RINGKASAN MATERI UTBK SBMPTN FISIKA

RINGKASAN MATERI UTBK SBMPTN FISIKA - FISIKA MODERN
dapursoal.com

Bab 15
Fisika Modern

A. Gelombang Elektromagnetik
a. Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik

Merupakan PERPADUAN antara MEDAN LISTRIK dan MEDAN MAGNET yang arah perambatannya SALING TEGAK LURUS.
Merupakan gelombang transversal.
TIDAK PERLU MEDIUM UNTUK MERAMBAT.
Dapat mengalami interferensi, difraksi, polarisasi, pemantulan, dan pembiasan.
TIDAK DIBELOKKAN oleh MEDAN LISTRIK maupun MEDAN MAGNET.
Kecepatannya di ruang hampa sama dengan kecepatan cahaya c = 3.108 m/s.

b. Urutan Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Berdasarkan dari ENERGI PALING TINGGI ke RENDAH gelombang elektromagnetik memiliki urutan sebagai berikut:

Sinar Gamma
Sinar X
Sinar ultraviolet/ultraungu
Sinar tampak (cahaya)
Inframerah
Gelombang mikro (radar)
Gelombang televisi
Gelombang radio

c. Rumus Gelombang Elektromagnetik

d. Aturan Tangan E-B-c
Untuk menentukan arah medan listrik (E),medan magnet (B), dan arah rambatan gelombang (c) maka kita gunakan aturan tangan kanan E-B-c seperti di bawah ini:

e. Pencampuran Warna Cahaya
Warna cahaya dapat kita bagi menjadi tiga, yaitu WARNA PRIMER, SEKUNDER, dan KOMPLEMENTER.

1. Warna primer (dasar)

Hijau
Biru
Merah

2. Warna sekunder (pencampuran dua
warna primer)

Hijau + Biru = Sian
Biru + Merah = Magenta
Merah + Hijau = Kuning

3. Komplementer (pencampuran tiga warna
primer)

Sian (hijau + biru) + Merah = Putih
Magenta (biru + merah) + Hijau = Putih
Kuning (merah + hijau) + Biru = Putih

B. Radiasi Benda Hitam
a. Daya Radiasi Kalor
Daya radiasi yang dipancarkan benda bersuhu T adalah:

Laju Perpindahan Kalor Radiasi
Jika suatu benda bersuhu T1 memancarkan panas ke ruangan yang bersuhu T2 maka terjadi perpindahan kalor radiasi yang besarnya adalah:

b. Hukum Pergeseran Wien:
“Jika suhu suatu benda yang memancarkan cahaya semakin tinggi maka panjang gelombang untuk intensitas maksimum λmaks ž semakin kecil.”

Pergeseran Wien.
Spektrum benda hitam untuk berbagai suhu yang berbeda. Persamaan Wien dirumuskan dengan:

C. Dualisme Cahaya
Dualisme cahaya adalah cahaya memiliki dua sifat, yaitu sebagai GELOMBANG dan PARTIKEL (DUALISME GELOMBANG PARTIKEL).

a. Teori Kuantum Planck
Max Planck mengajukan gagasan tentang energi gelombang elektromagnetik (cahaya) yang terpancar bersifat diskrit dalam bentuk PAKET-PAKET ENERGI yang disebut sebagai FOTON. Energi 1 buah foton adalah hf.

Energi Foton
Menurut Planck, energi yang dimiliki oleh sebanyak N buah foton dapat dirumuskan dengan:

b. Cahaya sebagai Partikel
Beberapa penjelasan mengenai sifat partikel pada cahaya adalah seperti di bawah ini:

1. Efek Fotolistrik
Pada saat berumur 28 tahun, Einstein mengemukakan sebuah ide tentang efek fotolistrik. Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron-elektron dari permukaan logam ketika logam tersebut disinari dengan cahaya.

Rumus efek fotolistrik secara sederhana dapat dituliskan dengan:

Fotoelektron akan dapat keluar dari dalam
atom jika:

Energi cahaya yang datang lebih besar dibandingkan dengan energi ambang logam (E > W0).
Frekuensi cahaya yang datang lebih besar dibandingkan dengan frekuensi ambang logam (f > f0).
Panjang gelombang cahaya yang datang lebih kecil dibandingkan dengan panjang gelombang ambang logam (l > l0).

2. Efek Compton

Compton meneliti bahwa ketika foton dengan panjang gelombang λ menumbuk suatu elektron yang diam, ternyata elektron bergerak dengan energi kinetik Ek dan foton terhambur dengan panjang gelombang λ’ dengan membentuk sudut q terhadap arah gerak semula. Panjang gelombang foton yang terhambur dapat dituliskan dengan persamaan:

Besaran h/mec biasa disebut sebagai PANJANG GELOMBANG COMPTON.

c. Cahaya sebagai Gelombang

Suatu benda yang memiliki sifat gelombang pasti memiliki nilai panjang gelombang (λ) tertentu.

1. Panjang gelombang de Broglie

Jika suatu benda bergerak dengan kecepatan v maka benda tersebut akan memiliki panjang gelombang de Broglie yang dirumuskan dengan:

Dari rumus ini dapat diambil kesimpulan bahwa setiap benda yang memiliki momentum (berarti memiliki massa dan kecepatan) dapat memiliki sifat seperti gelombang.

2. Panjang gelombang de Broglie

elektron yang dipercepat dengan beda potensial V Jika pada suatu tabung sinar katoda, sebuah elektron diam dipercepat dengan beda potensial tertentu maka elektron akan bergerak dengan panjang gelombang de Broglie dengan rumus:

D. Teori Relativitas Khusus

a. Relativitas Kecepatan

Jika terdapat dua buah benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu dan seorang pengamat yang dianggap diam maka kecepatan relatif benda terhadap pengamat dapat dirumuskan dengan:

Perlu diperhatikan bahwa kecepatan adalah besaran vektor maka arah juga menentukan tanda negatif dan positif. Agar mudah diingat, arah kanan adalah positif dan arah kiri adalah negatif.

b. Relativitas Panjang (Kontraksi Lorentz)

Jika benda bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya maka benda akan tampak lebih pendek jika dilihat oleh pengamat menurut persamaan:

c. Relativitas Waktu (Dilatasi Waktu)

Persamaan relativitas waktu adalah:

d. Relativitas Massa

Pada saat benda bergerak dengan kecepatan v, massa benda akan bertambah besar menurut persamaan:

e. Relativitas Momentum

Persamaan momentum untuk benda bergerak dengan kecepatan v adalah:

f. Relativitas Energi

Energi diam: E0 = m0.c
Energi total: E = m.c
Energi kinetik: Ek = E - E0

Keterangan:

E0 : energi benda ketika diam (J)
m0 : massa benda ketika diam (kg)
c : kecepatan cahaya (3.108 m/s)

Ingat

Untuk mempermudah perhitungan γ , jika diketahui nilai v:

E. Fisika Atom

a. Teori Atom

Demokritus seorang filsuf Yunani (460—370 SM) mengatakan bahwa jika suatu benda dibelah terus-menerus maka akan didapatkan atom, yaitu bagian terkecil dari suatu benda yang tidak dapat dibagi lagi.

1. Teori Atom Dalton

Pada abad 18, John Dalton menyampaikan konsep dasar teori atomnya, yaitu:

Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur dan tidak dapat dibagi lagi.
Atom-atom suatu unsur semuanya serupa dan tidak dapat berubah menjadi atom unsur lain.
Dua atom atau lebih dari unsur yang berlainan dapat membentuk suatu molekul.
Pada suatu reaksi kimia, atomatom berpisah, kemudian bergabung dengan unsur lain yang berbeda, tetapi massa keseluruhannya tetap.
Pada reaksi kimia, atom-atom bergabung menurut perbandingan tertentu yang sederhana.

2. Teori Atom Thomson

Thomson mengemukakan ide tentang

atom, yaitu atom dianggap sebuah bola

yang muatan positif dan negatifnya

tersebar merata di permukaannya (mirip

roti kismis).

3. Teori Atom Rutherford

Model atom Rutherford mengatakan bahwa:

Semua muatan positif dan sebagian besar massa atom terkumpul di pusat atom yang disebut inti atom.
Inti atom dikelilingi oleh elektron pada jarak yang sangat jauh pada lintasan tertentu, mirip lintasan planet mengelilingi matahari.

4. Teori Atom Bohr

Teori atom Bohr antara lain:

Elektron tidak dapat mengelilingi inti atom dengan sembarang lintasan, tetapi dengan lintasan tertentu. Jari-jari lintasan orbit elektron pada atom hidrogen dirumuskan:

Elektron dapat pindah dari satu lintasan orbit ke lintasan orbit lainnya dengan cara melepaskan atau menerima energi.

Jika elektron berpindah dari kulit satu ke kulit lainnya maka selisih energinya adalah:

b. Spektrum Atom Hidrogen

Dari hasil penelitian pada tabung lucutan gas, jika elektron berpindah dari kulit dalam ke kulit luar maka akan memancarkan spektrum garis/diskontinu. Spektrum ini memiliki panjang gelombang yang dirumuskan dengan:

Terdapat lima deret spektrum hidrogen, yaitu:

1. Deret Lyman (daerah ultraviolet), terjadi jika elektron pindah dari n1 = 1 ke n2 = 2, 3, 4, 5….

2. Deret Balmer (daerah cahaya tampak), terjadi jika elektron pindah dari n1 = 2 ke n2 = 3, 4, 5, 6….

3. Deret Paschen (daerah inframerah), terjadi jika elektron pindah dari n1 = 3 ke n2 = 4, 5, 6, 7….

4. Deret Bracket (daerah inframerah), terjadi jika elektron pindah dari n1 = 4 ke n2 = 5, 6, 7, 8….

5. Deret Pfund (daerah inframerah), terjadi jika elektron pindah dari n1 = 5 ke n2 = 6, 7, 8, 9….

c. Energi Ionisasi

Energi ionisasi adalah ENERGI yang diperlukan untuk MELEPAS ELEKTRON KELUAR DARI ATOM. Rumusnya adalah:

F. Fisika Inti

a. Penulisan Nuklida

Nuklida atau INTI ATOM terdiri atas dua partikel subatomik, yaitu:

NEUTRON (muatan netral)
PROTON (muatan positif)

Penulisan nuklida adalah:

b. Defek Massa (Δm)

Defek massa adalah selisih dari jumlah massa penyusun inti dengan massa inti yang sebenarnya. Persamaannya adalah:

c. Energi Ikat Inti

Energi ikat inti adalah energi yang mengikat proton dan neutron di dalam inti atom.

Persamaannya adalah:

d. Peluruhan Unsur Radioaktif

Unsur-unsur yang inti atomnya tidak stabil akan meluruh menjadi unsur yang lebih stabil. Akibat peluruhan tersebut maka sebagian dari massa unsur mula-mula akan berkurang.