Materi Fisika SMA Kelas 12 Semester 2

Materi.id-Materi Fisika SMA Kelas 12 Semester 2| Halo sahabat MateriID, kita akan membahas materi apa saja yang akan dipelajari di kelas XII semester 2. Secara umum materi di kurikulum KTSP untuk kelas 12 atau XII terdiri dari 4 bab yaitu materi tentang radiasi benda hitam, fisika atom, relatifitas, serta fisika inti dan radioaktivitas. Keempat materi ini cukup sulit dibandingkan dengan yang lainnya, karena pada materi ini kita tidak bisa secara real menyaksikannya dan mengamatinya. Sulit memang tapi bisa dipelajari dan dipahami dengan baik. Oleh sebab itu kita akan membahas secara singkat daftar materi fisika kelas 12 di semester 2 ini, sehingga kalian dapat mempersiapkannya sebelum dimulai diruang kelas.

Radiasi Benda Hitam

Bab pertama materi kelas 12 Radiasi benda hitam. Di SMP kalian sudah belajar mengenai perpindahan kalor. Perpindahan kalor dibagi menjadi tiga yaitu Radiasi, Konveksi, dan Konduksi. Radiasi adalah perpindahan kalor secara pancaran atau perpindahan kalor tanpa melalui medium.

Radiasi Panas dan Intensitas Radiasi

Radiasi panas adalah radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akibat suhunya. Setiap benda
memancarkan radiasi panas. Namun, benda akan terlihat meradiasikan panas jika suhunya melebihi 1.000 K. Jika kita selama ini melihat benda bukan karena benda itu memancarkan radiasi panas, melainkan memantulkan cahaya dan tertangkap oleh mata.

Pada suhu 1.000K benda mulai berpijar merah, jika kalian pernah melihat kompor listrik maka penampakannya seperti kumparan pemanas sebuah kompor listrik. Pada suhu di atas 2.000 K benda berpijar kuning atau keputih-putihan seperti pijar putih dari filamen lampu pijar. Begitu suhu benda terus ditingkatkan, intensitas relatif dari spektrum cahaya yang dipancarkannya berubah. Pergeseran warna-warna spektrum yang diamati akibat perubahan suhu ini dapat dijadikan patokan atau standar yang dapat digunakan untuk menentukan suhu suatu benda.

Lalu apa sih sebenarnya Radiasi benda hitam?

Benda hitam didefinisikan sebagai sebuah benda yang menyerap semua radiasi yang datang padanya. Bisa dikatakan bahwa tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari benda hitam. Benda hitam mempunyai harga absorptansi
dan emisivitas yang besarnya sama dengan satu.

Para ilmuan menggambarkan benda hitam ideal sebagai suatu rongga hitam dengan lubang kecil. Sekali suatu cahaya memasuki rongga itu melalui lubang tersebut, maka berkas cahaya tersebut itu akan dipantulkan berkali-kali di dalam rongga tanpa sempat keluar lagi dari lubang tadi. Setiap kali dipantulkan, sinar akan diserap dinding-dinding berwarna hitam. Benda hitam akan menyerap cahaya sekitarnya jika suhunya lebih rendah daripada suhu sekitarnya dan akan memancarkan cahaya ke sekitarnya jika suhunya lebih tinggi daripada suhu sekitarnya.

Untuk lebih jelasnya lagi tentang pemantulan cahaya yang terjadi pada benda hitam, bisa di lihat pada gambar dibawah ini:

Pemantulan pada Benda Hitam Ideal

Pemantulan pada Benda Hitam Ideal

Radiasi benda hitam adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam. Radiasi ini
menjangkau seluruh daerah panjang gelombang. Berdasarkan hal ini, intensitas yang dihasilkan sebanding dengan temperatur yang di pangkatkan empat.

Hukum Pergeseran Wien

Untuk sebuah benda hitam, berlaku suatu hubungan antara panjang gelombang dengan suhu mutlak yang dinyatakan sebagai berikut:

Hukum Pergeseran Wien

Hukum Pergeseran Wien

dengan λm merupakan panjang gelombang yang sesuai dengan radiasi energi maksimum, T adalah temperatur
termodinamik benda, dan C adalah tetapan pergeseran Wien (2,898 × 10-3 mK). Hubungan tersebut disebut
Hukum pergeseran Wien yang dinyatakan oleh Wilhelm Wien (1864 – 1928).

Dari persamaan diatas maka terdapat grafik distribusi spektrum berdasarkan intensitas dan panjang gelombangnya sebagai berikut:

Grafik Hubungan Pergeseran Wien

Grafik Hubungan Pergeseran Wien

Hukum Radiasi Planck

Pada tahun 1900 terdapat fisikawan Jerman yaitu Max Planck yang menyatakan bahwa dengan membuat suatu modifikasi khusus dalam perhitungan klasik, dia dapat menjabarkan fungsi P ( λ,T ) yang sesuai dengan data percobaan pada seluruh panjang gelombang.

Hukum ini memperkenalkan gagasan baru dalam ilmu fisika, yaitu bahwa energi merupakan suatu besaran
yang dipancarkan oleh sebuah benda dalam bentuk paket-paket kecil terputus-putus, bukan dalam bentuk pancaran
molar. Paket-paket kecil ini disebut kuanta. Pernyataan Planck ini yang akan menjadi dasar dalam teori kuantum.

Max Planck menyatakan dua anggapan mengenai energi radiasi sebuah benda hitam yaitu

  • Pancaran energi radiasi yang dihasilkan oleh getaran molekul-molekul benda
  • Energi radiasi diserap dan dipancarkan oleh molekul-molekul secara diskret yang disebut kuanta atau
    foton.

Efek Foto Listrik dan Efek Comptom

Ketika kita mendengar kata efek foto listrik maka kita akan mengingat ilmuan besar yang pernah ada adalah Einstein.

Baca Ilmuan Besar Fisika Teoritis

Pada tahun 1905, Einstein menggunakan gagasan Planck tentang kuantisasi energi untuk menjelaskan efek
fotolistrik. Einstein telah menjelaskan bahwa untuk mengeluarkan elektron dari permukaan logam dibutuhkan energi ambang. Jika radiasi elektromagnet yang terdiri atas foton mempunyai enegi yang lebih besar dibandingkan energi ambang, maka elektron akan lepas dari permukaan logam. Akibatnya energi kinetik maksimum dari elektron dapat ditentukan dengan persamaan:

Energi Kinetik Efek Foto Listrik

Energi Kinetik Efek Foto Listrik

Efek Compton

Gejala Compton merupakan gejala hamburan (efek) dari penembakan suatu materi dengan sinar-X. Efek ini
ditemukan oleh Arthur Holly Compton pada tahun 1923. Jika sejumlah elektron yang dipancarkan ditembak dengan
sinar-X, maka sinar-X ini akan terhambur. Hamburan sinar-X ini memiliki frekuensi yang lebih kecil daripada
frekuensi semula.

Gejala Compton Sinar X oleh Elektron

Fisika Atom

Bab kedua pada semester 2 adalah Fisika Atom. Secara umum materi fisika atom sudah sedikit kalian pelajari di kimia yaitu tentang teori model atom. Untuk lebih memahami materi tentang fisika atom, berikut ini saya berikan peta konsep secara sederhananya:

Peta Konsep Materi Fisika Atom Kelas 12

Peta Konsep Materi Fisika Atom Kelas 12

Segala sesuatu yang ada di alam terdiri atas materi, yang bentuknya bermacam-macam. Tiap materi tersusun atas unsur dan tiap unsur tersusun atas atom. Atom adalah bagian terkecil dari unsur. Jika diteliti lebih dalam lagi, atom terdiri atas elektron, neutron, dan proton.

Perkembangan teori atom dimulai ketika seorang filsuf Yunani yaitu Democritus, mengemukakan bahwa setiap materi tersusun oleh partikel-partikel kecil yang tidak dapat dibagibagi lagi yang disebut “atom”. Atom berasal dari kata a yang berarti “tidak” dan tomos yang berarti “terbagi”.

Teori Model Atom

Perkembangan teori model atom dimulai dari democritus kemudian dilanjutkan oleh Dalton, Ruterford, Bohr dan medel atom mekanika kuantum. Berikut ini perkembangan Teori Model Atom;

Model Atom Dalton

Pada tahun 1803, John Dalton (1766 – 1844) melakukan percobaan dan menemukan teori mengenai atom. Teori atom Dalton mengemukakan bahwa atom adalah bagian terkecil dari suatu zat yang sudah tidak dapat dibagi-bagi lagi. Namun model atom dalton atau pernyataan ini dibantah oleh J.J Thomson, yang melalui percobaan sinar katoda berhasil membuktikan bahwa teori Dalton tersebut salah.

Model Atom Thomson

Melalui percobaannya, ia menemukan bahwa model atom dalton adalah salah. Mengapa demikian? karena berdasarkan hasil percobaannya Thomson menemukan ada bagian dari zat yang lebih kecil dari atom, yaitu
elektron. Pada tahun 1904 Thomson menggambarkan dan mengemukakan model atom sebagai sebuah bola bermuatan positif dengan elektron tersebar merata ke seluruh isi atom. Model atom Thomson ini dikenal dengan istilah model atom roti kismis. Perhatikan gambar berikut ini:

Model Atom Thomson

Model Atom Thomson

Model Atom Rutherford

Model atom Thomson akhirnya diuji oleh Ernest Rutherford melalui percobaan dengan menembakkan partikel alfa pada lempeng emas yang sangat tipis dengan ukuran 0,01 mm atau kira-kira setebal 2.000 atom. Ternyata, partikel alfa itu tidak seluruhnya menembus secara lurus, artinya beberapa di antaranya terhambur atau dibelokkan membentuk sudut antara 90 sampai 120 derajat.

Apabila model atom Thomson benar, partikel alfa tersebut seharusnya melintas lurus (tidak dibelokkan). Mengapa demikian? Karena massa dan energi partikel alfa jauh lebih besar daripada elektron dan proton dalam atom, sehingga lintasannya tidak terganggu oleh elektron dan proton dalam atom. Perhatikan model atom yang dikemukakan Rutherford dibawah ini:

Model Atom Rutherford

Model Atom Rutherford

Model Atom Bohr

Teori atom Bohr tentang atom dilandasi oleh teori atom Rutherford dan Max Planck. Dalam teori atomnya,
Bohr menyatakan bahwa elektron yang mengelilingi inti atom berada pada lintasan atau orbit tertentu yang disebut
orbit stabil atau orbit kuantum. Perhatikan gambar dibawah ini:

Model Atom Bohr

Tingkat Energi

Tingkat energi menjelaskan mengenai energi tetap tertentu yang dapat dimiliki suatu sistem yang dijelaskan oleh
mekanika kuantum, seperti yang dapat dimiliki oleh molekul, atom, elektron, atau inti. Misalnya, sebuah atom memiliki energi tetap sesuai dengan orbital tempat elektron bergerak mengelilingi inti atom. Atom ini dapat menerima suatu kuantum energi sehingga menjadi sebuah atom tereksitasi.

Bilangan Kuantum

Apa itu bilangan Kuantum?Suatu bilangan yang menunjukkan orbit elektron mengelilingi
inti pada kulit atau tingkat energi tertentu disebut bilangan kuantum (quantum number). Setiap elektron dapat digolongkan berdasarkan empat bilangan kuantum yang akan diuraikan berikut ini.

Bilangan Kuantum Utama

Bilangan ini menyatakan tingkat energi utama dan memiliki nilai 1, 2, 3 dan seterusnya. Semakin besar nilai
n, maka semakin jauh letak elektron dari inti.

Bilangan Kuantum Orbital atau Azimuth

Bilangan ini menentukan nilai momentum sudut suatu elektron, dan menunjukkan di subkulit (sublintasan)
tempat pergerakan elektron terjadi. Nilai l tergantung pada nilai bilangan kuantum utama n. Untuk nilai n
tertentu, l mempunyai nilai bilangan bulat yang mungkin dari 0 sampai (n-1).

Bilangan Kuantum Magnetik

Bilangan kuantum ini menentukan orientasi dari orbit elektron dalam medan magnet. Nilai ml yang mungkin
yaitu -l, -(l – 1), …, -1, 0, 1, …, (l – 1), + l. Di subkulit s (yaitu bila l = 0) nilai ml = 0. Di subkulit p (yaitu bila
l = 1) nilai ml yang mungkin adalah +1, 0, dan -1, jadi ada tiga orbital p pada subkulit p, yang biasanya dibedakan
dengan px, py, dan pz.

Bialangan Kuantum Spin

Bilangan kuantum ini memberikan gambaran tentang arah putaran elektron pada sumbunya sendiri. Nilai
bilangan kuantum spin yang mungkin adalah +1/2 atau – 1/2.

Asas Pauli

Asas Pauli atau sering dikenal dengan larangan pauli yang menyatakan bahwa tidak mungkin ada dua elektron yang mempunyai empat bilangan kuantum sama. Dalam hal ini, dua buah elektron dapat mempunyai bilangan kuantum n, l, dan m yang sama, tetapi bilangan kuantum s tidak mungkin sama. Sehingga, setiap orbital dapat diisi oleh maksimal dua elektron (sepasang elektron).

Relativitas Khusus

Bab Selanjutnya meteri kelas 12 tentang relativitas khusus. Berikut ini peta konsep yang menjabarkan materi yang akan kalian pelajari pada bab ini:

Peta Konsep Relativitas Khusus

Materi kelas 12 SMA semester 2 selanjutnya adalah relativitas khusus. Salah satu penemu yang terkenal adalah Eisntein. Selain efek foto listrik, Einstein juga menemukan teori relativitas khusus ini. Pada materi ini kalian akan membahas tentang :

Teori Relativitas Newton

Prinsip relativitas Newton menyatakan bahwa hukum-hukum mekanika berlaku sama pada semua kerangka acuan inersia. Kerangka acuan inersia adalah kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan konstan (tidak mengalami percepatan).

Percobaan Michelson-Morley

Percobaan Michelson-Morley bertujuan untuk membuktikan adanya eter, yaitu medium perambatan cahaya, tetapi hasilnya justru menyatakan bahwa eter tidak ada. Jadi, di alam semesta tidak ada kerangka acuan mutlak yang diam melainkan semuanya adalah relatif.

Postulat Einstein

Postulat Einstein dalam Teori Relativitas khusus berbunyi:

  1. hukum-hukum fisika memiliki bentuk yang sama pada semua kerangka acuan
    inersia,
  2. kelajuan cahaya adalah sama dalam semua kerangka inersia.

Dalam relativitas Newton, ruang dan waktu dianggap mutlak dan berlaku transformasi Galileo.

Dalam relativitas Einstein, ruang dan waktu dianggap relatif dan berlaku transformasi Lorentz. Dalam teori relativitas terdapat tiga konsep yang harus kalian pahami diantaranya Dilatasi waktu, Massa relativistik, momentum relativistik dan satu tambahan yaitu energi relativistik.

Persamaannya untuk ke empat konsep diatas sebagai berikut:

Teori Relativitas Khusus

Teori Relativitas Khusus

Fisika Inti dan Radioaktivitas

Materi terakhir di kelas 12 semester 2 adalah materi kelas 12 fisika inti dan radioaktivitas. Pada materi ini terdapat 4 materi yang akan dibahas diantaranya

  1. Partikel Penyusun Atom
    Pada materi ini kalian akan mempelajari massa atom, nomer atom, dan lainnya. Sebenarnya sedikit sudah dipelajari dipelajaran kimia
  2. Radioaktivitas
  3. Reaksi Inti
  4. Reaktor Nuklir

Demikianlah Materi Fisika SMA kelas 12 Semester 2 yang akan kalian pelajari. Semoga bermanfaat ya dan jangan lupa bagikan kepada lainnya dengan mengklik ikon disamping atau dibawah artikel ini.

No Responses

Leave a Reply