Sabtu, 14 Januari 2012

fisika itu mudah loh teman - teman ??

Tips Belajar Fisika, Agar Fisika Kelihatan Mudah

kartun fisika 1Lagi-lagi pertanyaan ini. “Gimana sih, supaya bisa fisika?” atau “Fisika kok susah ya?” Pertanyaan yang hampir selalu dilontarkan oleh peserta didik, ketika saya mengajar fisika. Mungkin sudah takdir bagi saya sebagai guru fisika. Agak lumayan ketika semester kemarin mengajar geografi; pertanyaan ini hampir tidak pernah terlontar. Atau mungkin karena saya saja yang kurang pandai mengajarnya. Dan atas pertanyaan itu sampai saat ini belum ada jawaban yang saya lontarkan paling cuma berkomentar sedikit, tapi saya pikir belum sampai kepada inti permasalahannya. Paling cuma jawaban klise begini: “fisika itu nggak sulit, asal….” Nah disinilah letak masalahnya, saya menganggap bahwa keadaan, kemampuan dan bakat peserta didik itu sama, padahal sulit dan mudahnya itu kan relatif. Fisika itu bisa dianggap sulit, dan bisa juga dianggap mudah. Terlalu banyak faktor yang mempengaruhinya. Tidak percaya? Coba saja tanyakan kepada teman kita yang waktu ujian kemarin dapat nilai 100,00. Meski mereka mendapatkan nilai sempurna, tetap saja ada sebagian dari mereka menjawab bahwa fisika itu tetap sulit. Jadi relatif kan?
Karena serba relatif itulah, saya sampai sekarang juga sulit menentukan kadar kesulitan fisika. Entah sulit, entah tidak. Karena saya tidak mau dianggap berbohong ketika mengatakan fisika itu mudah, padahal fisika itu adalah pelajaran yang sulit! Lha? Yup, fisika itu memang pelajaran yang sulit. Kenapa mesti dikatakan mudah? Tapi kalau saya katakan fisika itu sulit, kadang saya juga dianggap sombong dan sekaligus berbohong, habis untuk beberapa soal yang ditanyakan ke peserta didik, saya terkadang kelihatan mudah saja menjawab. Nah, bingung kan?
Untuk sekarang ini, saya mencoba memposisikan diri dikelompok yang mayoritas, yaitu mazhab yang mengatakan bahwa fisika itu sulit. Tetapi, perlu diingat! Bahwa tidak semua yang sulit itu tidak menyenangkan. Tidak semua yang sulit itu tidak menarik. Tidak semua yang sulit itu tidak bertaburkan keindahan. Tidak semua yang sulit itu tidak bisa dicapai. Karena biasanya sesuatu yang diperoleh dengan sedikit bersulit-sulit, akan memperoleh kepuasan yang lebih. Seperti hadist tentang puasa, dari Abu Hurairah radhiallahu `anhu, dia bercerita, Rasulullah shallallhu `alayhi wasallam bersabda, “Setiap amal anak Adam akan dibalas berlipat ganda. Kebaikan dibalas sepuluh kali lipatnya sampai 700 kali lipat. Allah Ta`ala berfirman, `Kecuali puasa, di mana puasa itu adalah untuk diri-Ku dan Aku akan membalasnya. Dia meninggalkan nafsu syahwat dan makanan demi diri-Ku. Dan orang yang berpuasa itu memiliki dua kegembiraan; kegembiraan saat berbuka dan kegembiraan saat berjumpa dengan Rabbnya. Dan sesungguhnya bau mulut orang yang berpuasa itu lebih harum di sisi Allah daripada bau minyak kesturi” (HR. al-Bukhari dan Muslim, lafazh di atas bagi Muslim)). Seperti kegembiraan yang tiba-tiba muncul dan menyeruak ketika selesai ujian kemarin kita mendapatkan nilai tinggi setelah bertungkus lumus belajar fisika. Begitulah….
kartun fisika 2Seorang dosen saya pernah bertutur begini, “belajar Fisika itu, sama saja dengan belajar yang lainnya. Yang membedakan hanyalah bidang yang dipelajarinya!” Percaya dengan teori ini? Sama, saya juga nggak percaya. Belajar kimia ya berbeda dengan belajar fisika, apalagi belajar seni budaya dengan belajar fisika (gaya dalam seni budaya kan style, sedang dalam fisika kan force, berbeda kan? Karena itu, tips-tips dibawah ini, bisa jadi hanya dipakai untuk belajar fisika, atau sebagian bisa dipakai untuk belajar yang lain. Kalau untuk tips belajar yang lain, mudah-mudahan saya sempat menuliskan dan menguploadnya.
Dalam tulisan ini, ada sedikit tips-tips (dibuat 8 agar sesuai dengan sekolah kita), bagaimana fisika yang sulit ini, jadi ‘kelihatan’ mudah. Ingat, ‘kelihatan’. Bukan aslinya. Karena ukuran mudah disini adalah ukuran mudah untuk orang umum. Bukan mudah untuk orang perorang. Dan tips ini hanya berkaitan dengan yang bersifat teknis, sedangkan untuk psikisnya itu berbeda.
1.   Pahami terlebih dahulu pokok bahasan atau materi yang akan dipelajari
Artinya, pahami terlebih dahulu, apa sih yang akan dipelajari? Apa gunanya? Ada tidak relevansinya dengan kehidupan kita? Jika itu belum terjawab, tanyakan terlebih dahulu kepada guru; karena bisa jadi ada yang terlupa disampaikan. Atau bisa juga mencari informasi dari buku-buku atau bacaan lain. Karena, ibarat perang; masa kita nggak tahu kayak apa musuh yang akan kita hadapi. Karena semakin banyak kita mendapatkan informasi tentang musuh kita, kita akan mudah menundukannya, dan menjadikannya sebagai mitra kita untuk berkoalisi untuk menghadapi musuh lain. (hm, bukan bermaksud mengajari berpolitisi).
2. Hubungkan materi yang akan dipelajari dengan materi pendukungnya yang sudah diketahui
Terkadang beberapa guru (lagi-lagi guru), sering lupa menghubungkan materi yang baru dengan materi yang lama; padahal keduanya ada berhubungan cukup erat. Seolah-olah materi yang akan dipelajari ini terlepas dari materi yang sudah-sudah. Jadi, jika ada materi baru, tanyakan kepada guru, kira-kira apa kaitannya dengan masa lalu. Hal ini akan memudahkan kita menarik benang merah hubungan antara keduanya.
3. Jangan menghafal rumus, tapi pahami dari mana rumus itu berasal (konsepnya).
Dimengertilah dahulu alur rumus dari konsep awal sampai menjadi rumus akhir. Tujuannya adalah supaya kita mengerti darimana rumus-rumus itu berasal, semenjak konsep yang mendasarinya sampai menjadi rumus akhir, kecuali beberapa rumus yang sudah merupakan definisi dan rumus ini biasanya sangat sederhana. Setelah kita mengerti rumus tersebut, adalah hal yang sangat mudah untuk menghapal rumus tersebut. Bahkan, based on my experience, kita bahkan nantinya tidak perlu menghapal rumus tersebut lagi, karena akan terhapal dengan sendirinya. Ingat, sebaiknya kita jangan terburu menghafal rumus, apapun itu. Memang kadang beberapa orang guru tidak menjelaskan konsep fisika dengan baik, tapi hanya disodorkan rumus. Secara tidak langsung kita disuruh menghafal rumus. Terkadang lagi mereka menamakan rumus superlah, rumus raja, rumus ini itu, dengan nama yang keren-keren agar menarik. Ini gawat! mereka menjebak kita. Serius… kita akan sering terjebak ketika menemukan soal yang tidak cocok dengan satu rumus pun. Padahal kita punya hafalan banyak koleksi rumus.
kartun fisika 5Misalnya, kita belajar vektor kemarin, tentang proyeksi vektor. Bukankah tidak selalu bahwa Fx = F cos teta? Bagaimana kita sebelumnya berekreasi ke lembah matematika mencari si-trigonometeri, yang pernah dikenalkan kepada kita waktu smp, untuk memahamkan bahwa panjang proyeksi vektor itu ternyata hanya aplikasi dan modifikasi tentang rumus sudut-sudut pada segitiga siku-siku. Dan konon kabarnya ini telah kita pelajari waktu smp. Bukan rumus baru!
Rumus yang dihafal dan dimengerti darimana ia berasal akan mudah untuk selalu diingat dan dipanggil dari memori kita saat kita terlupa; berbeda jika menghafal rumus itu dengan membabi buta, akan terbolak-bali begitu kita akan mengingat-ngingat kembali.
Keindahan fisika sebenarnya terletak pada konsep, yang selama ini sering ditelantarkan. Dengan memahami konsep secara baik (dan benar), kita dapat menjelaskan berbagai hal dalam kehidupan sehari-hari yang berkaitan dengan ilmu fisika. Dengan memahami konsep secara baik dan benar, rumus-rumus yang sulit dengan sendirinya akan terpahami dengan mudah.
Yakinlah, jika kita telah mengerti konsep dengan baik dan benar; serta paham dengan penurunan dan aplikasi rumus itu, insya Allah pelajaran fisikan adalah sesuatu yang selalu kita rindukan setiap hari.
4. Pelajari mulai dari tingkat paling dasar dari materi yang dipelajari.
Biasanya (terutama dalam pelajaran SMA), rumus-rumus fisika di buku yang kelihatannya sangat rumit sebenarnya berasal dari konsep yang sederhana. Misalnya konsep tentang gaya, atau tentang energi, yang diturunkan menjadi rumus akhir yang dibutuhkan. Pelajari konsep2 tersebut dahulu, sebelum pergi ke rumus akhir. Nah, beberapa guru (maaf tidak semua) sering menerangkan atau mengajarkan materi mulai dari yang mudah, yang biasanya ada relevansi dengan materi yang sebelumnya atau selanjutnya, baru kemudian ke materi yang tingkat tinggi.
5. Latihlah pemahaman dengan mengerjakan soal, dan mulailah dari soal yang paling mudah
kartun fisika 6Ketika menghadapi musuh, kita perlu yang namanya keberanian. Bagi yang penakut, maka dia dikatakan sudah kalah sebelum bertempur. Karena itu coba jurus-jurus (pemahaman) yang telah diberikan oleh sang guru untuk mencoba menaklukan beberapa soal. Cobalah berani. Mulai dari soal-soal yang kita anggap atau kelihatan mudah. Jika kita ragu, minta pilihkan dengan guru, soal mana yang sebaiknya terlebih dahulu kita kerjakan. Kemenangan demi kemenangan dalam menaklukan beberapa soal menjadikan suatu pengalaman yang sulit terlupakan. Dan ini akan menjadi suatu ekstase yang mencandukan.
6. Kembangkan ke soal yang lebih sulit agar pengetahuan lebih mendalam.
Jangan selalu terbuai dengan kemenangan-kemenangan menghadapi lawan yang lebih lemah. Kemenangan yang seperti itu, meski berguna untuk meningkatkan motivasi; namun tidak menguji kita dengan sebenarnya. Cobalah, mulai berkenalan dengan soal-soal yang lebih sulit, atau bervariasi. Keberhasilan kita menaklukan soal dengan tingkat kesulitan yang lebih tinggi akan membawa suatu kenikmatan yang berbeda.
Perlu kita ingat, bahwa ada lima kompetensi yang sebaiknya kita miliki untuk melihat kepahaman kita dalam mempelajari fisika, yaitu mengerjakan soal-soal fisika dalam satu langkah; mengerjakan soal dalam beberapa langkah; menggambar sketsa; menggambar grafik dan mengubah variabel.
kartun fisika 37. Seringlah berlatih dengan mengerjakan banyak soal, semakin banyak soal yang dikerjakan maka semakin mengerti kita tentang materi fisika.
Mengapa mengerjakan latihan soal sesering mungkin ? Kalau kita sering mengerjakan soal fisika, dengan sendirinya rumus diingat, dan akan terhapal dengan sendirinya. Kita juga semakin memahami konsep fisika. Ingat waktu pertama kali belajar makan, bolak-balik makanan itu berlepotan di mulut kita (dan alhamdullillah ibu kita mengajari dengan kesabaran yang luar biasa), tapi karena itu berulang-ulang akhirnya kita mahir makan dan tidak akan pernah akan ketinggalan jika diajak makan. Ketika kita belajar naik sepeda? rasanya sangat sulit sekali dan menakutkan. Kita bahkan mungkin jatuh berulangkali, tapi kemdian? Sama saja dengan fisika. Jika kita sering latihan soal, kepiawaian kita makin tinggi.
8. Katakan “Itu Sulit, Tapi Insya Allah Saya Bisa”; bukan kata “Itu Saya Insya Allah Bisa, Tapi Sulit”.
Lha apa bedanya dari dua kalimat itu? Jelas Beda. Pada kalimat pertama ada sedikit optimisme dan keyakinan. Sedangkan kalimat kedua ada perasaan pesimisme yang dibalut dengan keraguan; kalimat ini seolah-olah sudah membuat dinding pembatas bagi kita untuk berbuat; kalimat ini seolah-olah memberati kaki kita untuk melangkah. Sedangkan kata-kata Itu Sulit, Tetapi Insya Allah Saya Bisa akan memotivasi kita untuk selalu berbuat dan berusaha. Kata-kata ini kan menjelaskan bahwa fisika itu sifatnya memang sulit, tapi insya Allah kita bisa.
kartun fisika 4
Begitulah kira-kira, sedikit sumbang saran. Apakah masih berpendapat bahwa fisika itu mudah? Eh, sulit maksudnya? Jika demikian, bagaimana jika kita saling membantu untuk membuat agar fisika itu kelihatan mudah? Seperti dahulu, ketika pertama kali saya akan mendaki gunung, melihat gunung yang sedemikian tinggi, rumit, malam-malam lagi perjalanannya. Setelah didaki, ternyata memang gunung tersebut tinggi, sukar, dingin, mengerikan, tapi….. setelah dipuncaknya sungguh menyenangkan! Kita belajar dan ternyata kita mampu untuk bisa menaklukan ego diri agar tidak cepat patah semangat, kita bisa berlatih tolong menolong, kita bisa menikmati dan mentadaburi keindahan ciptaan-Nya, kita bisa….!

Rabu, 11 Januari 2012

fisika modern

Sifat Partikel dari Cahaya: Efek Compton

22 February 2010
Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.
Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton.
Sinar-X digambarkan sebagai foton yang bertumbukan dengan elektron (seperti halnya dua bola bilyar yang bertumbukan). Elektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula-mula. Foton yang menumbuk elektron pun terhambur dengan sudut θ terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur dinyatakan sebagai
Dimana m adalah massa diam elektron, c adalah kecepatan cahaya, dan h adalah konstanta Planck.
Arthur Holly Compton
Arthur Holly Compton

Sifat Partikel dari Cahaya: Efek Fotolistrik

22 February 2010
Pernahkah kamu melihat pelangi? Pernahkah kamu melihat warna-warni di jalan aspal yang basah? Pelangi terjadi akibat dispersi cahaya matahari pada titik-titik air hujan. Adapun warna-warni yang terlihat di jalan beraspal terjadi akibat gejala interferensi cahaya. Gejala dispersi dan interferensi cahaya menunjukkan bahwa cahaya merupakan gejala gelombang. Gejala difraksi dan polarisasi cahaya juga menunjukkan sifat gelombang dari cahaya.
pola warna-warni di atas aspal basah yang dikenai bensin terjadi akibat interferensi cahaya
Gejala fisika yang lain seperti spektrum diskrit atomik, efek fotolistrik, dan efek Compton menunjukkan bahwa cahaya juga dapat berperilaku sebagai partikel. Sebagai partikel cahaya disebut dengan foton yang dapat mengalami tumbukan selayaknya bola.
Efek Fotolistrik
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.
  1. 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.
  2. 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.
  3. 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 + Ekm
hf = hf0 + Ekm
Ekm = hfhf0
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 Ekm 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 ve adalah 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.

Potensial Penghenti
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 V0 adalah potensial penghenti, maka
Ekm = 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).
Aplikasi Efek fotolistrik
Efek fotolistrik merupakan prinsip dasar dari berbagai piranti fotonik (photonic device) seperti lampu LED (light emitting device) dan piranti detektor cahaya (photo detector).