MAKALAH FISIKA MODERN

Radiasi Benda Hitam (Fisika Modern)

Kata Pengantar
Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala limpahan rahmat, Taufiq dan Inayah-Nya, sehingga makalah ini dapat selesai tepat waktu. Salawat dan salam senantiasa tercurahkan kepada Nabi Muhammad SWA, pembawa kabar gembira dan peringatan, pembawa pelita penerang, penghulu para Nabi dan keturunan Adam.
Makalah ini merupakan tugas kelompok dalam rangka melengkapi tugas dalam mata kuliah Fisika Modern adapun judul dari makalah ini yaitu “Radiasi Benda Hitam dan Efek Compton”. Yang teridi dari poin-poin atau sub-sub pokok bahasan yaitu, defisini radiasi benda hitam, pendapat para ahli mengenai radiasi benda hitam, definisi efek Compton, dan pembuktian efek Compton.
Ucapan terima kasih tak lupa penulis sampaikan kepada dosen pengampu mata kuliah, Ummu Kalsum,S.Pd., M.Si., atas ilmu dan bimbingannya penulis menyadari bahwa makalah ini masih bersifat sederhanaisi, susunan kalimat dan tata bahasanya. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna memperbaiki makalah ini.
Akhir kata, semoga makalah ini dapat menambah wawasan dan memberi manfaat kepada semua pihak, khususnya bagi mahasiswa dalam pengembangan ilmu dan pengetahuan yang berhubungan dengan fisika modern.

Majene, 15 September 2019



    Penulis





Daftar Isi
Kata Pengantar i
Daftar Isi……………………………………………………………………………………………………………………...ii
BAB I PENDAHULUAN 1
A. Latar Belakang 1
B. Rumusan Masalah 2
C. Tujuan 2
D. Manfaat 2
BAB II PEMBAHASAN 3
A. Definisi Radiasi Benda Hitam 3
B. Penjelasan Radiasi Benda Hitam Menurut Wien, Max Planck dan Ragleight-Jeans 4
1. Penjelasan Radiasi Benda Hitam menurut Hukum Pergeseran Wien 4
2. Penjelasan Radiasi Benda Hitam menurut Teori Rayleigh-Jeans 6
3. Penjelasan Radiasi Benda Hitam menurut Teori Planck 7
C. Definisi Efek Compton 10
D. Pembuktian Efek Compton 11
BAB IV PENUTUP 15
A. Kesimpulan 15
B. Saran 15
DAFTAR PUSTAKA 16

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Fisika adalah satu rumpun ilmu sains yang mempelajari alam semesta yang mendasari Perkembangan teknologi maju dan konsep hidup harmonis dengan alam serta digunakan sebagai dasar bagi ilmu – ilmu yang lain. Sebagai ilmu yang mempelajari fenomena dan gejala-gejala alam, fisika juga memberikan pelajaran yang baik kepada manusia untuk hidup selaras berdasarkan hukum alam (Dudi Indrajit,2009 : 4).
Terdapat beberapa jenis fenomena dan gejala-gejala alam yang terkait dalam rumpun fisika, misalnya gejala kuantum. Teori kuantum sangat penting dalam ilmu pengetahuan karena pada prinsipnya teori ini dapat digunakan untuk meramalkan sifat-sifat kimia dan fisika suatu zat. Dalam teori kuantum dimulai dengan fenomena radiasi benda hitam dan kemudian terdapat efek compton yang terjadi akibat adanya radiasi (Jasruddin Daud Malago, 2005 : 81).
Radiasi benda hitam merupakan salah satu teka-teki besar fisika yang menjadi pemicu terjadinya revolusi dalam bidang fisika. Radiasi benda hitam dapat dipahami dengan mudah ketika benda tersebut menyerap dan menahan cahaya kemudian memancarkan radiasi ke sekitarnya sehigga seseorang dapat merasakan melalui suhu ataupun perubahan ke warna-warna tertentu. Dikatakan benda hitam apabila ia dapat memancarkan atau menyerap energi dengan sempurna. Penelitian tentang radiasi benda hitam melibatkan banyak sekali ilmuwan, diantanya : hukum pergeseran wien, hukum reyleigh jeans, dan teori max planck.
Adapun efek compton merupakan eksperimen yang memberikan bukti paling nyata tentang keberadaan sifat partikel dari radiasi. Dimana efek compton akan memberikan gambaran sifat gelombang untuk materi.
Berdasarkan uraian diatas ditemukan bahwa baik radiasi benda hitam maupun efek compton semuanya terjadi dalam kehidupan sehari-hari dan sering diamati bahkan sebagian dari peristiwa-peristiwanya telah kita aplikasikan tanpa disadari. Dengan begitu untuk memahami lebih lanjut mengenai radiasi benda hitam dan efek compton  maka akan dijelaskan pada bagian pembahasan makalah ini.

Rumusan Masalah
Adapaun rumusan masalah dari makalah ini adalah :
Apa defenisi dari radiasi benda hitam ?
Bagaimana penjelasan radiasi benda hitam menurut Wien, Max Planck dan Rayleigh-Jeans ?
Apa defenisi dari efek compton ?
Bagaimana pembuktian rumus efek compton ?

Tujuan
Adapun tujuan dari makalah ini adalah
Untuk mengetahui apa defisini dari radiasi benda hitam.
Untuk mengetahui dan memahami penjelasan radiasi benda hitam menurut Wien, Max Planck dan Rayleigh-Jeans.
Untuk mengetahui apa definisi dari efek Compton.
Untuk mengetahui dan memahami pembuktian rumus efek Compton.

Manfaat
Makalah ini diharapkan dapat memberi sumbangan teoretis terkait dengan hal-hal yang berkaitan dengan Fisika Modern. Serta dapat menjadi referensi untuk semua pihak terkhusus bagi kalangan mahasiswa maupun pengajar.

BAB II

 PEMBAHASAN

Definisi Radiasi Benda Hitam
Dalam teori kuantum dimulai dengan fenomena radiasi benda hitam. Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Sedangkan benda hitam adalah  obyek yang menyerap seluruh radiasi elektromagnetik yang jatuh kepadanya. Dengan kata lain, tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari benda hitam.
Apabila suatu benda dipanaskan maka akan tampak mengeluarkan radiasi (misalnya ditandai dengan terpancarnya cahaya yang berwarn-warni. Berbicara radiasi benda hitam, berarti akan membahas tentang benda yang mempunyai karakteristik penyerap sempurna terhadap radiasi yang mengenainya. Secara praktis dapat diilustrasikan benda hitam sebagai sebuah kotak dengan lubang kecil sedemikian hingaa sembarang radiasi yang masuk benda hitam melalui lubang kecil, akan terpantul-pantul diantara dinding bagian dalam benda hitam dan tidak ada kemungkinan lolos keluar (karakteristik penyerap sempurna) lewat lubang tersebut seperti terlihat pada gambar 1.1 (Jasruddin Daud Malago, 2005 : 83-84).

Gambar 1.1 ilustrasi benda hitam

Dengan begitu radiasi benda hitam dapat diartikan sebuah radiasi elektromagnetik termal yang terjadi di dalam atau di sekitar benda dalam keadaan kesetimbangan termodinamika dengan lingkungannya atau saat ada proses pelepasan dari benda hitam tersebut atau dengan kata lain karakteristik penyerap sempurna terhadap radiasi yang mengenainya.

Penjelasan Radiasi Benda Hitam Menurut Wien, Max Planck dan Ragleight-Jeans
Penjelasan Radiasi Benda Hitam menurut Hukum Pergeseran Wien
Wien pada tahun 1894, dengan gagasannya yang masih bersifat umum, menunjukkan bahwa rapat energi haruslah dalam bentuk pesamaan  matematis seperti berikut :

… 1.1

                                          U ((,T) =

Dimana f adalah fungsi yang masih umum. Dalam bentuk fungsi frekuensi, dapat dituliskan menjadi :

… 1.2


                                         U (f,T) = u ((,T)((=  u ((,T)

Selanjutnya, wien menyelidiki mengenai spektrum radiasi benda hitam, sehingga wien dapat menarik kesimpulan jika dipanaskan terus, benda hitam akan memancarkan radiasi kalor yang puncak spektrumnya memberikan warna-warna tertentu. Warna spektrum bergantung  pada panjang gelombangnya, dan panjang gelombang ini akan bergeser sesuai suhu benda. Jika suatu benda dipanaskan maka benda akan memancarkan radiasi kalor,  pada suhu rendah radiasi gelombang elektromagnet yang dipancarkan intensitasnya rendah, pada suhu yang lebih tinggi dipancarkan sinar inframerah walaupun tidak terlihat tetapi dapat kita rasakan panasnya, pada suhu lebih tinggi lagi benda mulai berpijar merah ( ± 1000oC ), dan berwarna kuning keputih- putihan pada suhu (± 2000o C). Wien merumuskan bahwa panjang gelombang pada puncak spektrum (λmaks) berbanding terbalik dengan suhu mutlak benda, sesuai persamaan :

… 1.3

Dengan:
        : panjang gelombang pada energi pancar maksimum
: suhu dalam Kelvin
: tetepan pergeseran Wien 2,898 x 10-3 m. K

Hukum perpindahan Wien ini menjelaskan tentang bagaimana spektrum radiasi benda-benda hitam pada suhu berapapun berkolerasi dengan spektrum pada suhu yang lainnya. Jadi, apabila mengetahui bentuk spektrum pada suatu suhu, maka bentuk spektrum pada suhu yang lainnya dapat dihitung juga. Intensitas dari spektrum dapat dinyatakan sebagai fungsi panjang gelombang ataupun fungsi frekuensi. Sebuah akibat dari hukum perpindahan Wien adalah panjang gelombang ketika instensitas per satuan panjang gelombang dari radiasi yang dihasilkan benda hitam ketika maksimum.
Contoh soal
1. Jika radiasi matahari pada intensitasmaksimum adalah warna kuning dengan panjang gelombang 510 nm maka suhu permukaan matahari adalah (tetapan pergeseran Wien adalah  )
Jawab :
Diketahui :
  = 510 nm = 510 x
b        =
Ditanyakan : T =…?
Penyelesaian :
         
=
  =
    

Penjelasan Radiasi Benda Hitam menurut Teori Rayleigh-Jeans
Pada tahun 1900 Reyleigh dan Jeans mengembangkan teori dari hukum pergeseran Wien yang berlaku untuk panjang gelombang yang lebih panjang. Teori Rayleigh-Jeans cocok dengan spektrum radiasi benda hitam untuk  panjang gelombang yang panjang, dan menyimpang untuk panjang gelombang yang pendek.
 Dari hasil percobaan tentang benda hitam,didapat kurva seperti berikut.

Gambar 1.2 Kurva Radiasi Benda Hitam
Pada kurva di atas tampak suatu kurva dari garis hitam yang merupakan tafsiran Rayleigh-Jeans terhadap suatu radiasi elektromagnetik oleh suatu bendahitam. Rayleigh-Jeans menerapkan hukum hukum fisika klasik dalam menganalisis pancaran/radiasi oleh suatu benda hitam, yang menganggap bahwa pancaran atau serapan tersebut merupakan suatu spektrum yang kontinu. Hasil analisis tersebut menghasilkan suatu kurva dengan garis hitam pada gambar 1.2 .Jika ditinjau kurva Rayleigh-Jeans tersebut, tampak bahwa semakin pendek panjang gelombang, maka intensitas radiasi juga akan semakin besar. Hal ini disebut dengan bencana ultraviolet (Ultraviolet catastrophe).
Dengan begitu Reyleight-Jeans menurunkan suatu persamaan sebagai berikut :

… 1.4

Dengan :
kecepatan cahaya
 1,38 x  erg/derajat
Dengan begitu dapat dipertegas lagi bahwa hukum Wien berlaku untuk frekuensi tinggi, sedangkan rumus Rayleigh cocok untuk frekuensi rendah (Jasruddin Daud Malogo, 2005 : 86-87).

Penjelasan Radiasi Benda Hitam menurut Teori Planck
Pada tahun 1900, Max Plank secara cerdas menemukan rumus dengan cara interpolasi (fitting) antara rumus Wein dan Rayleigh-Jeans. Rumus yang berlaku untuk distibusi spektrum :

… 1.4

Dengan h adalah tetapan Planck (parameter) yang besarnya  erg det. Verifikasi untuk frekuensi rendah , maka akan diperoleh hukum Rayleigh-Jeans. Meskipun maka rumus Planck diatas cocok dengan data eksperimen, namun diperoleh dari interpolasi rumus klasik Wien dan Rayleigh. Pencapaian penting oleh Planck yang sekaligus menjembatani antara klasik dan kuantum adalah gagasan Planck untuk kuantisasi energi (Jasruddin Daud Malogo, 2005 : 87-88).
Max Planck mengemukakan bahwa sebuah atom yang bergetar hanya dapat menyerap atau memancarkan energi kembali dalam bentuk buntelan-buntelan atau energi (yang disebut kuanta). Jika energi kuanta berbanding lurus dengan frekuensi radiasi, maka bila frekuensinya meningkat, energinya akan turut pula menjadi besar ; tetapi karena tidak satupun gelombang yang dapat memiliki energi melebihi kT, maka tidak ada gelombang berdiri yang energi kuantumnya lebih besar daripada kT. Itu secara efektif membatasi intensitas radiant frekuensi-tinggi (Panjang gelombang pendek), dan dengan demikian memecahkan persoalan bencana ultraviolet (Kenneth S. Krane, 2014 : 94-95).
Karena ua bulan setelah diperolehnya rumus Planck tersebut dan berkaitan dengan fenomena panas jenis bahan, maka Planck mengajukan gagasan yang spektakuler bahwa atom-atom di dalam dinding rongga benda hitam memacanrkan energi dalam bentuk kuantum. Dengan begitu energi medan elektromagentik terkuantisasi menurut persamaannya :

… 1.5

Dengan
E = energi radiasi (joule)
N = bilangan kuantum (n = 1,2,3,…)
h = konstanta Planck = 6,626 x  J.s
f = frekuensi radiasi (Hz)
𝜆 = panjang gelombang radiasi (m)
n = jumlah foton, jadi energi cahaya adalah terkuantisasi (Jasruddin Daud   Maloga, 2005 : 86-88)

Gambar 1.3 Kurva Max Palnck
Menurut Planck, berdasarkan kurva hubungan antara panjang gelombang dengan intensitas radiasi yang ditunjukkan oleh garis yang berwarna hitam. Dari kurva tersebut dapat disimpulkan bahwa panjang gelombang/frekuensi tidak mempengaruhi intensitas radiasi. Akan tetapi sangat berpengaruh terhadap energi radiasi. Puncak kurva merupakan intensitas maksimum yang dapat dicapai oleh suatu radiasi, di mana intesitas ini bergantung pada temperatur/suhu benda hitam tersebut, dan tidak bergantung pada panjang gelombang radiasi. Temuan dari Max Planck ini dalam mengatasi kelemahan fisika klasik merupakan suatu sifat mendasar gelombang elektromagnetik yang membuka jalan menju cara baru, yang tidak terduga sebelumnya, dalam melihat alam fisika sekaligus sebagai tonggak lahirnya fisika modern (Kenneth S. Krane, 2014 : 96).
Contoh Soal :
1. Energi radiasi yang dipancarkan sinar gamma sebesar  108 eV dengan tetapan plack 6,6 x  Js dan kecepatan sinar cahaya (c) = 3 x 108 m/s, berapa panjang gelombang sinar gamma jika dinyatakan dalam satuan Angstrom?
Jawab :
Diketahui :
E = 108 eV = 108 x (1,6 x ) joule = 1,6 x joule
h = 6,6 x  Js
c = 3 x 108 m/s
1 elektron volt = 1 eV = 1,6 x  joule
Ditanyakan: λ = …?
Penyelesaian :
λ = hc / E
λ = (6,6 x )( 3 x 108) / (1,6 x )
λ = 12,375 x  meter =
Jadi panjang gelombangdari radiasi pancaran sinar gamma adalah 12,375 x  meter.

 Definisi Efek Compton
Cara lain radiasi berinteraksi dengan atom adalah memalui efek Compton. Efek Compton ditemukan oleh Authur Holly Compton pada tahun 1923. Efek Compton merupakan salah satu eksperimen yang memberikan bukti paling nyata tentang keberadaan sifat partikel dari radiasi. Dimana radiasi dihamburkan oleh elektron hamper bebas yang terkait lemah pada atomnya. Sebagian energi radiasi diberikan kepada elektron, sehingga terlepas dari atom ; energi yang sisa diradiasikan kembali sebagai radiasi elektromagnetik. Menurut gambaran gelombang, energi radiasi yang dipancarkan itu lebih kecil daripada energi radiasi yang datang (selisihnya berubah menjadi energi kinetik elektron). Hal ini menyebabkan foton yang terhambur akan memiliki frekuensi yang lebih kecil atau panjang gelombang yang lebih besar daripada foton yang datang.
Proses hamburan ini dianalisis sebagai suatu interaksi (“tumbukan” dalam pengertian partikel secara klasik) antara sebuah foton dan sebuah elektron, yang dianggap diam. Gambar 1.4 memperlihatkan peristiwa tumbukan ini. Pada keadaan awal, foton memiliki energi E yang diberikan oleh.

… 1.6

Dengan
h = konstanta Planck = 6,626 x 10-34 J.s
c = laju cahaya
 = Panjang gelombang

         Gambar 1.4 Geometri Hubungan Compton
Dan momentumnya adalah

… 1.7

Dengan begitu, efek Compton adalah peristiwa hamburan yang timbul jika radiasi (sinar x) berinteraksi dengan partikel (elektron). Analisa efek Compton dapat diamati pada peristiwa tumbukan foton dengan elektron (Kenneth S. Krane, 2014 : 104).

Pembuktian Efek Compton
Untuk membuktikan bahwa panjang gelombang cahaya itu akan semakin lebih besar setelah terjadi “tumbukan” adalah sebagai berikut :
Foton sebelum menumbuk elektron memiliki energi sebesar E = hv = hf  begitu juga dengan electron memiliki energi diam sebesar . Namun pada saat foton menumbuk elektron maka energi dari foton akan berubah sebesar , begitu juga dengan electron yang tertumbuk oleh foto akan memiliki energy  setelah tertumbuk oleh foton sebesar  .
Berdasarkan hukum kekekalan momentum/energi yaitu

 =   - moc2
=
Kuadratkan kedua ruas
= (                         )2
=
–            =
 = –             ……………………….. (1)
Besarnya momentum electron yang terpental bisa dicari dengan menggunakan aturan cosinus pada sebuah segitiga.

Kedua ruas kita kalikan dengan c2

Dari persamaan 1 ()

 –           =


Dengan menjabarkan  (hf’-hf+ moc2)2 kita akan dapatkan

.      =
.
. =
. ( =
Kedua ruas kita kalikan dengan 1/2 hf f ‘ moc2

=  ((1 – cos Ө

    (1 – cos Ө)

    (1 – cos Ө)

Karena   =
Maka :
- =  (1 – cos Ө)

… 1.8

 λ’ –λ =   (1  – (1- cos Ө)

Catatan : besaran = 0,002426 nm
Contoh Soal :
Sinar X dengan panjang gelombang 0,2400 nm dihamburkan secara Compton dan berkas hamburnya diamati pada suhu 60,0 relatif terhadap arah berkas datang. Carilah panajng gelombang sinar X hambur!
Jawab :
Diketahui :
 = 0,2400 nm
 = 60,0
Ditanyakan :  …?
Penyelesaian :
 dapat dicari secara langsung dari persamaan (1.8) :

             nm)(1- cos 60
            = 0,2412 nm

BAB IV

PENUTUP

Kesimpulan
Radiasi benda hitam dapat diartikan sebuah radiasi elektromagnetik termal yang terjadi di dalam atau di sekitar benda dalam yang karakteristiknya penyerap sempurna terhadap radiasi yang mengenainya.
Penelitian tentang radiasi benda hitam melibatkan banyak sekali ilmuwan, diantanya : hukum pergeseran Wien (1894), hukum Rayleigh-Jeans (1900), dan teori Max Planck (1900).
Efek Compton adalah peristiwa hamburan yang timbul jika radiasi (sinar x) berinteraksi dengan partikel (elektron). Analisa efek Compton dapat diamati pada peristiwa tumbukan foton dengan elektron.
Efek Compton juga memiliki persamaan yang diselesaikan menggunakan persamaan energi foton dan hu kum kekekalan momentum.
Saran
Adapun saran yang ingin penulis sampaikan kepada pembaca adalah agar makalah ini dapat menambah pengetahuan bagi pembaca terkhususnya dalam bidang fisika mengenai fisika modern. Selain itu, agar lebih mudah memahami materi yang penulis sampaikan diharapkan kepada pembaca Perlu adanya suatu percobaan agar materi dari konsep radiasi benda hitam dan efek compton dapat di mengerti dengan optimal.

DAFTAR PUSTAKA

Indrajit, Dudi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Fisika. Jakarta : Setia Purna Invers, PT.
Malago, Jasruddin Daud. 2005. Pengantar Fisika Modern. Makassar : Badan Penerbit Universitas Negeri Makassar.

MAKALAH FISIKA MODERN

TRANSFORMASI LORENS DAN TRANSFORMSI GALILEO

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan begitu banyak nikmat yang mana makhluk-Nya pun tidak akan menyadari begitu banyak nikmat yang telah didapatkan dari Allah SWT. Selain itu, kami juga merasa sangat bersyukur karena telah mendapatkan hidayah-Nya baik kesehatan maupun pikiran.
  Dengan nikmat dan hidayah-Nya pula kami dapat menyelesaikan penulisan tugas mata kuliah Fisika Modern dengan topik  inti “ Realitivitas Khusus” ini. Kami mengucapkan terima kasih kepada Ummu Kalsum  S.Si,.M.Pd. Selaku  dosen pengampu mata kuliah Fisika Modern serta semua pihak yang turut membantu proses penyusunan makalah ini.
  Kami menyadari makalah ini masih bersifat sederhana dan terbatas baik isi maupun kajiannya.Oleh karena itu,diperlukan saran dan kritik guna memperbaiki penyusunan makalah selanjutnya.
  Demikian,  semoga makalah ini dapat menambah wawasan dan memberi manfaat bagi pembaca dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkaitan dengan  pengantar pendidikan.


Majene, 9  September 2019



Penulis

DAFTAR ISI

Kata Pengantar i
Daftar Isi  ii

BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang 1
Rumusan Masalah 1
Tujuan 2

BAB II PEMBAHASAN
Pengertian Transformasi 5
Transformasi Galileo dan Transformasi Lorentz 5
Relativitas Khusus dan Umum 16

BAB III PENUTUP
Kesimpulan 17
Saran  17
Daftar Pustaka 18


BAB I
PENDAHULUAN

Latar Belakang
Gelombang cahaya dan beberapa bentuk dari radiasi elektromagnetik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya (c) = 3,00 × 108 m/s. Berdasarkan dari pengalaman kita sehari-hari maupun hasil pengamatan menunjukkan bahwa objek atau benda-benda di sekitar kita bergerak dengan kecepatan jauh lebih kecil dari kecepatan cahaya. Konsep fisika yang membahas perihal ini dikenal dengan “Mekanika Newton”. Konsep mekanika  hanya berlaku untuk gerak objek dengan kecepatan rendah. Konsep ini tidak dapat/gagal membahas gerak partikel yang mendekati kecepatan cahaya.
Untuk membahas gerak partikel/objek yang mendekati kecepatan cahaya maka muncul sebuah teori baru yang di ungkapkan oleh Albert Eistein, pada tahuin 1905. Teori ini dikenal dengan istilah “Teori Relativitas”. Teori ini ini berhasil membahas gerak partikel dengan kecepatan v = 0. Sampai dengan kecepatan partikel mendekati cahaya.
Secara singkat tentang teori relativitas khusus Eisten dengan penekanan pada beberapa konsekuensi dari teori relativitas khusus Eisten  dengan penekanan  pada beberapa konsekuensi dari teori itu sendiri. Teori relativitas khusus dibangun dari dua postulat dasar, yaitu:
Semua hukum dasar Fisika adalah sama dalam semua sistem acuan inersial. Hukum dasar seperti ∑F = m.a mempunyai bentuk  matematika yang sama untuk semua pengamat yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap lainnya.
Hasil pengukuran  kecepatan cahaya didalam ruang hampa selalu bernilai 3×108 m/det. Hasil pengukuran ini tidak bergantung pada gerak pengamat atau gerak sumber cahaya. Dengan kata lain,kecepatan cahaya adalah sama untuk semua kerangka acuan pengamat.
Teori Relativitas khusus, mencakup fenomena seperti perlambatan jam (dilatas waktu) dan kontraksi panjang dalam kerangka acuan yang bergerak jika diukur oleh pengamat yang diam. Akan dibahas juga mengenai bentuk relativitas  dari momentum dan energi serta beberapa konsekuensi dari persamaan  ekivalen  antara massa dan energi, yaitu:
  E = m c2      (1.1)
E = energi (joule)
M = massa (kg)
C = kecepatan cahaya (m/det)
     (Jasruddin Daud Malago.2005 : 1-3)

   Rumusan Masalah
Jelaskan Transformasi Galileo?
Jelaskan  Transformasi Lorentz?
Bagaimana Percobaan Michelson-Moerley?
Jelaskan Kontraksi Panjang?

Tujuan
Memahami Transformasi Galileo
Memahami Transformasi Lorentz
Mengetahui Percobaan Michelson-Moerley
Memahami Kontraksi Panjang
Manfaat
Dapat memberikan kontribusi berupa referensi kepada mahasiswa terutama untuk jurusan pendidikan fisika dalam proses belajar serta menambah pengetahuan pembaca dalam mata kuliah fisika modern.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pengertian Transformasi
Transformasi adalah sebuah proses perubahan secara berangsur-angsur sehingga sampai pada tahap ultimate, perubahan yang dilakukan dengan cara memberi respon terhadap pengaruh unsur eksternal dan internal yang akan mengarahkan perubahan dari bentuk yang sudah dikenal sebelumnya melalui proses menggandakan secara berulang-ulang atau melipatgandakan.
Proses transformasi mengandung dimensi waktu dan perubahan sosial budaya masyarakat yang menempati yang muncul melalui proses yang panjang yang selalu terkait dengan aktifitas-aktifitas yang terjadi pada saat itu.

Transformasi Galileo dan Lorentz
Transformasi Galileo
   Dibuktikan bahwa transformasi Galileo adalah transformasi inersia dan berlaku umum untuk semua kecepatan pengamat (Yohan Suryanto).
.
Sekarang kita tinjau dua pengamat yang menempatkan dua pusat koordinat yaitu o dan o’, dimana o’ bergerak dengan kelajuan konstan “v” terhadap koordinat o  sepanjang koordinat x-x’ seperti  terlihat  pada gambar 1.3.
Kedua pengamat mempunyai alat ukur panjang dan waktu, jadi mereka dapat mengukur koordinat peistiwa tersebut. Selanjutnya, dianggap kedua pengamat menyetel jam mereka sehingga pada saat mereka saling berimpit pada x=x’=0, pembacaan jam keduanya menunjukkan t= t’=0. Setiap kejadian di “p” yang berhubung dengan peristiwa ini akan mempunyai delapan koordinat, yaitu empat koordinat  ditempati oleh  pengamat O yaitu (x,y,z,t)  dan empat koordinat lainnya adalah yang ditempati oleh pengamat O’, yaiyu (x’,y’,z’,t’).

Transformasi Koordinat Galileo
 Dari gambar 1.3 dapat dituliskan hubungan antara hasil pengukuran pengamat di O (x,y,z,t) dan pengukuhan di O’ (x’,y’,z’,t’) untuk suatu peristiwa khusus di P, yaitu :
  x’= x-vt (1.2)
  y = y’ (1.3)
  z = z’ (1.4)
Khusus untuk tinjauan kasus Fisika klasik, diasumsikan bahwa,
   t = t’ (1.5)
Keempat persamaan (1.2-1.5), di atas disebut persamaan “Transformasi Koordinat Galileo”.


Transformasi Kecepatan Galileo
Hal lain yang menarik  dari koordinat suatu peristiwa  adalah kecepatan suatu partikel. Baik pengamat O maupun O’ akan menggambarkan kecepatan partikel dengan memberikan tiga komponen, yaitu untuk pengukuran di O adalah Ux,Uy,dan Uz, sedangkan pengukuran di O’ adalah Ux’,Uy’,dan Uz’. Hubungan antara (Ux,Uy,Uz) dengan (Ux’,Uy’,Uz’) diperoleh dari hasil deferensial transformasi koordinat Galileo terhadap waktu, sebagai berikut :

U’x = Ux-v (1.6)
Dengan cara yang sama dapat dilakukan untuk Uy’ dan Uz’ shingga diperoleh :
   U’y = Uy     (1.7)
  U’z = Uz                                                                              (1.8)

Persamaan (1.6-1.7) disebut persamaan Transformasi Kecepatan Galileo.


Transformasi Percepatan Galileo
 Percepatan  suatu partikel adalah turunan pertama dari fungsi kecepatan terhadap waktu. Dengan demikian maka transformasi percepatan Galileo adalah turunan pertama dari transformasi kecepatannya seperti berikut ini.
   ax = dux/dt       (1.9)
   ay = duy/dt       (1.10)
   az = duz/dt       (1.11)
 Untuk menyelesaikan persamaan diferensial di atas (1.9-1.11), dilakukan dengan cara mendeferensialkan dan menggunakan syarat t’ = t, dan v = konstan. Akhirnya diperoleh :
  ax’ = ax       (1.12)
  ay’ = ay       (1.13)
  az’ = az       (1.14)
Persamaan (1.12-1.14) adalah persamaan “Transformasi Percepatan Galileo”. Dari persamaan tersebut terlihat bahwa hasil pengukuran komponen percepatan  adalah sama untuk semua pengamat yang bergerak dengan kecepatan relatif sama.

Contoh soal:
 Seorang penumpang kereta api yang bergerak dengan kecepatan 50 m/det, melewati seseorang yang sedang berdiri di stasiun pada saat t=t’=0. Sepuluh detik kemudian setelah kereta api lewat, orang yang berdiri di stasiun  tersebut menyatakan bahwa dia melihat seekor burung yang terbang sepanjang rel dengan arah yang sama dengan arah kereta api pada jarak 1000 m darinya. Bagaimanakah koordinat burung menurut penumpang  di kereta api?
Jawab :
 Koordinat burung yang ditetapkan oleh pengamat di stasiun adalah:
(x,y,z,t) = (1000 m, 0, 0, 10 det)
Menurut pengamat di kereta, jarak dia terhadap burung (x’) adalah:
x’ = x-vt =1000- (50 m/det)(10) = 500 m
Jadi, koordinat burung menurut pengamat di kereta adalah:
(x’.y’,z’,t’) = (500 m, 0, 0, 10 det)

Transformasi Lorentz 
Telah dibahas sebelumnya mengenai Transformasi Galileo tidak dapat digunakan pada partikel yang bergerak mendekati kecepatan cahaya. Pada bagian ini dibahas transformasi yang dapat diaplikasikan pada benda yang berrgerak dengan kecepatan 0 ≤ V < C. Transformasi ini dikenal sebagai transformasi Lorentz, yaitu transformasi lorentz, yaitu transformasi yang dikembangkan oleh Hendrik Alexander Lorentz yang hidup pada tahun 1853 – 1928 (Jasruddin Daud Malago).
Pada transformasi Galileo telah dikemukakan bahwa selang waktu pengamatan terhadap suatu peristiwa yang diamati oleh pengamat yang diam dengan pengamat yang relatif bergerak terhadap peristiwa adalah sama(t = t’). Hal inilah yang menurut Einstein tidak benar, selang waktu pengamatan antara pengamat yang diam dan pengamat yang bergerak relatif adalah tidak sama (t ≠ t’). Transformasi Lorentz pertama kali dikemukaan oleh Hendrik A. Lorentz, seorang fisikawan dari Belanda  pada tahun 1895.
Karena waktu pengamatan oleh pengamat yang diam pada kerangka acuan S dan pengamat yang bergerak pada kerangka acuan S’ hubungan transformasi pada Galileo haruslah mengandung suatu tetapan pengali  yang disebut tetapan transformasi.  Sehingga persamaan yang menyatakan hubungan antara koordinat pada kerangka acuan S dan S’ dituliskan sebagai berikut :

ransformasi Koordinat Lorentz
 Transformasi Lorentz untuk koordinat ditulis dalam bentuk persamaan
         
         (1-1)

 Sedangkan transformasi Lorentz kebalikannya berbentuk

           (1-2)

 Dari persamaan (1-2) , yaitu      x =   (x‘ + v t‘)
         ct  =  (ct1 + v t‘)
         ct =  ( c + v ) t‘

t’= ..................................(A)       
 Kemudian dari persamaan (1-11), yaitu   x’ = k (x - v t)
 ct‘=   ( ct – v t )
 ct‘=   ( c – v )
t’ = ................................... (B)
 Dengan menyamakan persamaan (A) dan (B) diperoleh
  =

(1-3)
        
Dengan demikian transformasi Lorentz berubah bentuk menjadi

(1-4)

Sedangkan transformasi Lorentz kebalikan adalah

            (1-5) 

Transformasi Untuk Selang Waktu Lorentz
        Bentuk persamaan  (1-5) dapat dirubah menjadi 

Dengan menyamakan persamaan (1.4) dan (C)  diperoleh persamaan untuk t’, yaitu

 Dengan cara yang sama tetapi mengeliminir nilai x diperoleh persamaan untuk t, yaitu

(1-7)

Tranformasi Lorentz Untuk Kecepatan
Persamaan (1-5) dibagi dengan persamaan (1-7) sehingga menghasilkan
………………………………….(D)
  Kalikan setiap suku dalam ruas kanan persamaan (D) dengan faktor ,  kemudian  misalkan  dan ,  sehingga diperoleh  Transformasi Lorentz untuk kecepatan, yaitu
 
Contoh soal
 Sebuah pesawat tempur yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c relatif terhadap bumi menembakkan roket dengan kecepatan  0,6 c. Berapakah kecepatan roket tersebut menurut pengamat yang diam di bumi?
Penyelesaian :
Diketahui : v = 0,8 c
vx’= 0,6 c
Ditanyakan : vx =?

Jawab



Percobaan Michelson-Morley
Pada abad XIX, para Fisikawan berpendapat bahwa gelombang elektromagnetik juga memerlukan medium agar bisa merambat. Mereka mengusulkan adanya suatu medium yang mereka namakan “Luminiterous ether”. Eter diasumsikan ada dimana-mana,termasuk diruang hampa,dan gelombang cahaya dipandang sebagai osilasi eter (Jasruddin Daud Malago, 2005 : 41).
  Pada tahun 1887, dua orang Ilmuwan asal Amerika Serikat, A.A.Michelson dan E.W.Morley  melakukan penelitian untuk membuktikan adanya eter sebagai medium perambatan cahaya. Kelajuan eter diukur dengan alat yang bernama interferometer optis yang sangat peka yang dikenal dengan interferometer Michelson (Dadan Rosana,dkk.2003).
 Interferometer Michelson diciptakan oleh Albert Abraham Michelson yang digunakan bersama kimiawan Amerika Edward Williams Morley pada tahun 1882, yang bertujuan untuk membuktikan ada atau tidaknya medium yang merambatkan cahaya di ruang hampa berupa eter. Dari hasil percobaannya, mereka menyimpulkan bahwa tidak ada medium yang dibutuhkan cahaya untuk merambat pada ruang hampa. Ditandai pola interferensi yang terbentuk. Dalam teorinya, apabila terdapat medium yang merambatkan cahaya, maka pada percobaan interferometer ini tidak akan terbentuk pola interferensi karena apabila dua berkas cahaya memiliki arah saling tegak lurus, maka akan terdapat perbedaan kecepatan rambat. Dapat diumpamakan eter itu sebuah air arus sungai, yang apabila sebuah benda mengapung dan mengarah mengikuti arah arus sungai, maka kecepatnnya akan lebih cepat dibanding kecepatan benda yang sama yang memiliki arah tegak lurus dari arah sungai. Artinya mengarah menyeberangi sungai. Begitulah teori yang dapat menggambarkan apabila eter itu ada. Namun yang terjadi pada percobaan tidak ada perubahan kecepatan cahaya yang terjadi yang ditandai dengan terjadinya pola interferensi pada layar interferometer. Pola interferensi ialah peristiwa bergabungnya atau menyatunya dua gelombang yang memiliki fasa yang sama dan identik. Dan apabila terjadi perubahan kecepatan pada salah satu gelombang cahaya pada percobaan ini, maka akan terjadi perubahan fasa, sehingga apabila dua gelombang disatukan tidak akan terbentuk pola interferensi.
Karena tujuan untuk membuktikan keberadaan medium yang merambatkan cahaya (eter) ini gagal, maka interferometer yang digunakan Michelson dan Morley akhirnya digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya monokromatik dan untuk mengamati sifat medium optik menggunakan prinsip Huygens.
 Prinsip kerja Interferometer Michelson sendiri ialah saat sumber cahaya laser ditembakkan ke arah lensa cembung, maka cahaya akan difokuskan ke satu titik dan akan mengenai lensa pembagi cahaya (Beam Splitter) dan akan membuat dua berkas cahaya yang satunya diteruskan ke cermin yang dapat digerakkan (geser) dan dibelokkan ke cermin yang tidak dapat digerakkan. Lalu dari dua cermin itu akan terpantul kembali ke Beam Splitter dan akan terjadi peristiwa interferensi yang akan nampak pada layar interferometer.
Pola interfernsi yang dibentuk pada layar ada dua jenis, yaitu pola konstruktif dan pola destruktif. Pola interferensi konstruktif ialah pola yang terjadi apabila dua gelombang cahaya yang menyatu tidak memiliki beda amplitudo, atau masing-masing memiliki amplitudo yang sama dari 0 derajat hingga 360 derajat. Sedangkan pola interferensi destruktif terbentuk apabila dua gelombang cahaya yang menyatu memuliki beda amplitudo 180 derajat atau kelipatannya. Pola terang pada gambar di atas ialah pada layar (screen) berbentuk lingkaran putih (warna bergantung pada sumber cahaya laser yang digunakan), dan pola gelap ialah yang berwarna hitam berbentuk lingkaran.
(https://www.ruangstudi.net/2018/09/prinsip-kerja-dan-penjelasan-singkat.html)

 Prinsip dari percobaan tersebut dapat kita amati pada skema berikut ini.
Gambar 1.2
Sesuai dengan skema di atas, cahaya yang berasal dari sumber P akan diteruskan menuju cermin A dan sebagian lagi dipantulkan ke cermin B oleh beam splitter Q. Kedua cermin tersebut akan memantulkan kembali cahaya yang diterimanya lalu diamati oleh pengamat di R.
        Michelson dan Morley menganggap bahwa eter itu ada dalam keadaan diam terhadap matahari. Jika bumi bergerak ke kiri (berotasi) dengan kecepatan relatif v terhadap matahari maka boleh dianggap bahwa eter bergerak ke kanan dengan kecepatan v terhadap bumi. Pada lintasan QA, kecepatan cahaya adalah c + v karena didorong oleh gerak eter ke kanan, sedangkan pada lintasan AQ, kecepatan cahaya adalah c – v. Jika jarak antara masing-masing cermin dan beam splitter Q adalah l, maka waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak Q ke A dan A ke Q dapat ditentukan dengan perbandingan berikut.

Untuk cahaya yang dipantulkan QB, kecepatannya merupakan resultan antara v dan c (sudah termasuk pengaruh kecepatan eter) yaitu Untuk lintasan BQ, kecepatannya juga sama, yaitu Waktu tempuh lintasan tersebut (dari Q ke B dan B ke Q) dapat ditentukan sebagai berikut.

Jika , maka diperoleh hubungan berikut.
 ,

Dari hasil percobaan Michelson-Morley tersebut, diperoleh bahwa, pertemuan sinar-sinar yang dipantulkan oleh cermin A dan cermin B menghasilkan waktu yang sama (= ). Jadi, nilai perbandingan  =1. Berdasarkan penelitian Michelson-Morley dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
Hipotesis tentang adanya eter tidak benar sebagai medium cahaya dan cahaya merambat tanpa menggunakan medium.
Kecepatan cahaya dalam segala arah sama besar, tidak tergantung pada kerangka acuan pengamat.

Contoh soal :
 Anggap kecepatan bumi mengarungi eter sama dengan kecepatan edarnya, jadi v = 10-4 c. Tinjau percobaan Michelson-Morley yang masing-masing lengan panjangnya 10 m dan salahsatu lengannya dalam arah gerak bumi. Hitung beda waktu bagi kedua gelombang cahaya untuk menempuh tiap-tiap lengan.

Jawab
  -  = ( ) ( - )+ () - ()
 = ( ) ( -  +   ) ( - )
 =   
   = 3,33  × 10-16 det


Realitivitas Umum dan Khusus

Teori Realitivitas
Pada intinya teori relativitas adalah teori tentang medan yang melanjutkan perkembangan teori medan Faraday dan Maxwell. Teori medan menekankan kemulusan ruang dan waktu. Dalam teori relativitas, ruang dan waktu tidak melompat-lompat, tetapi mengalir secara malar (continue). Teori relativitas terbagi menjadi dua bagian yaitu, relativitas umun dengan khusus.
Teori Relativitas Khusus
Secara singkat tentang teori relativitas khusus Eisten dengan penekanan pada beberapa konsekuensi dari teori relativitas khusus Eisten  dengan penekanan  pada beberapa konsekuensi dari teori itu sendiri. Teori relativitas khusus dibangun dari dua postulat dasar, yaitu:
Semua hukum dasar Fisika adalah sama dalam semua sistem acuan inersial. Hukum dasar seperti ∑F = m.a mempunyai bentuk  matematika yang sama untuk semua pengamat yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap lainnya.
Hasil pengukuran  kecepatan cahaya didalam ruang hampa selalu bernilai 3×108 m/det. Hasil pengukuran ini tidak bergantung pada gerak pengamat atau gerak sumber cahaya. Dengan kata lain,kecepatan cahaya adalah sama untuk semua kerangka acuan pengamat.
Teori Relativitas khusus, mencakup fenomena seperti perlambatan jam (dilatas waktu) dan kontraksi panjang dalam kerangka acuan yang bergerak jika diukur oleh pengamat yang diam. Akan dibahas juga mengenai bentuk relativitas  dari momentum dan energi serta beberapa konsekuensi dari persamaan  ekivalen  antara massa dan energi, yaitu:
  E = m c2      (1.1)
E = energi (joule)
M = massa (kg)
C = kecepatan cahaya (m/det)
Teori Relativitas Umum
Relativitas umum (bahasa Inggris: general relativity) adalah sebuah teori geometri mengenai gravitasi yang diperkenalkan oleh Albert Einstein pada 1916. Teori ini merupakan penjelasan gravitasi termutakhir dalam fisika modern. Ia menyatukan teori Einstein sebelumnya relativitas khusus, dengan hukum gravitasi Newton. Hal ini dilakukan dengan melihat gravitasi bukan sebagai gaya, tetapi lebih sebagai manifestasi dari kelengkungan ruang dan waktu. Utamanya, kelengkungan ruang waktu berhubungan langsung dengan momentum empat (energi massa dan momentum linear) dari materi atau radiasi apa saja yang ada.
Kontraksi Panjang
Panjang benda akan kelihatan lebih panjang bila diukur oleh seorang pengamat yang diam realatif terhadap benda yang diukur,sedangkan panjang benda yang diamati oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap yang diukur oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap benda yang diukur akan tampak lebih pendek. Panjang benda yang diukur oleh pengamat yang diam disebut “ panjang diri”, sedangkan peristiwa pengurangan panjang benda yang diukur  oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap benda disebut kontraksi panjang yang disebut dengan “pengerutan Lorentz FirzGerald”.
 
Berikut akan dibahas pengukuran panjang benda di Bumi yang dalam keadaan diam oleh dua pengamat yang berada pada dua kerangka acuan yang berbeda, yaitu pengamat di O yang diam relatif terhadap benda dan pengamat di O’ yang bergerak relatif terhadap benda dengan kecepatan “v”. Untuk menghitung  hubungan antara hasil pengukuran panjang oleh pengamat yang diam (lo)  dan panjang yang diukur oleh pengamat yang bergerak (l), perhatikan  gambar 1.8
Dari gambar di atas,dapat diturunkan suatu persamaan yang menghubungkan antara lo dan l dengan menggunakan prinsip transformasi koordinat lorentz sebagai berik
Prinsip transformasi koordinat lorentz sebagai berikut
 
            –                        (1.30)
Terlihat bahwa - ) = lo, sedangkan . Dengan demikian 1.30 dapat ditulis :
lo=ly v                                                                 (1.31)
dari persamaan sebelumnya diketahui y =   (1.32)
lo=
karena nilai v selalu lebih kecil dari c, maka nilai y akan selalu lebih besar dari satu. Berarti berdasarkan persamaan (1.31) maka nilai lo akan selalu lebih besar dari l.
Contoh soal :
  Seorang astronot yang tinggiya 2 m, berbaring sejajar dengan sebuah pesawat angkasa yang bergerak dengan kelajuan 0,6 c relatif terhadap bumi. Berapakah tinggi astronot jika diukur oleh pengamat di bumi?
Jawab:
Dik :  L0 = 2 m
     V = 0,6 c
Jika pesawat bergerak terhadap bumi, kita dapat menerapkan bumi sebagai kerangka acuan diam.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan
Dibuktikan bahwa transformasi Galileo adalah transformasi inersia dan berlaku umum untuk semua kecepatan pengamat. Sekarang kita tinjau dua pengamat yang menempatkan dua pusat koordinat yaitu o dan o’. Kedua pengamat mempunyai alat ukur panjang dan waktu, jadi mereka dapat mengukur koordinat peistiwa tersebut. Selanjutnya, dianggap kedua pengamat menyetel jam mereka sehingga pada saat mereka saling berimpit pada x=x’=0, pembacaan jam keduanya menunjukkan t= t’=0. Empat koordinat  ditempati oleh  pengamat O yaitu (x,y,z,t)  dan empat koordinat lainnya adalah yang ditempati oleh pengamat O’, yaiyu (x’,y’,z’,t’).
Telah dibahas sebelumnya mengenai Transformasi Galileo tidak dapat digunakan pada partikel yang bergerak mendekati kecepatan cahaya. Pada bagian ini dibahas transformasi yang dapat diaplikasikan pada benda yang berrgerak dengan kecepatan 0 ≤ V < C. Transformasi ini dikenal sebagai transformasi Lorentz, yaitu transformasi lorentz.
Pada tahun 1887, dua orang Ilmuwan asal Amerika Serikat, A.A.Michelson dan E.W.Morley melakukan penelitian untuk membuktikan adanya eter sebagai medium perambatan cahaya. Kelajuan eter diukur dengan alat yang bernama interferometer optis yang sangat peka yang dikenal dengan interferometer Michelson (Dadan Rosana,dkk.2003).
Interferometer michelson merupakan seperangkat peralatan yang memanfaatkan gejala interferensi. Interferensi merupakan penggabungan dua gelombang atau lebih yang bertemu dalam satu titik ruang untuk membentuk gelombang yang baru. Prinsip interferensi adalah kenyataan bahwa beda lintasan optik (d) akan membentuk suatu frinji (Resnic, 1993).
Berdasakan penelitian Michelson-Morley dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1). Hipotesis tentang adanya eter tidak benar sebagai medium cahaya dan cahaya merambat tanpa menggunakan medium.
 2). Kecepatan cahaya dalam segala arah sama besar, tidak tergantung pada kerangka acuan pengamat.
Panjang benda akan kelihatan lebih panjang bila diukur oleh seorang pengamat yang diam realatif terhadap benda yang diukur,sedangkan panjang benda yang diamati oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap yang diukur oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap benda yang diukur akan tampak lebih pendek.

Saran
Kami menyadari bahwa tulisan ini jauh dari kata sempurna,maka saran dan kritik kami harapakan dari pembaca untuk menjadi pembelajaran dalam pembuatan makalah selanjutnya.

DAFTAR PUSTAKA

Jasruddin Daud Malago.2005.Pengantar Fisika Modern,Makassar:Badan Penerbit UNM Makassar

Gautreau,R,. & Savin,W.2006.Fisika Modern Edisi Kedua,Jakarta:Penerbit Erlangga

MAKALAH FISIKA MODERN

EFEK FOTOLISTRIK

BAB  I

PENDAHULUAN

            Untuk membangkitkan tenaga listrik dari cahaya matahari kita mengenal istilah sel surya. Namun tahukah kita bahwa sel surya itu sebenarnya memanfaatkan konsep efek fotolistrik. Efek ini akan muncul ketika cahaya tampak atau radiasi UV jatuh ke permukaan benda tertentu. Cahaya tersebut mendorong elektron keluar dari benda tersebut yang jumlahnya dapat diukur dengan meteran listrik. Konsep yang sederhana ini tidak ditemukan kemudian dimanfaatkan begitu saja, namun terdapat serangkain proses yang diwarnai dengan perdebatan para ilmuan hingga ditemukanlah definisi cahaya yang mewakili pemikiran para ilmuan tersebut, yakni cahaya dapat berprilaku sebagai gelombang dapat pula sebagai pertikel. Sifat mendua dari cahaya ini disebut dualisme gelombang cahaya.

Meskipun sifat gelombang cahaya telah berhasil diaplikasikan sekitar akhir abad ke-19, ada beberapa percobaan dengan cahaya dan listrik yang sukar dapat diterangkan dengan sifat gelombang cahaya itu. Pada tahun 1888 Hallwachs mengamati bahwa suatu keping itu mula-mula positif, maka tidak terjadi kehilangan muatan. Diamatinya pula bahwa suatu keping yang netral akan memperoleh muatan positif apabila disinari. Kesimpulan yang dapat ditarik dari pengamatan-pengamatan di atas  adalah bahwa chaya ultraviolet mendesak keluar muatan litrik negatif dari permukaan keping logam yang netral. Gejala ini dikenal sebagai efek fotolistrik.

            Uraian diatas merupakan pengantar untuk memasuki sebuah penjelasan yang lebih detail dan mendalam tentang efek fotolistrik. Ada beberapa hal yang akan dibahas oleh penulis disini seperti sejarah penemuan Efek Foto Listrik,sekilas tentang Efek Foto Listrik, pengertian dan pengkajian mendalam tentang Efek Foto Listrik, soal-soal dan pembahasan  dan aplikasi Efek Foto Listrik dalam kehidupan sehari-hari.

Terdapat begitu banyak manfaat dari Efek Foto Listrik ini, tentunya akan kita ketahui melalui pengkajian yang mendalam melalui materi ini dan harapan kita tentunya agar kita dapat mengaplikasikannya atau minimal dapat menjelaskannya kepada orang disekitar kita tentang sebuah fenomena fisika yang begitu memukau ini.

BAB  II

PEMBAHASAN

2.1 sejarah Penemuan Teori  Efek Foto Listrik

Seratus tahun lalu, Albert Einstein muda membuat karya besarnya. Tak tanggung-tanggung, ia melahirkan tiga buah makalah ilmiah yang menjadikan dirinya ilmuwan paling berpengaruh di abad ke-20. Tahun itu dianggap annus mirabilisatau Tahun Keajaiban Einstein. Salah satu makalah itu adalah tentang efek fotolistrik. Oleh panitia Hadiah Nobel Fisika, makalah itu dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada 1921.

Einstein termashur dengan teori relativitasnya. Hampir semua orang kenal formula E = mc2, namun sedikit saja yang mengetahui apa itu efek fotolistrik yang mengantarkan Einstein sebagai ilmuwan penerima hadiah Nobel. Pada tahun 1921 panitia hadiah Nobel menuliskan bahwa Einstein dianugrahi penghargaan tertinggi di bidang sains tersebut atas jasanya di bidang fisika teori terutama untuk
penemuan hukum efek fotolistrik. Lantas mengapa ia tidak  menerima Nobel dari teori relativitas yang berdampak filosofis tinggi tersebut?

Apa hubungan Max Planck dan Albert Einstein? Pada 1990, Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947), ilmuwan dari Universitas Berlin, Jerman, mengemukakan hipotesisnya bahwa cahaya dipancarkan oleh materi dalam bentuk paket-paket energi yang ia sebut quanta. Ia memformulakannya sebagai hv. Penemuan Planck itu membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel Bidang Fisika pada 1918.

Gagasan ini diperluas oleh Einstein lima tahun setelah itu. Dalam makalah ilmiah tentang efek fotolistrik, menurut Einstein, cahaya terdiri dari partikel-partikel yang kemudian disebut sebagai foton. Ketika cahaya ditembakkan ke suatu permukaan logam, foton-fotonnya akan menumbuk elektron-elektron pada permukaan logam tersebut sehingga elektron itu dapat lepas. Peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam itu dalam fisika disebut sebagai efek fotolistrik.

Efek fotolistrik merupakan proses perubahan sifat­sifat konduksi listrik di dalam material karena pengaruh cahaya atau gelombang elektromagnetik lain. Efek ini mengakibatkan terciptanya pasangan elektron dan hole di dalam semikonduktor, atau pancaran elektron bebas dan ion yang tertinggal di dalam metal. Fenomena pertama dikenal sebagai efek fotolistrik internal, sedangkan fenomena kedua disebut efek fotolistrik eksternal.

Einstein menyelesaikan paper yang menjelaskan efek ini pada tanggal 17 Maret 1905 dan mengirimkannya ke jurnal Annalen der Physik, persis 3 hari setelah ulang tahunnya yang ke 26. Di dalam paper tersebut Einstein untuk pertama kalinya memperkenalkan istilah kuantum (paket) cahaya. Pada pendahuluan paper ia berargumentasi bahwa proses­proses seperti radiasi benda hitam, fotoluminesens, dan produksi sinar katode, hanya dapat dijelaskan jika energi cahaya tersebut tidak terdistribusi secara kontinyu.

Pada kenyataanya, inilah ikhwal lahirnya fisika modern yang menampik asumsi teor-teori mapan saat itu. Salah satunya adalah teori Maxwell yang berhasil memadukan fenomena kelistrikan dan kemagnetan dalam satu formula serta menyimpulkan bahwa cahaya merupakan salah satu wujud gelombang elektromagnetik. Jelas dibutuhkan waktu cukup lama untuk meyakinkan komunitas fisika jika cahaya memiliki sifat granular.

Dalam kenyataanya dibutuhkan hampir 11 tahun hingga seorang Robert Millikan berhasil membuktikan hipotesis Einstein. Tidak tanggung-tanggung juga, Millikan menghabiskan waktu 10 tahun untuk pembuktian tersebut.

Pada saat itu Einstein mempublikasikan paper lain berjudul Teori Kuantum Cahaya. Di dalam paper ini ia menjelaskan proses emisi dan absorpsi paket cahaya dalam molekul, serta menghitung peluang emisi spontan dan emisi yang
diinduksi yang selanjutnya dikenal sebagai koefisien EinsteinA danB. Kedua koefisien ini bermanfaat dalam menjelaskan secara teoretis penemuan laser di kemudian hari. Tujuh tahun kemudian Arthur Compton berhasil membuat eksperimen yang membuktikan sifat kuantum cahaya tersebut dengan bantuan teori relativitas khusus.

Ide Einstein memicu Louis de Broglie menelurkan konsep gelombang materi. Konsep ini menyatakan benda yang bergerak dapat dianggap sebagai suatu gelombang dengan panjang gelombang berbanding terbalik terhadap momentumnya. Sederhananya, ide de Broglie ini merupakan kebalikan dari ide Einstein. Kedua ide ini selanjutnya membantu melahirkan mekanika kuantum melalui
persamaan Schroedinger yang menandai berakhirnya masa fisika klasik.

2.2  Sekilas Tentang Efek Foto Listrik

Untuk menguji teori kuantum yang dikemukakan oleh Max Planck, kemudian Albert Einstein mengadakan suatu penelitian yang bertujuan untuk menyelidiki bahwa cahaya merupakan pancaran paket-paket energi yang kemudian disebut foton yang memiliki energi sebesar hf. Percobaan yang dilakukan Einstein lebih dikenal dengan sebutan efek fotolistrik. Peristiwa efek fotolistrik yaitu terlepasnya elektron dari permukaan logam karena logam tersebut disinari cahaya.

Gambar (7.4) menggambarkan skema alat yang digunakan Einstein untuk mengadakan percobaan. Alat tersebut terdiri atas tabung hampa udara yang dilengkapi dengan dua elektroda A dan B dan dihubungkan dengan sumber tegangan arus searah (DC). Pada saat alat tersebut dibawa ke dalam ruang gelap, maka amperemeter tidak menunjukkan adanya arus listrik. Akan tetapi pada saat permukaan Katoda (A) dijatuhkan sinar amperemeter menunjukkan adanya arus listrik. Hal ini menunjukkan adanya aliran arus listrik. Aliran arus ini terjadi karena adanya elektron yang terlepas dari permukaan (yang selanjutnya disebut elektron foto) A bergerak menuju B. Apabila tegangan baterai diperkecil sedikit demi sedikit, ternyata arus listrik juga semakin mengecil dan jika tegangan terus diperkecil sampai nilainya negatif, ternyata pada saat tegangan mencapai nilai tertentu (-Vo), amperemeter menunjuk angka nol yang berarti tidak ada arus listrik yang mengalir atau tidak ada elektron yang keluar dari keping A. Potensial Vo ini disebut potensial henti, yang nilainya tidak= tergantung pada intensitas cahaya yang dijatuhkan. Hal ini menunjukkan bahwa energi kinetik maksimum elektron yang keluar dari permukaan adalah sebesar:

Ek = mv2 = e Vo …. (7.4)

dengan :

Ek = energi kinetik elektron foto (J atau eV)

m = massa elektron (kg)

v = kecepatan elektron (m/s)

e = muatan elektron (C)

Vo = potensial henti (volt)

Berdasarkan hasil percobaan ini ternyata tidak semua cahaya (foton) yang dijatuhkan pada keping akan menimbulkan efek fotolistrik. Efek fotolistrik akan timbul jika frekuensinya lebih besar dari frekuensi tertentu. Demikian juga frekuensi minimal yang mampu menimbulkan efek fotolistrik tergantung pada jenis logam yang dipakai. Selanjutnya, marilah kita pelajari bagaimana pandangan teori gelombang dan teori kuantum (foton) untuk menjelaskan peristiwa efek fotolistrik ini. Dalam teori gelombang ada dua besaran yang sangat penting, yaitu frekuensi (panjang

gelombang) dan intensitas.

Ternyata teori gelombang gagal menjelaskan tentang sifat-sifat penting yang terjadi pada efek fotolistrik, antara lain :

a. Menurut teori gelombang, energi kinetik elektron foto harus bertambah besar jika intensitas foton diperbesar. Akan tetapi kenyataan menunjukkan bahwa energi kinetik elektron foto tidak tergantung pada intensitas foton yang dijatuhkan.

b. Menurut teori gelombang, efek fotolistrik dapat terjadi pada sembarang frekuensi, asal intensitasnya memenuhi. Akan tetapi kenyataannya efek fotolistrik baru akan terjadi jika frekuensi melebihi harga tertentu dan untuk logam tertentu dibutuhkan frekuensi minimal yang tertentu agar dapat timbul elektron foto.

c. Menurut teori gelombang diperlukan waktu yang cukup untuk melepaskan elektron dari permukaan logam. Akan tetapi kenyataannya elektron terlepas dari permukaan

logam dalam waktu singkat (spontan) dalam waktu kurang 10-9 sekon setelah waktu penyinaran.

d. Teori gelombang tidak dapat menjelaskan mengapa energi kinetik maksimum elektron foto bertambah jika frekuensi foton yang dijatuhkan diperbesar. Teori kuantum mampu menjelaskan peristiwa ini karena menurut teori kuantum bahwa foton memiliki energi yang sama, yaitu sebesar hf, sehingga menaikkan intensitas foton berarti hanya menambah banyaknya foton, tidak menambah energi foton selama frekuensi foton tetap.

Menurut Einstein energi yang dibawa foton adalah dalam bentuk paket, sehingga energi ini jika diberikan pada elektron akan diberikan seluruhnya, sehingga foton tersebut lenyap. Oleh karena elektron terikat pada energi ikat tertentu, maka diperlukan energi minimal sebesar energi ikat elektron tersebut. Besarnya energi minimal yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari energi ikatnya disebut fungsi kerja(Wo) atau energi ambang. Besarnya Wo tergantung pada jenis logam yang digunakan. Apabila energi foton yang diberikan pada elektron lebih besar dari fungsi kerjanya, maka kelebihan energi tersebut akan berubah menjadi energi kinetik elektron. Akan tetapi jika energi foton lebih kecil dari energi ambangnya (hf < Wo) tidak akan menyebabkan elektron foto. Frekuensi foton terkecil yang mampu menimbulkan elektron foto disebut frekuensi ambang. Sebaliknya panjang gelombang terbesar yang mampu menimbulkan elektron foto disebut panjang

gelombang ambang. Sehingga hubungan antara energi foton, fungsi kerja dan energi kinetik elektron foto dapat dinyatakan

dalam persamaan :

E = Wo + Ek atau Ek = E – Wo

Ek = hf – hfo = h (f – fo) …. (7.5)

dengan :

Ek = energi kinetik maksimum elektron foto

h = konstanta Planck

f = frekuensi foton

fo = frekuensi ambang

2.3 Pengkajian Mendalam Tentang Efek Foto Listrik

Ketika seberkas cahaya dikenakan pada logam, ada elektron yang keluar dari permukaan logam. Gejala ini disebut efek fotolistrik. Efek fotolistrik diamati melalui prosedur sebagai berikut. Dua buah pelat logam (lempengan logam tipis) yang terpisah ditempatkan di dalam tabung hampa udara. Di luar tabung kedua pelat ini dihubungkan satu sama lain dengan kawat. Mula-mula tidak ada arus yang mengalir karena kedua plat terpisah. Ketika cahaya yang sesuai dikenakan kepada salah satu pelat, arus listrik terdeteksi pada kawat. Ini terjadi akibat adanya elektron-elektron yang lepas dari satu pelat dan menuju ke pelat lain secara bersama-sama membentuk arus listrik.

Hasil pengamatan terhadap gejala efek fotolistrik memunculkan sejumlah fakta yang merupakan karakteristik dari efek fotolistrik. Karakteristik itu adalah sebagai berikut.

hanya cahaya yang sesuai (yang memiliki frekuensi yang lebih besar dari frekuensi tertentu saja) yang memungkinkan lepasnya elektron dari pelat logam atau menyebabkan terjadi efek fotolistrik (yang ditandai dengan terdeteksinya arus listrik pada kawat). Frekuensi tertentu dari cahaya dimana elektron terlepas dari permukaan logam disebut frekuensi ambang logam. Frekuensi ini berbeda-beda untuk setiap logam dan merupakan karakteristik dari logam itu.

ketika cahaya yang digunakan dapat menghasilkan efek fotolistrik, penambahan intensitas cahaya dibarengi pula dengan pertambahan jumlah elektron yang terlepas dari pelat logam (yang ditandai dengan arus listrik yang bertambah besar). Tetapi, Efek fotolistrik tidak terjadi untuk cahaya dengan frekuensi yang lebih kecil dari frekuensi ambang meskipun intensitas cahaya diperbesar.

ketika terjadi efek fotolistrik, arus listrik terdeteksi pada rangkaian kawat segera setelah cahaya yang sesuai disinari pada pelat logam. Ini berarti hampir tidak ada selang waktu elektron terbebas dari permukaan logam setelah logam disinari cahaya.

Karakteristik dari efek fotolistrik di atas tidak dapat dijelaskan menggunakan teori gelombang cahaya. Diperlukan cara pandang baru dalam mendeskripsikan cahaya dimana cahaya tidak dipandang sebagai gelombang yang dapat memiliki energi yang kontinu melainkan cahaya sebagai partikel.

Perangkat teori yang menggambarkan cahaya bukan sebagai gelombang tersedia melalui konsep energi diskrit atau terkuantisasi yang dikembangkan oleh Planck dan terbukti sesuai untuk menjelaskan spektrum radiasi kalor benda hitam. Konsep energi yang terkuantisasi ini digunakan oleh Einstein untuk menjelaskan terjadinya efek fotolistrik. Di sini, cahaya dipandang sebagai kuantum energi yang hanya memiliki energi yang diskrit bukan kontinu yang dinyatakan sebagai E = hf.

Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagai

Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron

E = W₀ + E_km

hf = hf₀ + E_km

E_km = hf – hf₀

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein. Perlu diperhatikan bahwa W₀ adalah energi ambang logam atau fungsi kerja logam, f₀ adalah frekuensi ambang logam, f adalah frekuensi cahaya yang digunakan, dan E_km adalah energi kinetik maksimum elektron yang lepas dari logam dan bergerak ke pelat logam yang lain. Dalam bentuk lain persamaan efek fotolistrik dapat ditulis sebagai

Dimana m adalah massa elektron dan v_eadalah dan kecepatan elektron. Satuan energi dalam SI adalah joule (J) dan frekuensi adalah hertz (Hz). Tetapi, fungsi kerja logam biasanya dinyatakan dalam satuan elektron volt (eV) sehingga perlu diingat bahwa 1 eV = 1,6 × 10⁻¹⁹ J.

Gerakan elektron yang ditandai sebagai arus listrik pada gejala efek fotolistrik dapat dihentikan oleh suatu tegangan listrik yang dipasang pada rangkaian. Jika pada rangkaian efek fotolistrik dipasang sumber tegangan dengan polaritas terbalik (kutub positif sumber dihubungkan dengan pelat tempat keluarnya elektron dan kutub negatif sumber dihubungkan ke pelat yang lain), terdapat satu nilai tegangan yang dapat menyebabkan arus listrik pada rangkaian menjadi nol.

Arus nol atau tidak ada arus berarti tidak ada lagi elektron yang lepas dari permukaan logam akibat efek fotolistrik. Nilai tegangan yang menyebabkan elektron berhenti terlepas dari permukaan logam pada efek fotolistrik disebut tegangan atau potensial penghenti (stopping potential). Jika V₀adalah potensial penghenti, maka

E_km = eV₀

Persamaan ini pada dasarnya adalah persamaan energi. Perlu diperhatikan bahwa e adalah muatan elektron yang besarnya 1,6 × 10⁻¹⁹ C dan tegangan dinyatakan dalam satuan volt (V).

2.4 Soal-Soal dan Pembahasan 

1. Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8,0 × 1014 Hz dan logam tersebut disinari dengan cahaya yang memiliki frekuensi 1015 Hz. Jika tetapan Planck 6,6× 10-34 Js, tentukan energi kinetik elekton yang terlepas dari permukaan logam tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui: f0 = 8,0 × 1014 Hz

f = 1015 Hz

h = 6,6 × 10-34 Js

Ditanya: Ek = …?

Jawab: Ek = h.f – h.f0

= 6,6 × 10-34(1015 – (8,0 × 1014))

= 1,32 × 10-19 J

2. Sebuah logam mempunyai frekuensi ambang 4 x 1014 Hz. Jika logam tersebut dijatuhi foton ternyata elektron foto yang dari permukaan logam memiliki energi kinetik maksimum sebesar 19,86 × 10-20 Joule. Hitunglah frekuensi foton tersebut!

(h = 6,62 × 10-34 Js)

Penyelesaian :

Diketahui : f o = 4 × 1014 Hz

Ek = 19,86 × 10-20 J

h = 6,62 × 10-34 Js

Ditanyakan : f = …?

Jawab : Wo = hfo

= 6,62 × 10-34 × 4 × 1014 J

= 26,48 × 10-20 J

E = Ek + Wo= hf

f = Ek+ Wo /h

=(19,86 ×10^-20+26,48×10^-20)/ 6,62×10^-34

= 7 × 1014 Hz

Jadi frekuensi foton sebesar 7 × 1014 Hz

Soal Latihan :

1. Frekuensi ambang suatu logam adalah 6.1014 Hz, jika logam tersebut disinari cahaya dengan gelombang yang frekuensinya 1015 Hz. Hitunglah energi kinetik elektron foto yang terlepas dari permukaan logam tersebut! (h = 6,62 × 10-34 Js).

2. Sebuah elektron baru akan terlepas dari permukaan logam jika disinari cahaya dengan panjang gelombang 5000 Å.  Tentukan : (h = 6,62 × 10-34 Js dan c = 3 × 108 m/s)

a. fungsi kerja logam tersebut. (Wo = 3,972 × 10-19 J)

b. energi kinetik elektron foto yang terlepas jika disinari cahaya dengan frekuensi 8 x 1014 Hz! (Ek = 1,324 × 10-19 J).

3. Bila diketahui fungsi kerja sebuah logam 2,1 eV. Jika foton dengan panjang gelombang 5 × 10-7 m dijatuhkan ke permukaan logam tersebut, tentukan berapa kecepatan maksimum elektron yang terlepas! (massa elektron (m) = 9,1 × 10-31 kg, muatan elektron (e) = 1,6 × 10-19 C, dan h = 6,62 × 10-34 Js).

2.5 Aplikasi Efek Foto Listrik Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Sangat mengherankan jika kita mendengar bahwa aplikasi pertama efek fotolistrik berada dalam dunia hiburan. Dengan bantuan peralatan elektronika saat itu suara dubbing film direkam dalam bentuk sinyal optik di sepanjang pinggiran keping film. Pada saat film diputar, sinyal ini dibaca kembali melalui proses efek fotolistrik dan sinyal listriknya diperkuat dengan menggunakan amplifier tabung sehingga menghasilkan film bersuara.

Aplikasi paling populer di kalangan akademis adalah tabung foto-pengganda (photomultiplier tube). Dengan menggunakan tabung ini hampir semua spektrum radiasi elektromagnetik dapat diamati. Tabung ini memiliki efisiensi yang sangat tinggi, bahkan ia sanggup mendeteksi foton tunggal sekalipun. Dengan menggunakan tabung ini, kelompok peneliti Superkamiokande di Jepang berhasil menyelidiki massa neutrino yang akhirnya dianugrahi hadiah Nobel pada tahun 2002. Di samping itu efek fotolistrik eksternal juga dapat dimanfaatkan untuk tujuan spektroskopi melalui peralatan yang bernama photoelectron spectroscopy atau PES.

Efek fotolistrik internal memiliki aplikasi yang lebih menyentuh masyarakat. Ambil contoh foto-diode atau foto-transistor yang bermanfaat sebagai sensor cahaya berkecepatan tinggi. Bahkan, dalam komunikasi serat optik transmisi sebesar 40 Gigabit perdetik yang setara dengan pulsa cahaya sepanjang 10 pikodetik (10^-11 detik) masih dapat dibaca oleh sebuah foto-diode.

foto-transistor yang sangat kita kenal manfaatnya dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik melalui efek fotolistrik internal. Sebuah semikonduktor yang disinari dengan cahaya tampak akan memisahkan elektron dan hole. Kelebihan elektron di satu sisi yang disertai dengan kelebihan hole di sisi lain akan menimbulkan beda potensial yang jika dialirkan menuju beban akan menghasilkan arus listrik.

Akhir-akhir ini kita dibanjiri oleh produk-produk elektronik yang dilengkapi dengan kamera CCD (charge coupled device). Sebut saja kamera pada ponsel, kamera digital dengan resolusi hingga 12 Megapiksel, atau pemindai kode-batang (barcode) yang dipakai diseluruh supermarket, kesemuanya memanfaatkan efek fotolistrik internal dalam mengubah citra yang dikehendaki menjadi data-data elektronik yang selanjutnya dapat diproses oleh komputer.

Jadi, tanpa kita sadari kita telah memanfaatkan efek fotolistrik baik internal mau pun eksternal dalam kehidupan sehari-hari.

BAB  III

PENUTUP

3.1.  Kesimpulan

Gejala foto listrik adalah munculnya arus listrik atau lepasnya elektron yang bermuatan negatif dari permukaan sebuah logam akibat permukaan logam tersebut disinari dengan berkas cahaya yang mempunyai panjang gelombang atau frekuensi tertentu. Ditemukan seratus tahun lalu oleh  Albert Einstein muda. Pada tahun itulah ia  membuat karya besarnya. Salah satunya adalah tentang efek fotolistrik. Oleh panitia Hadiah Nobel Fisika, makalah itu dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada 1921.

Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagai

Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron

E = W₀ + E_km

hf = hf₀ + E_km

E_km = hf – hf₀

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein.

Terdapat berbagai macam aplikasi Efek Foto Listrik  dalam kehidupan kita, diantaranya : proses dubbing film, foto-transistor, sel surya, kamera CCD (charge coupled device) dan  aplikasi paling populer di kalangan akademis yakni tabung foto-pengganda (photomultiplier tube).

DAFTAR PUSTAKA

Siswanto. 2008. Kompetensi Fisika Untuk SMA. Jakarta: Departemen Pendidkan

Nasional.