FOTON
MAKALAH
Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Kuliah Fisika Dasar II
Oleh
Fika Alma Nurhusni
142151179
2014-E
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SILIWANGI
2015
i
LEMBAR PENGESAHAN
Makalah ini diterima pada hari…………………tanggal………………
Oleh
Dosen Mata Kuliah Fisika Dasar II,
Ade Maftuh, Drs., M.Pd.
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah swt. Karena berkat rahmat
dan hidayah-Nya penulis telah mampu menyelesaikan makalah berjudul “Foton”.
Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Bahasa
Indonesia.
Penulis menyadari bahwa selama penulisan makalah ini penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu, penulis mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Bapak Ade Maftuh, Drs., M.Pd. selaku dosen mata kuliah yang telah
membantu penulis selama menyusun makalah ini;
2. semua pihak yang telah membantu penyusunan makalah ini;
Semoga Allah swt. memberikan balasan yang berlipat ganda.
Makalah ini bukanlah karya yang sempurna karena masih memiliki
banyak kekurangan, baik dalam hal isi maupun sistematika dan teknik
penulisannya. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang
membangun demi kesempurnaan makalah ini. Akhirnya semoga makalah ini bisa
memberikan manfaat bagi penulis dan bagi pembaca.
Tasikmalaya, 20 Juni 2015
Penulis
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………….. i
KATA PENGANTAR……………………………………………………….. ii
DAFTAR ISI…………………………………………………………………. iii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah…..……………………….... 1
B. Rumusan Masalah…………………………………... 1
C. Tujuan Makalah …………………………………..… 2
D. Kegunaan Makalah …………………………………. 2
E. Prosedur Makalah…………………………………… 2
BAB II PEMBAHASAN
A. Pengertian Foton…….………………………………. 3
B. Penemuan Foton…………………………………….. 5
C. Nomenklatur Foton………………………………….. 5
D. Sifat-Sifat Fisik Foton……………………………….. 6
E. Perbedaan Foton dengan Elektron ………………….. 7
BAB III PENUTUP
A. Simpulan…………………………………………….. 8
DAFTAR PUSTAKA
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Percobaan yang dilakukan di abad ke-19 tampaknya membuktikan
bahwa cahaya terdiri dari gelombang. Namun, pada awal abad ke-20,
percobaan lainnya menunjukkan bahwa itu terdiri dari partikel-partikel.
Meskipun tampaknya bertentangan, cahaya dan bentuk lain dari radiasi
elektromagnetik sebenarnya berperilaku baik sebagai bentuk. Foton adalah
partikel cahaya, tetapi mereka juga memiliki sifat seperti gelombang,
seperti panjang gelombang dan frekuensi.
Foton adalah jenis partikel dasar yang membentuk unit dasar
radiasi elektromagnetik, yang meliputi gelombang radio, inframerah,
cahaya tampak, ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma. Foton tidak
memiliki massa, tidak ada muatan listrik, dan berjalan dengan kecepatan
cahaya. Tidak seperti beberapa partikel, seperti proton dan neutron,
mereka tidak dianggap terdiri dari komponen yang lebih kecil. Foton
termasuk ke dalam kelas partikel yang bertanggung jawab atas gaya dasar
alam, dan membawa gaya elektromagnetik. Menurut teori elektrodinamika
kuantum, cara partikel bermuatan listrik bersikap terhadap satu sama lain
dapat digambarkan dalam hal foton. Karena uraian tersebut, penulis
membuat makalah dengan judul “Foton”.
B. Rumusan Masalah
1. Apakah itu foton?
2. Bagaimana penemuan foton?
3. Bagaimana nomenklatur dari foton?
4. Bagaimana sifat-sifat fisik foton?
5. Bagaimana perbedaan foton dengan elektron?
2
C. Tujuan Makalah
1. Mengetahui pengertian dari foton.
2. Mengetahui proses penemuan foton.
3. Mengetahui nomenklatur foton.
4. Mengetahui sifat-sifat fisik foton.
5. Mengetahui perbedaan foton dengan elektron.
D. Kegunaan Makalah
1. Penulis, sebagai wahana penambah pengetahuan dan konsep keilmuan
khususnya tentang foton.
2. Pembaca, sebagai media informasi tentang foton.
E. Prosedur Makalah
Makalah ini disusun dengan menggunakan metode deskriptif.
Melalui metode ini penulis akan menguraikan permasalahan yang dibahas
secara jelas dan komprehensif. Data teoritis dalam makalah ini
dikumpulkan dengan mencari materi dari internet dengan bantuan media
elektronik.
3
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Foton
Foton adalah jenis partikel dasar yang membentuk unit dasar
radiasi elektromagnetik, yang meliputi gelombang radio, inframerah,
cahaya tampak, ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma. Foton tidak
memiliki massa, tidak ada muatan listrik, dan berjalan dengan kecepatan
cahaya. Tidak seperti beberapa partikel, seperti proton dan neutron,
mereka tidak dianggap terdiri dari komponen yang lebih kecil. Foton
termasuk ke dalam kelas partikel yang bertanggung jawab atas gaya dasar
alam, dan membawa gaya elektromagnetik. Menurut teori elektrodinamika
kuantum, cara partikel bermuatan listrik bersikap terhadap satu sama lain
dapat digambarkan dalam hal foton.
Percobaan yang dilakukan di abad ke-19 tampaknya membuktikan
bahwa cahaya terdiri dari gelombang. Namun, pada awal abad ke-20,
percobaan lainnya menunjukkan bahwa itu terdiri dari partikel-partikel.
Meskipun tampaknya bertentangan, cahaya dan bentuk lain dari radiasi
elektromagnetik sebenarnya berperilaku baik sebagai bentuk. Foton adalah
partikel cahaya, tetapi mereka juga memiliki sifat seperti gelombang,
seperti panjang gelombang dan frekuensi.
Materi dapat berinteraksi dengan partikel cahaya dalam beberapa
cara. Sebuah elektron dalam sebuah atom, misalnya, dapat menyerap foton,
menyebabkan ia melompat ke tingkat energi yang lebih tinggi. Seiring
waktu, elektron dapat kembali ke tingkat energi yang lebih rendah,
memancarkan energi ekstra sebagai sebuah foton. Mata mampu
mendeteksi cahaya karena molekul tertentu dalam retina menyerap energi
dari foton dalam kisaran cahaya tampak frekuensi. Energi ini diubah
menjadi impuls listrik yang berjalan di sepanjang saraf optik ke otak.
4
Dalam beberapa kasus, elektron dapat menyerap relatif partikel
energi tinggi sinar ultraviolet kemudian memancarkan energi foton dengan
panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya tampak, sebuah
fenomena yang dikenal sebagai fluoresensi. Molekul dapat menyerap
energi pada frekuensi inframerah yang menyebabkan mereka untuk
bergerak lebih, sehingga terjadi peningkatan suhu, ini adalah mengapa
benda dapat dipanaskan oleh sinar matahari atau pemanas listrik. Foton
dengan yang berenergi tinggi, seperti sinar-X dan sinar gamma, dapat
memiliki efek merusak pada materi. Mereka memiliki energi yang cukup
untuk menghilangkan elektron dari atom, membentuk ion bermuatan
positif, dan untuk memecah ikatan kimia. Efek ini menyebabkan
perubahan kimia yang bisa sangat merusak organisme hidup.
Sebagai gelombang, satu foton tunggal tersebar di seluruh ruang
dan menunjukkan fenomena gelombang seperti pembiasan oleh lensa dan
interferensi destruktif ketika gelombang terpantulkan saling memusnahkan
satu sama lain. Sebagai partikel, foton hanya dapat berinteraksi dengan
materi dengan memindahkan energi sejumlah:
=ℎ
dimana ℎ adalah konstanta Planck, adalah laju cahaya, dan adalah
panjang gelombangnya.
Selain energi partikel, foton juga membawa momentum dan
memiliki polarisasi. Foton mematuhi hukum mekanika kuantum, yang
berarti kerap kali besaran-besaran tersebut tidak dapat diukur dengan
cermat. Biasanya besaran-besaran tersebut didefinisikan sebagai
probabilitas mengukur polarisasi, posisi, atau momentum tertentu.
Sebagai contoh, meskipun sebuah foton dapat mengeksitasi satu
molekul tertentu, sering tidak mungkin meramalkan sebelumnya molekul
yang mana yang akan tereksitasi.
5
Deskripsi foton sebagai pembawa radiasi elektromagnetik biasa
digunakan oleh para fisikawan. Namun dalam fisika teoretis sebuah foton
dapat dianggap sebagai mediator buat segala jenis interaksi
elektromagnetik, seperti medan magnet dan gaya tolak-menolak antara
muatan sejenis.
B. Penemuan Foton
Konsep dan penemuan foton terkait erat dengan perkembangan
teori kuantum. Sekitar tahun 1900, fisikawan teoritis Max Planck
menemukan solusi untuk masalah yang dihadapi ilmuwan dalam beberapa
waktu, yang melibatkan frekuensi radiasi elektromagnetik yang
dipancarkan oleh suatu benda pada berbagai suhu. Ia mengusulkan bahwa
energi datang sebagai unit kecil, yang terpisahkan, yang disebutnya quanta.
Karya Albert Einstein pada efek fotolistrik pada tahun 1905 memberikan
bukti eksperimental yang kuat bahwa kuanta adalah nyata. Ia tidak sampai
tahun 1926, istilah “foton” pertama kali digunakan – oleh kimiawan
Gilbert N. Lewis – untuk menggambarkan kuanta cahaya.
C. Nomenklatur Foton
Foton awalnya dinamakan sebagai kuantum cahaya (das
Lichtquant) oleh Albert Einstein. Nama modern "photon" berasal dari kata
Bahasa Yunani untuk cahaya φῶς, ditransliterasi sebagai phôs, dan
ditelurkan oleh kimiawan fisik Gilbert N. Lewis, yang menerbitkan teori
spekulatif yang menyebutkan foton sebagai "tidak dapat diciptakan atau
dimusnahkan". Meskipun teori Lewis ini tidak dapat diterima karena
bertentangan dengan hasil banyak percobaan, nama barunya ini, photon,
segera diadopsi oleh kebanyakan fisikawan. Isaac Asimov menyebut
Arthur Compton sebagai orang yang pertama kali mendefinisikan kuantum
cahaya sebagai foton pada tahun 1927.
Dalam fisika, foton biasanya dilambangkan oleh simbol γ abjad
Yunani gamma. Simbol ini kemungkinan berasal dari sinar gamma, yang
6
ditemukan dan dinamakan oleh Villard, dan dibuktikan sebagai salah satu
bentuk radiasi elektromagnetik pada 1914 oleh Ernest Rutherford dan
Edward Andrade.
Dalam kimia dan rekayasa optik, foton biasanya dilambangkan
oleh ℎ , energi foton, ℎ adalah konstanta Planck dan abjad Yunani
adalah frekuensi foton. Jarang ditemukan foton disimbolkan sebagai ℎ ,
disini melambangkan frekuensi.
D. Sifat-Sifat Fisik Foton
Foton tidak bermassa, tidak memiliki muatan listrik, dan tidak
meluruh secara spontan di ruang hampa. Sebuah foton memiliki dua
keadaan polarisasi yang dimungkinkan, dan dapat dideskripsikan dengan
tiga parameter kontinu komponen-komponen vektor gelombang, yang
menentukan panjang gelombangnya ( ) dan arah perambatannya. Foton
adalah boson gauge untuk elektromagnetisme, dan sebab itu semua
bilangan kuantum lainnya seperti bilangan lepton, bilangan baryon atau
strangeness bernilai persis nol.
Foton diemisikan dalam banyak proses alamiah, contohnya ketika
muatan dipercepat, saat transisi molekuler, atomik atau nuklir ke tingkat
energi yang lebih rendah, atau ketika sebuah partikel dan antipartikel
bertumbukan dan saling memusnahkan. Foton diserap dalam proses
dengan waktu mundur (time-reversed) yang berkaitan dengan yang sudah
disebut di atas: contohnya dalam produksi pasangan partikel-antipartikel,
atau dalam transisi molekuler, atomik atau nuklir ke tingkat energi yang
lebih tinggi.
Dalam ruang hampa foton bergerak dengan laju (laju cahaya).
Energinya dan momentum dihubungkan dalam persamaan = ,
dimana merupakan nilai momentum. Sebagai perbandingan, persamaan
terkait untuk partikel dengan massa adalah = + sesuai
dengan teori relativitas khusus Einstein yaitu, tidak mungkin untuk setiap
objek material untuk mencapai kecepatan ini, dengan meningkatnya massa
7
dengan kecepatan, sehingga dibutuhkan lebih banyak energi untuk
meningkatkan kecepatan. Foton dianggap sebagai paket energi. Dengan
perkembangan relativitas, ditemukan bahwa gelombang juga memiliki
massa. Hal ini karena gelombang berperilaku sebagai partikel pada
interaksi dengan materi. Namun, massa foton adalah nol. Ketika foton
bergerak dengan kecepatan cahaya, ia memiliki massa relativistik ,
dimana adalah energi foton dan adalah kecepatan cahaya dalam ruang
hampa.
E. Perbedaan Foton dengan Elektron
Sebuah elektron adalah partikel sub atom yang memainkan peran
penting dalam hampir segala hal. Foton adalah paket konseptual energi,
yang sangat penting dalam mekanika kuantum. Elektron dan foton adalah
dua konsep yang sangat berkembang seiring dengan perkembangan
mekanika kuantum. Sangat penting untuk memiliki pemahaman yang tepat
dalam konsep-konsep ini, untuk memahami bidang mekanika kuantum,
mekanika klasik dan bidang terkait secara benar. Berikut ini adalah
perbedaan foton dan elektron
1. Foton adalah paket energi sementara elektron adalah massa.
2. Foton tidak memiliki massa diam tapi sebuah elektron memiliki massa
diam.
3. Foton dapat bergerak pada kecepatan cahaya, tetapi untuk sebuah
elektron, secara teori mungkin untuk mendapatkan kecepatan cahaya.
4. Foton akan menampilkan sifat gelombang lebih banyak sedangkan
elektron menampilkan sifat partikel yang lebih banyak.
8
BAB III
PENUTUP
A. Simpulan
Foton adalah paket konseptual energi, yang sangat penting dalam
mekanika kuantum. Dalam teori kuantum, teramati bahwa gelombang juga
memiliki sifat partikel. Foton adalah jenis partikel dasar yang membentuk
unit dasar radiasi elektromagnetik, yang meliputi gelombang radio,
inframerah, cahaya tampak, ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma. Foton
tidak memiliki massa, tidak ada muatan listrik, dan berjalan dengan
kecepatan cahaya. Tidak seperti beberapa partikel, seperti proton dan
neutron, mereka tidak dianggap terdiri dari komponen yang lebih kecil.
Foton termasuk ke dalam kelas partikel yang bertanggung jawab atas gaya
dasar alam, dan membawa gaya elektromagnetik. Menurut teori
elektrodinamika kuantum, cara partikel bermuatan listrik bersikap
terhadap satu sama lain dapat digambarkan dalam hal foton. Foton
memiliki sifat fisik tidak bermassa, tidak memiliki muatan listrik, dan
tidak meluruh secara spontan di ruang hampa. Sebagai partikel, foton
hanya dapat berinteraksi dengan materi dengan memindahkan energi
sejumlah:
=ℎ
dimana ℎ adalah konstanta Planck, adalah laju cahaya, dan adalah
panjang gelombangnya.
DAFTAR PUSTAKA
Budisma. (2015). Perbedaan Foton dan Elektron. [Online]. Tersedia: http://budisma.net/2015/02/perbedaan-foton-dan-elektron.html. [16 Juni 2015].
NN. (____). Foton. [Online]. Tersedia: http://id.wikipedia.org/wiki/Foton. [16 Juni 2015].
Yanto, Budi. (2015). Pengertian Foton. [Online]. Tersedia: http://www.sridianti.com/pengertian-foton.html. [16 Juni 2015]