tugas terstruktur " sifat gelombang dan transisi elektron"

Sifat gelombang

Pada tahun 1924, Louis de Broglie, menjelaskan bahwa cahaya dapat berada dalam suasana tertentu yang terdiri dari partikel-partikel, kemungkinan berbentuk partikel pada suatu waktu, yang memperlihatkan sifat-sifat seperti gelombang (James E Brady, 1990).

Argumen de Broglie menghasilkan hal sebagai berikut.

Einstein : E = mc²

Max Planck : E = h · ʋ

sehingga untuk menghitung panjang gelombang satu partikel diperoleh :

λ = h / (m . ʋ)

dengan: 

λ = panjang gelombang (m)

m = massa partikel (kg)

ʋ = kecepatan partikel (m/s)

h = tetapan Planck (6,626 × 10^–34 Joule s)

Hipotesis de Broglie terbukti benar dengan ditemukannya sifat gelombang dari elektron. Elektron mempunyai sifat difraksi seperti halnya sinar–X. Sebagai akibat dari dualisme sifat elektron sebagai materi dan sebagai gelombang, maka lintasan elektron yang dikemukakan Bohr tidak dapat dibenarkan. Gelombang tidak bergerak menurut suatu garis, melainkan menyebar pada suatu daerah tertentu.

Louis de Broglie meneliti keberadaan gelombang melalui eksperimen difraksi berkas elektron. Dari hasil penelitiannya inilah diusulkan “materi mempunyai sifat gelombang di samping partikel”, yang dikenal dengan prinsip dualitas.

Sifat partikel dan gelombang suatu  materi tidak tampak sekaligus, sifat yang tampak jelas tergantung pada perbandingan panjang gelombang de Broglie dengan dimensinya serta dimensi sesuatu yang berinteraksi dengannya.

Pertikel yang bergerak memiliki sifat gelombang. Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan kilat. Pernahkan Anda mendengar bunyi petir dan melihat kilat ketika hujan turun? Manakah yang lebih dulu terjadi, kilat atau petir? . Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat gelombang berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat pertikel berbentuk suara.

Hipotesis de Broglie dibuktikan oleh C. Davidson an LH Giermer (Amerika Serikat) dan GP Thomas (Inggris). Prinsip dualitas inilah menjadi titik pangkal berkembangnya mekanika kuantum oleh Erwin Schrodinger.

Pengertian Spektrum Elektromagnetik dan Tansisi Elektron

Spektrum gelombang elektromagnetik dan transisi elektron adalah perpindahan elektron dari orbit yang satu ke orbit yang lain dengan memancarkan gelombang elektromagnetik. Ketika berpindah dari orbit yang luar ke orbit yang dalam, elektron akan memancarkan energy sebesar E=hf, dengan f adalah frekuensi gelombang yang dipancarkan. Jika elektron berpindah dari orbit yang lebih dalam ke orbit yang lebih luar, elektron akan menyerap energy sebesar hf

            . Energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya proses transisi elektron dari kulit yang lebih dalam ke kulit yang lebih luar harus lebih besar dari pada selisih tingkat energi dari lintasan asal dan lintasan tujuan. Proses ini disebut sebagai proses eksitasi. 

                     Proses transisi elektron tidak hanya terjadi pada lintasan-lintasan yang berurutan, mungkin saja terjadi transisi dari lintasan M ke lintasan K. Energi yang dipancarkan oleh transisi elektron dari lintasan M ke lintasan K lebih besar daripada transisi darilintasan L ke lintasan K. Tingkat energi lintasan dari setiap atom tidak sama.

Spektrum gelombang elektromagnetik, berdasarkan besar frekuensinya dapat dibagi menjadi: Extramely low frequency, Very low frequency, low frequency, medium frequensi, high frequency, very high frequency (VHF), ultrahigh frequency (UHF), superhighfrequency (SHF), extremely high frequency (EHF), dan tremendously high frequency (THF).

Untuk frekuensi dari 10 Khz – 10 Ghz merupakan batas yang dapat dilewati oleh gelombang radio, microwave, infra red ,dan ultraviolet. Kemajuan teknologi telah mewujudkan beberapa media rangkaian yang melakukan proses transmisi data tanpa menggunakan wire atau lebih dikenal “wireless trasnmission”, media tersebut adalah Spektrum Elektromagnetik (Electromagnetic Spectrum), Pemindahan Radio (Radio Transmission), Pemindahan Gelombang Mikro (Microwave Transmission), Pemindahan Gelombang Ringan (Lightwave Transmission) dan Gelombang Infra Merah serta Milimeter (Infraredand Milimeter Waves). Setelah melebihi batas tersebut hanya dapat dilewati oleh sinar-X dan sinar gamma, seperti yang tampak pada gambar di bawah ini :

                Media Spektrum Elektromagnetik merupakan teknologi media menggunakan teori pergerakan elektron. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam udara bebas, atmosfere bumi dan ruang hampa udara. Dengan memasang sebuah antena yang sesuai pada litar elektrik, gelombang elektromagnetik disebarkan dan dapat diterima pada jarak tertentu. Melalui teknologi terkini, bit-bit data ditransmisikan melalui gelombang elektromagnetik berdasar frekuensi yang digunakan. Semakin kecil lebar frekuensi yang digunakan maka proses pemindahan data dapat dilakukan dengan lebih baik.

Berikut ini adalah contoh spektrum gelombang elektromagnetik dari transisi elektron adalah Sinar gamma merupakan salah satu spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi paling besar atau panjang gelombang terkecil. Frekuensi yang dimiliki sinar gamma berada dalam rentang 10²⁰ Hz sampai 10²⁵ Hz. Sinar gamma dihasilkan dari peristiwa peluruhan inti radioaktif. Inti atom unsur yang tidak stabil meluruh menjadi inti atom unsur lain yang stabil dengan memancarkan sinar radioaktif, di antaranya sinar alfa, sinar beta, dan sinar gamma. Di antara ketiga sinar radioaktif ini, yang termasuk gelombang elektromagnetik adalah sinar gamma.

             Yang kedua adalah Sinar-X, dikenal juga sebagai sinar Rontgen. Nama ini diambil dari penemunya, yaitu Wilhelm C. Röntgen (1845 – 1923). Sinar X termasuk tipe radiasi elektromagnetik yang dihasilkan dari transisi elektron diluar nukleus. Sinar-X dihasilkan dari peristiwa tumbukan antara elektron yang dipercepat pada beda potensial tertentu. Sinar-X digunakan dalam bidang kedokteran, seperti untuk melihat struktur tulang yang terdapat dalam tubuh manusia.

          Yang ketiga adalah Sinar ultraviolet dihasilkan dari radiasi sinar Matahari. Selain itu, dapat juga dihasilkan dari transisi elektron dalam orbit atom. Jangkauan frekuensi sinar ultraviolet, yaitu berkisar diantara 10⁵ hertz sampai dengan 10¹⁶ hertz. Sinar ultraviolet dapat berguna dan dapat juga berbahaya bagi kehidupan manusia.

Yang keempat adalah Sinar tampak atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat membantu dalam penglihatan. Anda tidak akan dapat melihat apapun tanpa bantuan cahaya. Sinar tampak memiliki jangkauan panjang gelombang yang sempit, mulai dari 400 nm sampai dengan 700 nm. Sinar tampak terdiri atas tujuh spektrum warna, jika diurutkan dari frekuensi terkecil ke frekuensi terbesar, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu (disingkat mejikuhibiniu). Sinar tampak atau cahaya digunakan sebagai penerangan ketika di malam hari atau ditempat yang gelap.

          Yang kelima adalah Sinar inframerah memiliki jangkauan frekuensi antara 10¹¹ hertz sampai 10¹⁴ hertz. Sinar inframerah dihasilkan dari transisi elektron dalam orbit atom.

        Yang keenam adalah Gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator. Frekuensi gelombang mikro sekitar 10¹⁰ Hz. Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency. Gelombang mikro digunakan, di antaranya untuk komunikasi jarak jauh, radar (radio detection and ranging), dan memasak (oven). Antena radar memiliki dua fungsi, yaitu sebagai pemancar gelombang dan penerima gelombang. Gelombang mikro yang dipancarkan dilakukan secara terarah dalam bentuk pulsa. Ketika pulsa dipancarkan dan mengenai suatu benda, seperti pesawat atau roket pulsa akan dipantulkan dan diterima oleh antena penerima, biasanya ditampilkan dalam osiloskop.

         Yang ketujuh adalah Gelombang radio banyak digunakan, terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti handphone, televisi, dan radio. Di antara spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan memiliki frekuensi paling kecil. Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Kenyataannya arus bolak-balik yang terdapat pada kawat ini, dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver). Jika dibedakan berdasarkan frekuensinya, gelombang radio dibagi menjadi beberapa band frekuensi.