan terlepas. Akibatnya energi elektron maksimum dapat di tentukan : Ekm = h.f – W0 10-34 Js) h = konstanta Planck (6,63 Ekm = enegi kinetik maksimum elektron (Joule) f = frekuensi cahaya (Hz) Hasil-hasil percobaan Einstein :  Makin besar intensitas cahaya, semakin banyak elektron-elektron yang diemisikan.  Kecepatan elektron-elektron yang diemisikan hanya bergantung kepada frekwensi cahaya, makin besar frekwensi cahaya makin besar pula kecepatan elektron yang diemisikan.  Pada frekwensi cahaya yang tertentu (frekwensi batas) emisi elektron dari logam tertentu sama. 2. Hipotesis de Broglie armitacahyani97.blogspot.co.id Pada tahun 1924, Louis de Broglie dari perancis mengemukakan pendapat bahwa  Alam sangat bersifat simetri di dalam terdapat banyak hal  Jagat raya yang kita amati seluruhnya di buat dari cahaya dan materi  Jika cahaya mempunyai sifat dual, yakni sifat gelombang dan partikel, maka materi juga berangkali bersifat demikian. Pemikiran de Broglie lahir dari gagasan A.H Compton menyatakan bahwa cahaya memiliki sifat kembar sebagai gelombang dan sebagai partikel. Penemuan ini menyebabkan De Broglie berpikir sebagaimana cahaya bersifat gelombang dan partikel, maka partikel pun dapat bersifat gelombang ini yang disebut dengan Dualisme Gelombangpartikel. Anjuran de Broglie tidak mendapatkan perhatian yang serius karena hanya sebuah Hipotesis yang tidak di dasari dengan Eksperimen. Walaupun hanya hipotesa de Broglie, akan tetapi setelah 3 tahun lamanya kebenaran teori ini dapat di buktikan melalui percobaan yang dilakukan Davensson dan germer. Dan pasti mengubah stigma masyarakat khususnya ilmuwan bahwa de Broglie telah menemukan gagasan baru tentang dualisme partikel. 3. Percobaan Davensson dan Germer Pada tahun 1927 Davisson dan Germer di Amerika Serikat dan G.P. Thomson di Inggris secara terpisah membuktikan hipotesis de Broglie dengan menunjukkan berkas elektron terdifraksi jika berkas itu terhambur dengan kisi atom kristal yang teratur. Jika partikel berlaku sebagai gelombang, harus dapat ditunjukkan bahwa partikel dapat menimbulkan pola-pola difraksi seperti halnya pola-pola difraksi pada gelombang. Hasil yang diperoleh dari eksperimen Davisson-Germer adalah kurva berkas hambur elektron dengan pola maksimum – minimum yang jelas teramati yang posisinya tergantung dari energi berkas elektron. Untuk memperoleh pola difraksi diperlukan kisi-kisi yang lebar celahnya kira-kira sama dengan panjang gelombang yang akan diuji. Sebab jika celah terlampau lebar, tidak armitacahyani97.blogspot.co.id menimbulkan gangguan pada gelombang, dan jika kisi terlampau sempit, pola-pola difraksi sukar teramati. Kisi-kisi yang tepat untuk memperoleh pola difraksi gelombang elektron adalah kisi yang terjadi secara alamiah yakni celah-celah yang berada antara deretan atom-atom kristal bahan padat, dalam hal ini dipergunakan kisi kristal nikel. Hasil percobaan Davisson dan Germer menunjukkan bahwa elektron-elektron dapat menimbulkan pola-pola difraksi. Kini tidak disangsikan lagi bahwa apa yang kita kenal sebagai materi dapat pula menunjukkan sifat gelombang, tepat seperti yang diramalkan oleh de Broglie. C. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg Prinsip ketidakpastian Heisenberg menyatakan bahwa tidak mungkin kita mengetahui posisi partikel secara tepat dan momentum partikel secara tepat pada saat bersamaan. Jika kita dapat menentukan posisi sebuah partikel secara tepat, pasti momentumnya tidak tepat. Sebaliknya, jika kita dapat menentukan partikel secara tepat, pastilah posisinya tidak tepat. Dengan demikian, posisi dan momentum elektron tidak dapat di tentukan dengan pasti karena elektron selalu bergerak. Akibatnya, kita tidak mungkin mengetahui lintasan elektron secara pasti seperti yang dikemukakan Bohr. Inilah yang dimaksud dengan model atom bohr melanggar prinsip ketidakpastian Heisenberg. Hipotesis Louis de Broglie dan azas ketidakpastian dari Heisenberg merupakan dasar dari model Mekanika Kuantum (Gelombang) yang dikemukakan oleh Erwin Schrodinger pada tahun 1927, yang mengajukan konsep orbital untuk menyatakan kedudukan elektron dalam atom. Orbital menyatakan suatu daerah dimana elektron paling mungkin (peluang terbesar) untuk ditemukan . armitacahyani97.blogspot.co.id BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Prinsip tentang Dualisme Partikel menyatakan bahwa cahaya dan benda memperlihatkan sifat gelombang dan partikel. Menurut perkembangan teori Dualisme Partikel dapat di ketahui awal nya muncul perdebatan antara hugyens dan Newton mengenai sifat cahaya. Newton beranggapan cahaya bersifat partikel dan Huygens sebaliknya berangapan cahaya bersifat gelombang. setelah itu muncul gagasan dari Thomas Young membetulkan kekurangan –ini tentang teori gelombang mengenai cahaya mulai menuju ke arah yang di terima umum. Perkembangan terus berlanjut A. H,. Compton menyatakan cahaya memiliki sifat kembar sebagai gelombang dan sebagai partikel. Penemuan ini menyebabkan De Broglie berpikir sebagaimana cahaya bersifat gelombang dan partikel, maka partikel pun dapat bersifat gelombang. Teori dari de Broglie menjadi variabel khusus lahirnya prinsip Dualisme Partikel . Louis de Broglie, menjelaskan bahwa cahaya dapat berada dalam suasana tertentu yang terdiri dari partikel-partikel, kemungkinan berbentuk partikel pada suatu waktu Partikel yang bergerak memiliki sifat gelombang. Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan kilat. Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat gelombang berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat pertikel berbentuk suara. Hipotesis de Broglie dibuktikan oleh C. Davidson an LH Giermer (Amerika Serikat) dan GP Thomas (Inggris). Prinsip dualitas inilah menjadi titik pangkal berkembangnya mekanika kuantum oleh Erwin Schrodinger. B. Saran Dengan adanya makalah ini penulis berharap semoga dapat membantu mahasiswa dalam memahami konsep Gelombagn dan partikel dengan lebih baik lagi serta dapat membantu menyelesaikan permasalahan yang berkaitan dengan judul serta aplikasinya dalam kehidupan. armitacahyani97.blogspot.co.id DAFTAR PUSTAKA http://dualismepartikel.blogspot.co.id/ https://id.wikipedia.org/wiki/Dualitas_gelombang-partikel http://kimiadahsyat.blogspot.co.id/2009/06/sifat-dualisme-gelombang-materi.html Halliday, Resnick. 1984. Fisika Jilid 2. Jakarta : Penerbit Erlangga Beiser, Arthur. 1982 . Konsep Fisika Moderen. Jakarta : Penerbit Erlangga armitacahyani97.blogspot.co.id