Nama : Ni Putu Yuliastri
NPM : 0817011007
RANGKUMAN MATERI KIMIA FISIK III
Dualisme gelombang-partikel menyatakan bahwa sebuah objek dapat berperilaku baik sebagai gelombang maupun partikel. Ada tiga macam gerakan dasar molekul yaitu:
1. translasi
2. vibrasi
3. rotasi
ketiganya merupakan cara molekul menyimpan energinya.
Untuk gerakan translasi yaitu seperti gerakan partikel dalam kotak dimana partikel dengan massa m terkurung di antara dua dinding pada x=0 dan x=L. Di dalam sumur kotak tak terhingga, energi potensial partikel di dalam kotak bernilai nol, tetapi mendadak naik sampai tak terhingga pada dindingnya. Selain itu, untuk gerakan dalam dua dimensi di dalam kotak dimana partikel terkurung di dalam permukaan empat persegi panjang dengan panjang L1 pada arah-x dan L2 pada arah-y dan energi potensialnya nol di setiap tempat kecuali pada dinding, besarnya tak terhingga. Begitu juga dengan peristiwa Penerobosan. Sedangkan untuk gerakan vibrasi, contohnya yaitu pada osilator harmonik. Partikel mengalami gerakan harmonis jika partikel itu mendapat gaya pemulih yang sebanding dengan pergerserannya. Dan untuk gerakan rotasi yaitu gerak rotasi dalam dua dimensi dan dalam tiga dimensi. Untuk gerak rotasi 2 dimensi, yaitu contohnya gerak rotasi pada lingkaran dimana partikel dengan massa m bergerak pada lintasan melingkar dengan radius r. Makin kecil panjang gelombang partikel pada cincin, momentum sudutnya akan makin besar. Dalam hal ini, momentum sudut dapat terkuantisasi. Selanjutnya untuk gerak rotasi 3 dimensi, yaitu misalnya pada bola. Bila diamati sebuah titik brmassa yang bebas bergerak pada permukaan bola yang jari-jarinya r.
Penjelasan tentang struktur atom yang lebih lengkap diperlukan untuk mengetahui struktur yang lebih detil tentang elektron di dalam atom. Model atom yang lengkap harus dapat menerangkan misteri efek Zeeman dan sesuai untuk atom berelektron banyak. Dua gejala ini tidak dapat diterangkan oleh model atom Bohr. Efek Zeeman Spektrum garis atomik teramati saat arus listrik dialirkan melalui gas di dalam sebuah tabung lecutan gas. Garis-garis tambahan dalam spektrum emisi teramati jika atom-atom tereksitasi diletakkan di dalam medan magnet luar. Satu garis di dalam spektrum garis emisi terlihat sebagai tiga garis (dengan dua garis tambahan) di dalam spektrum apabila atom diletakkan di dalam medan magnet. Terpecahnya satu garis menjadi beberapa garis di dalam medan magnet dikenal sebagai efek Zeeman. Pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet Efek Zeeman tidak dapat dijelaskan menggunakan model atom Bohr. Dengan demikian, diperlukan model atom yang lebih lengkap dan lebih umum yang dapat menjelaskan efek Zeeman dan spektrum atom berelektron banyak.
Dalam skala atomik, elektron dapat kita tinjau sebagai gejala gelombang yang tidak memiliki posisi tertentu di dalam ruang. Posisi sebuah elektron diwakili oleh kebolehjadian atau peluang terbesar ditemukannya elektron di dalam ruang. Demi mendapatkan penjelasan yang lengkap dan umum dari struktur atom, prinsip dualisme gelombang-partikel digunakan. Di sini gerak elektron digambarkan sebagai sebuah gejala gelombang. Persamaan dinamika Newton yang sedianya digunakan untuk menjelaskan gerak elektron digantikan oleh persamaan Schrodinger yang menyatakan fungsi gelombang untuk elektron. Model atom yang didasarkan pada prinsip ini disebut model atom mekanika kuantum. posisi dan keberadaan elektron di dalam atom dinyatakan sebagai peluang terbesar elektron di dalam atom posisi dan keberadaan elektron di dalam atom dinyatakan sebagai peluang terbesar elektron di dalam atom
Persamaan Schrodinger untuk elektron di dalam atom dapat memberikan solusi yang dapat diterima apabila ditetapkan bilangan bulat untuk tiga parameter yang berbeda yang menghasilkan tiga bilangan kuantum. Ketiga bilangan kuantum ini adalah bilangan kuantum utama, orbital, dan magnetik. Jadi, gambaran elektron di dalam atom diwakili oleh seperangkat bilangan kuantum ini. Bilangan Kuantum Utama Dalam model atom Bohr, elektron dikatakan berada di dalam lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari elektron. Bilangan Kuantum Orbital Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau arah momentum sudut dari gerak elektron mengelilingi inti atom. Terpecahnya garis spektum atomik menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada di dalam medan magnet. Tiap orientasi momentum sudut elektron memiliki tingkat energi yang berbeda. Meskipun kecil perbedaan tingkat energi akan teramati apabila atom berada di dalam medan magnet. Model atom mekanika kuantum dapat digunakan untuk menggambarkan struktur atom untuk atom berelektron banyak.
Suatu partikel yang mempunyai massa m dan bergerak dengan kecepatan v, maka akan mempunyai momentum sebesar p. Dasar dari mekanika kuantum adalah bahwa energi itu tidak kontinyu, tapi diskrit berupa 'paket' atau 'kuanta'. Konsep ini revolusioner bertentangan dengan fisika klasik yang berasumsi bahwa energi itu berkesinambungan. Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta. Ide ini secara khusus digunakan untuk menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam. Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. Pada tahun 1913, Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen, lagi dengan menggunakan kuantisasi. Pada tahun 1924, Louis de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang benda.
Teori-teori di atas, meskipun sukses, tetapi sangat fenomenologikal: tidak ada penjelasan jelas untuk kuantisasi. Mereka dikenal sebagai teori kuantum klasik. Mekanika klasik hanyalah merupakan pemerian yang mendekati mengenai gerakan partikel, tetapi gagal jika menyangkut massa yang kecil, momen inersia yang kecil, dan transfer energi yang kecil. Mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika Werner Karl Heisenberg mengembangkan mekanika matriks dan Erwin Schrödinger menemukan mekanika gelombang dan persamaan Schrödinger. Schrödinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua pendekatan tersebut sama.
Sifat Partikel Cahaya
a. Radiasi Benda Hitam
Dalam suatu sistem apabila energi terjadi secara kontinu, maka tidak mungkin diterangkan distribusi energi radiasi yang dicerminkan black-body pada temperatur tertentu. Max Planck mempelajari radiasi benda hitam dari sudut termodinamika, di mana pada tahun 1900. Naik atau turunnya energi tidak terjadi secara kontinu sehingga energi rata-rata osilator adalah
ε = hv
e(hv/kt)
di mana k= konstanta Boltzman = 1,381x10-23 J/K
b. Efek Photolistrik
1. Elektron yang dipancarkan merupakan fungsi frekuensi cahaya yang jatuh pada logam tersebut. Sedangkan jumlah elektronnya sebanding dengan intensitas cahaya.
2. Tidak ada waktu luang diantara jatuhnya cahaya pada lempeng tersebut dengan pemencaran elektron asalkan E foton lebih besar dari E minimum yang dibutuhkan untuk memancarkan elektron.
Emin = Wo dengan Wo = hVo ( ambang batas )
E = Ek + V
h.f = Ek + hVo
h.f = ½ mv2+ hVo ( energi foton )
Teori Max Planck
Sampai tahun 1900, ahli fisika menganggap bahwa radiasi elektromagnet bersifat kontinu. hingga Max Planck mengajukan gagasan bahwa radiasi elektromagnet bersifat diskret (suatu benda hanya dapat memancarkan atau menyerap radiasi elektromagnet dalam ukuran atau partikel-partikel kecil dengan nilai tertentu. Partikel energi itu dinamakan kuantum. Kemudian Einstein membuktikan teori tersebut dengan menyatakan bahwa radiasi elektromagnet mempunyai sifat partikel. Partikel ini dinamakan foton.Besar energi dalam satu partikel (kuantum ataupun foton) bergantung pada frekuensi atau panjang gelombang radiasinya.
Prinsip Ketidakpastian
Dari yang telah dipelajari tentang gelombang materi, kita dapat mengamati bahwa kehati-hatian harus diberikan bila teori dunia makroskopik akan diterapkan di dunia mikroskopik. Fisikawan Jerman Werner Karl Heisenberg (1901-1976) menyatakan tidak mungkin menentukan secara akurat posisi dan momentum secara simultan partikel yang sangat kecil semacam elektron. Untuk mengamati partikel, seseorang harus meradiasi partikel dengan cahaya. Tumbukan antara partikel dengan foton akan mengubah posisi dan momentum partikel.
Mekanika kuantum dengan persamaan schrodinger
1. Jika suatu sistem terdiri dari partikel (N), maka uraian fisik dari partikelnya atau sifatnya dapat dihitung dari fungsi gelombang ()
2. Fungsi gelombang adalah suatu fungsi dengan 3N partisi koordinat dan waktu.
Dan probabilitas atau peluang (p) adalah menemukan sebuah partikel dalam suatu volum tertentu.
Spektra atom Hidrogen
Mekanika kuantum menjelaskan struktur elektron sebuah atom, yaitu susunan electron di sekitar inti. Konsep ini dapat diterapkan baik pada lingkup hidrogenik maupun atom berelektron banyak. Atom hidrogenik merupakan atom yang berelektron tunggal. Atom hidrogenik inilah yang kemudian memberikan konsep lainnya yang digunakan untuk menjelaskan struktur atom berelektron banyak dan juga struktur molekul.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar