SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 32
Downloaden Sie, um offline zu lesen
RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN (RPP)
Satuan Pendidikan : SMA
Kelas/Semester : XII/I
Mata pelajaran : Fisika
Topik/Materi Pokok : Konsep dan Fenomena Kuantum
Tema : Efek Compton & Produksi Pasangan
Pertemuan ke : 3
Alokasi Waktu : 2 x 45 menit
A. Kompetensi Inti
KI. 1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.
KI. 2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli
(gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan
menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam
berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam
menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.
KI. 3 Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual,
prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu
pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan
kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena
dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang
spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.
KI. 4 Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait
dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak
secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah
keilmuan
B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi Dasar (dari KI1, KI2,
KI3, KI4)
Kompetensi Dasar Indikator Pencapaian KD
1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang
menciptakan dan mengatur alam jagad
Mengagumi kebesaran Tuhan yang menciptakan
dan mengatur alam jagad raya melalui fenomena
raya melaluipengamatan fenomena
alam fisis dan pengukurannya
kuantum (perkembangan tentang dunia
mikroskopik)
2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah
(memiliki rasa ingin tahu; objektif;
jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati;
bertanggung jawab; terbuka; kritis;
kreatif; inovatif dan peduli
lingkungan) dalam aktivitas sehari-
hari sebagai wujud implementasi sikap
dalam melakukan percobaan ,
melaporkan, dan berdiskusi
1. Menumbuhkan sikap ilmiah, rasa ingin tahu,
disiplin, tanggungjawab dan kerjasama pada proses
pembelajaran konsep dan fenomena Kuantum
2. Tekun, jujur, dan tanggungjawab dalam
melaksanakan tugas
3.10 Memahami fenomena efek fotolistrik
dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari
1. Menjelaskan prinsip radiasi kalor, intensitas
radiasi benda hitam dan teori foton
2. Menjelaskan pengertian efek fotolistrik,
energi ambang dan energi kinetik maksimum
fotoelektron.
3. Menjelaskan pengaruh intesitas foton
terhadap jumlah fotoelektron dan pengaruh
frekuensi terhadap energi kinetik maksimum
fotoelektron
4. Menjelaskan pengertian efek compton
5. Menganalisis diagram tumbukan foton
dengan elektron bebas dan diagram tumbukan
foton dengan elektron bebas
6. Menerapkan hukum kekekalan energi dan
hukum kekekalan momentum untuk
penjabaran panjang gelombang compton
7. Menganalisis percobaan sinar x dan produksi
sinar x
4.10 Menyajikan hasil analisis data
tentang penerapan efek fotolistrik
dan sinar X dalam kehidupan sehari-
hari
1. Menjelaskan penerapan efek fotolistrik pada
mesin fotocopy dan sel surya.
2. Menjelaskan penerapan sinar x pada mesin
foto Rontgen, mesin pengecekan bagasi bandara
C. Tujuan Pembelajaran
Pertemuan 1
1. Melalui video, siswa dapat menjelaskan radiasi kalor dan menumbuhkan rasa
ingin tahu serta dapat mensyukuri kebesaran Tuhan.
2. Melalui diskusi, siswa dapat menjelaskan intensitas radiasi benda hitam dengan
tepat dan teliti
3. Melalui diskusi, siswa dapat menganalisis tentang teori foton dengan penuh
tanggung jawab dan teliti.
Pertemuan 2
1. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menjelaskan pengertian
efek fotolistrik, energi ambang, energi kinetik maksimum fotoelektron dengan
benar.
2. Setelah melakukan percobaan virtual, siswa dapat menerapkan persamaan energi
kinetik fotoelektron untuk menyelesaikan permasalahan dengan tepat dan benar.
3. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi siswa dengan bimbingan guru,
siswa dapat menjelaskan aplikasi efek fotolistrik dalam kehidupan sehari-hari,
seperti mesin fotocopy dan sel surya dengan rasa tanggung jawab serta
mensyukuri kebesaran Tuhan
Pertemuan 3
1. Setelah menonton video compton yang ditayangkan guru, siswa dapat
menjelaskan terjadinya efek compton dan menumbuhkan rasa ingin tahu siswa
2. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menggambarkan
diagram tumbukan dan momentum tumbukan foton dengan elektron bebas
dengan tepat.
3. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menerapkan hukum
kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum untuk penjabaran pergeseran
panjang gelombang compton dengan benar dan tepat.
4. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menganalisis terjadinya
produksi pasangan dengan benar.
Pertemuan 4
1. Setelah menonton video sinar x yang ditayangkan guru, siswa dapat menjelaskan
sifat sinar x dan menumbuhkan rasa ingin tahu siswa
2. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menganalisis sifat-sifat
dan spektum sinar x serta persamaan panjang gelombang minimum pada sinar x
dengan tepat.
3. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi siswa, siswa dapat menjelaskan
aplikasi sinar x dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada mesin foto Rontgen,
mesin pengecekan bagasi bandara dengan rasa penuh tanggung jawab serta
menambah rasa syukur kepada Tuhan YME
D. Materi
1. Pertemuan Pertama
Radiasi Kalor
Radiasi kalor merupakan pemancaran energi kalor oleh permukaan suatu benda ke
lingkungannya. Energi kalor yang dipancarkan bergantung pada sifat permukaan
benda, suhu benda (T), luas permukaan benda (A), dan waktu (t)
Energi Radiasi
tATeE 4

Dengan :
e = Emisivitas = koefisien emisi, 0<e<1
 = tetapan stefan-boltzmann = 5,67 x 10-8 dalam SI
A = luas permukaan benda (m2)
T = suhu mutlak benda (K) dimana T = t (0C) + 273
Daya Radiasi :
P = E/t
Intensitas Radiasi :
0A
P
I 
A0 = luasan yang ditembus oleh radiasi kalor (seringnya berupa luasan bola 4 π R2)
Benda hitam sempurna memiliki nilai e = 1
Intensitas Radiasi Benda Hitam
Benda hitam pada suhu tertentu akan meradiasi energi dalam bentuk gelombang
elektromagnetik dengan panjang gelombang yang bervariasi. Hubungan antara
panjang gelombang pada intensitas maksimum dan saat suhu mutlaknya tertentu
diselidiki oleh Wien didapat grafik seperti di bawah :
Dari grafik dapat dirumuskan (pergeseran Wien)
CTm .
dengan T = suhu mutlak benda hitam (K) dan C = tetapan pergeseran Wien = 2,90 x
10-3 m K serta m
= panjang gelombang pada intensitas maksimum (m)
Teori foton
Postulat dasar tafsiran kuantum adalah bahwa radiasi elektromagnetik terdiri atas
paket-paket energi diskret yang disebut foton atau kuanta. Tiap-tiap foton memiliki
energi E yang hanya bergantung pada frekuensi radiasi v, dan diberikan oleh ;
hfhvE 

c
hE 
Dengan h = tetapan Planck (6,63 x 10-34 J.s) dan f = frekuensi foton
Dalam berinteraksi, tiap-tiap foton memberikan seluruh energinya atau tidak sama
sekali.
Karena foton bergerak pada kecepatan cahaya, maka menurut teori relativitas khusus,
massa diamnya haruslah nol; oleh karena itu, energi foton seluruhnya adalah energi
kinetik. Jika sebuah foton ada, maka ia bergerak pada kecepatan cahaya, c ; jika ia tak
bergerak dengan kecepatan c, maka ia tak ada. Untuk m0 = 0, hubungan momentum-
energi relatifistis menjadi E = pc. Tiap-tiap foton memiliki momentum sebesar

h
c
hv
c
E
p 
Dari sudut pandangan kuantum, seberkas energi elektromagnetik tersusun atas foton-
foton yang bergerak dengan kecepatan c. Intensitas berkas sebanding dengan jumlah
foton yang menembus suatu satuan luas per satuan waktu. Oleh karena itu, jika
berkasnya monokromatik (satu frekuensi), intensitas I akan diberikan oleh
I = (energi satu foton) x (jumlah foton/luas x waktu )
Terakhir, untuk menyederhanakan perhitungan kita dapat memakai nilai-nilai tetapan
berikut dalam satuan tak baku
0
15
4,12
det.10136,4
AeVkhc
eVh

 
Dengan 1 eV = 10-3 keV = 1,602 x 10-9 J dan 1
0
A
= 10-10 m
2. Pertemuan Kedua
Efek fotolistrik
Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron – elektron dari permukaan
logam (disebut elektron foton) ketika logam tersebut disinari dengan cahaya. Cahaya
yang digunakan dapat berupa cahaya tampak atau radiasi ultra ungu (ultraviolet).
Efek fotolistrik dapat dijelaskan menurut teori foton yaitu:
1. Kenaikkan intensitas cahaya menyebabkan bertambahannya jumlah elektron yang
terlepas, tetapi karena energi elektron tidak bertambah, maka energi kinetik
maksimum elektron foton juga tidak berubah.
2. Kenaikan frekuensi cahaya akan meningkatkan energi kinetik elektron foton yang
memenuhi hubungan 𝐸 𝐾 = ℎ 𝑓 − 𝑊0, dimana w0 = h f0 = energi ambang logam (fungsi
kerja), dan f0 = frekuensi ambang
3. Jika frekuensi cahaya f lebih kecil dari pada frekuensi ambang f0, maka tidak ada
elektron yang terlepas dari permukaan logam, berapapun besarnya intensitas cahaya
yang digunakan.
4. Elektron terlepas dari permukaan logam sesaat setelah penyinaran karena cahaya
bersifat partikel (paket energi) sehingga terjadi transfer energi spontan dari foton ke
elektron dengan interaksi satu – satu.
Gambar 1 efek fotolistrik
Sumber: http://paarif.com/efek-fotolistrik-2/
Energi Ambang
Frekuensi ambang (frekuensi batas) adalah frekuensi terkecil gelombang
elektromagnetik yang mengakibatkan elektron dapat lepas dari logam. Besaran yang
berkaitan adalah fungsi kerja. Fungsi kerja adalah energi ambang logam yang
persamaannya sebagai berikut.
𝑾 𝟎 = 𝒉𝒇 𝟎
dimana: W0 = energi ambang (J)
f0 = frekuensi ambang (s-1)
Tidak sembarangan frekuensi cahaya bisa menghasilkan efek fotolistrik. Efek
fotolistrik dapat terjadi jika frekuensi cahaya yang menyinari katoda lebih besar
daripada nilai tertentu yang dikenal sebagai frekuensi ambang bahan katoda. Tiap
jenis bahan katoda (logam) mempunyai frekuensi yang berbeda – beda.
Energi Kinetik Maksimum Fotoelektron
Maksimum energi kinetik K maks dari sebuah elektron yang dikeluarkan dituliskan
sebagai berikut
di mana h adalah konstanta Planck dan f adalah frekuensi foton. Lambang φ adalah
fungsi kerja (kadang dilambangkan W), yang memberikan energi minimum yang
diperlukan untuk memindahkan elektron terdelokalisasi dari permukaan logam.
Fungsi kerja memenuhi
dimana f 0 adalah frekuensi ambang batas untuk logam. Maksimum energi kinetik
dari sebuah elektron dikeluarkan kemudian
Energi kinetik adalah positif, jadi kita harus memiliki f> f 0 untuk efek fotolistrik
terjadi.
Pengaruh Intensitas Foton Terhadap Jumlah Fotoelektron
Foton dari sinar memiliki energi karakteristik yang ditentukan oleh frekuensi cahaya.
Dalam proses photoemission, jika elektron dalam beberapa bahan menyerap energi
dari satu foton dan dengan demikian memiliki lebih banyak energi daripada fungsi
kerja (energi ikat elektron) dari materi, itu dikeluarkan. Jika energi foton terlalu
rendah, elektron tidak bisa keluar dari materi. Peningkatan intensitas sinar
meningkatkan jumlah foton dalam berkas cahaya, dan dengan demikian
meningkatkan jumlah elektron, tetapi tidak meningkatkan energi setiap elektron yang
dimemiliki. Energi dari elektron yang dipancarkan tidak tergantung pada intensitas
cahaya yang masuk, tetapi hanya pada energi atau frekuensi foton individual. Ini
adalah interaksi antara foton dan elektron terluar.
Elektron dapat menyerap energi dari foton ketika disinari, tetapi mereka
biasanya mengikuti prinsip "semua atau tidak" . Semua energi dari satu foton harus
diserap dan digunakan untuk membebaskan satu elektron dari atom yang mengikat,
atau energi dipancarkan kembali. Jika energi foton diserap, sebagian energi
membebaskan elektron dari atom, dan sisanya dikontribusi untuk energi kinetik
elektron sebagai partikel bebas.
Tidak ada elektron yang dilepaskan oleh radiasi di bawah frekuensi ambang,
karena elektron tidak mendapatkan energi yang cukup untuk mengatasi ikatan atom.
Elektron yang dipancarkan biasanya disebut fotoelektron.
Efek fotolistrik banyak membantu penduaan gelombang-partikel, dimana sistem
fisika (seperti foton dalam kasus ini) dapat menunjukkan kedua sifat dan kelakuan
seperti-gelombang dan seperti-partikel, sebuah konsep yang banyak digunakan oleh
pencipta mekanika kuantum. Efek fotolistrik dijelaskan secara matematis oleh Albert
Einstein yang memperluas kuanta yang dikembangkan oleh Max Planck.
Hukum emisi fotolistrik:
1. Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding
lurus dengan intensitas cahaya yg digunakan.
2. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi di bawah frekuensi ini
fotoelektron tidak bisa dipancarkan.
3. Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak
bergantung pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya.
4. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang
dari 10-9 detik.
Pengaruh frekuensi foton terhadap energi kinetik fotoelektron
Fotoelektron adalah elektron yang tercongkel keluar dari permukaan logam ketika
logam tersebut dikenai oleh suatu berkas tertentu. Einstein menjelaskan bahwa ketika
foton berenergi hf mengenai permukaan logam, foton itu akan memberikan sebagian
energinya (sebesar hf0) untuk melepaskan elektron (fotoelektron). Energi sisanya
(sebesar hf – hf0) dikonversi sebagai energi kinetik fotoelektron. Gerakan fotoelektron
ini menimbulkan arus listrik.
Sehingga, energi kinetik fotoelektron (Ek) dapat dinyatakan sebagai selisih antara
foton (hf) dan energi umtuk mencongkel elektron dari permukaan logam (hf0). Secara
matematis, hipotesis Einstein tersebut dapat dinyatakan sebagai :
𝑬 𝒌 = 𝒉𝒇 − 𝒉𝒇 𝟎
Berdasarkan penjelasan Einstein dapat disimpulkan bahwa:
a. Jika hf = hf0 untuk f < f0 elektronn tidak akan lepas dari ikatan ion permukaan logam.
b. Beda potensial antara katoda dengan anoda V sebanding dengan energi Ek elektron
yang terlepas sesuai persamaan eV = Ek
Dengan e adalah muatan elementer atau besar muatan sebuah elektron, yaitu sebesar
1,6×10-19 C. Jadi satuan energi juga dapat dinyatakan dalam coulomb – volt (C.V)
atau elektron volt (eV).
Cahaya merambat dengan laju c dan hubungan antara frekuensi dan panjang
gelombang 𝑓 = 𝑐/𝜆. Sehingga energi kinetik fotoelektron dalam efekfotolistrik dapat
dinyatakan dengan:
𝑬 𝑲 =
𝒉𝒄
𝝀
−
𝒉𝒄
𝝀 𝟎
Dengan 𝜆0 adalah panjang gelombang karakteristik ambang bahan katoda yang
memenuhi persamaan 𝜆0 = 𝑐/𝑓.
Aplikasi
Berbekal pemahaman efek fotolistrik, ilmuwan mengembangkannya untuk keperluan
kebutuhan hidup sehari – hari.
Mesin fotokopi
Penemu mesin fotokopi adalah Chester F. Carison. Aspek – aspek yang bekerja pada
mesin fotocopy sehingga mesin ini dapat bekerja adalah panas, cahaya, bahan kimia,
dan juga muatan listrik statis. Mesin fotokopi zaman sekarang
menggunakan xerografi, proses kering yang bekerja dengan bantuan listrik maupun
panas. Mesin fotokopi lainnya dapat menggunakan tinta.
Gambar 2 skema mesin fotokopi
Sumber: http://fiqriscientist.blogspot.com/2009/01/bagaimanakah-cara-kerja-mesin-fotocopy.html
Sejarah awal penemuan mesin fotokopi (photocopy dalam bahasa Inggris)
diawali oleh penelitian dan percobaan yang sangat panjang. Awalnya penemu sistem
Xerography, Chester Carlson, mengawali pekerjaannya sebagai penyalin dokumen
paten di sebuah peruahaan analisis paten, Carlson berpikir untuk mempercepat
pekerjaannya yaitu dengan membuat sebuah alat yang bisa mencetak dokumen secara
berulang-ulang. Ia pun membaca berbagai referensi mengenai mesin cetak. Akhirnya,
ia menemukan konsep elektrofotografi, yang sekarang kita kenal sebagai mesin
fotokopi.
Pada 1938, ia membuat eksperimen kecil yang memanfaatkan bubuk jelaga
(karbon) dan penyinaran cahaya dan memindahkan suatu tulisan dari sebuah medium
ke medium yang lain. Ia juga menggunakan konsep yang disebut photo-conductivity,
sebuah proses perubahan elektron jika terkena cahaya. Intinya, dengan proses ini,
gambar bisa digandakan dengan proses perubahan elektron tersebut.
Sebagian besar literatur menyebutkan, temuan Carlson menciptakan proses
mengkopi dengan menggunakan energi elektrostatik, yaitu xenography.
Nama xenography berasal dari bahasa Yunani, radical xeros (kering)
dan graphos(menulis). Karena, dalam prosesnya tidak melibatkan cairan kimia, tak
seperti teknologi sebelumnya. Melalui teknik ini, Chester Carlson telah menemukan
cara yang merombak paradigma penulis ulangan sebuah dokumen, yang nantinya
akan menjadi proses yang disebut fotokopi. Teknik ini kemudian dipatenkan pada 6
Oktober 1942.
3. Pertemuan 3
Efek compton
Seberkas radiasi yang dikenakan pada lempeng (plat tipis) logam akan
mengalami hamburan. Intensitas radiasi terhambur tergantung pada sudut
hamburannya. Gambar berikut menunjukkan susunan peralatan dan hasil
pengamatan hamburan radiasi. Gejala tersebut tidak dapat dijelaskan dengan
memandang radiasi sebagai gelombang klasik.
Gambar. Hamburan Compton
Pada tahun 1923, Compton mempelajari hamburan radiasi tersebut di atas,
dan menerangkan sebagai berikut. Radiasi yang dikenakan pada lempeng logam
berinteraksi dengan elektron bebas dalam logam (tidak selalu menimbulkan efek
fotolistrik walaupun energinyanya cukup). Interaksi antara radiasi dengan elektron
bebas dalam logam berperilaku seperti tumbukan elastis antara dua partikel.
Mekanisme hamburan radiasi (kemudian disebut hamburan Compton atau efek
Compton) tersebut di atas dapat dijelaskan dengan memberlakukan hukum-hukum
kekekalan energi dan momentum linear secara relativistik.
Percobaan Compton merupakan salah satu dari tiga proses yang melemahkan
energi suatu sinarionisasi. Bila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu materi
sebagian daripada energinya akan diberikankepada materi tersebut, sedangkan
sinar itu sendiri akan di sebarkan, sehingga energy radiasi yangdipancarkan lebih
kecil dari energi radiasi yang datang ( panjang gelombang lebih panjang
daripadasebelumnya ).
Hamburan Compton adalah suatu efek yang merupakan bagian interaksi
sebuah penyinaran terhadap suatu materi. Efek Compton adalah salah satu dari tiga
proses yang melemahkan energi suatu sinar ionisasi. Bila suatu sinar jatuh pada
permukaan suatu materi sebagian daripada energinya akan diberikan kepadamateri
tersebut, sedangkan sinar itu sendiri akan di sebarkan. Proses hamburan Compton
dianalisis sebagai suatu interaksi (“tumbukan” dalam pengertian partikel secara klasik) antara
sebuah foton dan sebuah elektron, yang kita anggap diam. Hamburan Compton terjadi
apabila foton dengan energi ℎ𝑣 berinteraksidengan elektron bebas atau elektron
yang tidak terikat dengan kuat oleh inti, yaitu elektron terluar dari atom.Elektron
itu dilepaskan dari ikatan inti dan bergerak dengan energi kinetik tertentu disertai
foton lain dengan energi lebih rendah dibandingkan foton datang. Foton lain ini
dinamakan foton hamburan. Dalam hamburan Compton ini, energi foton yang
datang yang diserap atom diubah menjadi energi kinetik elektron dan foton
hamburan
Gambar a menunjukkan bagaimana tumbukan serupa itu digambarkan,
dengan foton itu digambarkan, dengan poton sinar x menumbuk elektron (yang
muka-muka dalam keadaan diam terhadap sistem koordinator laboratorium) dan
kemudian mengalami hamburan dari arahnya semula sedangkan elekronnya
menerima impulse dan mulai bergerak. Dalam tumbukan ini foton dapat dipandang
sebagai prtikel yang kehilangan sejumlah energi yang besarnya samadengan energi
kinetik K yang diterima oleh elektron, walaupun sebenarnya kita mengamati dua
foton yang berbeda. Jika foton semula mempunyai frekuensi , maka foton hambur
mempunyai frekuensi 𝑣′
sehingga
𝐾𝑒ℎ𝑖𝑙𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑛
ℎ𝑣 − ℎ𝑣′
= 𝐾
Dalam pokok bahasan ini kita ingat bahwa momentum partikel tak bermassa
berkaitan dengan energi menurut persamaan
𝐸 = 𝑝𝑐
Karena energi foton adalah ℎ𝑣, momentumnya adalah
𝑝 =
𝐸
𝑐
=
ℎ𝑣
𝑐
Momentum tidak seperti energi, merupakan kuantitas vektor yang
mempunyai arah dan besar, dan dalam tumbukan momentum harus kekal dalam
masing-masing sumbu dari kedua sumbu yang saling tegak lurus. Bila lebih dari
dua benda yang bertumbukan, tentu saja momentum harus kekas pada masing-
masing sumbu dari ketiga sumbu yang saling tegak lurus). Arah yang dipilih di sini
adalah arah foton semula dan satu lagi tegak lurus pada bidang yang mengandung
elektron dan foton hamburan (Gambar b). Momentum foton semua adalah
ℎ𝑣
𝑐
,
momentum foton hamburan adalah
ℎ𝑣′
𝑐
, dan momentum elektron mula serta akhir
adalah berurutan, 0 dan p. Dalam arah foton semula
𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢𝑚 𝑚𝑢𝑙𝑎 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢𝑚 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(1)
ℎ𝑣
𝑐
+ 0 =
ℎ𝑣′
𝑐
cos 𝜙 + 𝑝𝑐𝑜𝑠 𝜃
Dan tegak lurus pada arah ini
𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢𝑚 𝑚𝑢𝑙𝑎 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢𝑚 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(2)
0 =
ℎ𝑣′
𝑐
cos 𝜙 − 𝑝 𝑐𝑜𝑠 𝜃
Gambar. Diagram momentum dan tumbukan foton dengan elektron bebas
Sudut 𝜙 menyatakan sudut antara arah mula dan arah foton hambur, dan 𝜃
adalah sudut antara arah foton mula dan arah elektron yang tertumbuk. Kita
sekarang mendapat persamaan yang menghubungkan beda panjang gelombang
antara foton mula dan foton hambur dengan sudut 𝜙 antara arah masing-masing,
kedua besaran itu merupakan kuantitas yang dapat diukur.
Langkah pertama adalah mengkalikan persamaan 1 dan 2 dengan c dan
menuliskan kembali sebagai berikut:
𝑝𝑐 cos 𝜃 = ℎ𝑣 −ℎ𝑣′
cos 𝜙
𝑝𝑐 sin 𝜃 =ℎ𝑣′
sin 𝜙
Dengan mengkuadratkan masing-masing persamaan ini dan
menambahkannya, sudut 𝜃 dapat dieliminasi, tinggal
(3)
Kemudian kita samakan kedua persamaan tersebut untuk memperoleh energi
total partikel
Sehingga
Karena
Kita dapat
Subtitusikan 𝑝2
𝑐2
ini pada persamaan (3) akhirnya kita mendapatkan
(4)
Hubungan ini akan lebih sederhana jika dinyatakan dalam panjang
gelombang sebagai pengganti frekuensi. Bagi persamaan (4) dengan 2ℎ2
𝑐2
Dan karena1/𝑐 = 1/𝜆 dan 1/𝑐′
= 1/𝜆′
Efek compton
 ’-  =
cm
h
0
( 1 – cos  ) (5)
Persamaan (5) diturunkan oleh Arthur H. Compton pada awal tahun 1920
dan gejala yang diperikannya yang pertama kali diamatinya, dikenal sebagai efek
compton. Gejala ini menunjukkan bukti kuat yang mendukung teori kuantum
rdiasi.
Persamaan (5) memberikan perubahan perubahan panjang gelombang yang
diharapkan terjadi untuk fotonn yang terhambur dengan sudut 𝜙 oleh partikel yang
bermassa 𝑚0, dan perbedaan ini tidak bergantung dari panjang gelombang foton
datang 𝜆. Kuantitas ℎ/𝑚0 𝑐 disebut panjang gelombang compton dari partikel
penghambur, untuk elektron besarnya adalah 0,02426 𝐴 𝑜
. Dari persamaan (5) kita
lihat bahwa perubahan panjang gelombang terbesar yang dapat terjadi adalah pada
= 180 𝑜
, ketika itu perubahan panjang gelombang menjadi dua kali panjang
compton ℎ/𝑚0 𝑐. Karena panjang gelombang compton untuk elektron ialah
0,02426 𝐴 𝑜
dan lebih kecil lagi untuk partikel yang lain karena massanya lebih
besar, maka perubahan panjang gelombang maksimum dalam efek compton adalah
0,04852 𝐴 𝑜
. Perubahan sebesar itu atau lebih kecil lagi hanya bisa teramati untuk
sinar x karena pergeseran panjang gelombang cahaya tampak kurang dari 0,01
persen dari panjang gelombang mula sedangkan untuk sinar x dengan 𝜆 = 1 A,
besaran itu menjadi beberapa persen.
Produksi Pasangan
Pada waktu foton yang berenergi lebih dari 1,02 MeV menembus materi dan
mendekati inti atom, karena pengaruh medan listrik yang kuat dari inti atom, foton
berubah dan membentuk satu pasangan yaitu positron dan elektron yang masing-
masing berenergi sebesar 0,51 MeV. Peristiwa ini disebut produksi pasangan.
Energi sebesar 1,02 MeV ini disebut nilai batas ambang produksi pasangan.
Produksi pasangan terjadi karena interaksi antara foton dengan medan listrik
dalam inti atom berat. Jika interaksi itu terjadi, maka foton akan lenyap dan
sebagai gantinya akan timbul sepasang elektron-positron.
Gambar 5: Proses terjadinya produksi pasangan
Ketika muatan suatu sistem bernilai awal nol, maka dua partikel yang
berlawanan muatannya harus diciptakan guna mengkonversi muatan. Untuk
menggabungkan sebuah pasangan, foton datang harus memiliki energi yang
setidaknya setara dengan energi diam pasangan tersebut, dan setiap kelebihan
energi foton akan muncul sebagai energi kinetik partikel.
Produksi pasangan tidak dapat terjadi di ruang hampa. Oleh karenanya
terlihat kehadiran nukleus berat pada gambar diatas. Nukleus membawa sejumlah
momentum foton datang, tapi karena massanya yang besar, energi kinetik
lompatannya, K≈p2/2M0, biasanya diabaikan terhadap energi-energi kinetik
pasangan elektron-positron. Dengan demikian, kekekalan energi dapat diterapkan
dengan mengabaikan nukleus berat, sehingga menghasilkan
hυ = m+c2 + m-c2 = K+ + K- + 2moc2
karena positron dan elektron memiliki massa diam yang sama, m0 = 9,11x10-
31 kg.
Kebalikan proses produksi pasangan juga dapat terjadi yang dinamakan
pemisahan pasangan (Gambar 6).
Gambar 6: Proses terjadinya pemisahan pasangan
Peristiwa pemisahan pasangan terjadi bila positron berdekatan dengan
elektron dan keduanya saling mendekati di bawah pengaruh gaya tarik menarik
dari muatan yang berlawanan. Kedua partikel tersebut musnah pada saat yang
sama dan massa yang musnah tersebut menjadi energi dan foton sinar gamma yang
tercipta (Beiser, 1990).
Sedikitnya dua foton harus dihasilkan untuk memenuhi kekekalan energi dan
momentum. Adapun persamaan yang dapat diperoleh sebagai berikut :
Eawal = Eakhir atau 2moc2 + K+ + K- = hυ1+ hυ2
pawal = pakhir atau m+v+ + m-v- = (h/2π)k1 + (h/2π)k2
dengan k adalah vektor perambatan foton, |k|=2π/λ.
Berlawanan dengan produksi pasangan, ternyata pemisahan pasangan dapat
dilakukan di ruang hampa dan prinsip-prinsip energi dan momentum dapat
diterapkan (Gautreau & Savin,1999)
4. Pertemuan Keempat
Sinar X
Sinar X adalah pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan gelombang
radio, panas, cahaya sinar ultraviolet, tetapi mempunyai panjang gelombang yang sangat
pendek sehingga dapat menembus benda-benda. Sinar X ditemukan oleh sarjana fisika
berkebangsaan Jerman yaitu W. C. Rontgen tahun 1895.
A. Sifat-sifat Sinar X :
Pada saat ditemukan, sifat-sifat sinar-x tidak langsung dapat diketahui.Sifat-
sifat alamiah (nature) sinar-x baru secara pasti ditentukan pada th 1912 seiring
denganpenemuan difraksi sinar-x oleh kristal. Difraksi sinar-x ini dapat “melihat”
atau “membedakan” objek yang berukuran kurang lebih1 angstroom. Sifat-sifat
sinar-x tersebut adalah:
 Tdak dapat dilihat oleh mata, bergerak dalam lintasan lurus, dan dapat mempengaruhi film
fotografi sama seperti cahaya tampak.
 Daya tembusnya lebih tinggi dari pada cahaya tampak, dan dapat menembus tubuh
manusia,kayu, beberapa lapis logam tebal.
 Dapat digunakan untuk membuat gambar bayangan sebuah objek pada film fotografi
(radiograf).
 Sinar-x merupakan gelombang elektromagnetik dengan energi E = hf.
 Mempunyai daya tembus yang tinggi Sinar X dapat menembus bahan dengan daya
tembus yang sangat besar, dan digunakan dalam proses radiografi.
 Orde panjang gelombang sinar-x adalah 0,5-2,5 oA. (sedangkan orede panjang
gelombang untuk cahaya tampak = 6000 oA). Jadi letak sinar-x dalam diagram
spektrum gelombang elektromagnet adalah antara sinar ultra violet dan sinar gama.
 Satuan panjang gelombang sinar-x sering dinyatakan dalam dua jenis satuan yaitu
angstroom( oA) dan satuan sinar-x(X Unit = XU). 1 kXU = 1000 XU = 1,00202 oA.
 Mempunyai panjang gelombang yang pendek Yaitu : 1/10.000 panjang gelombang
yang kelihatan
 Mempunyai efek fotografi. Sinar X dapat menghitamkan emulsi film setelah diproses
di kamar gelap.
 Mempunyai sifat berionisasi.Efek primer sinar X apabila mengenai suatu bahan atau
zat akan menimbulkan ionisasi partikel-partikel bahan zat tersebut.
 Mempunyai efek biologi. Sinar X akan menimbulkan perubahan-perubahan biologi
pada jaringan. Efek biologi ini digunakan dalam pengobatan radioterapi.
B. Proses Terjadinya Sinar X
1. Di dalam tabung roentgen ada katoda dan anoda dan bila katoda (filament)
dipanaskan lebih dari 20.000 derajat C sampai menyala dengan mengantarkan listrik
dari transformator,
2. Karena panas maka electron-electron dari katoda (filament) terlepas,
3. Dengan memberikan tegangan tinggi maka electron-elektron dipercepat gerakannya
menuju anoda (target),
4. Elektron-elektron mendadak dihentikan pada anoda (target) sehingga terbentuk
panas (99%) dan sinar X (1%),
5. Sinar X akan keluar dan diarahkan dari tabung melelui jendela yang disebut
diafragma,
6. Panas yang ditimbulkan ditiadakan oleh radiator pendingin.
Gambar 1. Tabung Roentgen
C. Sumber sinar-x.
Salah satu cara untuk membangkitkan sinar-x adalah dengan cara menembakan
elektron yang berenergi kinetik (berkecepatan) tinggi pada suatu target (anoda).
Pembangkit (sumber) sinar-x jenis ini berdasarkan keadaan target (anoda) dapat
dibedakan menjadi dua jenis sumber sinar-x, yaitu sumber sinar-x yang beranoda diam
(fixed anode x-ray source) dan sumber sinar-x dengan anoda berputar (rotating anode x-
ray source). Kedua jenis sumber sinar-x ini akan dijelaskan pada bagian berikut ini.
Sumber sinar-x beranoda diam. Komponen utama sumber sinar-x yang beranoda
diam adalah sebuah anoda, sebuah katoda (K), sebuah filamen (F) sebagai sumber
elektron, sebuah sumber tegangan tinggi (HV) untuk anoda dan katoda,dan sebuah
tegangan rendah (V) untuk filamen. Sumber sinar-x jenis ini secara skema ditunjukkan
pada gambar
Gambar 2. Skema sumber sinar-x beranoda tetap.
Filamen yang diberi catu daya dari sumber teganganrendah (V) akan
mengeluarkan elektron secara termal. Elektron-elektron ini selanjutnya dipercapat oleh
tegangan tinggi (HV) yang timbul antara anoda dan katoda, sehingga mereka
memperoleh energi kinetik yang sangat besar. Pada saat menumbuk anoda elektron-
elektron ini akan melepaskan energi kinetiknya. Sebagian kecil dari energi tersebut
berubah menjadi energi gelombang elektromagnetik yang kita sebut sinar-x, sedangkan
sebagian besar dari energi kinetik itu berubah menjadi panas yang numpuk pada anoda.
Berkas sinar-x yang dihasilkan dapat terdiri atas dua jenis sinar-x. Jenis pertama adalah
sinar-x polikhromatik, yaitu sinar-x yang berasal dari akibat pengereman elektron oleh
anoda. Berkas sinar-x jenis ini sering disebut sinar-x bremsstrahlung (sebuah kata dalam
bahasa Jerman yang berarti pengereman). Jenis kedua adalah sinar-x monokhromatik,
yaitu sinar-x yang berasal dari adanya transisi eksitasi di dalam anoda. Kedua jenis sinar-
x ini akan dijelaskan secara rinci di dalam pasal berikutnya.
Disamping komponen-komponen utama tersebut di atas, sumber sinar-x ini
sering juga dilengkapi dengan komponen lainnya, seperti aliran air dingin melaui anoda
yang berfungsi untuk mengeluarkan panas yang timbul padaanoda.
Sumber sinar-x dengan anoda berputar. Pada prinsipnya, komponen utama dari
sumber sinar-x dengan anoda berputar adalah sama dengan komponen utama dari
sumber sinar-x yang beranoda diam. Tetapi perbedaan yang paling mencolok diantara
keduanya adalah bahwa anoda pada sumber sinar-x ini diputar oleh sebuah motor listrik
dengan kecepatan yang sangat tinggi. Hal ini dimaksudkan supaya elektron-elektron
akan menumbuk anoda pada tempat yang selalu berbeda. Keuntungan dari cara ini
adalah untuk mengurangi panas yang timbul pada anoda sehingga sumber sinar-x jenis
ini dapat menghasilkan berkas sinar-x yang berdaya besar. Sebagai perbandingan,
sumber sinar-x beranoda diam hanya mampu menghasilkan sumber sinar-x yang berdaya
kurang lebih 2 kilowatt (kW) sementara sumber sinar-x yang beranoda berputar mampu
menghasilkan berkas sinar-x dengan daya maksimum sebesar 18 kW.
Gambar 3. Orientasi anoda dan filamen pada sumber sinar-x dengan anoda berputar.
(a) orientasi geometri titik, (b) orientasi geometri garis.
Pada orientasi geometri titik, noktah sumber sinar-x pada anoda akan tampak dari
jendela seperti sebuah titik sumber, sedangkan padaorientasi geometri garis noktah
tersebut akan tampak dari jendela seperti sebuah garis sumber. Kedua jenis orientasi ini
dengan mudah dapat diperoleh dari sumber sinar-x jenis initanpa harus mengganggu
susunan alat-alat eksperimen lainnya.
Di sisi lain, kelemahan sumber sinar-x dengan anoda berputar adalah :
1. Harganya jauh lebih mahal
2. Untuk memperoleh sinar-x dengan daya yang besar,sumber ini memerlukan pompa
pengisap udara yang sangat baik untuk dapat memvakumkan ruang anoda-katoda.
D. Spektrum sinar-x
Berkas sinar-x yang dihasilkan oleh sebuah sumber dapat terdiri atas dua jenis
spektrum, yaitu spetrum kontinyus dan spektrum diskrit. Spektrum kontinyus dan
spektrum diskrit masing-masing sering juga disebut polikhromatik dan monokhromatik.
Spektrum kontinyus sinar-x timbul akibat adanya pengereman elektron-elektron
yang berenergi kinetik tinggi oleh anoda. Pada saat terjadi pengereman tersebut,
sebagian dari energi kinetiknya diubah menjadi sinar-x. Proses pengereman ini dapat
berlangsung baik secara tiba-tiba ataupun secara perlahan-lahan, sehingga energi sinar-x
yang dihasilkannya akan memiliki rentang energi yang sangat lebar. Jika elektron-
elektron tersebut direm secara tiba-tiba, maka seluruh energi kinetiknya akan diubah
seketika menjadi energi sinar-x dan energi panas yang numpuk pada anoda. Energi sinar-
x ini merupakan energi tertinggi yang dapat dihasilkan oleh sebuah sumber sinar-x. Atau
dengan kata lain panjang gelombang sinar-x ini merupakan panjang gelombang
terpendek (λmin) yang dapat dihasilkan oleh sebuah sumber. Tetapi jika elektron-elektron
itu direm secara perlahan, maka energi kinetiknya akan diubah secara perlahan pula
menjadi energi sinar-x dan energi panas, sehingga sinar-x yang dihasilkannya akan
berenergi yang bervariasi sesuai dengan besarnya energi kinetik yang diubahnya. Sinar-x
ini akan memiliki panjang gelombang (energi) yang berbeda, sehingga karena itulah
sinar-x ini sering disebut sinar-x polikhromatik. Sinar-x yang dihasilkan oleh adanya
pengereman elektron baik secara tiba-tiba atau pun secara perlahan sering disebut sinar-x
bremsstrahlung. Spektrum sinar-x bremsstrahlung ini ditunjukkan didalam Gambar 4.
Gambar 4. menunjukan spektrum sinar-x bremstrahlung untuk beberapa harga tegangan
tinggi yang digunakan. Dari Gambar 4 tersebut dapatkita lihat bahwa makin besar
tegangan tinggi yang digunakan makin kecil harga λmin yang dihasilkan. Nilai λmin ini
secara matematik dapat ditentukan sebagai barikut. Jika elektron yang berenergi kinetik
tinggi itu direm secara tiba-tiba oleh anoda maka seluruh energi kinetiknya akan secara
tiba-tiba pula diubah menjadi energi sinar-x tertinggi (hfmax) dan energi panas (Q). Jadi
jika energi kinetik elektron yang bergerak di dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh
tegangan tinggi dinyatakan oleh eV, maka:
eV = hfmax+ Q.
atau
eV = hc/λmin+ Q,
sehingga
λmin= hc/(eV - Q),
dimana h adalah konstanta Planck, c adalah cepat rambat cahaya, e adalah muatan listrik
elektron, dan V adalah nilai tegangan tinggi yang digunakan. Dalam prakteknya,
spektrum bremstrahlung ini jarang digunakan untuk kegiatan eksperimen dan bahkan
sering dihindari karena ia memiliki panjang gelombang yang bermacam-macam. Posisi
puncak spektrum bremsstrahlung terletak pada
3
2
Emax atau pada
2
3
λmin , karena Emax
berbanding terbalik dengan λmin. Untuk menghidari penumpukan panas (Q) pada anoda,
setiap sumber sinar-x yang berdaya besar biasanya selalu dilengkapi dengan aliran air
dingin untuk membuang panas (Q) yang timbul.
Gambar 4. Spektrum sinar-x bremstrahlung untuk tegangan tinggi
beberapa harga tegangan tinggi. V3> V2> V1.
Sinar-x yang lebih bermanfaat dan sering digunakandalam setiap kegiatan
eksperimen adalah sinar-x monokhromatik dan sering disebut sinar-x karakteristik.
Sinar-x monokhromatik (sinar-x karakteristik) ini timbul akibat adanya proses transisi
eksitasi elektrondi dalam anoda. Sinar-x ini timbul secara tumpang tindih dengan
spektrum bremstrahlung. Disamping panjang gelombangnya yang monokhromatik,
inensitas sinar-x monokhromatik ini jauh lebih besar dari pada intensitas sinar-x
bremstrahlung. Proses terjadinya sinar-x monokhromatik ini dapat dijelaskan sebagai
berikut. Jika energi kinetik elektron itu sama dengan atau lebih besar dari padaenergi
eksitasi atom-atom di dalam anoda maka pada saat elektron-elektron tersebut menumbuk
anoda, atom-atom tersebut akan tereksitasi sehingga pada saat atom-atom tersebut
kembali ke kaadaan ekuilibriumnya mereka akan melepaskan energinya dalam bentuk
foton gelombang elektromagnetik yang kita sebut sinar-x sinar-x karakteristik. Karena
tingkat-tingkat energi di dalam atom-atom itu terkuantisasi maka sinar-x yang
dipancarkannya akanmemiliki panjang gelombang atau energi yang tertentu, sehingga
sinar-x ini disebut sinar-x monokhromatik. Sebagai contoh, apabila sinar-x ini timbul
akibat transisi elektrondari kulit L ke kulit K maka sinar-x ini akan memiliki energi E =
EL- EK. Garis spektrum sinar-x tersebut lazim dinamai Kα, sehingga panjang
gelombangnya sering disebut λ−Κα. Nama-nama garis spektrum lainnya adalah Kβ
(untuk transisi dari kulit M ke kulit K), Kγ(untuk transisi dari kulit N ke kulit K), dan
seterusnya. Jika transisi itu terjadi dari tingkat-tingkat energi yang lebih tinggi ke kulit L,
maka nama-nama untuk garis-garis spektrum sinar-x yang dihasilkannya adalah Lα, Lβ,
Lγ, .... dst., untuk transisi yang terjadi masing masing dari kulit M, N, O, ...., dst. Apabila
kita bandingkan dengan sinar-x bremsstrahlung, sinar-x karakteristik tersebut muncul
secara tumpang tindih di dalam spektrum bremsstahlung, seperti ditunjukkan dalam
Gambar 5.
Gambar 5. Sinar -x karakteristik Kα dan Kβ yang tumpang tindih di dalam
spektrum bremsstrahlung
Nilai λ sinar-x karakteristik ini tidak bergantung pada besarnya tegangan tinggi
yang digunakan, tetapi ia hanya bergantung pada jenis bahan anoda yang digunakan. Hal
ini akan dibahas lebih rinci di dalam uraian tentang hukum Allah swt tentang
λkarakteristik yang dirumuskan oleh Moseley. Garis-garis spektrum tersebut di atas
sebetulnya masih dapat diuraikan menjadi beberapa panjang gelombang, seperti Κα
menjadi Κα1 dan Kα2 atau Kβ menjadi Kβ1dan Kβ2, sehingga kata “monokhromatik” di
atas masih belum tepat. Tetapi karena perbedaan antara panjang gelombangΚα1dan Kα2
tersebut sangat kecil sehingga sangat sulit untuk dibedakan, maka orang masih lazim
menyebut garis-garis spektrum Καdan Kβ tersebut di atas sebagai garis spektrum
monokhromatik.
E. Karakteristik Sinar-X
Sinar-X dapat pula terbentuk melalui proses perpindahan elektron suatu atom
dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah. Adanya
tingkat-tingkat energi dalam atom dapat digunakan untuk menerangkan terjadinya
spektrum sinar-X dari suatu atom (Gambar 6). Sinar-X yang terbentuk melalui proses ini
mempunyai energi yang sama dengan selisih energi antara kedua tingkat energi
elektron tersebut. Karena setiap jenis atom memiliki tingkat-tingkat energi elektron
yang berbeda-beda maka sinar-X yang terbentuk dari proses ini disebut karakteristik
Sinar-X
Gambar 6. Ilustrasi transisi elektron dalam sebuah atom (Beck, 1977)
Karakteristik Sinar-X terjadi karena elektron yang berada pada kulit K terionisasi
sehingga terpental keluar. Kekosongan kulit K ini segera diisi oleh elektron dari kulit
diluarnya. Jika kekosongan pada kulit K diisi oleh elektron dari kulit L, maka akan
dipancarkan karakteristik sinar-X Kα. Jika kekosongan itu diisi oleh elektron dari kulit
M, maka akan dipancarkan karakteristik Sinar-X Kβ dan seterusnya (Beck, 1977).
E. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran
Pendekatan : Scientific Approach
Pertemuan Metode Pembelajaran Model Pembelajaran
Pertama Demonstrasi, Diskusi, Perentasi,
Penugasan
Cooperative Learning
Kedua Diskusi kelompok, Eksperimen virtual,
Ceramah,
Cooperative Learning
Ketiga Diskusi kelompok, , Ceramah, Cooperative Learning STAD
Keempat Diskusi kelompok, , Ceramah, Cooperative Learning STAD
F. Kegiatan Pembelajaran
Pertemuan Pertama
Kegiatan Deskripsi Kegiatan Pembelajaran
Alokasi
Waktu
Pendahuluan 1. Guru mengucapkan salam dan berdo’a bersama
siswa sebelum memulai pelajaran
2. Guru memberikan apersepsi untuk mendorong rasa
ingin tahu melalui pertanyaan bagaimana caranya
para ahli fisika dan astronomi menaksir suhu
3 Menit
Matahari dan bintang –bintang yang lebih jauh ?
2. Menyampaikan tujuan pembelajaran (produk,
proses, sikap sosial dan karakter).
Kegiatan Inti Mengamati.
1. Siswa mengamati video dahsyatnya cahaya
matahari
Menanya
Membimbing siswa untuk mengajukan pertanyaan
tentang hasil pengamatan yang telah dilaksanakan
misalnya:
1. Bagaimanakah caranya para ahli fisika menaksir
suhu Matahari?
Mengeksplorasi
1. siswa dalam kelompok kooperatif (3-4 siswa)
dengan tujuan untuk bekerjasama melakukan
diskusi mengenai konsep foton
2. Guru membagikan LDS tentang konsep foton
3. Tiap kelompok melakukan diskusi sesuai dengan
petunjuk LDS
Mengasosiasi
1. Dengan panduan LDS konsep foton Siswa
diharapkan mampu bekerja sama dalam
mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan pada LDS
terkait teori kuantum.
1. Mengkomunikasikan
1. Dari hasil diskusi siswa diminta menyampaikan hasil
diskusi yang mereka lakukan dengan santun.
2. Dari hasil diskusi kelas guru bersama peserta didik
menyimpulkan dari serangkaian kegiatan
pembelajaran.
14 Menit
Kegiatan
Akhir
1. Guru memberikan tugas individu untuk mengerjakan
soal tambahan yang diharapkan siswa dapat
mengerjakannya dengan penuh tanggung jawab.
2. Guru mengingatkan siswa untuk mempelajari materi
Fotolistrik dan meminta siswa mencari sumber belajarnya
baik dari buku atau internet
3. Guru memimpin do’a sebelum menutup
pembelajaran.
3 Menit
Pertemuan 2
Kegiatan Deskripsi Kegiatan Alokasi
Waktu
Pendahuluan 1. Guru membuka pelajaran dengan memberi salam.
2. Guru mempersilahkan salah satu pseserta didik
untuk memimpin berdoa, dan kemudian mengecek
kehadirannya.
3. Guru memotivasi dengan memperlihatkan gambar –
gambar yang merupakan penerapan efek fotolistrik
dalam kehidupan sehari – hari, seperti mesin
fotocopi dan sel surya.
4. Guru memberi apersepsi dengan memberi
pertanyaan mengenai pelajaran sebelumnya, yaitu
tentang foton.
10 menit
Inti Mengamati
1. Peserta didik mengamati tayangan animasi fotolistrik
yang akan dugunakan untuk percobaan virtual.
Menanya
2. Siswa menanyakan tentang hal – hal yang belum
jelas mengenai percobaan virtual yang akan
dilakukan.
Mengeksplorasi
3. Siswa melakukan percobaan virtual efek fotolistrik
menggunakan animasi, kemudian memasukan data
hasil percobaan ke dalam tabel pengamatan.
4. Siswa berdiskusi untuk menjawab pertanyaan yang
ada di LKS.
Mengasosiasi
5. Siswa mengolah data dari hasil pengamatan untuk
mencari pengaruh intensitas foton terhadap jumlah
fotoelektron, pengaruh frekuensi terhadap jumlah
elektron, mencari persamaan energi kinetik, dan
contoh penerapan fotolistrik dalam kehidupan
sehari – hari.
70 menit
Mengkomunikasi
6. Perwakilan dari siswa menyampaikan hasil diskusi
kelompoknya dan kelompok yang lain memberi
tanggapan.
7. Guru memberikan umpan balik atau memberi
informasi jawaban yang tepat kepada siswa
Penutup 1. Guru menyimpulkan/menjelaskan kembali materi
pelajaran yang telah dipelajari.
2. Guru memberi tugas rumah untuk dibahas pada
pertemuan selanjutnya.
4. Guru mengingatkan siswa untuk mempelajari materi efek
compton dan pasangan produksi serta meminta siswa
mencari sumber belajarnya baik dari buku atau internet
3. Guru menutup pelajaran dengan mengucapkan
salam.
10 menit
Pertmuan 3
Kegiatan Deskripsi Kegiatan Alokasi
Waktu
Pendahuluan 1. Guru membuka pelajaran dengan memberi salam dan
mengecek kehadiran siswa.
2. Siswa berdoa sebelum pembelajaran dimulai.
3. Guru memberikan apersepsi dengan mengingatkan
kembali materi sebelumnya tentang foton dan efek
fotolistrik
4. Guru menyampaikan tujuan pembelajaran dan kegiatan
apa yang akan dilakukan pada pelajaran hari itu.
5 menit
Inti Mengamati
1. Siswa mengamati video efek compton yang ditampilkan
oleh guru
2. Siswa membaca literatur baik dari buku atau internet
untuk menjelaskan efek compton dan produksi pasangan
Menanyakan
3. Dari membaca literatur, siswa menanyakan hal-hal tidak
dipahaminy, misalnya:
- Bagaimana proses terjadinya efek compton dan
produksi pasangan
Mengeksplorasi
4. Siswa membentuk kelompok sehingga terdapat 6
kelompok di dalam 1 kelasnya.
5. Setiap kelompok siswa menerima Lembar Kerja Siswa
(LKS).
6. Siswa mencari dan mengumpulkan literatur baik dari
buku maupun dari internet tentang efek compton,
diagram tumbukan dan momentum tumbukan foton
dengan elektron bebas, hukum kekekalan energi dan
hukum kekekalan momentum untuk penjabaran
75 menit
pergeseran panjang gelombang compton serta
produksi pasangan
7. Siswa melakukan diskusi untuk menjelaskan pengertian
tentang efek compton, diagram tumbukan dan momentum
tumbukan foton dengan elektron bebas, hukum
kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum
untuk penjabaran pergeseran panjang gelombang
compton serta produksi pasanganuntuk menjelaskan
produksi pasangan
8. Guru menilai sikap siswa dalam kerja kelompok.
9. Guru membimbing siswa dalam melakukan kegiatan
diskusi sesuai petunjuk LKS.
Mengasosiasi
10. Siswa menyimpulkan menyiapkan hasil diskusi mereka
tentang efek compton dan pasangan produksi untuk
dipresentasikan di depan kelas
11. Siswa menerapkan persamaan efek compton untuk
menyelesaikan permasalahan dalam soal-soal yang
disajikan oleh guru.
12. Guru menilai kerjasama dan tanggungjawab siswa dalam
kerja kelompok
Mengkomunikasikan
13. Perwakilan salah satu kelompok mempresentasikan hasil
diskusi kelompoknya dengan difasilitasi guru dalam
diskusi kelas.
14. Siswa lain dalam kelompok menanggapi presentasi
temannya.
15. Guru menanggapi hasil diskusi siswa dan memberi
jawaban atau informasi yang tepat untuk memberikan
penguatan pemahaman.
Penutup 1. Siswa mengerjakan soal Quiz yang diberikan guru
2. Guru bersama siswa menyimpulkan kembali materi
tentang efek compton dan produksi pasangan
3. Guru memberikan penghargaan kepada individu dan
kelompok yang kinerjanya baik
5. Guru mengingatkan siswa untuk mempelajari materi
sinar x dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari
serta meminta siswa mencari sumber belajarnya baik
dari buku atau internet
4. Guru menutup pelajaran dengan mengucapkan
salam.
10 menit
Pertmuan 4
Kegiatan Deskripsi Kegiatan Alokasi Waktu
Pendahuluan 1. Guru membuka pelajaran dengan memberi salam dan
mengecek kehadiran siswa.
2. Siswa berdoa sebelum pembelajaran dimulai.
3. Guru memberikan apersepsi dengan mengingatkan
kembali materi sebelumnya tentang foton dan efek
fotolistrik serta efek compton
5 menit
4. Guru menyampaikan tujuan pembelajaran dan
kegiatan apa yang akan dilakukan pada pelajaran
hari itu.
Inti Mengamati
5. Siswa mengamati video tentang sinar x
Menanyakan
6. Dari mengamati video, siswa menanyakan hal-hal
tidak dipahaminy, misalnya:
- Bagaimana proses terjadinya sinar x?
- Bagaimana sifat-sifat sinar x?
- Bagaimana sepektrum sinar x?
Mengeksplorasi
7. Siswa membentuk kelompok sehingga terdapat 6
kelompok di dalam 1 kelasnya.
8. Setiap kelompok siswa menerima Lembar Kerja
Siswa (LKS).
9. Siswa mencari dan mengumpulkan literatur baik dari
buku maupun dari internet tentang sinar x dan
aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari
10.Siswa melakukan diskusi untuk menjelaskan sinar x
dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari
11.Guru menilai sikap siswa dalam kerja kelompok.
12.Guru membimbing siswa dalammelakukan kegiatan
diskusi sesuai petunjuk LKS.
Mengasosiasi
13. Siswa menyimpulkan menyiapkan hasil diskusi
mereka tentang mekanisme terbentuknya sinar x,
sifat-sifat sinar x, sperktrum sinar x, panjang
gelombang minimum serta aplikasi sinar x dalam
kehidupan sehari-hari
14. Guru menilai kerjasama dan tanggungjawab siswa
dalam kerja kelompok
Mengkomunikasikan
15. Perwakilan salah satu kelompok mempresentasikan
hasil diskusi kelompoknya dengan difasilitasi guru
dalam diskusi kelas.
16. Siswa lain dalam kelompok menanggapi presentasi
temannya.
17. Guru menanggapi hasil diskusi siswa dan memberi
jawaban atau informasi yang tepat untuk memberikan
penguatan pemahaman.
75 menit
Penutup 18. Siswa mengerjakan soal Quiz yang diberikan
guru
19. Guru bersama siswa menyimpulkan kembali
materi tentang sinar x dan aplikasinya dalam
kehidupan sehari-hari
20. Guru memberikan penghargaan kepada individu
dan kelompok yang kinerjanya baik
6. Guru memberikan tugas akhir untuk masing-masing
kelompok membuat makalah tentang aplikasi efek
fotolistrik dan sinar x dalam kehidupan sehari-hari
10 Menit
7. Guru menutup pelajaran dengan mengucapkan
salam.
G. Alat/Bahan, Media dan Sumber Belajar
Pertemuan Alat/Bahan dan Media Sumber Belajar
Pertama LDS, Power Point - Tipler. 2001. Fisika untuk Sains dan
Teknik Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
- Beiser.1995.Konsep Fisika Modern
Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga
- Fisika Untuk SMA/MA Kelas
XII Kurikulum 2013
- Bambang Haryadi.Fisika Untuk
SMA/MA Kelas XII.2009.Pusat
Perbukuan.Jakarta
- Purwoko dan Fendi. 2010.
Fisika 3. Jakarta: Yudhistira
- e-dukasi.net
- http://solarsuryaindonesia.com/in
fo/mengenal-teknologi-solar-pv
- http://www.fisikanet.lipi.go.id/ut
ama.cgi?cetakartikel&11253854
80
- http://paarif.com/efek-fotolistrik-
2/
- http://fiqriscientist.blogspot.com/
2009/01/bagaimanakah-cara-
kerja-mesin-fotocopy.html
- http://id.wikipedia.org/wiki/Mesi
n_fotokopi
Kedua LKS, animasi Flash
Ketiga Video, LKS, LCD
Keempat Video, LKS, LCD
H. Penilaian
Pada tiap pertemuan masing-masing terdapat penilaian tes hasil belajar yang meliputi:
- tes hasil belajar kognitif : soal evaluasi (terlampir)
- tes hasil belajar kinerja : lembar observasi (terlampir)
- tes hasil belajar sikap : lembar observasi (terlampir)
Kepala SMA
…………….., ……… 2014
Guru Mata Pelajaran Fisika
( ) ( )
Catatan :
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………..

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Medan elektromagnetik 2
Medan elektromagnetik 2Medan elektromagnetik 2
Medan elektromagnetik 2sinta novita
 
Analisis Pengisian dan Pengosongan Kapasitor pada Rangkaian RC dengan Menggun...
Analisis Pengisian dan Pengosongan Kapasitor pada Rangkaian RC dengan Menggun...Analisis Pengisian dan Pengosongan Kapasitor pada Rangkaian RC dengan Menggun...
Analisis Pengisian dan Pengosongan Kapasitor pada Rangkaian RC dengan Menggun...Nurfaizatul Jannah
 
Kelompok 6(aplikasi transistor)
Kelompok 6(aplikasi transistor)Kelompok 6(aplikasi transistor)
Kelompok 6(aplikasi transistor)Marina Natsir
 
16. sma kelas xii rpp kd 3.9;4.9 teknologi digital
16. sma kelas xii rpp kd 3.9;4.9 teknologi digital16. sma kelas xii rpp kd 3.9;4.9 teknologi digital
16. sma kelas xii rpp kd 3.9;4.9 teknologi digitaleli priyatna laidan
 
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)FEmi1710
 
Laporan Percobaan 4 (Common Collector)
Laporan Percobaan 4 (Common Collector)Laporan Percobaan 4 (Common Collector)
Laporan Percobaan 4 (Common Collector)Moh Ali Fauzi
 
7. instrumen volt meter dan ammeter
7. instrumen volt meter dan ammeter7. instrumen volt meter dan ammeter
7. instrumen volt meter dan ammeterSimon Patabang
 
Dasar Sistem Telekomunikasi
Dasar Sistem TelekomunikasiDasar Sistem Telekomunikasi
Dasar Sistem TelekomunikasiAfdan Rojabi
 
Makalah Listrik Dan Magnet
Makalah Listrik Dan MagnetMakalah Listrik Dan Magnet
Makalah Listrik Dan MagnetFreddyTaebenu
 
Efek Fotolistrik
Efek FotolistrikEfek Fotolistrik
Efek FotolistrikHana Medina
 
Fisika Kuantum (1) radiasi benda hitam
Fisika Kuantum (1) radiasi benda hitamFisika Kuantum (1) radiasi benda hitam
Fisika Kuantum (1) radiasi benda hitamjayamartha
 
Contoh Soal Persamaan Schrodinger dan penyelesaiannya
Contoh Soal Persamaan Schrodinger dan penyelesaiannyaContoh Soal Persamaan Schrodinger dan penyelesaiannya
Contoh Soal Persamaan Schrodinger dan penyelesaiannyaAyuShaleha
 
Karakteristik Transistor
Karakteristik TransistorKarakteristik Transistor
Karakteristik TransistorRyan Aryoko
 
137227152 tugas-kegagalan-fisika-klasik
137227152 tugas-kegagalan-fisika-klasik137227152 tugas-kegagalan-fisika-klasik
137227152 tugas-kegagalan-fisika-klasikRyzkha Gso
 
Makalah Rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran
Makalah Rangkaian listrik seri, paralel, dan campuranMakalah Rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran
Makalah Rangkaian listrik seri, paralel, dan campurannoussevarenna
 
Rancangan praktikum hukum pascal
Rancangan praktikum hukum pascalRancangan praktikum hukum pascal
Rancangan praktikum hukum pascalInayah Syar
 
Semikonduktor-Elektronika
Semikonduktor-ElektronikaSemikonduktor-Elektronika
Semikonduktor-ElektronikaSyarifah Ambami
 
3. sma kelas xii rpp kd 3.2;4.2 rangkaian arus searah (karlina 1308233)
3. sma kelas xii rpp kd 3.2;4.2 rangkaian arus searah (karlina 1308233)3. sma kelas xii rpp kd 3.2;4.2 rangkaian arus searah (karlina 1308233)
3. sma kelas xii rpp kd 3.2;4.2 rangkaian arus searah (karlina 1308233)eli priyatna laidan
 

Was ist angesagt? (20)

Sifat gelombang de broglie
Sifat gelombang de broglieSifat gelombang de broglie
Sifat gelombang de broglie
 
Medan elektromagnetik 2
Medan elektromagnetik 2Medan elektromagnetik 2
Medan elektromagnetik 2
 
Analisis Pengisian dan Pengosongan Kapasitor pada Rangkaian RC dengan Menggun...
Analisis Pengisian dan Pengosongan Kapasitor pada Rangkaian RC dengan Menggun...Analisis Pengisian dan Pengosongan Kapasitor pada Rangkaian RC dengan Menggun...
Analisis Pengisian dan Pengosongan Kapasitor pada Rangkaian RC dengan Menggun...
 
Kelompok 6(aplikasi transistor)
Kelompok 6(aplikasi transistor)Kelompok 6(aplikasi transistor)
Kelompok 6(aplikasi transistor)
 
16. sma kelas xii rpp kd 3.9;4.9 teknologi digital
16. sma kelas xii rpp kd 3.9;4.9 teknologi digital16. sma kelas xii rpp kd 3.9;4.9 teknologi digital
16. sma kelas xii rpp kd 3.9;4.9 teknologi digital
 
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
 
Laporan Percobaan 4 (Common Collector)
Laporan Percobaan 4 (Common Collector)Laporan Percobaan 4 (Common Collector)
Laporan Percobaan 4 (Common Collector)
 
7. instrumen volt meter dan ammeter
7. instrumen volt meter dan ammeter7. instrumen volt meter dan ammeter
7. instrumen volt meter dan ammeter
 
Dasar Sistem Telekomunikasi
Dasar Sistem TelekomunikasiDasar Sistem Telekomunikasi
Dasar Sistem Telekomunikasi
 
Makalah Listrik Dan Magnet
Makalah Listrik Dan MagnetMakalah Listrik Dan Magnet
Makalah Listrik Dan Magnet
 
Efek Fotolistrik
Efek FotolistrikEfek Fotolistrik
Efek Fotolistrik
 
Fisika Kuantum (1) radiasi benda hitam
Fisika Kuantum (1) radiasi benda hitamFisika Kuantum (1) radiasi benda hitam
Fisika Kuantum (1) radiasi benda hitam
 
Contoh Soal Persamaan Schrodinger dan penyelesaiannya
Contoh Soal Persamaan Schrodinger dan penyelesaiannyaContoh Soal Persamaan Schrodinger dan penyelesaiannya
Contoh Soal Persamaan Schrodinger dan penyelesaiannya
 
Karakteristik Transistor
Karakteristik TransistorKarakteristik Transistor
Karakteristik Transistor
 
137227152 tugas-kegagalan-fisika-klasik
137227152 tugas-kegagalan-fisika-klasik137227152 tugas-kegagalan-fisika-klasik
137227152 tugas-kegagalan-fisika-klasik
 
Makalah Rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran
Makalah Rangkaian listrik seri, paralel, dan campuranMakalah Rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran
Makalah Rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran
 
Rancangan praktikum hukum pascal
Rancangan praktikum hukum pascalRancangan praktikum hukum pascal
Rancangan praktikum hukum pascal
 
Semikonduktor-Elektronika
Semikonduktor-ElektronikaSemikonduktor-Elektronika
Semikonduktor-Elektronika
 
3. sma kelas xii rpp kd 3.2;4.2 rangkaian arus searah (karlina 1308233)
3. sma kelas xii rpp kd 3.2;4.2 rangkaian arus searah (karlina 1308233)3. sma kelas xii rpp kd 3.2;4.2 rangkaian arus searah (karlina 1308233)
3. sma kelas xii rpp kd 3.2;4.2 rangkaian arus searah (karlina 1308233)
 
9 semikonduktor
9 semikonduktor9 semikonduktor
9 semikonduktor
 

Andere mochten auch

14. sma kelas xii rpp 3.8;4.8 kuantisasi energi (karlina 1308233)
14. sma kelas xii rpp 3.8;4.8 kuantisasi energi (karlina 1308233)14. sma kelas xii rpp 3.8;4.8 kuantisasi energi (karlina 1308233)
14. sma kelas xii rpp 3.8;4.8 kuantisasi energi (karlina 1308233)eli priyatna laidan
 
Makalah Perkembangan Fisika Modern document word
Makalah Perkembangan Fisika Modern document wordMakalah Perkembangan Fisika Modern document word
Makalah Perkembangan Fisika Modern document wordMuhammad Sudarbi
 
13. sma kelas xii rpp kd 3.7;4.7 gem (karlina 1308233)
13. sma kelas xii rpp kd 3.7;4.7 gem (karlina 1308233)13. sma kelas xii rpp kd 3.7;4.7 gem (karlina 1308233)
13. sma kelas xii rpp kd 3.7;4.7 gem (karlina 1308233)eli priyatna laidan
 
17. sma kelas xii rpp kd 3.10;4.10 inti atom dan radioaktivitas (karlina 1308...
17. sma kelas xii rpp kd 3.10;4.10 inti atom dan radioaktivitas (karlina 1308...17. sma kelas xii rpp kd 3.10;4.10 inti atom dan radioaktivitas (karlina 1308...
17. sma kelas xii rpp kd 3.10;4.10 inti atom dan radioaktivitas (karlina 1308...eli priyatna laidan
 
RPP Fisika SMA Kelas XII
RPP Fisika SMA Kelas XIIRPP Fisika SMA Kelas XII
RPP Fisika SMA Kelas XIIDiva Pendidikan
 

Andere mochten auch (12)

1. rpp gelombang xii
1. rpp gelombang xii1. rpp gelombang xii
1. rpp gelombang xii
 
14. sma kelas xii rpp 3.8;4.8 kuantisasi energi (karlina 1308233)
14. sma kelas xii rpp 3.8;4.8 kuantisasi energi (karlina 1308233)14. sma kelas xii rpp 3.8;4.8 kuantisasi energi (karlina 1308233)
14. sma kelas xii rpp 3.8;4.8 kuantisasi energi (karlina 1308233)
 
Rpp inti atom
Rpp inti atomRpp inti atom
Rpp inti atom
 
Makalah Perkembangan Fisika Modern document word
Makalah Perkembangan Fisika Modern document wordMakalah Perkembangan Fisika Modern document word
Makalah Perkembangan Fisika Modern document word
 
Rpp sumber energi
Rpp sumber energiRpp sumber energi
Rpp sumber energi
 
Laporan praktikum Efek Fotolistrik
Laporan praktikum Efek FotolistrikLaporan praktikum Efek Fotolistrik
Laporan praktikum Efek Fotolistrik
 
13. sma kelas xii rpp kd 3.7;4.7 gem (karlina 1308233)
13. sma kelas xii rpp kd 3.7;4.7 gem (karlina 1308233)13. sma kelas xii rpp kd 3.7;4.7 gem (karlina 1308233)
13. sma kelas xii rpp kd 3.7;4.7 gem (karlina 1308233)
 
17. sma kelas xii rpp kd 3.10;4.10 inti atom dan radioaktivitas (karlina 1308...
17. sma kelas xii rpp kd 3.10;4.10 inti atom dan radioaktivitas (karlina 1308...17. sma kelas xii rpp kd 3.10;4.10 inti atom dan radioaktivitas (karlina 1308...
17. sma kelas xii rpp kd 3.10;4.10 inti atom dan radioaktivitas (karlina 1308...
 
materi sumber energi fisika SMA
materi sumber energi fisika SMAmateri sumber energi fisika SMA
materi sumber energi fisika SMA
 
Gelombang Elektromagnetik rpp
Gelombang Elektromagnetik rppGelombang Elektromagnetik rpp
Gelombang Elektromagnetik rpp
 
RPP Fisika SMA Kelas XII
RPP Fisika SMA Kelas XIIRPP Fisika SMA Kelas XII
RPP Fisika SMA Kelas XII
 
Fisika atom bab 8
Fisika atom bab 8Fisika atom bab 8
Fisika atom bab 8
 

Ähnlich wie Rpp mekanika kuantum

Bab 6 fisika modern dan radioaktivitas
Bab 6   fisika modern dan radioaktivitasBab 6   fisika modern dan radioaktivitas
Bab 6 fisika modern dan radioaktivitaseli priyatna laidan
 
LAPORAN HAMBURAN COMTPON_NURHIDAYAH HATMA_1912040008.pdf
LAPORAN HAMBURAN COMTPON_NURHIDAYAH HATMA_1912040008.pdfLAPORAN HAMBURAN COMTPON_NURHIDAYAH HATMA_1912040008.pdf
LAPORAN HAMBURAN COMTPON_NURHIDAYAH HATMA_1912040008.pdfNurhidayahHatma
 
Arya ghufron,12 ipa2,fisika
Arya ghufron,12 ipa2,fisikaArya ghufron,12 ipa2,fisika
Arya ghufron,12 ipa2,fisikaAryaGhufron
 
Laporan Resmi Percobaan Konstanta planck
Laporan Resmi Percobaan Konstanta planckLaporan Resmi Percobaan Konstanta planck
Laporan Resmi Percobaan Konstanta planckLatifatul Hidayah
 
BAB II GEJALA KUANTUM
BAB II GEJALA KUANTUMBAB II GEJALA KUANTUM
BAB II GEJALA KUANTUMmeisasa
 
Fisika kuantum-rachel aulia 12 ipa 6-SMAN 17 kab.tangerang
Fisika kuantum-rachel aulia 12 ipa 6-SMAN 17 kab.tangerangFisika kuantum-rachel aulia 12 ipa 6-SMAN 17 kab.tangerang
Fisika kuantum-rachel aulia 12 ipa 6-SMAN 17 kab.tangerangrachelaulia
 
Makalah fisika rbh
Makalah fisika rbhMakalah fisika rbh
Makalah fisika rbhSalsa Fariza
 
Tugas fisika 1 (semester 2)
Tugas fisika 1 (semester 2)Tugas fisika 1 (semester 2)
Tugas fisika 1 (semester 2)DanuDwiCahyo
 
Ppt Aplikasi Radiasi Benda Hitam
Ppt Aplikasi Radiasi Benda HitamPpt Aplikasi Radiasi Benda Hitam
Ppt Aplikasi Radiasi Benda HitamMukhsinah PuDasya
 
Agra pamungkas.konsep dan_fenomena_kuantum[1]
Agra pamungkas.konsep dan_fenomena_kuantum[1]Agra pamungkas.konsep dan_fenomena_kuantum[1]
Agra pamungkas.konsep dan_fenomena_kuantum[1]AgraPamungkas
 

Ähnlich wie Rpp mekanika kuantum (20)

Sifat partikel dan gelombang
Sifat partikel dan gelombangSifat partikel dan gelombang
Sifat partikel dan gelombang
 
efek fotolistrik.pptx
efek fotolistrik.pptxefek fotolistrik.pptx
efek fotolistrik.pptx
 
Bab 6 fisika modern dan radioaktivitas
Bab 6   fisika modern dan radioaktivitasBab 6   fisika modern dan radioaktivitas
Bab 6 fisika modern dan radioaktivitas
 
Kimia dasar
Kimia dasarKimia dasar
Kimia dasar
 
teori kuantum
teori kuantumteori kuantum
teori kuantum
 
Kimia dasar
Kimia dasarKimia dasar
Kimia dasar
 
LAPORAN HAMBURAN COMTPON_NURHIDAYAH HATMA_1912040008.pdf
LAPORAN HAMBURAN COMTPON_NURHIDAYAH HATMA_1912040008.pdfLAPORAN HAMBURAN COMTPON_NURHIDAYAH HATMA_1912040008.pdf
LAPORAN HAMBURAN COMTPON_NURHIDAYAH HATMA_1912040008.pdf
 
Benda hitam astronomi
Benda hitam astronomiBenda hitam astronomi
Benda hitam astronomi
 
Arya ghufron,12 ipa2,fisika
Arya ghufron,12 ipa2,fisikaArya ghufron,12 ipa2,fisika
Arya ghufron,12 ipa2,fisika
 
Laporan Resmi Percobaan Konstanta planck
Laporan Resmi Percobaan Konstanta planckLaporan Resmi Percobaan Konstanta planck
Laporan Resmi Percobaan Konstanta planck
 
BAB II GEJALA KUANTUM
BAB II GEJALA KUANTUMBAB II GEJALA KUANTUM
BAB II GEJALA KUANTUM
 
Radiasi benda hitam
Radiasi benda hitamRadiasi benda hitam
Radiasi benda hitam
 
Fisika kuantum-rachel aulia 12 ipa 6-SMAN 17 kab.tangerang
Fisika kuantum-rachel aulia 12 ipa 6-SMAN 17 kab.tangerangFisika kuantum-rachel aulia 12 ipa 6-SMAN 17 kab.tangerang
Fisika kuantum-rachel aulia 12 ipa 6-SMAN 17 kab.tangerang
 
tugas1
tugas1tugas1
tugas1
 
Makalah fisika rbh
Makalah fisika rbhMakalah fisika rbh
Makalah fisika rbh
 
Tugas fisika 1 (semester 2)
Tugas fisika 1 (semester 2)Tugas fisika 1 (semester 2)
Tugas fisika 1 (semester 2)
 
Fisika kuantum
Fisika kuantumFisika kuantum
Fisika kuantum
 
Ppt Aplikasi Radiasi Benda Hitam
Ppt Aplikasi Radiasi Benda HitamPpt Aplikasi Radiasi Benda Hitam
Ppt Aplikasi Radiasi Benda Hitam
 
Agra pamungkas.konsep dan_fenomena_kuantum[1]
Agra pamungkas.konsep dan_fenomena_kuantum[1]Agra pamungkas.konsep dan_fenomena_kuantum[1]
Agra pamungkas.konsep dan_fenomena_kuantum[1]
 
PPT FISIKA.pdf
PPT FISIKA.pdfPPT FISIKA.pdf
PPT FISIKA.pdf
 

Mehr von Joko Wahyono

Rpp rangkaian arus searah 1
Rpp rangkaian arus searah 1Rpp rangkaian arus searah 1
Rpp rangkaian arus searah 1Joko Wahyono
 
Rpp medan magnetik
Rpp medan magnetikRpp medan magnetik
Rpp medan magnetikJoko Wahyono
 
Rpp listrik statis
Rpp listrik statisRpp listrik statis
Rpp listrik statisJoko Wahyono
 
Rpp gelombang bunyi dan cahaya
Rpp gelombang bunyi dan cahayaRpp gelombang bunyi dan cahaya
Rpp gelombang bunyi dan cahayaJoko Wahyono
 

Mehr von Joko Wahyono (6)

Rpp rangkaian arus searah 1
Rpp rangkaian arus searah 1Rpp rangkaian arus searah 1
Rpp rangkaian arus searah 1
 
Rpp rangkaian ac
Rpp rangkaian acRpp rangkaian ac
Rpp rangkaian ac
 
Rpp medan magnetik
Rpp medan magnetikRpp medan magnetik
Rpp medan magnetik
 
Rpp listrik statis
Rpp listrik statisRpp listrik statis
Rpp listrik statis
 
Rpp gelombang bunyi dan cahaya
Rpp gelombang bunyi dan cahayaRpp gelombang bunyi dan cahaya
Rpp gelombang bunyi dan cahaya
 
Rpp hukum ohm
Rpp hukum ohmRpp hukum ohm
Rpp hukum ohm
 

Rpp mekanika kuantum

  • 1. RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN (RPP) Satuan Pendidikan : SMA Kelas/Semester : XII/I Mata pelajaran : Fisika Topik/Materi Pokok : Konsep dan Fenomena Kuantum Tema : Efek Compton & Produksi Pasangan Pertemuan ke : 3 Alokasi Waktu : 2 x 45 menit A. Kompetensi Inti KI. 1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI. 2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI. 3 Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI. 4 Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi Dasar (dari KI1, KI2, KI3, KI4) Kompetensi Dasar Indikator Pencapaian KD 1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad Mengagumi kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya melalui fenomena
  • 2. raya melaluipengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya kuantum (perkembangan tentang dunia mikroskopik) 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari- hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi 1. Menumbuhkan sikap ilmiah, rasa ingin tahu, disiplin, tanggungjawab dan kerjasama pada proses pembelajaran konsep dan fenomena Kuantum 2. Tekun, jujur, dan tanggungjawab dalam melaksanakan tugas 3.10 Memahami fenomena efek fotolistrik dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari 1. Menjelaskan prinsip radiasi kalor, intensitas radiasi benda hitam dan teori foton 2. Menjelaskan pengertian efek fotolistrik, energi ambang dan energi kinetik maksimum fotoelektron. 3. Menjelaskan pengaruh intesitas foton terhadap jumlah fotoelektron dan pengaruh frekuensi terhadap energi kinetik maksimum fotoelektron 4. Menjelaskan pengertian efek compton 5. Menganalisis diagram tumbukan foton dengan elektron bebas dan diagram tumbukan foton dengan elektron bebas 6. Menerapkan hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum untuk penjabaran panjang gelombang compton 7. Menganalisis percobaan sinar x dan produksi sinar x 4.10 Menyajikan hasil analisis data tentang penerapan efek fotolistrik dan sinar X dalam kehidupan sehari- hari 1. Menjelaskan penerapan efek fotolistrik pada mesin fotocopy dan sel surya. 2. Menjelaskan penerapan sinar x pada mesin foto Rontgen, mesin pengecekan bagasi bandara C. Tujuan Pembelajaran Pertemuan 1 1. Melalui video, siswa dapat menjelaskan radiasi kalor dan menumbuhkan rasa ingin tahu serta dapat mensyukuri kebesaran Tuhan. 2. Melalui diskusi, siswa dapat menjelaskan intensitas radiasi benda hitam dengan tepat dan teliti 3. Melalui diskusi, siswa dapat menganalisis tentang teori foton dengan penuh tanggung jawab dan teliti.
  • 3. Pertemuan 2 1. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menjelaskan pengertian efek fotolistrik, energi ambang, energi kinetik maksimum fotoelektron dengan benar. 2. Setelah melakukan percobaan virtual, siswa dapat menerapkan persamaan energi kinetik fotoelektron untuk menyelesaikan permasalahan dengan tepat dan benar. 3. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi siswa dengan bimbingan guru, siswa dapat menjelaskan aplikasi efek fotolistrik dalam kehidupan sehari-hari, seperti mesin fotocopy dan sel surya dengan rasa tanggung jawab serta mensyukuri kebesaran Tuhan Pertemuan 3 1. Setelah menonton video compton yang ditayangkan guru, siswa dapat menjelaskan terjadinya efek compton dan menumbuhkan rasa ingin tahu siswa 2. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menggambarkan diagram tumbukan dan momentum tumbukan foton dengan elektron bebas dengan tepat. 3. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menerapkan hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum untuk penjabaran pergeseran panjang gelombang compton dengan benar dan tepat. 4. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menganalisis terjadinya produksi pasangan dengan benar. Pertemuan 4 1. Setelah menonton video sinar x yang ditayangkan guru, siswa dapat menjelaskan sifat sinar x dan menumbuhkan rasa ingin tahu siswa 2. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi, siswa dapat menganalisis sifat-sifat dan spektum sinar x serta persamaan panjang gelombang minimum pada sinar x dengan tepat. 3. Setelah melakukan studi literatur dan diskusi siswa, siswa dapat menjelaskan aplikasi sinar x dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada mesin foto Rontgen, mesin pengecekan bagasi bandara dengan rasa penuh tanggung jawab serta menambah rasa syukur kepada Tuhan YME
  • 4. D. Materi 1. Pertemuan Pertama Radiasi Kalor Radiasi kalor merupakan pemancaran energi kalor oleh permukaan suatu benda ke lingkungannya. Energi kalor yang dipancarkan bergantung pada sifat permukaan benda, suhu benda (T), luas permukaan benda (A), dan waktu (t) Energi Radiasi tATeE 4  Dengan : e = Emisivitas = koefisien emisi, 0<e<1  = tetapan stefan-boltzmann = 5,67 x 10-8 dalam SI A = luas permukaan benda (m2) T = suhu mutlak benda (K) dimana T = t (0C) + 273 Daya Radiasi : P = E/t Intensitas Radiasi : 0A P I  A0 = luasan yang ditembus oleh radiasi kalor (seringnya berupa luasan bola 4 π R2) Benda hitam sempurna memiliki nilai e = 1 Intensitas Radiasi Benda Hitam Benda hitam pada suhu tertentu akan meradiasi energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang bervariasi. Hubungan antara panjang gelombang pada intensitas maksimum dan saat suhu mutlaknya tertentu diselidiki oleh Wien didapat grafik seperti di bawah :
  • 5. Dari grafik dapat dirumuskan (pergeseran Wien) CTm . dengan T = suhu mutlak benda hitam (K) dan C = tetapan pergeseran Wien = 2,90 x 10-3 m K serta m = panjang gelombang pada intensitas maksimum (m) Teori foton Postulat dasar tafsiran kuantum adalah bahwa radiasi elektromagnetik terdiri atas paket-paket energi diskret yang disebut foton atau kuanta. Tiap-tiap foton memiliki energi E yang hanya bergantung pada frekuensi radiasi v, dan diberikan oleh ; hfhvE   c hE  Dengan h = tetapan Planck (6,63 x 10-34 J.s) dan f = frekuensi foton Dalam berinteraksi, tiap-tiap foton memberikan seluruh energinya atau tidak sama sekali. Karena foton bergerak pada kecepatan cahaya, maka menurut teori relativitas khusus, massa diamnya haruslah nol; oleh karena itu, energi foton seluruhnya adalah energi kinetik. Jika sebuah foton ada, maka ia bergerak pada kecepatan cahaya, c ; jika ia tak bergerak dengan kecepatan c, maka ia tak ada. Untuk m0 = 0, hubungan momentum- energi relatifistis menjadi E = pc. Tiap-tiap foton memiliki momentum sebesar  h c hv c E p  Dari sudut pandangan kuantum, seberkas energi elektromagnetik tersusun atas foton- foton yang bergerak dengan kecepatan c. Intensitas berkas sebanding dengan jumlah foton yang menembus suatu satuan luas per satuan waktu. Oleh karena itu, jika berkasnya monokromatik (satu frekuensi), intensitas I akan diberikan oleh I = (energi satu foton) x (jumlah foton/luas x waktu ) Terakhir, untuk menyederhanakan perhitungan kita dapat memakai nilai-nilai tetapan berikut dalam satuan tak baku
  • 6. 0 15 4,12 det.10136,4 AeVkhc eVh    Dengan 1 eV = 10-3 keV = 1,602 x 10-9 J dan 1 0 A = 10-10 m 2. Pertemuan Kedua Efek fotolistrik Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron – elektron dari permukaan logam (disebut elektron foton) ketika logam tersebut disinari dengan cahaya. Cahaya yang digunakan dapat berupa cahaya tampak atau radiasi ultra ungu (ultraviolet). Efek fotolistrik dapat dijelaskan menurut teori foton yaitu: 1. Kenaikkan intensitas cahaya menyebabkan bertambahannya jumlah elektron yang terlepas, tetapi karena energi elektron tidak bertambah, maka energi kinetik maksimum elektron foton juga tidak berubah. 2. Kenaikan frekuensi cahaya akan meningkatkan energi kinetik elektron foton yang memenuhi hubungan 𝐸 𝐾 = ℎ 𝑓 − 𝑊0, dimana w0 = h f0 = energi ambang logam (fungsi kerja), dan f0 = frekuensi ambang 3. Jika frekuensi cahaya f lebih kecil dari pada frekuensi ambang f0, maka tidak ada elektron yang terlepas dari permukaan logam, berapapun besarnya intensitas cahaya yang digunakan. 4. Elektron terlepas dari permukaan logam sesaat setelah penyinaran karena cahaya bersifat partikel (paket energi) sehingga terjadi transfer energi spontan dari foton ke elektron dengan interaksi satu – satu. Gambar 1 efek fotolistrik Sumber: http://paarif.com/efek-fotolistrik-2/
  • 7. Energi Ambang Frekuensi ambang (frekuensi batas) adalah frekuensi terkecil gelombang elektromagnetik yang mengakibatkan elektron dapat lepas dari logam. Besaran yang berkaitan adalah fungsi kerja. Fungsi kerja adalah energi ambang logam yang persamaannya sebagai berikut. 𝑾 𝟎 = 𝒉𝒇 𝟎 dimana: W0 = energi ambang (J) f0 = frekuensi ambang (s-1) Tidak sembarangan frekuensi cahaya bisa menghasilkan efek fotolistrik. Efek fotolistrik dapat terjadi jika frekuensi cahaya yang menyinari katoda lebih besar daripada nilai tertentu yang dikenal sebagai frekuensi ambang bahan katoda. Tiap jenis bahan katoda (logam) mempunyai frekuensi yang berbeda – beda. Energi Kinetik Maksimum Fotoelektron Maksimum energi kinetik K maks dari sebuah elektron yang dikeluarkan dituliskan sebagai berikut di mana h adalah konstanta Planck dan f adalah frekuensi foton. Lambang φ adalah fungsi kerja (kadang dilambangkan W), yang memberikan energi minimum yang diperlukan untuk memindahkan elektron terdelokalisasi dari permukaan logam. Fungsi kerja memenuhi dimana f 0 adalah frekuensi ambang batas untuk logam. Maksimum energi kinetik dari sebuah elektron dikeluarkan kemudian Energi kinetik adalah positif, jadi kita harus memiliki f> f 0 untuk efek fotolistrik terjadi. Pengaruh Intensitas Foton Terhadap Jumlah Fotoelektron Foton dari sinar memiliki energi karakteristik yang ditentukan oleh frekuensi cahaya. Dalam proses photoemission, jika elektron dalam beberapa bahan menyerap energi dari satu foton dan dengan demikian memiliki lebih banyak energi daripada fungsi kerja (energi ikat elektron) dari materi, itu dikeluarkan. Jika energi foton terlalu rendah, elektron tidak bisa keluar dari materi. Peningkatan intensitas sinar meningkatkan jumlah foton dalam berkas cahaya, dan dengan demikian
  • 8. meningkatkan jumlah elektron, tetapi tidak meningkatkan energi setiap elektron yang dimemiliki. Energi dari elektron yang dipancarkan tidak tergantung pada intensitas cahaya yang masuk, tetapi hanya pada energi atau frekuensi foton individual. Ini adalah interaksi antara foton dan elektron terluar. Elektron dapat menyerap energi dari foton ketika disinari, tetapi mereka biasanya mengikuti prinsip "semua atau tidak" . Semua energi dari satu foton harus diserap dan digunakan untuk membebaskan satu elektron dari atom yang mengikat, atau energi dipancarkan kembali. Jika energi foton diserap, sebagian energi membebaskan elektron dari atom, dan sisanya dikontribusi untuk energi kinetik elektron sebagai partikel bebas. Tidak ada elektron yang dilepaskan oleh radiasi di bawah frekuensi ambang, karena elektron tidak mendapatkan energi yang cukup untuk mengatasi ikatan atom. Elektron yang dipancarkan biasanya disebut fotoelektron. Efek fotolistrik banyak membantu penduaan gelombang-partikel, dimana sistem fisika (seperti foton dalam kasus ini) dapat menunjukkan kedua sifat dan kelakuan seperti-gelombang dan seperti-partikel, sebuah konsep yang banyak digunakan oleh pencipta mekanika kuantum. Efek fotolistrik dijelaskan secara matematis oleh Albert Einstein yang memperluas kuanta yang dikembangkan oleh Max Planck. Hukum emisi fotolistrik: 1. Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding lurus dengan intensitas cahaya yg digunakan. 2. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi di bawah frekuensi ini fotoelektron tidak bisa dipancarkan. 3. Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak bergantung pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya. 4. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang dari 10-9 detik. Pengaruh frekuensi foton terhadap energi kinetik fotoelektron Fotoelektron adalah elektron yang tercongkel keluar dari permukaan logam ketika logam tersebut dikenai oleh suatu berkas tertentu. Einstein menjelaskan bahwa ketika foton berenergi hf mengenai permukaan logam, foton itu akan memberikan sebagian energinya (sebesar hf0) untuk melepaskan elektron (fotoelektron). Energi sisanya (sebesar hf – hf0) dikonversi sebagai energi kinetik fotoelektron. Gerakan fotoelektron ini menimbulkan arus listrik.
  • 9. Sehingga, energi kinetik fotoelektron (Ek) dapat dinyatakan sebagai selisih antara foton (hf) dan energi umtuk mencongkel elektron dari permukaan logam (hf0). Secara matematis, hipotesis Einstein tersebut dapat dinyatakan sebagai : 𝑬 𝒌 = 𝒉𝒇 − 𝒉𝒇 𝟎 Berdasarkan penjelasan Einstein dapat disimpulkan bahwa: a. Jika hf = hf0 untuk f < f0 elektronn tidak akan lepas dari ikatan ion permukaan logam. b. Beda potensial antara katoda dengan anoda V sebanding dengan energi Ek elektron yang terlepas sesuai persamaan eV = Ek Dengan e adalah muatan elementer atau besar muatan sebuah elektron, yaitu sebesar 1,6×10-19 C. Jadi satuan energi juga dapat dinyatakan dalam coulomb – volt (C.V) atau elektron volt (eV). Cahaya merambat dengan laju c dan hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang 𝑓 = 𝑐/𝜆. Sehingga energi kinetik fotoelektron dalam efekfotolistrik dapat dinyatakan dengan: 𝑬 𝑲 = 𝒉𝒄 𝝀 − 𝒉𝒄 𝝀 𝟎 Dengan 𝜆0 adalah panjang gelombang karakteristik ambang bahan katoda yang memenuhi persamaan 𝜆0 = 𝑐/𝑓. Aplikasi Berbekal pemahaman efek fotolistrik, ilmuwan mengembangkannya untuk keperluan kebutuhan hidup sehari – hari. Mesin fotokopi Penemu mesin fotokopi adalah Chester F. Carison. Aspek – aspek yang bekerja pada mesin fotocopy sehingga mesin ini dapat bekerja adalah panas, cahaya, bahan kimia, dan juga muatan listrik statis. Mesin fotokopi zaman sekarang menggunakan xerografi, proses kering yang bekerja dengan bantuan listrik maupun panas. Mesin fotokopi lainnya dapat menggunakan tinta.
  • 10. Gambar 2 skema mesin fotokopi Sumber: http://fiqriscientist.blogspot.com/2009/01/bagaimanakah-cara-kerja-mesin-fotocopy.html Sejarah awal penemuan mesin fotokopi (photocopy dalam bahasa Inggris) diawali oleh penelitian dan percobaan yang sangat panjang. Awalnya penemu sistem Xerography, Chester Carlson, mengawali pekerjaannya sebagai penyalin dokumen paten di sebuah peruahaan analisis paten, Carlson berpikir untuk mempercepat pekerjaannya yaitu dengan membuat sebuah alat yang bisa mencetak dokumen secara berulang-ulang. Ia pun membaca berbagai referensi mengenai mesin cetak. Akhirnya, ia menemukan konsep elektrofotografi, yang sekarang kita kenal sebagai mesin fotokopi. Pada 1938, ia membuat eksperimen kecil yang memanfaatkan bubuk jelaga (karbon) dan penyinaran cahaya dan memindahkan suatu tulisan dari sebuah medium ke medium yang lain. Ia juga menggunakan konsep yang disebut photo-conductivity, sebuah proses perubahan elektron jika terkena cahaya. Intinya, dengan proses ini, gambar bisa digandakan dengan proses perubahan elektron tersebut. Sebagian besar literatur menyebutkan, temuan Carlson menciptakan proses mengkopi dengan menggunakan energi elektrostatik, yaitu xenography. Nama xenography berasal dari bahasa Yunani, radical xeros (kering) dan graphos(menulis). Karena, dalam prosesnya tidak melibatkan cairan kimia, tak seperti teknologi sebelumnya. Melalui teknik ini, Chester Carlson telah menemukan cara yang merombak paradigma penulis ulangan sebuah dokumen, yang nantinya
  • 11. akan menjadi proses yang disebut fotokopi. Teknik ini kemudian dipatenkan pada 6 Oktober 1942. 3. Pertemuan 3 Efek compton Seberkas radiasi yang dikenakan pada lempeng (plat tipis) logam akan mengalami hamburan. Intensitas radiasi terhambur tergantung pada sudut hamburannya. Gambar berikut menunjukkan susunan peralatan dan hasil pengamatan hamburan radiasi. Gejala tersebut tidak dapat dijelaskan dengan memandang radiasi sebagai gelombang klasik. Gambar. Hamburan Compton Pada tahun 1923, Compton mempelajari hamburan radiasi tersebut di atas, dan menerangkan sebagai berikut. Radiasi yang dikenakan pada lempeng logam berinteraksi dengan elektron bebas dalam logam (tidak selalu menimbulkan efek fotolistrik walaupun energinyanya cukup). Interaksi antara radiasi dengan elektron bebas dalam logam berperilaku seperti tumbukan elastis antara dua partikel. Mekanisme hamburan radiasi (kemudian disebut hamburan Compton atau efek Compton) tersebut di atas dapat dijelaskan dengan memberlakukan hukum-hukum kekekalan energi dan momentum linear secara relativistik. Percobaan Compton merupakan salah satu dari tiga proses yang melemahkan energi suatu sinarionisasi. Bila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu materi sebagian daripada energinya akan diberikankepada materi tersebut, sedangkan sinar itu sendiri akan di sebarkan, sehingga energy radiasi yangdipancarkan lebih kecil dari energi radiasi yang datang ( panjang gelombang lebih panjang daripadasebelumnya ). Hamburan Compton adalah suatu efek yang merupakan bagian interaksi sebuah penyinaran terhadap suatu materi. Efek Compton adalah salah satu dari tiga proses yang melemahkan energi suatu sinar ionisasi. Bila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu materi sebagian daripada energinya akan diberikan kepadamateri tersebut, sedangkan sinar itu sendiri akan di sebarkan. Proses hamburan Compton dianalisis sebagai suatu interaksi (“tumbukan” dalam pengertian partikel secara klasik) antara sebuah foton dan sebuah elektron, yang kita anggap diam. Hamburan Compton terjadi apabila foton dengan energi ℎ𝑣 berinteraksidengan elektron bebas atau elektron
  • 12. yang tidak terikat dengan kuat oleh inti, yaitu elektron terluar dari atom.Elektron itu dilepaskan dari ikatan inti dan bergerak dengan energi kinetik tertentu disertai foton lain dengan energi lebih rendah dibandingkan foton datang. Foton lain ini dinamakan foton hamburan. Dalam hamburan Compton ini, energi foton yang datang yang diserap atom diubah menjadi energi kinetik elektron dan foton hamburan Gambar a menunjukkan bagaimana tumbukan serupa itu digambarkan, dengan foton itu digambarkan, dengan poton sinar x menumbuk elektron (yang muka-muka dalam keadaan diam terhadap sistem koordinator laboratorium) dan kemudian mengalami hamburan dari arahnya semula sedangkan elekronnya menerima impulse dan mulai bergerak. Dalam tumbukan ini foton dapat dipandang sebagai prtikel yang kehilangan sejumlah energi yang besarnya samadengan energi kinetik K yang diterima oleh elektron, walaupun sebenarnya kita mengamati dua foton yang berbeda. Jika foton semula mempunyai frekuensi , maka foton hambur mempunyai frekuensi 𝑣′ sehingga 𝐾𝑒ℎ𝑖𝑙𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑛 ℎ𝑣 − ℎ𝑣′ = 𝐾 Dalam pokok bahasan ini kita ingat bahwa momentum partikel tak bermassa berkaitan dengan energi menurut persamaan 𝐸 = 𝑝𝑐 Karena energi foton adalah ℎ𝑣, momentumnya adalah 𝑝 = 𝐸 𝑐 = ℎ𝑣 𝑐 Momentum tidak seperti energi, merupakan kuantitas vektor yang mempunyai arah dan besar, dan dalam tumbukan momentum harus kekal dalam masing-masing sumbu dari kedua sumbu yang saling tegak lurus. Bila lebih dari dua benda yang bertumbukan, tentu saja momentum harus kekas pada masing- masing sumbu dari ketiga sumbu yang saling tegak lurus). Arah yang dipilih di sini adalah arah foton semula dan satu lagi tegak lurus pada bidang yang mengandung elektron dan foton hamburan (Gambar b). Momentum foton semua adalah ℎ𝑣 𝑐 , momentum foton hamburan adalah ℎ𝑣′ 𝑐 , dan momentum elektron mula serta akhir adalah berurutan, 0 dan p. Dalam arah foton semula 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢𝑚 𝑚𝑢𝑙𝑎 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢𝑚 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 (1) ℎ𝑣 𝑐 + 0 = ℎ𝑣′ 𝑐 cos 𝜙 + 𝑝𝑐𝑜𝑠 𝜃 Dan tegak lurus pada arah ini 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢𝑚 𝑚𝑢𝑙𝑎 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢𝑚 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
  • 13. (2) 0 = ℎ𝑣′ 𝑐 cos 𝜙 − 𝑝 𝑐𝑜𝑠 𝜃 Gambar. Diagram momentum dan tumbukan foton dengan elektron bebas Sudut 𝜙 menyatakan sudut antara arah mula dan arah foton hambur, dan 𝜃 adalah sudut antara arah foton mula dan arah elektron yang tertumbuk. Kita sekarang mendapat persamaan yang menghubungkan beda panjang gelombang antara foton mula dan foton hambur dengan sudut 𝜙 antara arah masing-masing, kedua besaran itu merupakan kuantitas yang dapat diukur. Langkah pertama adalah mengkalikan persamaan 1 dan 2 dengan c dan menuliskan kembali sebagai berikut: 𝑝𝑐 cos 𝜃 = ℎ𝑣 −ℎ𝑣′ cos 𝜙 𝑝𝑐 sin 𝜃 =ℎ𝑣′ sin 𝜙 Dengan mengkuadratkan masing-masing persamaan ini dan menambahkannya, sudut 𝜃 dapat dieliminasi, tinggal (3) Kemudian kita samakan kedua persamaan tersebut untuk memperoleh energi total partikel Sehingga
  • 14. Karena Kita dapat Subtitusikan 𝑝2 𝑐2 ini pada persamaan (3) akhirnya kita mendapatkan (4) Hubungan ini akan lebih sederhana jika dinyatakan dalam panjang gelombang sebagai pengganti frekuensi. Bagi persamaan (4) dengan 2ℎ2 𝑐2 Dan karena1/𝑐 = 1/𝜆 dan 1/𝑐′ = 1/𝜆′ Efek compton  ’-  = cm h 0 ( 1 – cos  ) (5) Persamaan (5) diturunkan oleh Arthur H. Compton pada awal tahun 1920 dan gejala yang diperikannya yang pertama kali diamatinya, dikenal sebagai efek compton. Gejala ini menunjukkan bukti kuat yang mendukung teori kuantum rdiasi. Persamaan (5) memberikan perubahan perubahan panjang gelombang yang diharapkan terjadi untuk fotonn yang terhambur dengan sudut 𝜙 oleh partikel yang bermassa 𝑚0, dan perbedaan ini tidak bergantung dari panjang gelombang foton datang 𝜆. Kuantitas ℎ/𝑚0 𝑐 disebut panjang gelombang compton dari partikel penghambur, untuk elektron besarnya adalah 0,02426 𝐴 𝑜 . Dari persamaan (5) kita lihat bahwa perubahan panjang gelombang terbesar yang dapat terjadi adalah pada = 180 𝑜 , ketika itu perubahan panjang gelombang menjadi dua kali panjang compton ℎ/𝑚0 𝑐. Karena panjang gelombang compton untuk elektron ialah
  • 15. 0,02426 𝐴 𝑜 dan lebih kecil lagi untuk partikel yang lain karena massanya lebih besar, maka perubahan panjang gelombang maksimum dalam efek compton adalah 0,04852 𝐴 𝑜 . Perubahan sebesar itu atau lebih kecil lagi hanya bisa teramati untuk sinar x karena pergeseran panjang gelombang cahaya tampak kurang dari 0,01 persen dari panjang gelombang mula sedangkan untuk sinar x dengan 𝜆 = 1 A, besaran itu menjadi beberapa persen. Produksi Pasangan Pada waktu foton yang berenergi lebih dari 1,02 MeV menembus materi dan mendekati inti atom, karena pengaruh medan listrik yang kuat dari inti atom, foton berubah dan membentuk satu pasangan yaitu positron dan elektron yang masing- masing berenergi sebesar 0,51 MeV. Peristiwa ini disebut produksi pasangan. Energi sebesar 1,02 MeV ini disebut nilai batas ambang produksi pasangan. Produksi pasangan terjadi karena interaksi antara foton dengan medan listrik dalam inti atom berat. Jika interaksi itu terjadi, maka foton akan lenyap dan sebagai gantinya akan timbul sepasang elektron-positron. Gambar 5: Proses terjadinya produksi pasangan Ketika muatan suatu sistem bernilai awal nol, maka dua partikel yang berlawanan muatannya harus diciptakan guna mengkonversi muatan. Untuk menggabungkan sebuah pasangan, foton datang harus memiliki energi yang setidaknya setara dengan energi diam pasangan tersebut, dan setiap kelebihan energi foton akan muncul sebagai energi kinetik partikel. Produksi pasangan tidak dapat terjadi di ruang hampa. Oleh karenanya terlihat kehadiran nukleus berat pada gambar diatas. Nukleus membawa sejumlah momentum foton datang, tapi karena massanya yang besar, energi kinetik lompatannya, K≈p2/2M0, biasanya diabaikan terhadap energi-energi kinetik
  • 16. pasangan elektron-positron. Dengan demikian, kekekalan energi dapat diterapkan dengan mengabaikan nukleus berat, sehingga menghasilkan hυ = m+c2 + m-c2 = K+ + K- + 2moc2 karena positron dan elektron memiliki massa diam yang sama, m0 = 9,11x10- 31 kg. Kebalikan proses produksi pasangan juga dapat terjadi yang dinamakan pemisahan pasangan (Gambar 6). Gambar 6: Proses terjadinya pemisahan pasangan Peristiwa pemisahan pasangan terjadi bila positron berdekatan dengan elektron dan keduanya saling mendekati di bawah pengaruh gaya tarik menarik dari muatan yang berlawanan. Kedua partikel tersebut musnah pada saat yang sama dan massa yang musnah tersebut menjadi energi dan foton sinar gamma yang tercipta (Beiser, 1990). Sedikitnya dua foton harus dihasilkan untuk memenuhi kekekalan energi dan momentum. Adapun persamaan yang dapat diperoleh sebagai berikut : Eawal = Eakhir atau 2moc2 + K+ + K- = hυ1+ hυ2 pawal = pakhir atau m+v+ + m-v- = (h/2π)k1 + (h/2π)k2 dengan k adalah vektor perambatan foton, |k|=2π/λ. Berlawanan dengan produksi pasangan, ternyata pemisahan pasangan dapat dilakukan di ruang hampa dan prinsip-prinsip energi dan momentum dapat diterapkan (Gautreau & Savin,1999) 4. Pertemuan Keempat Sinar X Sinar X adalah pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan gelombang radio, panas, cahaya sinar ultraviolet, tetapi mempunyai panjang gelombang yang sangat
  • 17. pendek sehingga dapat menembus benda-benda. Sinar X ditemukan oleh sarjana fisika berkebangsaan Jerman yaitu W. C. Rontgen tahun 1895. A. Sifat-sifat Sinar X : Pada saat ditemukan, sifat-sifat sinar-x tidak langsung dapat diketahui.Sifat- sifat alamiah (nature) sinar-x baru secara pasti ditentukan pada th 1912 seiring denganpenemuan difraksi sinar-x oleh kristal. Difraksi sinar-x ini dapat “melihat” atau “membedakan” objek yang berukuran kurang lebih1 angstroom. Sifat-sifat sinar-x tersebut adalah:  Tdak dapat dilihat oleh mata, bergerak dalam lintasan lurus, dan dapat mempengaruhi film fotografi sama seperti cahaya tampak.  Daya tembusnya lebih tinggi dari pada cahaya tampak, dan dapat menembus tubuh manusia,kayu, beberapa lapis logam tebal.  Dapat digunakan untuk membuat gambar bayangan sebuah objek pada film fotografi (radiograf).  Sinar-x merupakan gelombang elektromagnetik dengan energi E = hf.  Mempunyai daya tembus yang tinggi Sinar X dapat menembus bahan dengan daya tembus yang sangat besar, dan digunakan dalam proses radiografi.  Orde panjang gelombang sinar-x adalah 0,5-2,5 oA. (sedangkan orede panjang gelombang untuk cahaya tampak = 6000 oA). Jadi letak sinar-x dalam diagram spektrum gelombang elektromagnet adalah antara sinar ultra violet dan sinar gama.  Satuan panjang gelombang sinar-x sering dinyatakan dalam dua jenis satuan yaitu angstroom( oA) dan satuan sinar-x(X Unit = XU). 1 kXU = 1000 XU = 1,00202 oA.  Mempunyai panjang gelombang yang pendek Yaitu : 1/10.000 panjang gelombang yang kelihatan  Mempunyai efek fotografi. Sinar X dapat menghitamkan emulsi film setelah diproses di kamar gelap.  Mempunyai sifat berionisasi.Efek primer sinar X apabila mengenai suatu bahan atau zat akan menimbulkan ionisasi partikel-partikel bahan zat tersebut.  Mempunyai efek biologi. Sinar X akan menimbulkan perubahan-perubahan biologi pada jaringan. Efek biologi ini digunakan dalam pengobatan radioterapi.
  • 18. B. Proses Terjadinya Sinar X 1. Di dalam tabung roentgen ada katoda dan anoda dan bila katoda (filament) dipanaskan lebih dari 20.000 derajat C sampai menyala dengan mengantarkan listrik dari transformator, 2. Karena panas maka electron-electron dari katoda (filament) terlepas, 3. Dengan memberikan tegangan tinggi maka electron-elektron dipercepat gerakannya menuju anoda (target), 4. Elektron-elektron mendadak dihentikan pada anoda (target) sehingga terbentuk panas (99%) dan sinar X (1%), 5. Sinar X akan keluar dan diarahkan dari tabung melelui jendela yang disebut diafragma, 6. Panas yang ditimbulkan ditiadakan oleh radiator pendingin. Gambar 1. Tabung Roentgen C. Sumber sinar-x. Salah satu cara untuk membangkitkan sinar-x adalah dengan cara menembakan elektron yang berenergi kinetik (berkecepatan) tinggi pada suatu target (anoda). Pembangkit (sumber) sinar-x jenis ini berdasarkan keadaan target (anoda) dapat dibedakan menjadi dua jenis sumber sinar-x, yaitu sumber sinar-x yang beranoda diam (fixed anode x-ray source) dan sumber sinar-x dengan anoda berputar (rotating anode x- ray source). Kedua jenis sumber sinar-x ini akan dijelaskan pada bagian berikut ini. Sumber sinar-x beranoda diam. Komponen utama sumber sinar-x yang beranoda diam adalah sebuah anoda, sebuah katoda (K), sebuah filamen (F) sebagai sumber
  • 19. elektron, sebuah sumber tegangan tinggi (HV) untuk anoda dan katoda,dan sebuah tegangan rendah (V) untuk filamen. Sumber sinar-x jenis ini secara skema ditunjukkan pada gambar Gambar 2. Skema sumber sinar-x beranoda tetap. Filamen yang diberi catu daya dari sumber teganganrendah (V) akan mengeluarkan elektron secara termal. Elektron-elektron ini selanjutnya dipercapat oleh tegangan tinggi (HV) yang timbul antara anoda dan katoda, sehingga mereka memperoleh energi kinetik yang sangat besar. Pada saat menumbuk anoda elektron- elektron ini akan melepaskan energi kinetiknya. Sebagian kecil dari energi tersebut berubah menjadi energi gelombang elektromagnetik yang kita sebut sinar-x, sedangkan sebagian besar dari energi kinetik itu berubah menjadi panas yang numpuk pada anoda. Berkas sinar-x yang dihasilkan dapat terdiri atas dua jenis sinar-x. Jenis pertama adalah sinar-x polikhromatik, yaitu sinar-x yang berasal dari akibat pengereman elektron oleh anoda. Berkas sinar-x jenis ini sering disebut sinar-x bremsstrahlung (sebuah kata dalam bahasa Jerman yang berarti pengereman). Jenis kedua adalah sinar-x monokhromatik, yaitu sinar-x yang berasal dari adanya transisi eksitasi di dalam anoda. Kedua jenis sinar- x ini akan dijelaskan secara rinci di dalam pasal berikutnya. Disamping komponen-komponen utama tersebut di atas, sumber sinar-x ini sering juga dilengkapi dengan komponen lainnya, seperti aliran air dingin melaui anoda yang berfungsi untuk mengeluarkan panas yang timbul padaanoda. Sumber sinar-x dengan anoda berputar. Pada prinsipnya, komponen utama dari sumber sinar-x dengan anoda berputar adalah sama dengan komponen utama dari
  • 20. sumber sinar-x yang beranoda diam. Tetapi perbedaan yang paling mencolok diantara keduanya adalah bahwa anoda pada sumber sinar-x ini diputar oleh sebuah motor listrik dengan kecepatan yang sangat tinggi. Hal ini dimaksudkan supaya elektron-elektron akan menumbuk anoda pada tempat yang selalu berbeda. Keuntungan dari cara ini adalah untuk mengurangi panas yang timbul pada anoda sehingga sumber sinar-x jenis ini dapat menghasilkan berkas sinar-x yang berdaya besar. Sebagai perbandingan, sumber sinar-x beranoda diam hanya mampu menghasilkan sumber sinar-x yang berdaya kurang lebih 2 kilowatt (kW) sementara sumber sinar-x yang beranoda berputar mampu menghasilkan berkas sinar-x dengan daya maksimum sebesar 18 kW. Gambar 3. Orientasi anoda dan filamen pada sumber sinar-x dengan anoda berputar. (a) orientasi geometri titik, (b) orientasi geometri garis.
  • 21. Pada orientasi geometri titik, noktah sumber sinar-x pada anoda akan tampak dari jendela seperti sebuah titik sumber, sedangkan padaorientasi geometri garis noktah tersebut akan tampak dari jendela seperti sebuah garis sumber. Kedua jenis orientasi ini dengan mudah dapat diperoleh dari sumber sinar-x jenis initanpa harus mengganggu susunan alat-alat eksperimen lainnya. Di sisi lain, kelemahan sumber sinar-x dengan anoda berputar adalah : 1. Harganya jauh lebih mahal 2. Untuk memperoleh sinar-x dengan daya yang besar,sumber ini memerlukan pompa pengisap udara yang sangat baik untuk dapat memvakumkan ruang anoda-katoda. D. Spektrum sinar-x Berkas sinar-x yang dihasilkan oleh sebuah sumber dapat terdiri atas dua jenis spektrum, yaitu spetrum kontinyus dan spektrum diskrit. Spektrum kontinyus dan spektrum diskrit masing-masing sering juga disebut polikhromatik dan monokhromatik. Spektrum kontinyus sinar-x timbul akibat adanya pengereman elektron-elektron yang berenergi kinetik tinggi oleh anoda. Pada saat terjadi pengereman tersebut, sebagian dari energi kinetiknya diubah menjadi sinar-x. Proses pengereman ini dapat berlangsung baik secara tiba-tiba ataupun secara perlahan-lahan, sehingga energi sinar-x yang dihasilkannya akan memiliki rentang energi yang sangat lebar. Jika elektron- elektron tersebut direm secara tiba-tiba, maka seluruh energi kinetiknya akan diubah seketika menjadi energi sinar-x dan energi panas yang numpuk pada anoda. Energi sinar- x ini merupakan energi tertinggi yang dapat dihasilkan oleh sebuah sumber sinar-x. Atau dengan kata lain panjang gelombang sinar-x ini merupakan panjang gelombang terpendek (λmin) yang dapat dihasilkan oleh sebuah sumber. Tetapi jika elektron-elektron itu direm secara perlahan, maka energi kinetiknya akan diubah secara perlahan pula menjadi energi sinar-x dan energi panas, sehingga sinar-x yang dihasilkannya akan berenergi yang bervariasi sesuai dengan besarnya energi kinetik yang diubahnya. Sinar-x ini akan memiliki panjang gelombang (energi) yang berbeda, sehingga karena itulah sinar-x ini sering disebut sinar-x polikhromatik. Sinar-x yang dihasilkan oleh adanya pengereman elektron baik secara tiba-tiba atau pun secara perlahan sering disebut sinar-x bremsstrahlung. Spektrum sinar-x bremsstrahlung ini ditunjukkan didalam Gambar 4. Gambar 4. menunjukan spektrum sinar-x bremstrahlung untuk beberapa harga tegangan tinggi yang digunakan. Dari Gambar 4 tersebut dapatkita lihat bahwa makin besar
  • 22. tegangan tinggi yang digunakan makin kecil harga λmin yang dihasilkan. Nilai λmin ini secara matematik dapat ditentukan sebagai barikut. Jika elektron yang berenergi kinetik tinggi itu direm secara tiba-tiba oleh anoda maka seluruh energi kinetiknya akan secara tiba-tiba pula diubah menjadi energi sinar-x tertinggi (hfmax) dan energi panas (Q). Jadi jika energi kinetik elektron yang bergerak di dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh tegangan tinggi dinyatakan oleh eV, maka: eV = hfmax+ Q. atau eV = hc/λmin+ Q, sehingga λmin= hc/(eV - Q), dimana h adalah konstanta Planck, c adalah cepat rambat cahaya, e adalah muatan listrik elektron, dan V adalah nilai tegangan tinggi yang digunakan. Dalam prakteknya, spektrum bremstrahlung ini jarang digunakan untuk kegiatan eksperimen dan bahkan sering dihindari karena ia memiliki panjang gelombang yang bermacam-macam. Posisi puncak spektrum bremsstrahlung terletak pada 3 2 Emax atau pada 2 3 λmin , karena Emax berbanding terbalik dengan λmin. Untuk menghidari penumpukan panas (Q) pada anoda, setiap sumber sinar-x yang berdaya besar biasanya selalu dilengkapi dengan aliran air dingin untuk membuang panas (Q) yang timbul. Gambar 4. Spektrum sinar-x bremstrahlung untuk tegangan tinggi beberapa harga tegangan tinggi. V3> V2> V1.
  • 23. Sinar-x yang lebih bermanfaat dan sering digunakandalam setiap kegiatan eksperimen adalah sinar-x monokhromatik dan sering disebut sinar-x karakteristik. Sinar-x monokhromatik (sinar-x karakteristik) ini timbul akibat adanya proses transisi eksitasi elektrondi dalam anoda. Sinar-x ini timbul secara tumpang tindih dengan spektrum bremstrahlung. Disamping panjang gelombangnya yang monokhromatik, inensitas sinar-x monokhromatik ini jauh lebih besar dari pada intensitas sinar-x bremstrahlung. Proses terjadinya sinar-x monokhromatik ini dapat dijelaskan sebagai berikut. Jika energi kinetik elektron itu sama dengan atau lebih besar dari padaenergi eksitasi atom-atom di dalam anoda maka pada saat elektron-elektron tersebut menumbuk anoda, atom-atom tersebut akan tereksitasi sehingga pada saat atom-atom tersebut kembali ke kaadaan ekuilibriumnya mereka akan melepaskan energinya dalam bentuk foton gelombang elektromagnetik yang kita sebut sinar-x sinar-x karakteristik. Karena tingkat-tingkat energi di dalam atom-atom itu terkuantisasi maka sinar-x yang dipancarkannya akanmemiliki panjang gelombang atau energi yang tertentu, sehingga sinar-x ini disebut sinar-x monokhromatik. Sebagai contoh, apabila sinar-x ini timbul akibat transisi elektrondari kulit L ke kulit K maka sinar-x ini akan memiliki energi E = EL- EK. Garis spektrum sinar-x tersebut lazim dinamai Kα, sehingga panjang gelombangnya sering disebut λ−Κα. Nama-nama garis spektrum lainnya adalah Kβ (untuk transisi dari kulit M ke kulit K), Kγ(untuk transisi dari kulit N ke kulit K), dan seterusnya. Jika transisi itu terjadi dari tingkat-tingkat energi yang lebih tinggi ke kulit L, maka nama-nama untuk garis-garis spektrum sinar-x yang dihasilkannya adalah Lα, Lβ, Lγ, .... dst., untuk transisi yang terjadi masing masing dari kulit M, N, O, ...., dst. Apabila kita bandingkan dengan sinar-x bremsstrahlung, sinar-x karakteristik tersebut muncul secara tumpang tindih di dalam spektrum bremsstahlung, seperti ditunjukkan dalam Gambar 5.
  • 24. Gambar 5. Sinar -x karakteristik Kα dan Kβ yang tumpang tindih di dalam spektrum bremsstrahlung Nilai λ sinar-x karakteristik ini tidak bergantung pada besarnya tegangan tinggi yang digunakan, tetapi ia hanya bergantung pada jenis bahan anoda yang digunakan. Hal ini akan dibahas lebih rinci di dalam uraian tentang hukum Allah swt tentang λkarakteristik yang dirumuskan oleh Moseley. Garis-garis spektrum tersebut di atas sebetulnya masih dapat diuraikan menjadi beberapa panjang gelombang, seperti Κα menjadi Κα1 dan Kα2 atau Kβ menjadi Kβ1dan Kβ2, sehingga kata “monokhromatik” di atas masih belum tepat. Tetapi karena perbedaan antara panjang gelombangΚα1dan Kα2 tersebut sangat kecil sehingga sangat sulit untuk dibedakan, maka orang masih lazim menyebut garis-garis spektrum Καdan Kβ tersebut di atas sebagai garis spektrum monokhromatik. E. Karakteristik Sinar-X Sinar-X dapat pula terbentuk melalui proses perpindahan elektron suatu atom dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah. Adanya tingkat-tingkat energi dalam atom dapat digunakan untuk menerangkan terjadinya spektrum sinar-X dari suatu atom (Gambar 6). Sinar-X yang terbentuk melalui proses ini mempunyai energi yang sama dengan selisih energi antara kedua tingkat energi elektron tersebut. Karena setiap jenis atom memiliki tingkat-tingkat energi elektron yang berbeda-beda maka sinar-X yang terbentuk dari proses ini disebut karakteristik Sinar-X
  • 25. Gambar 6. Ilustrasi transisi elektron dalam sebuah atom (Beck, 1977) Karakteristik Sinar-X terjadi karena elektron yang berada pada kulit K terionisasi sehingga terpental keluar. Kekosongan kulit K ini segera diisi oleh elektron dari kulit diluarnya. Jika kekosongan pada kulit K diisi oleh elektron dari kulit L, maka akan dipancarkan karakteristik sinar-X Kα. Jika kekosongan itu diisi oleh elektron dari kulit M, maka akan dipancarkan karakteristik Sinar-X Kβ dan seterusnya (Beck, 1977). E. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran Pendekatan : Scientific Approach Pertemuan Metode Pembelajaran Model Pembelajaran Pertama Demonstrasi, Diskusi, Perentasi, Penugasan Cooperative Learning Kedua Diskusi kelompok, Eksperimen virtual, Ceramah, Cooperative Learning Ketiga Diskusi kelompok, , Ceramah, Cooperative Learning STAD Keempat Diskusi kelompok, , Ceramah, Cooperative Learning STAD F. Kegiatan Pembelajaran Pertemuan Pertama Kegiatan Deskripsi Kegiatan Pembelajaran Alokasi Waktu Pendahuluan 1. Guru mengucapkan salam dan berdo’a bersama siswa sebelum memulai pelajaran 2. Guru memberikan apersepsi untuk mendorong rasa ingin tahu melalui pertanyaan bagaimana caranya para ahli fisika dan astronomi menaksir suhu 3 Menit
  • 26. Matahari dan bintang –bintang yang lebih jauh ? 2. Menyampaikan tujuan pembelajaran (produk, proses, sikap sosial dan karakter). Kegiatan Inti Mengamati. 1. Siswa mengamati video dahsyatnya cahaya matahari Menanya Membimbing siswa untuk mengajukan pertanyaan tentang hasil pengamatan yang telah dilaksanakan misalnya: 1. Bagaimanakah caranya para ahli fisika menaksir suhu Matahari? Mengeksplorasi 1. siswa dalam kelompok kooperatif (3-4 siswa) dengan tujuan untuk bekerjasama melakukan diskusi mengenai konsep foton 2. Guru membagikan LDS tentang konsep foton 3. Tiap kelompok melakukan diskusi sesuai dengan petunjuk LDS Mengasosiasi 1. Dengan panduan LDS konsep foton Siswa diharapkan mampu bekerja sama dalam mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan pada LDS terkait teori kuantum. 1. Mengkomunikasikan 1. Dari hasil diskusi siswa diminta menyampaikan hasil diskusi yang mereka lakukan dengan santun. 2. Dari hasil diskusi kelas guru bersama peserta didik menyimpulkan dari serangkaian kegiatan pembelajaran. 14 Menit Kegiatan Akhir 1. Guru memberikan tugas individu untuk mengerjakan soal tambahan yang diharapkan siswa dapat mengerjakannya dengan penuh tanggung jawab. 2. Guru mengingatkan siswa untuk mempelajari materi Fotolistrik dan meminta siswa mencari sumber belajarnya baik dari buku atau internet 3. Guru memimpin do’a sebelum menutup pembelajaran. 3 Menit
  • 27. Pertemuan 2 Kegiatan Deskripsi Kegiatan Alokasi Waktu Pendahuluan 1. Guru membuka pelajaran dengan memberi salam. 2. Guru mempersilahkan salah satu pseserta didik untuk memimpin berdoa, dan kemudian mengecek kehadirannya. 3. Guru memotivasi dengan memperlihatkan gambar – gambar yang merupakan penerapan efek fotolistrik dalam kehidupan sehari – hari, seperti mesin fotocopi dan sel surya. 4. Guru memberi apersepsi dengan memberi pertanyaan mengenai pelajaran sebelumnya, yaitu tentang foton. 10 menit Inti Mengamati 1. Peserta didik mengamati tayangan animasi fotolistrik yang akan dugunakan untuk percobaan virtual. Menanya 2. Siswa menanyakan tentang hal – hal yang belum jelas mengenai percobaan virtual yang akan dilakukan. Mengeksplorasi 3. Siswa melakukan percobaan virtual efek fotolistrik menggunakan animasi, kemudian memasukan data hasil percobaan ke dalam tabel pengamatan. 4. Siswa berdiskusi untuk menjawab pertanyaan yang ada di LKS. Mengasosiasi 5. Siswa mengolah data dari hasil pengamatan untuk mencari pengaruh intensitas foton terhadap jumlah fotoelektron, pengaruh frekuensi terhadap jumlah elektron, mencari persamaan energi kinetik, dan contoh penerapan fotolistrik dalam kehidupan sehari – hari. 70 menit
  • 28. Mengkomunikasi 6. Perwakilan dari siswa menyampaikan hasil diskusi kelompoknya dan kelompok yang lain memberi tanggapan. 7. Guru memberikan umpan balik atau memberi informasi jawaban yang tepat kepada siswa Penutup 1. Guru menyimpulkan/menjelaskan kembali materi pelajaran yang telah dipelajari. 2. Guru memberi tugas rumah untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya. 4. Guru mengingatkan siswa untuk mempelajari materi efek compton dan pasangan produksi serta meminta siswa mencari sumber belajarnya baik dari buku atau internet 3. Guru menutup pelajaran dengan mengucapkan salam. 10 menit Pertmuan 3 Kegiatan Deskripsi Kegiatan Alokasi Waktu Pendahuluan 1. Guru membuka pelajaran dengan memberi salam dan mengecek kehadiran siswa. 2. Siswa berdoa sebelum pembelajaran dimulai. 3. Guru memberikan apersepsi dengan mengingatkan kembali materi sebelumnya tentang foton dan efek fotolistrik 4. Guru menyampaikan tujuan pembelajaran dan kegiatan apa yang akan dilakukan pada pelajaran hari itu. 5 menit Inti Mengamati 1. Siswa mengamati video efek compton yang ditampilkan oleh guru 2. Siswa membaca literatur baik dari buku atau internet untuk menjelaskan efek compton dan produksi pasangan Menanyakan 3. Dari membaca literatur, siswa menanyakan hal-hal tidak dipahaminy, misalnya: - Bagaimana proses terjadinya efek compton dan produksi pasangan Mengeksplorasi 4. Siswa membentuk kelompok sehingga terdapat 6 kelompok di dalam 1 kelasnya. 5. Setiap kelompok siswa menerima Lembar Kerja Siswa (LKS). 6. Siswa mencari dan mengumpulkan literatur baik dari buku maupun dari internet tentang efek compton, diagram tumbukan dan momentum tumbukan foton dengan elektron bebas, hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum untuk penjabaran 75 menit
  • 29. pergeseran panjang gelombang compton serta produksi pasangan 7. Siswa melakukan diskusi untuk menjelaskan pengertian tentang efek compton, diagram tumbukan dan momentum tumbukan foton dengan elektron bebas, hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum untuk penjabaran pergeseran panjang gelombang compton serta produksi pasanganuntuk menjelaskan produksi pasangan 8. Guru menilai sikap siswa dalam kerja kelompok. 9. Guru membimbing siswa dalam melakukan kegiatan diskusi sesuai petunjuk LKS. Mengasosiasi 10. Siswa menyimpulkan menyiapkan hasil diskusi mereka tentang efek compton dan pasangan produksi untuk dipresentasikan di depan kelas 11. Siswa menerapkan persamaan efek compton untuk menyelesaikan permasalahan dalam soal-soal yang disajikan oleh guru. 12. Guru menilai kerjasama dan tanggungjawab siswa dalam kerja kelompok Mengkomunikasikan 13. Perwakilan salah satu kelompok mempresentasikan hasil diskusi kelompoknya dengan difasilitasi guru dalam diskusi kelas. 14. Siswa lain dalam kelompok menanggapi presentasi temannya. 15. Guru menanggapi hasil diskusi siswa dan memberi jawaban atau informasi yang tepat untuk memberikan penguatan pemahaman. Penutup 1. Siswa mengerjakan soal Quiz yang diberikan guru 2. Guru bersama siswa menyimpulkan kembali materi tentang efek compton dan produksi pasangan 3. Guru memberikan penghargaan kepada individu dan kelompok yang kinerjanya baik 5. Guru mengingatkan siswa untuk mempelajari materi sinar x dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari serta meminta siswa mencari sumber belajarnya baik dari buku atau internet 4. Guru menutup pelajaran dengan mengucapkan salam. 10 menit Pertmuan 4 Kegiatan Deskripsi Kegiatan Alokasi Waktu Pendahuluan 1. Guru membuka pelajaran dengan memberi salam dan mengecek kehadiran siswa. 2. Siswa berdoa sebelum pembelajaran dimulai. 3. Guru memberikan apersepsi dengan mengingatkan kembali materi sebelumnya tentang foton dan efek fotolistrik serta efek compton 5 menit
  • 30. 4. Guru menyampaikan tujuan pembelajaran dan kegiatan apa yang akan dilakukan pada pelajaran hari itu. Inti Mengamati 5. Siswa mengamati video tentang sinar x Menanyakan 6. Dari mengamati video, siswa menanyakan hal-hal tidak dipahaminy, misalnya: - Bagaimana proses terjadinya sinar x? - Bagaimana sifat-sifat sinar x? - Bagaimana sepektrum sinar x? Mengeksplorasi 7. Siswa membentuk kelompok sehingga terdapat 6 kelompok di dalam 1 kelasnya. 8. Setiap kelompok siswa menerima Lembar Kerja Siswa (LKS). 9. Siswa mencari dan mengumpulkan literatur baik dari buku maupun dari internet tentang sinar x dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari 10.Siswa melakukan diskusi untuk menjelaskan sinar x dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari 11.Guru menilai sikap siswa dalam kerja kelompok. 12.Guru membimbing siswa dalammelakukan kegiatan diskusi sesuai petunjuk LKS. Mengasosiasi 13. Siswa menyimpulkan menyiapkan hasil diskusi mereka tentang mekanisme terbentuknya sinar x, sifat-sifat sinar x, sperktrum sinar x, panjang gelombang minimum serta aplikasi sinar x dalam kehidupan sehari-hari 14. Guru menilai kerjasama dan tanggungjawab siswa dalam kerja kelompok Mengkomunikasikan 15. Perwakilan salah satu kelompok mempresentasikan hasil diskusi kelompoknya dengan difasilitasi guru dalam diskusi kelas. 16. Siswa lain dalam kelompok menanggapi presentasi temannya. 17. Guru menanggapi hasil diskusi siswa dan memberi jawaban atau informasi yang tepat untuk memberikan penguatan pemahaman. 75 menit Penutup 18. Siswa mengerjakan soal Quiz yang diberikan guru 19. Guru bersama siswa menyimpulkan kembali materi tentang sinar x dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari 20. Guru memberikan penghargaan kepada individu dan kelompok yang kinerjanya baik 6. Guru memberikan tugas akhir untuk masing-masing kelompok membuat makalah tentang aplikasi efek fotolistrik dan sinar x dalam kehidupan sehari-hari 10 Menit
  • 31. 7. Guru menutup pelajaran dengan mengucapkan salam. G. Alat/Bahan, Media dan Sumber Belajar Pertemuan Alat/Bahan dan Media Sumber Belajar Pertama LDS, Power Point - Tipler. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 2. Jakarta: Erlangga. - Beiser.1995.Konsep Fisika Modern Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga - Fisika Untuk SMA/MA Kelas XII Kurikulum 2013 - Bambang Haryadi.Fisika Untuk SMA/MA Kelas XII.2009.Pusat Perbukuan.Jakarta - Purwoko dan Fendi. 2010. Fisika 3. Jakarta: Yudhistira - e-dukasi.net - http://solarsuryaindonesia.com/in fo/mengenal-teknologi-solar-pv - http://www.fisikanet.lipi.go.id/ut ama.cgi?cetakartikel&11253854 80 - http://paarif.com/efek-fotolistrik- 2/ - http://fiqriscientist.blogspot.com/ 2009/01/bagaimanakah-cara- kerja-mesin-fotocopy.html - http://id.wikipedia.org/wiki/Mesi n_fotokopi Kedua LKS, animasi Flash Ketiga Video, LKS, LCD Keempat Video, LKS, LCD H. Penilaian Pada tiap pertemuan masing-masing terdapat penilaian tes hasil belajar yang meliputi: - tes hasil belajar kognitif : soal evaluasi (terlampir) - tes hasil belajar kinerja : lembar observasi (terlampir) - tes hasil belajar sikap : lembar observasi (terlampir) Kepala SMA …………….., ……… 2014 Guru Mata Pelajaran Fisika
  • 32. ( ) ( ) Catatan : ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………..