Pembuktian Hipotesis de Broglie

Eksperimen Davison-Germer

Sebelum eksperimen Davison-Germer, pada tahun 1924 Louis Viktor de Broblie merumuskan secara empiris bahwa semua partikel atau materi, tidak hanya cahaya, memiliki sifat alami seperti gelombang.

Gelombang dalam mekanika klasik memiliki sifat-sifat seperti interferensi, difraksi dan polarisasi. Pada tahun 1927 hipotesis de Broglie ini dikonfermasi oleh dua eksperimen yang dilakukan secara terpisah oleh George Paget Thomson (anak dari JJ Thomson, penemu electron, peraih Nobel Fisika tahun 1906) yang melakukan eksperimen dengan melewatkan berkas electron ke dalam flim tipis logam dan mengamati pola difraksi (sifat gelombang) dari electron yang terhambur dari permukaan logam. Atas jasanya G.P. Thomson dianugerahi Nobel Fisika pada tahun 1934. Sedangkan di tempat terpisah C.J. Davison dan L.H. Germer (Bells Labs) menembakkan electron-elektron dengan kecepatan rendah ke dalam Kristal nikel dan mengukur intensitas electron-elektron yang terhambur dari permukaan Kristal nikel pada sudut hambur yang berbeda.

Hasil pengukuran menunjukkan bahwa electron-elektron yang terhambur memiliki pola difraksi seperti yang diperkirakan oleh Bragg dalam difraksi sinar X dari Kristal nikel.atas jasa merumuskan hipotesisnya, de Broglie dianugerahi Nobel Fisika pada tahun 1929 dan Davison dianugerahi Nobel Fisika pada tahun 1934 atas penemuan difraksi electron. Teori kuantum modern dikembangkan dalam perhitungan energy partikel atau electron menggunakan persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Erwin Schroedinger.

Persamaan ini bersama dengan prinsip ekslusi Pauli yang menyatakan bahwa alektron dan partikel Fermion lain tidak dapat memiliki keadaan kuantum yang sama (energy, orbit, spin, dll) merupakan dasar bagi penerapan teori kuantum modern dalam menjelaskan efek Zeeman, atom berlektron banyak, osilastor harmonis dan atom hydrogen.

semoga bermanfaat

Sumber : Fokus Fisika Kelas XII

Read More

Peruntuh Konsep Adanya Eter

Michelson-Morley (Tentang interferometer)

Percobaan Michelson-Morley, salah satu percobaan paling penting dan masyhur dalam sejarah fisika, dilakukan pada tahun 1887 oleh Albert Michelson dan Edward Morley di tempat sekarang menjadi kampus Case Western Reverse University. Percobaan ini dianggap sebagai petunjuk pertama terkuat untuk menyangkal keberadaan ater sebagai medium gelombang cahaya. Percobaan ini juga telah disebut sebagai “titik tolak untuk aspek teoritis ervolusi ilmiah kedua”. Albert Michelson dianugerahi hadian Nobel fisika tahun 1907 terutama untuk melaksanakan percobaan ini.

Dalam percobaan ini Michelson dan Morley berusaha mengeukur kecepatan planet bumi terhadap eter, yang waktu itu dianggap sebgai medium perambatan gelombang cahaya. Analisis terhadap hasil percobaan menunjukkan kegagalan pengamatan pergerakan bimu terhadap eter.

Interferometer Michelson adalah salah satu jenis dari interferometer, yaitu suatu alat yang digunakan untuk menghasilkan suatu pola interferensi. Interferometer Michelson merupakan alat yang paling untuk digunakan dalam mengukur pola interferensi untuk bidang optic yang ditemukan oleh Albert Abarahan Michelson.

Sebuah pola interferensi dihasilkan dengan membagi seberkas cahaya menggunakan sebuah alat yang bernama pembagi sinar (beam spliter). Interferensi terjadi ketika dua buah cahaya yang yang telah dibagi digabungkan kembali. Seperti halnya celah ganda Young, interferometer Michelson mengambil cahaya monokromatik yanggg berasal dari sebuah sumber tunggal dan membaginya ke dalam dua gelombang yang mengikuti lintasan-lintasan yang berbeda. Interferometer ini digunakan oleh Michelson untuk percobaan Michelson-Morley bersama Edward Morley . dalam satu versi percobaan Michelson-Morley interferometer menggunakan cahaya bintang sebagai sumber cahaya. Cahaya bintang adalah cahaya yang memiliki koherensi temporal, namun titik sumber cahaya itu memiliki koherensi soesial dan akan menghasilkan sebuah pola interferensi.

Konfigurasi

Sebuah interferometer Michelson terdiri dari dua buah cermin M₁ dan M₂. Sumber cahaya S memancarkan cahaya monokromatik yang kemudian dibagi oleh pembagi sinar (beam spliter) M di titik C, dimana pembagi sinar (beam spliter) ini berupa cermin setengah-perak. M bersifat setengah reflektif, sehingga berkas cahaya ada yang dipantulkan da nada yang diteruskan. Berkas yang dipantulkan menuju titik A sehingga terpantul kembali oleh M₁ dan berkas yang diteruskan menuju ke titik B, sehingga terpantul oleh M₂. Kedua berkas tersebut bersatu kembali di titik C, sehingga terbentuk pola interferensi yang terlihat oleh pengamat di titik E (detektor).

Aplikasi

Aplikasi yang paling terkenal dari interferometer Michelson-Morley adalah percobaan Michelson-Morley yang memberikan bukti untuk relativitas khusus. Namun interferometer Michelson dapat pula digunakan untuk berbagai macam aplikasi yang berbeda. Interferometer Michelson telah digunakan untuk mendeteksi gelombang gravitasi sebagai inti spektroskopi transformasi Fourier. Ada pula beberapa aplikasi menarik sebagai instrumen “nulling” yang digunakan untuk mendeteksi planet di sekitar bintang-bintang terdekat.

Sebuah aplikasi lebih lanjut untuk menghasilkan interferometer delay line yang mengubah ,odulasi fase ke modulasi amplitude di jaringan DWDM. Interferometer astronomi pada prinsipnya menggunakan interferometer Michelson (dan kadang-kadang jenis lain). Aplikasi lain dari interferometer Michelson adalah pada OCT (Optical Coherence Tomography) yang merupakan teknik pencitraan media.

semoga bermanfaat

Sumber : Fokus Fisika Kelas XII

Read More

Metode Geolistrik Untuk Eksplorasi Air Tanah

Metode Geolistrik Resistivitas adalah salah satu yang cukup banyak digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah karena resistivitas dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan airnya. Sebenarnya ide dasar dari metode ini sangatlah sederhana, yaitu dengan mengnggap bumi sebagai resistor.

Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari kelompok metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode resistivitas umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal, sekitar 300 m – 500 m. Prinsip dalam metode ini yaitu arus listrik dinjeksikan ke alam bumi melalui dua electrode arus, sedangkan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua electrode potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik dapat diperoleh variasi harga resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur.

Metode kelistrikan resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus listrik dengan frekuensi rendah ke permukaan bumi yang kemudian diukur beda potensial diantara dua buah electrode potensial. Pada keadaan tertentu, pengukuran bawah permukaan dengan arus yang tetap akan diperoleh suatu variasi resistansi yang akan membawa suatu informasi tentang struktur dan material yang dilewatinya. Prinsip ini sama halnya dengan menganggap bahwa material bumi memiliki sifat sifat resistif atau seperti perilaku resistor, dimana material-materialnya memiliki derajat yang berbeda dalam menghantarkan arus listrik.

Berdasarkan pada tujuan penyelidikan, metode resistivitas dibedakan menjadi dua yaitu mapping dan sounding. Medote geolistrik resistivitas mapping merupakan metode resistivitas yang bertujuan mempelajari variasi resistivitas lapisan bawah permukaan secara horizontal. Oleh karena itu, pada metode ini digunakan jarak spasi electrode yang tetap untuk semua titik datum di permukaan bumi. Sedangkan metode resistivitas sounding bertujuan untuk mempelajari resistivitas lapisan bawah permukaan bumi secara vertical. Pada metode ini pengukuran pada titik ukur dilakukan dengan cara mengubah-ubah jarak electrode. Pengubahan jarak electrode tidak dilakukan dengan sembarang, tetapi mulai jarak kecil kemudian membesar secara grandual. Jarak electrode ini sebanding dengan kedalaman lapisan yang terdeteksi.

semoga bermanfaat

Sumber : Fokus Fisika Kelas XII

Read More

Cakram Faraday

Generator Abad 20

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energy listrik dan sumber energy mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik, proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik.

Walaupun generator dan motor punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energy listrik menjadi energy mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam di dalam kabel lilitannya. Hal ini bias dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya.

Sumber energy mekanik bias berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang sudah jatuh melalui sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energy surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apapun sumber energy mekanik yang lain.

Pada 1831-1832 Michael Faraday menemukan bahwa perbedaan potensial yang dihasilkan antara ujung-ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Dia membuat generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini menggunakan cakram tembaga yang berputar antara kutub-kutub magnet tepel kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang kecil.

Desain alat ini dijuluki “Cakram Faraday” itu tidak efisien dikarenakan oleh aliran arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak terkena pengaruh medan magnet.Arus yang diinduksi langsung dibawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan magnet. Arus balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas yang dihasilkan cakram tembaga.

Generator Homopolar yang dikembangkan selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek medan magnet yang stabil. Kelemahan yang lain adalah amat kecilnya tegangan listrik yang dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui fluks magnetic.

semoga bermanfaat

Sumber : Fokus Fisika Kelas XII

Read More

Nicola Tesla dan Oersted

Nikolas Tesla

Nikolas Tesla lahir pada tanggal 10 Juli 1856 di Smiljan, di zona Perbatasan Militer Kekaisaran Austria-Hungaria, sekarang di Republik Kroasia. Ia menerima pendidikan di Austria yaitu Austria-Hungaria : sekolah dasar di Smiljan dan Gospic (1862-1870) dan sekolah menengah (Realgymnasium) di Karlovac (1870-1873). Dari 1875 – 1878 belajar di Politeknik di Graz dan pada tahun 1880 ia terdaftar dalam studi filsafat alam di Charles University di Praha.

Nikolas Tesla memberikan kontribusi yagn terbesar bagi ilmu pengetahuan dan kemajuan teknologi dunia sebagai penemu medan magnet berputar dan sistem lengkap produksi dan distribusi energy listrik (motor;generator) berdasarkan (Tesla). Tesla juga membangun generator dari arus frekuensi tinggi tanpa biji alternative dan trafo tegangan tinggi yang sekarang dinekal sebagai “Tesla Coil”. Tesla menghabiskan waktunya bertahun-tahun dan terakhir di Hotel “New Yorker” di New York dan meninggal pada tanggal 5 Januari 1943.

Oersted

Listrik dan Magnet merupakan sebuah kesatuan alam

Hans Christian Oersted di kenal sebagai fisikawan dan kimiawan yang merumuskan prinsip-prinsi dasar hubungan listrik dengan magnet. Oersted dilahirkan di Rudkobing Denmark 14 Agustus 1777. Pendidikan tingginya diselesaikan di Universitas Copenhagen dalam bidang farmasi dan fisika. Di tingkat Doctoral diraihnya tahun 1799 dan pada tahun 1806 ia menjadi professor bidang fisika dan kimia di universitas tersebut.

Ia menemukan adanya penyimpangan jarum kompas saat di dekatkan dengan kawat berarus listrik. Berdasarkan hal itu, dapat disimpulkan bahwa garis-garis dalam medan magnet dipengaruhi oleh medan listrik. Fenomena ini menjadi titik awal pengungkapan adanya keterkaitan yang erat antar listrik dengan magnet secara timbal balik. Nama Oersted sendiri kemudian diabadikan sebagai satuan intensitas medan magnet dalam system cgs

Begitu sejarahnya, semoga bermanfaat

Sumber : Fokus Fisika Kelas XII

Read More