Gelombang Dasar

GELOMBANGGELOMBANG
BAB 1BAB 1
Standar KompetensiStandar Kompetensi
Kompetensi Dasar
Menerapkan konsep dan prinsip gejala
gelombang dalam menyelesaikan masalah
Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang
secara umum.

Gelombang Mekanik
GelombangGelombang Getaran yang berjalan atau merambat
tanpa diikuti rambatan materinya.
Getaran yang berjalan atau merambat
tanpa diikuti rambatan materinya.
Menurut arah rambatnya,
gelombang dibagi menjadi
Gelombang transversal
Gelombang longitudinal

Besaran-besaran pada gelombang
Besaran-besaran pada gelombang
Besaran-besaran pada gelombang adalah
 Periode (T),
 frekuensi (f),
 panjang gelombang (λ),
 cepat rambat gelombang (v)
Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

Berikut ini beberapa sifat yang dialami oleh gelombang.
Refeksi, yaitu pemantulan gelombang jika mengenai suatu
benda tertentu.
Refraksi, yaitu pembiasan gelombang karena melalui dua
medium yang berbeda kerapatannya.
Difraksi, yaitu pelenturan gelombang.
Dispersi, yaitu penguraian gelombang misalnya cahaya
putih dapat diuraikan oleh lensa prisma menjadi banyak
warna cahaya.
Interferensi, yaitu dua gelombang atau lebih dapat
dipadukan.
Polarisasi, yaitu pengutuban gelombang

Pemantulan gelombang
Pemantulan gelombang
Pada pemantulan gelombang berlaku Hukum Snellius
tentang pemantulan, yaitu sebagai berikut.
1.Gelombang datang, garis normal, dan gelombang
pantul berada pada satu bidang dan ketiganya bertemu
pada satu titik.
2.Besarnya sudut datang sama dengan sudut pantul.
Pada pemantulan gelombang berlaku Hukum Snellius
tentang pemantulan, yaitu sebagai berikut.
1.Gelombang datang, garis normal, dan gelombang
pantul berada pada satu bidang dan ketiganya bertemu
pada satu titik.
2.Besarnya sudut datang sama dengan sudut pantul.

Pembiasan gelombang
Hukum Snellius pada peristiwa pembiasan, yaitu :
1.Gelombang datang, garis normal, dan gelombang bias berada pada satu
bidang datar.
2.Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan
bilangan konstan yang disebut dengan indeks bias bahan.
Secara matematis dapat dirumuskan:
Hukum Snellius pada peristiwa pembiasan, yaitu :
1.Gelombang datang, garis normal, dan gelombang bias berada pada satu
bidang datar.
2.Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan
bilangan konstan yang disebut dengan indeks bias bahan.
Secara matematis dapat dirumuskan:

Gelombang yang melalui batas dua
bidang yang memiliki kerapatan
berbeda akan dibiaskan.
Gelombang akan mengalami
pembiasan jika melalui dua
bidang batas yang berbeda
kerapatannya atau berbeda
indeks biasnya. Pembiasan ini
akan menyebabkan perbedaan
cepat rambat gelombang dan
panjang gelombang sesuai
dengan Hukum Snellius pada
peristiwa pembiasan

Gelombang Berjalan
Fase gelombang
ditentukan dengan
persamaan:
Fase gelombang dapat
ditentukan dengan
persamaan:

Letak perut dan simpul gelombang stasioner ujung bebasLetak perut dan simpul gelombang stasioner ujung bebas
Letak perut dan simpul gelombang stasioner ujung bebas
dengan n menyatakan bilangan cacah; n = 0, 1, 2, 3, …
Letak simpul pada perambatan gelombang stasioner ujung bebas
dirumuskan sebagai
dengan n menyatakan bilangan cacah; n = 0, 1, 2, 3, …

Cepat Rambat Gelombang pada Tali

Energi Gelombang
 Pada perambatan gelombang, gelombang merambat dengan
memindahkan energi yang dibawanya tanpa diikuti perpindahan
partikelnya atau mediumnya.
 Sebagai contoh perpindahan gelombang yang membawa energi adalah
perambatan gelombang ombak yang mampu menghentakkan kaki
Anda saat berada di tepi pantai
Energi gelombang transversal dapat ditinjau pada gelombang sebuah
dawai. Anggaplah sebuah partikel terletak pada sebuah dawai
kemudian dawai digetarkan, maka Anda dapatkan bahwa kecepatan
partikel tersebut adalah:

Energi gerak dawai saat kecepatannya maksimum merupakan
energi kinetik maksimum, atau energi mekanik sama dengan
energi kinetik
Satuan energi gelombang dalam SI adalah joule.

BUNYI & CAHAYABUNYI & CAHAYA
BAB 2BAB 2
Kompetensi Dasar
Menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang
dalam menyelesaikan masalah
 Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang
bunyi dan cahaya.
 Menerapkan konsep dan prinsip gelombang
bunyi dan cahaya dalam teknologi

Bunyi merupakan gelombang longitudinal karena arah
perambatannya sejajar dengan arah getarnya. Gelombang
bunyi berbentuk rapatan dan regangan. Semakin tinggi
frekuensi bunyi, maka semakin tinggi nada yang dihasilkan, dan
makin rendah frekuensi bunyi, maka akan semakin rendah nada
bunyi yang dihasilkan.
Berdasarkan besar kecilnya frekuensi, bunyi dapat digolongkan
menjadi tiga sebagai berikut.
1.Infrasonik, yaitu bunyi yang berfrekuensi kurang dari 20 Hz.
2.Audiosonik, yaitu bunyi yang berfrekuensi di antara 20 Hz
sampai dengan 20.000 Hz.
3.Ultrasonik, yaitu bunyi yang berfrekuensi lebih dari 20.000 Hz.
Berdasarkan besar kecilnya frekuensi, bunyi dapat digolongkan
menjadi tiga sebagai berikut.
1.Infrasonik, yaitu bunyi yang berfrekuensi kurang dari 20 Hz.
2.Audiosonik, yaitu bunyi yang berfrekuensi di antara 20 Hz
sampai dengan 20.000 Hz.
3.Ultrasonik, yaitu bunyi yang berfrekuensi lebih dari 20.000 Hz.

Keterangan:
s : jarak orang terhadap dinding (meter)
v : kecepatan bunyi pada medium tersebut (m/s)
t : waktu dari saat dibunyikan sampai didengarnya kembali
(second)
2. Cepat rambat gelombang bunyi2. Cepat rambat gelombang bunyi
2s = v . t
a. Cepat rambat gelombang pada zat padat
Keterangan:
s : jarak orang terhadap dinding (meter)
v : kecepatan bunyi pada medium tersebut (m/s)
t : waktu dari saat dibunyikan sampai didengarnya kembali
(sekon)
b. Cepat rambat gelombang dalam zat cair
Keterangan:
B : modulus bulk zat cair (N/m2)
t : massa jenis zat cair (N/m3)

Cepat rambat gelombang dalam gas
Jika gelombang longitudinal merambat pada medium udara atau
gas, maka molekul-molekul gas akan membentuk pola-pola
rapatan dan regangan yang akan dilalui oleh gelombang
tersebut. Rapatan dan regangan akan terjadi sangat cepat,
sehingga tidak terjadi perpindahan kalor.
B. Sumber-Sumber Bunyi
Sesuatu dapat menjadi sumber bunyi apabila memenuhi tiga syarat, yaitu:
Adanya benda yang bergetar
Adanya medium perambatan
Adanya alat pendengar atau penerima gelombang bunyi.
Ada beberapa sumber bunyi, di antaranya dawai, garpu tala, kolom udara,
pipa organa terbuka, pipa organa tertutup, sirine, dan masih banyak sumber
bunyi yang ada di sekitar Anda.

1. Dawai1. Dawai
Jika berat beban bandul dan panjang dawai Anda atur maka saat diperoleh
satu perut terjadilah nada dasar. Jika panjang dawai adalah L maka akan
diperoleh hubungan antara panjang L dengan panjang gelombang yaitu
2. Garpu tala2. Garpu tala
Frekuensi garpu tala bergantung pada bentuk, ukuran, dan bahan garpu
tala tersebut. Garpu tala hanya akan menghasilkan nada dasarnya saja
tanpa diikuti oleh nada-nada yang lainnya.
3. Kolom udara3. Kolom udara
Terjadinya bunyi pada kolom udara disebabkan oleh bergetarnya molekul-
molekul udara yang berada pada suatu kolom atau suatu ruang yang
biasa disebut dengan pipa organa.

C. Intensitas Gelombang Bunyi
Kuat lemahnya bunyi bergantung pada amplitudo getaran bunyi.
Semakin besar amplitudo getaran gelombang, maka makin kuat
bunyi yang dihasilkan. Kuat lemahnya bunyi bergantung pada
energi yang dibawa oleh bunyi.
Kuat bunyi diukur dengan menggunakan
suatu besaran yang dikenal dengan nama
taraf intensitas bunyi.
Adapun daya merupakan besarnya energi
gelombang bunyi tiap satuan waktu. Secara
matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
Satuan intensitas bunyi menurut SI adalah watt/m2. Satuan
tersebut diperoleh dengan menurunkan persamaan daya (P)
(watt) dan luas permukaan (A) (m2).
Satuan intensitas bunyi menurut SI adalah watt/m2. Satuan
tersebut diperoleh dengan menurunkan persamaan daya (P)
(watt) dan luas permukaan (A) (m2).

D. Efek DopplerD. Efek Doppler
Hubungan antara frekuensi sumber bunyi dan pendengar
1. Sumber bunyi bergerak, sedangkan pengamat diam.
2. Sumber bunyi diam, sedangkan pengamat bergerak.
3. Sumber bunyi dan pendengar sama-sama bergerak.
1. Sumber bunyi bergerak, sedangkan pengamat diam.
2. Sumber bunyi diam, sedangkan pengamat bergerak.
3. Sumber bunyi dan pendengar sama-sama bergerak.
Keterangan:
fp : frekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat
(Hz)
v : cepat rambat gelombang bunyi (m/s)
vp : kecepatan pengamat (m/s)
vs : kecepatan sumber bunyi (m/s)
fs : frekuensi sumber bunyi (Hz)

Jika arah anak
panah ke kanan,
maka kecepatan vP
atau vS akan
bernilai positif.
Sebaliknya,
jika arah anak
panah ke kiri maka
kecepatan vP atau
vS akan bernilai
negatif.
Untuk vp akan bertanda positif saat pendengar mendekati sumber bunyi dan
akan bertanda negatif saat pendengar menjauhi sumber bunyi. Untuk vs
akan bertanda positif saat sumber bunyi menjauhi pendengar dan akan
bertanda negatif saat mendekati pandengar.

Perubahan amplitudo secara periodik itu disebut layangan. Pelayangan bunyi
akan menghasilkan suara kuat-lemah yang berlangsung secara periodik sesuai
dengan pola perubahan amplitudo. Satu layangan terdiri atas interval lemah-
kuat atau kuatlemah. Banyaknya pelayangan tiap detik disebut sebagai
frekuensi pelayangan.
Keterangan:
fp : frekuensi pelayangan (Hz)
f1 : frekuensi gelombang pertama (Hz)
f2 : frekuensi gelombang kedua (Hz)

F. Pembiasan Cahaya pada Prisma

Keterangan:
i1 : sudut datang mula-mula
r2 : sudut bias setelah sinar melalui bidang
pembias kedua
i1 r2 d =^ - h- b : sudut pembias prisma
Jika sinar dilewatkan pada prisma, maka sinar yang keluar
dari prisma tidak sejajar dengan sinar yang menuju prisma
(sinar datang mula-mula). Perpanjangan sinar bias terakhir
dengan sinar datang mula-mula akan membentuk sudut apit
yang disebut sebagai sudut deviasi (δ).
1. Sudut dispersi (φ)
Adalah sudut yang dibentuk oleh sinar merah dan sinar ungu setelah
keluar dari prisma.
Adalah sudut yang dibentuk oleh sinar merah dan sinar ungu setelah
keluar dari prisma.
Besarnya sudut dispersi

2. Warna benda
a. Warna primer dan warna sekunder
Warna primer merupakan warna gabungan (kombinasi) dari warna
spektral. Terdapat dua warna primer, yaitu warna primer aditif dan warna
primer subtraktif.
b. Warna komplementer
Warna komplementer atau warna pelengkap terjadi jika dua warna yang
digabungkan menghasilkan warna putih. Termasuk warna komplementer adalah
sebagai berikut
1) Gabungan biru dan kuning menghasilkan warna putih.
2) Gabungan hijau dan magenta menghasilkan warna
putih,
3) Gabungan merah dan sian menghasilkan warna putih.
1) Gabungan biru dan kuning menghasilkan warna putih.
2) Gabungan hijau dan magenta menghasilkan warna
putih,
3) Gabungan merah dan sian menghasilkan warna putih.
3. Pencampuran warna
1. Pencampuran warna aditif diperoleh dengan cara menjatuhkan
beberapa berkas cahaya primer pada layar putih.
2. Pencampuran warna subtraktif diperoleh dengan cara
mencampurkan beberapa cat berwarna.

4. Filter cahaya
Filter cahaya berupa benda yang tembus cahaya. Filter cahaya ini
berfungi meneruskan warna-warna tertentu dan menahan warna-
warna tertentu.
H. InterferensiH. Interferensi
1. Interferensi gelombang cahaya koheren
Interferensi cahaya.

Pola interferensi gelombang.
Pada abad ke-19, Thomas Young
melakukan percobaan untuk
memperkirakan bahwa seberkas
cahaya yang melalui dua buah
celah sempit akan membentuk pola
interferensi. Gambar di samping
menunjukkan gejala gelombang
tentang terjadinya interferensi.
2. Interferensi pada lapisan tipis
lapisan tipis minyak yang berada di atas
permukaan air yang terkena sinar
matahari. Anda pasti akan mendapatkan
warna-warna pada permukaan sabun
atau minyak tersebut. Peristiwa ini
disebabkan oleh adanya interferensi
cahaya.
Interferensi pada lapisan tipis.

3. Cincin Newton
Jika sebuah lensa plankonveks diletakkan
di atas lensa planparalel, maka akan
terjadi lingkaran gelap dan terang. Hal ini
disebabkan adanya interferensi cahaya
oleh pemantulan dua bidang yang
berbeda. Kejadian ini biasa disebut
dengan cincin Newton.
4. Interferensi cahaya pada kisi
Kisi merupakan goresan-goresan sejajar berjarak sama antara
satu dengan yang lain. Jarak antargoresan disebut dengan konstanta kisi.
Jika seberkas cahaya monokromatik datang sejajar menuju ke kisi, maka
setelah melalui kisi akan mengalami perubahan fase yang akan
menyebabkan terjadinya interferensi menguatkan dan melemahkan. Pola
gelap terang ini dapat ditangkap pada sebuah layar.

I. Difraksi
Gejala difraksi pada cahaya
1. Difraksi Fresnel
Difraksi ini terjadi pada gelombang bola yang datang ada
suatu celah. Gelombang bola ini dapat diperoleh dengan
meletakkan sumber cahaya pada jarak yang dekat terhadap
celah. Pola difraksi yang diamati pada layar juga terletak
pada jarak yang berhingga dari celah.
2. Difraksi Fraunhofer
Difraksi Fraunhofer terjadi pada gelombang bidang yang
datang pada suatu celah. Gelombang bidang ini dapat
diperoleh dengan meletakkan sumber cahaya pada jarak yang
relatif tak terhingga terhadap celah. Pola difraksi yang
teramati pada layar juga terletak relatif tak terhingga
terhadap celah.

3. Daya urai
sebuah lensa yang ditempatkan di belakang sebuah lubang
berbentuk lingkaran yang diameternya D. Lubang tersebut
dinamakan sebagai aperatur atau diafragma yang berfungsi
untuk mengatur masuknya cahaya menuju lensa tersebut. Dua
buah sumber cahaya, yaitu S1 dan S2 yang terpisah sejauh d.
Jika jarak sumber cahaya ke aperatur adalah L, maka lensa
akan membentuk bayangan pada layar atau film. Bentuk
bayangan akan bergantung pada diameter aperatur dan jarak
antara kedua sumber.
Daya urai sebuah lensa.

J. Polarisasi Cahaya
Cahaya merupakan sebuah gelombang transversal. Untuk membuktikan
bahwa cahaya merupakan gelombang transversal dengan cara memasang
dua buah polaroid dipasang sejajar untuk melihat sumber cahaya atau
suatu benda. Jika polaroid A diputar horizontal maka cahaya tidak dapat
menembus polaroid B, sehingga benda atau sumber cahaya dari seberang
B tidak kelihatan.

K. Energi Gelombang Elektromagnetik
Cahaya yang merupakan gelombang elektromagnetik yang
datang dari matahari sampai di permukaan bumi akan
membawa energi. Gelombang elektromagnetik mengalirkan
energi per satuan waktu per satuan luas sebesar S yang
dinyatakan dengan
dengan S menyatakan vector pointing yang arahnya
sama dengan arah rambat gelombang.
Adapun laju energi rata-rata per satuan waktu per
satuan luas yang dialirkan gelombang
elektromagnetik bidang adalah S yang dinyakan
dengan persamaan:

LISTRIK STATISLISTRIK STATIS
BAB 3BAB 3
Kompetensi Dasar
Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam
berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi
 Memformulasikan gaya listrik, fluks, potensial listrik, energi
potensial listrik, serta penerapannya pada keping sejajar

Elektron yang berada di sekeliling inti atom
bermuatan negatif. Proton memiliki muatan positif
dan neutron tidak bermuatan netral. Karena
elektron berada di kulit bagian terluar dari atom,
maka elektron dapat bergerak bebas, sedangkan
inti atom tidak bergerak. Jika atom memiliki
jumlah elektron sama dengan proton maka atom
tersebut bersifat netral atau tidak bermuatan.Model sebuah atom yang
terdiri atas proton, neutron,
dan elektron.
muatan listrik diberi simbol Q atau q. Dalam SI muatan listrik dinyatakan
dalam coulomb. Satu coulomb didefinisikan sebagai muatan listrik yang
mengalir setiap detik pada penghantar yang berarus tetap sebesar 1 ampere.
Interaksi dua benda yang bermuatan, berupa tarik-menarik atau tolak-
menolak dipengaruhi oleh beberapa hal. Interaksi ini sering disebut gaya
listrik.

Charles Coulomb.
Ilmuwan ini mengadakan penelitian dengan alat neraca
puntir. Pada akhir penelitiannya, Coulomb menemukan
bahwa gaya antara dua muatan listrik sebanding dengan
besar masing-masing muatan,
dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara
kedua muatan itu. Kesimpulan ini disebut Hukum Coulomb
yang secara matematis

C. Medan ListrikC. Medan Listrik
Garis-garis medan listrik.
Untuk menyatakan besarnya kekuatan medan listrik
di suatu tempat digunakan istilah kuat medan listrik.
Kuat medan listrik didefinisikan sebagai gaya
Coulomb yang bekerja pada satu satuan muatan
listrik yang berada di titik medan listrik. Misalkan
terdapat muatan Q sebagai muatan sumber dan
ditempatkan suatu muatan lain q sebagai muatan uji,
maka besarnya gaya Coulomb dirumuskan:
Berdasarkan definisi dari kuat medan
listrik, maka dapat Anda peroleh:

Keterangan:
Φ : fluks listrik (N.m2/C)
E : kuat medan listrik (N/C)
A : luas permukaan bidang (m2)
Q : jumlah muatan yang terdapat pada
ruang tertutup (C)
ε0 : permitivitas ruang hampa
Jika terdapat beberapa muatan pada suatu
tempat, maka kuat medan listrik dari beberapa
muatan sumber tersebut dapat dicari dengan
menjumlahkan atau dengan mencari resultannya
sesuai aturan vektor.
Hukum Gauss berbunyi, “Jumlah garis medan listrik (fluks listrik) yang melalui
sebuah permukaan tertutup berbanding lurus terhadap muatan yang
diselimuti permukaan tersebut.”

Medan listrik yang menembus lempeng tersebut akan
memiliki arah yang sejajar dengan vektor normal luasan A.
Maka besarnya fluks listrik total adalah:
Karena kuat medan listrik menembus permukaan secara tegak
lurus, maka θ = 0o, sehingga persamaan kuat medan listrik
tersebut adalah:

Misalkan sebuah bola konduktor diberi muatan listrik Q,
muatan ini akan mengakibatkan pergerakan elektron yang
berada di bola konduktor. Setelah terjadi keseimbangan
antara muatan-muatan listrik, maka di dalam bola tidak
terdapat kuat medan listrik. Pada keadaan ini muatan-muatan
listrik berada pada bagian permukaan bola
D. Energi Potensial dan Potensial Listrik
Energi potensial gravitasi ada karena terdapat medan
gravitasi. Karena di suatu tempat terdapat medan listrik, maka
akan ada energi potensial listrik. Dengan pengetahuan tentang
energi potensial gravitasi, kita akan menurunkan persamaan
untuk energi potensial listrik. Misalkan terdapat muatan uji q
dipindahkan dari titik 1 ke titik 2 dalam medan listrik, maka
usahanya adalah:

Keterangan:
Ep : energi potensial (joule (J))
q : muatan uji (coulomb (C))
Q : muatan sumber (coulomb (C))
r : jarak muatan uji ke muatan sumber (meter (m))
Karena usaha merupakan perubahan energi potensial maka
besarnya energi potensial dapat dirumuskan:
Potensial pada Bola Konduktor
Di dalam bola konduktor, kuat medannya sama dengan nolDi dalam bola konduktor, kuat medannya sama dengan nol
maka usaha untuk memindahkan muatan juga sama dengan nolmaka usaha untuk memindahkan muatan juga sama dengan nol
W = q . ΔV
q . E . Δd = q . ΔV
0 = q . ΔV
ΔV = 0
W = q . ΔV
q . E . Δd = q . ΔV
0 = q . ΔV
ΔV = 0

Kapasitor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk
menyimpan muatan listrik. Kapasitor tersusun dari dua pelat konduktor yang
dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik). Kedua pelat konduktor ini
diberi muatan yang sama besar tetapi berlainan jenis muatan.
1. Kapasitas Kapasitor
Kapasitas kapasitor adalah perbandingan antara muatan (Q) yang disimpan
kapasitor dengan beda potensial (V) dari kedua keping konduktor kapasitor.
Dirumuskan persamaan untuk kapasitas
kapasitor
Keterangan:
V : beda potensial (volt)
Q : muatan listrik (coulomb)
C : kapasitas kapasitor (farad)
1 farad = 1 coulomb/volt

2. Susunan kapasitor
a. Kapasitor disusun seri
Gambar di samping, terdapat tiga kapasitor yang
disusun secara seri, kemudian kapasitas tersebut
dihubungkan dengan sumber tegangan, sehingga pada
rangkaian ini akan berlaku:
b. Kapasitor disusun paralel
Gambar di samping merupakan rangkaian paralel dari
tiga kapasitor yang kemudian dihubungkan dengan
sumber tegangan. Rangkaian paralel tidak harus terdiri
atas tiga kapasitor.

MEDAN MAGNETMEDAN MAGNET
BAB 4BAB 4
Kompetensi Dasar
Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan
dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi
 Menerapkan induksi magnetik dan gaya magnetik pada
beberapa produk teknologi
 Memformulasikan konsep induksi Faraday dan arus bolak-balik
Serta penerapannya.

Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus
Garis-garis gaya magnet.
Medan magnet di sekitar arus listrik
Gejala kemagnetan yang terjadi pada
kawat penghantar pertama kali diselidiki
oleh ilmuwan yang bernama Christian
Oersted.
Kaidah tangan kanan.

Hukum Biot-SavartHukum Biot-Savart
Jika pada titik P yang berjarak a dari
kawat berarus listrik l, dan kawat
berarus terdiri atas bagian-bagian kecil
kawat dl maka tiap bagian kecil ini
menimbulkan induksi magnet kecil (dB)
terhadap P
Kawat berarus listrik.
Menurut Biot dan Savart, besarnya induksi magnet
di P dinyatakan dengan persamaan:

Medan magnet di sekitar kawat
lurus panjang berarus
Besarnya induksi magnet pada kawat
lurus panjang berarus dihitung dengan
menurunkan kembali persamaan
Medan magnet di pusat
penghantar melingkar berarus
Kawat melingkar berarus.
Untuk kawat melingkar dengan sejumlah
N lilitan maka
Keterangan:
N : banyaknya lilitan
a : jari-jari penghantar melingkar (m)

Medan magnet pada solenoidaMedan magnet pada solenoida
Solenoida adalah kumparan yang lilitannya saling berdekatan.Solenoida adalah kumparan yang lilitannya saling berdekatan.
Gambar di samping merupakan solenoida yang
panjangnya l dialiri arus I dan terdapat N lilitan.
Pada solenoida berlaku persamaan induksi
magnet sebagai berikut.
Solenoida
Keterangan:
l : panjang solenoida
B : induksi magnetik (tesla (T)
I : arus listrik (ampere)

6. Medan magnet pada toroida6. Medan magnet pada toroida
 Toroida merupakan solenoida yang
berbentuk lingkaran.
 Cara penurunan rumus induksi magnet
pada toroida sama dengan pada
solenoida hanya saja l = 2πa (berupa
keliling lingkaran) sehingga besar induksi
medan magnet pada sumbu toroida
adalah

Solenoida dan toroida sebagai elektromagnetSolenoida dan toroida sebagai elektromagnet
 Solenoida maupun toroida dapat dimanfaatkan
sebagai elektromagnet, yaitu magnet yang
terbentuk dari adanya aliran arus listrik.
 Medan magnet yang dihasilkan oleh
elektromagnet dapat diperbesar maupun
diperkecil dengan mengubah besarnya arus listrik
yang dialirkan.
 Magnet yang dihasilkan dapat menjadi lebih kuat
jika di dalamnya diletakkan inti feromagnetik.
 Beberapa alat yang menggunakan konsep
elektromagnet adalah pengangkat besi yang
mampu mengangkat sampai beberapa ton besi.

B. Gaya Lorentz
1. Gaya lorentz pada kawat lurus berarus
Besarnya gaya Lorentz yang dialami kawat berarus
- sebanding dengan panjang kawat;
- sebanding dengan kuat arus yang mengalir;
- sebanding dengan induksi magnetik;
- sebanding dengan sinus sudut antara arus dan induksi magnetik.
Jika besar sudut a adalah 90’, maka:
Keterangan:
F : gaya Lorentz (newton (N))
I : kuat arus (ampere (A))
l : panjang kawat panghantar (meter)
B : induksi magnetik (Weber per meter
persegi)
α : sudut antara I dan B

Kaidah tangan kanan pada
gaya Lorentz
Gaya Lorentz yang terjadi
pada kawat berarus listrik
pada medan magnet.

2. Gaya Lorentz pada dua kawat lurus berarus
Kawat 1
Pada kawat 1 akan timbul gaya Lorentz oleh medan
magnet kawat 2 dengan sudut I dan B besarnya 90o,
maka dari persamaan (4-5) dan (4.14) diperoleh
persamaan:
Kawat 2
Pada kawat 2 akan timbul gaya Lorentz oleh medan
magnet kawat 1 dengan sudut I dan B besarnya 90O,
maka dari persamaan (4-5) dan (4-14) diperoleh
persamaan:Keterangan

C. Sifat Magnetik Bahan
• Kemagnetan secara sederhana didefinisikan sebagai tarikan sebuah
magnet pada benda-benda lainnya.
• Benda-benda yang ada di alam ini tidak semuanya dapat ditarik oleh
magnet.
• Berdasarkan sifat kemagnetan, bahan dapat dibedakan menjadi tiga,
yaitu
 bahan feromagnetik
 Paramagnetik
 diamagnetik.

1. Bahan feromagnetik
 Bahan ini menimbulkan induksi yang besar karena μ bahan jauh lebih
besar daripada μ0.
 Contoh bahan yang termasuk feromagnetik adalah nikel, baja, besi,
kobalt, gadolinium, ferrit, dan disprosium.
2. Bahan paramagnetik
 Bahan paramagnetik adalah bahan yang menarik sedikit garisgaris
gaya magnet luar.
 Atom-atom penyusun bahan paramagnetik memiliki sedikit elektron
dengan spin tidak berpasangan, sehingga bahan ini memiliki
suseptibilitas positif yang kecil.
 Bahan ini menimbulkan induksi yang agak besar karena μbahan lebih
besar daripada μ0.
 Contoh bahan yang termasuk paramagnetik adalah tembaga, platina,
aluminium, oksigen padat, dan kayu.

3. Bahan diamagnetik
 Bahan diamagnetik adalah yang sukar menarik garis-garis gaya magnet
luar. Hal ini dikarenakan bahan diamagnetik memiliki suseptibilitas
negatif.
 Atom-atom penyusun elektron memiliki elektron-elektron yang hampir
semuanya berpasangan, sehingga medan magnet antarelektron tersebut
saling meniadakan.
 Bahan yang sedikit menolak pengaruh gaya magnet dari luar.
 Contoh bahan diamagnetik adalah bismuth, emas, seng, dan sodium
klorida.

InduksiInduksi
ElektromagnetikElektromagnetik
BAB 5BAB 5
Kompetensi Dasar
Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan
dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi
 Memformulasikan konsep induksi Faraday dan arus bolak-balik,
keterkaitannya, serta aplikasinya

A. Gejala Induksi Elektromagnetik
Nilai kuantitas yang menyatakan jumlah garis gaya magnetikNilai kuantitas yang menyatakan jumlah garis gaya magnetik
yang menembus suatu permukaan disebut fluks magnetik. Fluksyang menembus suatu permukaan disebut fluks magnetik. Fluks
magnetik dirumuskan sebagaimagnetik dirumuskan sebagai
Nilai kuantitas yang menyatakan jumlah garis gaya magnetikNilai kuantitas yang menyatakan jumlah garis gaya magnetik
yang menembus suatu permukaan disebut fluks magnetik. Fluksyang menembus suatu permukaan disebut fluks magnetik. Fluks
magnetik dirumuskan sebagaimagnetik dirumuskan sebagai
Dalam bentuk vektor, persamaan di atas dapat
dinyatakan dengan dot product, yaitu:

Aliran arus listrik itu terjadi karena
adanya beda potensial akibat gerakan
magnet ke kumparan yang dinamakan
gaya gerak listrik induksi (GGL induksi).
Michael Faraday
Hukum Faraday berbunyi:
1.Jika jumlah fluks magnetik yang masuk/keluar dari suatu kumparan
berubah, maka pada ujung-ujung kumparan akan timbul GGL induksi.
2.GGL induksi besarnya bergantung pada laju perubahan fluks magnetik
dan banyaknya lilitan pada kumparan

 GGL induksi merupakan ide dasar ditemukannya alat yang
bernama generator.
 Generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik
menjadi energi listrik.
 Berdasarkan arah arusnya, generator dibedakan menjadi
generator arus bolak-balik atau alternating current (AC)
dan generator arus searah atau direct current (DC).
B. GeneratorB. GeneratorB. GeneratorB. Generator

1. Generator arus bolak-balik (AC)1. Generator arus bolak-balik (AC)
kumparan diputar dalam medan magnet yang dihasilkan di antara celah kutub
utara-selatan maka arus pada cincin luar akan mengalir masuk, sedangkan
pada cincin dalam akan mengalir keluar. Pada saat kumparan berputar
setengah putaran kedua, maka arah arus akan mengalir dengan berbalik arah,
yaitu pada cincin luar arus akan mengalir keluar, sedangkan pada cincin dalam
arah arus akan mengalir masuk. Begitu seterusnya. Jika kumparan berputar
terus-menerus, maka setiap kumparan berputar setengah putaran, dan arus
yang dihasilkan akan berbalik arah secara bergantian. Akibatnya, akan
terbentuk arus listrik bolak-balik (AC).
GGL induksi merupakan ide dasar
ditemukannya alat yang bernama
generator. Generator adalah mesin
yang mengubah energi kinetik
menjadi energi listrik. Berdasarkan
arah arusnya, generator dibedakan
menjadi generator arus bolak-balik
atau alternating current (AC) dan
generator arus searah atau direct
current (DC).
Arus induksi yang
dihasilkan generator
AC.

2. Generator arus searah (DC)2. Generator arus searah (DC)2. Generator arus searah (DC)2. Generator arus searah (DC)
Prinsip generator DC miripPrinsip generator DC mirip
dengan generator AC.dengan generator AC.
Perbedaan generator DCPerbedaan generator DC
dengan generator AC adalahdengan generator AC adalah
pada cincin sikatnya. Padapada cincin sikatnya. Pada
generator AC terdapat duagenerator AC terdapat dua
buah cincin sikat, sedangkanbuah cincin sikat, sedangkan
pada generator DC hanyapada generator DC hanya
terdapat sebuah cincin sikatterdapat sebuah cincin sikat
yang dibelah menjadi duayang dibelah menjadi dua
pada Tengahtengahnya.pada Tengahtengahnya.
Arus induksi yang dihasilkan generator DC.

1. Transformator1. Transformator step-upstep-up
Transformator ini digunakan untuk menaikkan tegangan. Jumlah lilitan
kumparan primer lebih sedikit dibanding jumlah lilitan kumparan
sekunder.
2. Transformator2. Transformator step-downstep-down
Transformator ini digunakan untuk menurunkan tegangan. Jumlah
lilitan pada kumparan primer lebih banyak dibanding jumlah lilitan
pada kumparan sekunder

Pada transformator berlaku persamaan:

D. Induktansi
Besarnya GGL induksi diri menurut Faraday bergantung pada laju perubahan
fluks magnetik. Kemudian hal ini dikembangkan oleh Yoseph Henry dan
mampu menemukan hubungan GGL induksi diri ε dengan laju perubahan
kuat arus terhadap waktu. Secara matematis, penemuan ini dinyatakan:
Keterangan:
L : induktansi diri (henry, (H))
ΔI : perubahan arus listrik (ampere, (A))
Δt : perubahan waktu (sekon, (s))
Untuk mencari besar induktansi diri, Anda cukup dengan melihatUntuk mencari besar induktansi diri, Anda cukup dengan melihat
perbedaan antara solenoida dan toroida dari penampangnya.perbedaan antara solenoida dan toroida dari penampangnya.

Keterangan:
L : induktansi diri solenoida (H)
μ0 : permeabilitas vakum/udara (4π x 10-7 Wb/A.m)
l : panjang solenoida (m)
Keterangan:
L : induktansi diri solenoida (H)
μ0 : permeabilitas vakum/udara (4π x 10-7 Wb/A.m)
2. Laju arus pada rangkaian induktor
Rangkaian yang terdiri atas sebuah tegangan (ε), sebuah
hambatan (R), sebuah induktor (L), dan sebuah sakelar (s). Bila
sakelar ditutup, maka akan terjadi aliran arus listrik.
Rangkaian induktor
Akibat adanya laju pertumbuhanAkibat adanya laju pertumbuhan
arus inilah pada induktor (arus inilah pada induktor (L)L)
timbul GGL induktansi diri,timbul GGL induktansi diri,
sehingga dapat dijelaskan bahwasehingga dapat dijelaskan bahwa
induktor yang dipasang padainduktor yang dipasang pada
rangkaian berperan sebagairangkaian berperan sebagai
penghasil GGL penentang.penghasil GGL penentang.

3. Energi yang tersimpan pada induktor3. Energi yang tersimpan pada induktor
Agar mendapatkan persamaan energi, Anda perlu
menghubungkan beberapa rumus yang telah Anda
ketahui sebelumnya. Pertama, Anda perlu mengingat
rumus mengenai daya.
Keterangan:
B : medan magnet (tesla)
A : luas penampang (m2)

Keterangan:
M : induktansi silang (henry (H))
N1 : jumlah lilitan kumparan 1
N2 : jumlah lilitan kumparan 2
A : luas penampang (meter)
I : arus listrik (ampere)
4. Induktansi silang4. Induktansi silang4. Induktansi silang4. Induktansi silang

Arus Bolak BalikArus Bolak Balik
BAB 6BAB 6
Kompetensi Dasar
Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam
berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi
 Memformulasikan konsep induksi Faraday dan
arus bolak-balik serta penerapannya

Tegangan dan Arus Bolak-BalikTegangan dan Arus Bolak-Balik
Dari grafik tersebut, hubungan
tegangan bolak-balik dengan selang
waktu tertentu membentuk fungsi sinus.
Oleh karena itu, tegangan seperti ini
sering disebut dengan tegangan
sinusoidal.
Grafik dari tegangan
bolak-balik.
Menurut Michael Faraday, jika sebuah kumparan melingkupi sejumlah garis gaya
magnet dan jumlah garis gaya magnet ini berubah maka akan menghasilkan
tegangan listrik induksi atau sering disebut GGL atau GGL induksi. Jika terdapat N
lilitan dan garis gaya yang berubah-ubah Φ, maka GGL ditulis dengan
persamaan:

Untuk generator besarnya GGL
dicari dengan rumus:
Grafik tegangan dan arus bolak-balik yang memiliki fase
sama digambarkan sebagai berikut.

Tegangan bolak-balik pada hambatan.

Rangkaian Arus Bolak-balik
Rangkaian AC yang terdiri atas resistor murni
Rangkaian arus AC
yang terdiri atas
hambatan murni.
Diagram fasor dari
rangkaian hambatan
murni pada arus AC.
rangkaian terdiri atas hambatan
murni dan sumber tegangan
bolak-balik. Rangkaian tersebut
dinamakan rangkaian resistif.
Rangkaian dialiri arus sebesar
I=Imaks sin ωt, sehingga menurut
Hukum Ohm diperoleh persamaan
V=Vmaks sin ωt.
Rangkaian AC yang terdiri atas induktor murni

Grafik hubungan arus terhadap tegangan adalah sebagai berikut.
Dari grafk di atas dapat diketahui jika I bernilai nol, maka V sudah
bernilai maksimum dan saat V bernilai nol, maka I masih berada pada
posisi maksimum. Hal tersebut dapat digambarkan dengan diagram
fasor sebagai berikut.

Rangkaian AC yang terdiri atas kapasitor murni

Rangkaian seri R dan L pada arus AC
Rangkaian arus AC yang terdiri atas
rangkaian seri R dengan L.

Rangkaian Seri R dan C pada Arus AC
Rangkaian arus AC yang
terdiri atas rangkaian seri R
dengan C

Rangkaian seri L dan C pada arus AC
Pada rangkaian di samping terdiri atas
induktor dan kapasitor yang dipasang
secara seri dan dihubungkan dengan
tegangan AC yang menghasilkan arus
sebesar I = Imaks sin ωt. Untuk mencari
persamaan pada rangkaian ini, Anda
perlu mencari hubungan
antartegangan pada induktor dan
tegangan pada kapasitor

Gambar di samping terlihat bahwa
rangkaian terdiri atas hambatan,
induktor, dan kapasitor. Ketiga
komponen ini dihubungkan dengan
sumber tegangan arus AC sehingga
timbul arus pada rangkaian sebesar
I=Imaks sin ωt.
Rangkaian seri R, L, dan C pada arus AC

Rangkaian resonansi
Rangkaian R, L, dan C pada arus AC
akan mengalami resonansi bila XL
= XC sehingga Anda dapat mencari
hubungan kedua besaran ini
sebagai berikut.
Daya pada Rangkaian AC
Pada saat terjadi resonansi, Z mempunyai harga minimum sehingga dalam
rangkaian itu terjadi arus maksimum. Rangkaian resonansi banyak dimanfaatkan
dalam bidang elektronika. Misalnya, untuk penala/pemilih gelombang pada pesawat
radio penerima supaya diperoleh frekuensi gelombang yang sama dengan frekuensi
gelombang radio pemancar.

DualismeDualisme
Gelombang PartikelGelombang Partikel
BAB 7BAB 7
Kompetensi Dasar
Menganalisis berbagai besaran fisis pada gejala kuantum dan batas-
batas berlakunya relativitas Einstein dalam paradigma fisika modern
 Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup
hakikat dan sifat-sifat radiasi benda hitam serta penerapannya.

Radiasi Benda HitamRadiasi Benda Hitam
Menurut Stefan-Boltzmann, jumlah energi radiasi dari energi
gelombang elektromagnetik yang dipancarkan per satuan
waktu per satuan luas dari sebuah benda akan berbanding lurus
dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya. Secara matematis
dapat dituliskan sebagai berikut.

Pergeseran Wien
Wien merumuskan bahwa perkalian antara panjang gelombang
maksimum dengan suhu mutlaknya merupakan hasil yang tetap, yang
dirumuskan sebagai:
Grafik intensitas radiasi
(I) terhadap panjang
gelombang (λ).
Intensitas radiasi maksimum akan bergeser ke
panjang gelombang yang pendek jika suhu benda
hitam naik. Pada suhu 4.000 K, intensitas cahayanya
berada pada daerah sinar tampak. Panjang
gelombang cahayanya maksimum dengan
suhu T saat intensitas radiasi mencapai harga
maksimum. Hubungan ini diperoleh dari hasil
eksperimen dengan benda hitam.

Teori Rayleigh-Jeans
 Rayleigh - Jeans menentukan hubungan energi radiasi dengan frekuensi
gelombang.
 Hukum pergeseran Wien hanya menjelaskan hubungan antara energi
radiasi terhadap panjang gelombang dengan cara mencari fungsi
matematis yang sesuai dengan kurva (spektrum), sehingga tidak dapat
menjelaskan tentang benda hitam.
 Rayleigh dan Jeans menjelaskan radiasi termal berdasarkan modus vibrasi
(getaran) pada rongga benda hitam. Sesuai dengan hukum ekuipartisi
energi, maka setiap partikel dalam benda hitam akan mempunyai
energi untuk setiap derajat kebebasannya yaitu sebesar:

Teori Kuantum Max Planck
Max Planck mendapatkan fakta bahwa rumus Wien cocok untuk radiasi
benda hitam, jika dilakukan pengembangan secara teoretis. Planck juga
berhasil memperbaiki teori Rayleigh-Jeans yang akhirnya akan sesuai
dengan spektrum radiasi benda hitam. Menurut Planck, energi merupakan
paket-paket energi yang disebut dengan kuanta, dapat dikatakan pula bahwa
energi bersifat diskret. Energi gelombang elektromagnetik dalam benda hitam
dirumuskan dengan

Efek FotolistrikEfek Fotolistrik
Efek fotolistrik
dijelaskan oleh Einstein
seperti gbr di samping.
Albert Einstein menerangkan tentang fotoelektron
dengan menggunakan hipotesis dari Max Planck, yaitu
cahaya merupakan paket-paket energi (foton) yang
besarnya . Setiap elektron foto hanya mampu
menangkap satu foton. Energi foton digunakan untuk
melepaskan elektron dari permukaan logam, dan sisa
energinya digunakan untuk bergerak atau sebagai
energi kinetik. Dari hipotesis di atas dapat dirumuskan:

Efek Compton
Compton menganggap foton (gelombang elektromagnetik) sebagai materi.
Karena dianggap sebagai materi, foton mempunyai momentum, sehingga
tumbukan antara foton sebagai materi dan elektron dalam lempengan berlaku
hukum kekekalan momentum.

Teori Gelombang de Broglie
 Cahaya memiliki sifat kembar, yaitu sebagai gelombang sekaligus
sebagai partikel (materi).
 Berangkat dari sifat kembar cahaya, Louise de Broglie berpikiran,
apa salahnya jika materi (partikel) juga memiliki sifat gelombang.
 Dalam rangka menindaklanjuti pikirannya itu, de Broglie membuat
hipotesis bahwa partikel elektron juga mempunyai sifat gelombang.
 Untuk membuktikan hipotesisnya tersebut, de Broglie mencari hubungan
antara ciri khas besaran gelombang, yaitu panjang gelombang dan
besaran partikel, yaitu momentum.

Pola difraksi elektron-elektron yang
terhambur dari logam alumunium
membentuk pola yang unik.
Hasil percobaan yang dilakukan oleh
Davisson dan Germer menggunakan
partikel elektron menunjukkan pola
difraksi yang tepat sama dengan pola
difraksi sinar-X pada panjang gelombang
yang sama. Dengan demikian, partikel
seperti elektron juga dapat menunjukkan
sifat gelombang seperti yang diramalkan
de Broglie.

PerkembanganPerkembangan
Teori AtomTeori Atom
BAB 8BAB 8
Kompetensi Dasar
Menganalisis berbagai besaran fsis pada gejala kuantum dan batas-
batas berlakunya relativitas Einstein dalam paradigma fisika modern
 Mendeskripsikan perkembangan teori atom.

Pendukung Perkembangan Teori AtomPendukung Perkembangan Teori Atom
Penemuan sinar katode
 Partikel pertama penyusun atom
yang ditemukan adalah elektron.
 Hal ini dapat dijelaskan dengan
menggunakan percobaan sinar
katode.
 Pada percobaan sinar katode
digunakan tabung perlucutan
berupa tabung kaca yang berisi
dua elektrode (katode dan anode)
serta berisi gas dan kedua elektrode
dihubungkan dengan tegangan tinggi

Sifat-sifat sinar katode adalah :
1. Bergerak menurut garis lurus.
2. Terdiri atas partikel negatif (elektron).
3. Dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet.
4. Dapat menyebabkan fuoresensi.
5. Dipancarkan tegak lurus permukaan katode.
6. Menghasilkan efek panas.
7. Dapat melewati logam tipis.
8. Dapat menghitamkan pelat foto.
9. Dapat menimbulkan sinar-X dari anode.
10. Dapat difokuskan dengan katode yang cekung.

Sinar-X
Wilhem Conrad Rontgen
Menemukan sinar-X dari percobaan
menggunakan sinar katode.
 Sinar katode yang berkecepatan tinggi,
menumbuk dinding kaca sehingga dinding
kaca berpendar dan memancarkan
cahaya hijau.
 Meskipun cahaya hijau tersebut ditutup
dengan penghalang, namun film potret
masih dapat dihitamkan oleh sebuah sinar
yang keluar dari kaca.
 Cahaya yang keluar tak tampak dan
berdaya tembus tinggi tersebut oleh
Wilhem Rontgen disebut dengan sinar-X
(Sinar Rontgen).

Sinar-X Bremstrahlung atau pengereman
Jika pada tabung katode diletakkan logam
di antara katode dan anode, maka
elektron yang keluar dari katode menuju
anode akan menumbuk logam
penghalang dengan energi kinetik:
Saat terjadi tumbukan antara elektron
dengan logam, maka berlaku Hukum
Kekekalan Momentum yang
menyebabkan energi kinetik elektron
berkurang.
Keterangan

Sinar-X Karakteristik
Saat sinar katode bergerak menumbuk
atom pada logam, maka logam akan
mengionisasi elektron pada atom untuk
lintasan-lintasan dalam, sehingga pada
lintasan elektron tersebut akan
kehilangan elektron yang akan diisi oleh
elektron dari lintasan atau kulit di
atasnya. Berpindahnya elektron dari kulit
luar menuju kulit yang lebih dalam
akan menghasilkan sinar-X karakteristik.
Saat sinar katode bergerak menumbuk
atom pada logam, maka logam akan
mengionisasi elektron pada atom untuk
lintasan-lintasan dalam, sehingga pada
lintasan elektron tersebut akan
kehilangan elektron yang akan diisi oleh
elektron dari lintasan atau kulit di
atasnya. Berpindahnya elektron dari kulit
luar menuju kulit yang lebih dalam
akan menghasilkan sinar-X karakteristik.
Transisi elektron yang
menghasilkan sinar-X karakteristik
akibat kekosongan kulit K adalah:
dari kulit L ke kulit K disebut
dengan sinar-X Kα.
dari kulit M ke kulit K disebut
dengan sinar-X Kβ,
dari kulit N ke kulit K disebut
dengan sinar-X Kγ dan
Adapun untuk transisi elektron yang
menuju kulit L akan menghasilkan sinar-
X karakteristik:
dari kulit M ke kulit L disebut dengan
sinar-X Lα;
dari kulit N ke kulit L disebut dengan
sinar-X Lβ;
 dari kulit O ke kulit L disebut
dengan sinar-X Lγ dan seterusnya.

Manfaat sinar-X, antara lain:
1.Mendiagnosis struktur tubuh manusia yang selanjutnya disebut
dengan radiography, yang dapat digunakan untuk menentukan letak
keretakan tulang, adanya logam dalam tubuh manusia seperti
peluru dan sebagainya.
2.Dapat menghancurkan beberapa penyakit seperti tumor dan
pertumbuhan kanker, disebut dengan radiotherapy.
3.Mendeteksi kerusakan sambungan logam dan keretakan pada
logam. Hal tersebut penting dalam dunia industri.
4.Mendeteksi logam yang disimpan dalam tubuh manusia atau di
tempat tersembunyi, misalnya tas yang biasanya digunakan di
bandara.
5.Menunjukkan gejala interferensi dan difraksi gelombang.
6.Sebagai teleskop, dalam penggunaannya untuk mengambil
gambar benda-benda angkasa.

Sifat-sifat sinar-X
Merambat menurut garis lurus.
Tidak menyimpang dalam medan listrik dan medan magnet.
Dapat menembus bahan-bahan dengan ketebalan tertentu.
Dapat menghitamkan pelat film.
Dapat memendarkan beberapa bahan.
Memiliki energi yang tinggi sehingga dapat mengionisasi
molekul-molekul yang dilewatinya.
Dapat mengeluarkan elektron foto dari permukaan logam.

Percobaan Thomson
Percobaan Thomson dilakukan dengan
cara menggunakan tabung sinar katode
untuk menentukan harga perbandingan
antara muatan listrik sebuah elektron
dengan massanya.
Thomson berhasil menghitung
perbandingan antara muatan listrik dan
massa elektron yang besarnya adalah e/m
= 1,758803 x 10 C/kg.11
Model atom Thomson
menyatakan bahwa atom
berbentuk bulat padat dengan
muatan positif terdistribusi merata
di seluruh bagian atom. Muatan
positif dinetralkan dengan elektron
yang bermuatan negatif yang
tersebar di antara muatan-muatan
positif, seperti biji yang terdapat
dalam buah semangka.
Besarnya massa elektron dapat
diperoleh dari muatan elektron yang
diperoleh Millikan dengan persamaan
e/m pada percobaan Thomson, yaitu m =
9,1 x 10 kg.-31

Hasil percobaan yang dilakukan Geiger -
Marsden yang kemudian dirumuskan oleh
Ernest Rutherford adalah sebagai berikut.
Sebagian besar partikel-α menembus
lempeng logam tanpa dibelokkan, sehingga
disimpulkan bahwa sebagian besar ruang
dalam atom adalah kosong.
Sangat sedikit partikel-α yang dipantulkan.
Hal ini dapat disimpulkan bahwa partikel-α
telah menumbuk bagian sangat keras dalam
atom yang disebut dengan inti atom. Ukuran
inti atom sangat kecil dari ukuran atom itu
sendiri.
Sebagian kecil partikel-α dibelokkan, maka
dapat disimpulkan bahwa muatan inti atom
adalah positif, karena sejenis dengan muatan
partikel-α yaitu positif.
Dari hasil percobaan hamburan partikel-α,
Rutherford mengajukan model atom
Rutherford sebagai berikut.
Dalam suatu atom terdapat pusat inti,
yang di dalamnya tersimpan muatan positif.
Inti ini disebut dengan inti atom atau nukleon.
Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron
pada jarak yang relatif jauh. Total muatan
negatif elektron sama dengan muatan positif
inti atom, sehingga atom secara keseluruhan
bermuatan netral.
Inti atom menempati suatu volume atom
yang sangat kecil, tetapi massa atom hampir
sama dengan massa inti atom.
Gerak elektron diperlukan agar elektron
tidak jatuh ke inti atom dan dalam hal ini
gaya elektrostatis selama mengelilingi inti
atom sama dengan gaya sentripetal.
Dalam reaksi kimia yang berperan adalah
elektron terluar yang disebut dengan elektron
valensi.

 Postulat pertama Bohr menyatakan bahwa elektron mengorbit
inti atom dalam lintasan-lintasan tertentu dan dalam keadaan
stasioner.
 Postulat kedua Bohr menyatakan bahwa jika atom menyerap
energi sebesar beda tingkat energi dalam atau elektronnya
berpindah dari orbit dalam ke orbit luar, maka atom dalam
keadaan tereksitasi
 Postulat pertama Bohr menyatakan bahwa elektron mengorbit
inti atom dalam lintasan-lintasan tertentu dan dalam keadaan
stasioner.
 Postulat kedua Bohr menyatakan bahwa jika atom menyerap
energi sebesar beda tingkat energi dalam atau elektronnya
berpindah dari orbit dalam ke orbit luar, maka atom dalam
keadaan tereksitasi
Pada atom berelektron banyak,
elektron-elektron bergerak mengelilingi
inti dikelompokkan ke dalam bilangan
kuantum (n, l, ml, s).
a. Bilangan kuantum utama (n).
b. Bilangan kuantum orbital (l).
c. Bilangan kuantum magnetik (ml).
d. Bilangan kuantum spin (ms).

Wolfgang Pauli, ilmuwan berkebangsaan Austria menyatakan,
“Dalam sebuah atom, tidak mungkin terdapat dua elektron yang
memiliki keempat bilangan kuantum (n, l, m l, ms) yang sama”.
Prinsip ini kemudian dikenal dengan prinsip eksklusi (larangan) Pauli
Terdapat dua aturan dalam menentukan susunan elektron, yaitu sebagai
berikut.
Elektron dalam suatu atom selalu mengisi lebih dahulu keadaan
yang mempunyai energi lebih rendah.
Hanya terdapat satu elektron dalam keadaan kuantum tertentu.

Hukum periodik unsur-unsur menyatakan, “Apabila unsur-unsur disusun
berturut-turut berdasarkan berat atomnya maka unsur tersebut
menunjukkan sifat-sifat yang berulang secara periodik”.
Tabel Periodik Unsur-unsur

Energi ionisasi merupakan energi yang diperlukan
sebuah elektron untuk melepaskan dari ikatan yang
paling lemah suatu atom netral atau suatu ion.
Energi ionisasi merupakan energi yang diperlukan
sebuah elektron untuk melepaskan dari ikatan yang
paling lemah suatu atom netral atau suatu ion.
Afinitas elektron merupakan ukuran mudah atau
sukarnya sebuah atom menangkap sebuah elektron dan
berubah menjadi ion negatif.
Afinitas elektron merupakan ukuran mudah atau
sukarnya sebuah atom menangkap sebuah elektron dan
berubah menjadi ion negatif.
Energi Ionisasi dan AfinitasElektronEnergi Ionisasi dan AfinitasElektron
Energi Ionisasi Unsur (kkal/mol)

RelativitasRelativitas
BAB 9BAB 9
Kompetensi Dasar
Menganalisis berbagai besaran fisis pada gejala kuantum dan batas-batas
berlakunya relativitas Einstein dalam paradigma fisika modern
 Menformulasikan teori relativitas khusus untuk waktu,
panjang, dan massa serta kesetaraan massa dengan energi
yang diterapkan dalam teknologi.

Teori RelativitasTeori Relativitas
Transformasi Galileo
Benda dikatakan bergerak bila kedudukan
benda terhadap titik acuan berubah. Jadi,
benda bergerak bersifat relatif.
Benda dikatakan bergerak bila kedudukan
benda terhadap titik acuan berubah. Jadi,
benda bergerak bersifat relatif.

Medium Rambatan GelombangMedium Rambatan Gelombang
Ahli yang bernama Albert A.
Michelson dan E.W. Morley
melakukan riset percobaan
menguji keberadaan eter.
Keberadaan eter diuji dengan
mengukur kelajuan eter
menggunakan alat yang
dinamakan interferometer.
Tampak perahu A yang bergerak
menyeberangi sungai dan perahu B
searah dengan arus sungai, masing-
masing dengan kecepatan c terhadap
bumi melalui sungai yang memiliki
kecepatan alir u terhadap bumi. Jika
perahu B bergerak sehingga menempuh
jarak d, kecepatan perahu menjadi c + u,
maka waktu tempuh:
Percobaan Michelson-MorleyPercobaan Michelson-Morley

Teori relativitas Einstein menggabungkan beberapa konsep fisika, antara lain
tentang mekanika, magnet, dan listrik. Dengan perkembangan teori relativitas khusus,
Einstein mengemukakan dua postulat berikut.
Semua hukum fisika berlaku sama untuk semua kerangka acuan yang inersial
(lembam).
Kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah konstan untuk setiap
pengamat.Postulat ini menimbulkan perbedaan sudut pandang tentang kecepatan
dengan relativitas Newton. Menurut relativitas Newton, kecepatan cahaya pada
kerangka acuan S dan S’ berbeda.
Postulat EinsteinPostulat Einstein

Transformasi LorentzTransformasi Lorentz
Keunggulan transformasi Lorentz dibandingkan dengan transformasi Galileo
terletak pada kesesuaian dengan postulat Einstein, yaitu transformasi yang
berlaku pada kerangka acuan apa saja, kelajuan cahaya dalam ruang hampa
adalah c.
Transformasi Lorentz dapat ditulis dengan persamaan:

Kecepatan menurut teori relativitas EinsteinKecepatan menurut teori relativitas Einstein
Teori relativitas Einstein diterapkan dengan aturan menjumlah kecepatan
dengan

Medium Rambatan GelombangMedium Rambatan Gelombang
Kontraksi panjangKontraksi panjang
Akibat teori relativitas adalah tidak ada panjang dan waktu secara mutlak.
Panjang suatu benda yang bergerak bergantung dari pengamat.

Dilatasi waktuDilatasi waktu
Ketika membahas mengenai transformasi
Lorentz, di situ terdapat tinjauan waktu
pada teori relativistik. Transformasi
Lorentz menduga ketika terdapat alat
pengukur waktu (misalnya jam) bergerak
dengan kecepatan terhadap pengamat,
maka waktu yang dihasilkan tidak sama
untuk kerangka acuan S dan S’.
Massa relativistikMassa relativistik
Menurut teori relativistik Einstein, terdapat perbedaan massa benda yang bergerak
terhadap pengamat di kerangka acuan S dan benda yang diam terhadap pengamat
di
kerangka acuan S’.
Menurut transformasi Lorentz,
waktu yang dilihat oleh pengamat
di S adalah:
Einstein memberikan
hubungan massa dengan
keadaan benda tersebut
dengan persamaan:

Momentum relativistikMomentum relativistik
Energi relativistikEnergi relativistik
Persamaan yang sesuai untuk benda bergerak
dengan kecepatan relativistik adalah momentum
relativistik.

FISIKA INTIFISIKA INTI
BAB 10BAB 10
Kompetensi Dasar
Menunjukkan penerapan konsep fIsika inti dan
radioaktiftas dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.
 Mengidentifikasi karakteristik inti atom dan
radioaktivitas.

Inti AtomInti Atom
 Menurut teori atom Rutherford, atom terdiri atas inti atom yang
bermuatan listrik positif yang terletak di pusat atom dan hampir
seluruh massa atom terpusat pada inti atom.
 Tahun 1932 ilmuwan bernama Chadwick menyatakan bahwa inti
atom tidak hanya terdiri atas proton saja melainkan proton dan
neutron.
Jumlah proton dan neutron sebagai penyusun atom dilambangkan
dengan:
Keterangan:
X : inti atom/nuklida
A : nomor massa yang melambangkan jumlah proton (p) dan neutron (n)
Z : nomor atom yang melambangkan jumlah proton (p)

Inti atom digambarkan sebagai bola, sehingga jari-jarinya dapat
dihitung dengan:

RadioaktivitasRadioaktivitas
Proses pemancaran sinar secara spontan akibat inti yang tidak stabil (sinar
radioaktif) kebanyakan terjadi pada unsur-unsur berat yang memiliki nomor atom
lebih dari 83. Sinar radioaktif dibagi menjadi tiga, yaitu sinar alfa (α), sinar betta (β),
dan gamma (γ).
Bila terdapat inti atom yang meluruh dengan memancarkan sinar α, maka nomor
massanya berkurang 4 dan nomor atomnya berkurang dari inti semula. Jika inti mula-
mula adalah mengalami peluruhan dengan memancarkan sinar α,maka reaksi
kimia ditulis dengan:
Sinar radioaktif

Waktu paruh
Dosis serap
Waktu yang diperlukan unsur radioaktif untuk meluruh
hingga jumlah intinya tinggal separuh disebut waktu
paruh.
Jumlah energi radiasi yang diserap oleh satu satuan
massa bahan dinamakan dosis serap.
Waktu paruh
Alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya
radioaktif dinamakan detektor.
•Kamar kabut Wilson,
•Pencacah Geiger Muller,
•Alat pencacah kelipatan (sintilator), dan
•Emulsi film.

Reaksi IntiReaksi Inti
Reaksi pelapukan merupakan reaksi inti atom yang
disebabkan inti atom
memancarkan partikel-partikel
Reaksi disintegrasi
Reaksi fusi (Penggabungan)
reaksi yang disebabkan inti atom
ditembak dengan suatu partikel,
sehingga akan terjadi
ketidakstabilan
reaksi inti yang menghasilkan inti
yang setengah berat, partikel-
partikel kecil, dan energi yang
besar
Reaksi fisi (Pembelahan)
reaksi penggabungan inti-inti
atom ringan menjadi inti atom
yang lebih berat disertai dengan
timbulnya energi

Gelombang Dasar

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (17)

Similar to Gelombang Dasar

Similar to Gelombang Dasar (20)

More from radar radius

More from radar radius (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Gelombang Dasar