Blogdope.com – Fisika Kuantum: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal yang Tepat. Stephen Hawking mendefinisikan kuantum sebagai suatu unit paling kecil yang gelombangnya sanggup memancarkan atau menyerap energi.
Jadi ketika kita membicarakan Fisika kuantum, maka pembahasan berkisar tentang cabang ilmu Fisika yang mempelajari unit-unit terkecil dengan gelombang yang sanggup memancarkan dan menyerap energi.
Postingan kali ini menyajikan pengertian Fisika kuantum, rumus dan contoh soal yang tepat.
Pengertian Fisika Kuantum, Rumus, dan Contoh Soal yang Tepat
Pengertian Fisika Kuantum
Baca Juga :
Apa yang Dimaksud Elastisitas? Bagaimana Hubungannya dengan Hukum Hooke?
Fisika kuantum adalah ilmu Fisika yang pokok bahasannya berkisar tentang gelombang elektromagnetik dengan menghitung kecepatan cahaya 186.000 mil/detik.
Belajar Fisika kuantum menuntut pemahaman kita yang sama sekali berbeda dengan konsep Fisika klasik pada umumnya.
Objek bahasan ilmu Fisika kuantum terkait erat dengan benda-benda dengan skala atomik, bahkan subatomik. Selanjutnya benda-benda tersebut dipelajari karakteristik dan sifat partikelnya.
Pada sebagian masyarakat awam, kuantum memiliki makna yang kurang lebih sama dengan sebuah blok pembangun. Misalnya, energi listrik yang muncul karena adanya pelepasan elektron. Selain itu juga sebuah cahaya yang terbentuk karena keberadaan foton.
Maka benarlah apa yang pernah disampaikan oleh Stephen Hawking dalam sebuah bukunya. Ia mengatakan bahwa kuantum (quantum) merupakan satuan unit terkecil yang gelombangnya bisa memancarkan atau menyerap energi.
Dalam Fisika kuantum dipelajari fenomena yang terjadi jika sebuah benda dibelah secara terus menerus hingga ke tingkat materi yang sangat kecil.
Pembelahan benda yang terus menerus sampai tingkat materi terkecil menggunakan atom (particle accelerator).
Baca Juga :
Penjelasan Lengkap tentang Pengertian Energi Kinetik dan Rumus serta Contoh Soal
Teori Fisika Kuantum
Kembali ke konsep Fisika kuantum, yang mana sama sekali berbeda dengan Fisika klasik. Teori Fisika kuantum muncul karena munculnya fenomena-fenomena yang bertolak belakang dengan teori Fisika pada umumnya.
Beberapa simpulan yang akhirnya dirumuskan menjadi teori Fisika kuantum diantaranya:
Pertama, semua benda yang terdapat di alam semesta sebenarnya merupakan molekul yang terdiri atas atom-atom. Keseluruhan benda yang terlihat adalah bentuk energi yang bergetar. Fenomena tersbeut mengakibatkan sebuah benda seolah-olah nyata, padahal sebenarnya tidak nyata.
Kedua, asal muasal benda yang ada di alam semesta berawal dari ruang hampa. Berupa energi yang tampak dan bergetar.
Ketiga, realitas yang nyata hanyalah sebuah ilusi semata.
Keempat, suatu benda bisa berada pada dua dimensi yang berbeda dalam waktu yang sama.
Kelima, pada saat roh menguasai tubuh secara sempurna, dalam diri tersebut merupakan perwujudan nyata hukum Fisika kuantum. Yaitu dunia hanyalah energi yang bergetar.
Keenam, seorang manusia akan menjadi abadi jika bisa melakukan perjalanan dengan kecepatan cahaya. Dengan kecepatan cahaya pula, masa lalu, masa kini, dan masa depan bisa ada secara bersamaan.
Baca : Apakah yang Dimaksud Efek Fotolistrik? Bagaimana Rumus dan Contoh Soalnya yang Tepat?
Ketujuh, kesadaran terhadap kuantum merupakan teori kesadaran yang mana semua orang dan segala sesuatu saling berhubungan atau memiliki keterhubungan. Ini berlaku juga bagi objek-objek di ruang angkasa. Fakta ini berdasarkan kenyataan bahwa medan kuantum dapat menjangkau segala sesuatu.
Kedelapan, beberapa alam semesta dapat eksis pada waktu yang bersamaan. Ini sama artinya dengan orang yang mati dan bepergian dalam terowongan yang sama, maka akan berakhir di dunia yang sama dengan yang dihuni dulu. Istilah lainnya adalah reinkarnasi. Dengan kata lain, dunia tidak berakhir ketika tubuh mati.
Kesembilan, teori biocentrisme. Di dalam teori biocenstrisme disebutkan bahwa tubuh bisa mati, namun kesadaran adalah abadi. Dengan kata lain, kematian kesadaran sama sekali tidak ada.
Kesepuluh, segala sesuatu di alam semesta dipengaruhi oleh interaksi sesama makhluk hidup.
Mekanika Kuantum
Salah satu pilar Fisika modern adalah mekanika kuantum. Ini merupakan bagian dari teori Fisika kuantum dan medan kuantum.
Sedangkan dasar dari teori ini yaitu energi.
Energi tidak bersifat kontinyu, melainkan berupa paket dan kuanta.
Tentu saja konsep ini sangat bertentangan dengan konsep Fisika klasik. Di mana dalam Fisika klasifik dinyatakan bahwa energi adalah sesuatu yang berkesinambungan.
Teori mekanika Fisika kuantum bertitik tolak pada teori radiasi benda hitam yang dikemukakan oleh Max Planck dan efek fotolistrik yang dicetuskan oleh Albert Einstein.
Berangkat dari kedua teori tersebut, muncullah aplikasi-aplikasi penting. Misalnya: diode pancaran cahaya (LED), laser, semikonduktor, pencitraan penelitian dan medis, dan magnet superkonduktor.
Rumus Fisika Kuantum
Max Planck mengemukakan bahwa tiap elemen energi (E) berbanding lurus dengan frekuensinya. Sehingga bila dituliskan dalam notasi Matematika akan diperoleh:
Rumus Fisika Kuantum Max Planck
E = hv
Dimana
- E = energi (J)
- h = konstanta planck (6,626 x 10-34 J.s
- v = frekuensi radiasi (s-1)
Menurut teori efek fotolistrik oleh Albert Einstein, dinyatakan bahwa cahaya terdiri atas partikel-partikel foton yang memiliki energi sebanding dengan frekuensi cahaya.
Jadi, jika frekuensi cahaya tinggi maka setiap foton memiliki energi yang tinggi pula dan mampu melepaskan elektron. Inilah yang menyebabkan arus meningkat.
Baca Juga :
Pengertian dan Jenis Efek Doppler Lengkap dengan Rumus dan Contoh Soal
Rumus Arus Meningkat Efek Fotolistrik
Teorema ini dikemukakan oleh James E. Brady.
Apabila dituliskan ke dalam bentuk notasi Matematika, maka diperoleh:
E = hv atau E = c/λ
Dimana
- E = energi (J)
- h = konstanta planck (6,626 x 10-34 J.s
- v = frekuensi radiasi (s-1)
- c = kecepatan cahaya dalam vakum ( 3 x 108 m/s)
- λ = panjang gelombang (m)
Sedangkan nilai beda potensial bergantung pada intensitas cahaya yang diberikan. Jadi, energi kinetik maksimum dari efek fotolistrik dapat kita tuliskan dalam bentuk rumus berikut.
Rumus Energi Kinetik Maksimum dari Efek Fotolistrik
Ekmaks = e.V0
Dimana
- e = muatan electron (C)
- V0 = potensial henti (volt)
Rumus Hubungan Energi Foton, Fungsi Kerja, dan Energi Fotolistrik
Rumus berikut dipergunakan untuk menyatakan hubungan antara energi foton, fungsi kerja, dan energi fotolistrik.
EK = E-W EK = h.f – h.f0
Dimana
- E = energi foton (J)
- f = frekuensi foton (Hz)
- f0 = frekuensi ambang (Hz)
- Ek = energi kinetic electron (J)
- W = energi ambang electron atau fungsi kerja (J)
Baca Juga :
Penjelasan Lengkap tentang Besaran Pokok dan Turunan Serta Contoh Soal yang Tepat
Contoh Soal dan Pembahasannya
Soal
Frekuensi ambang dari sebuah logam yakni 4 x 1014 Hz. Ketika logam dijatuhi foton, ternyata elektronnya memiliki energi kinetic sebesar 19,86 x 10-20 J. Maka berapakah frekuensi foton bila h = 6,62 x 10-34Js?
Pembahasan
Diketahui:
F0 = 4 x 1014 Hz ; Ek = 19,86 x 10-20 J ; h = 6,62 x 10-34Js
Maka,
W0 = h.f0 = (6,62 x 10-34Js) (4 x 1014 Hz)
= 26,48 x 10-20 J
E = Ek + W0
= h.f, maka f = (EK+W0)/H = (19,86 x 10-20 J + 26,48 x 10-20 J)/ 6,62 x 10-34Js
E = 7 x 1014 Hz.
Simak Artikel Penting Lainnya:
- Penjelasan Lengkap Efek Compton dilengkapi dengan Rumus dan Contoh Soal
- Pembahasan Lengkap Pengertian dan Jenis Rangkaian Listrik Lengkap dengan Rumus dan Contoh Soal
- Apakah Arus Listrik Itu? Bagiamana Sifat dan Jenis-jenisnya?
Demikianlah ulasan tentang pengertian fisika kuantum, lengkap dengan rumus dan contoh soalnya yang tepat.
Admin berharap semoga pembahasan fisika kuantum di atas dapat menambah luas pengetahuan dan wawasan Anda.
Akhirnya, admin ucapkan selamat belajar, tetap semangat.
Terima kasih.