Nama Mata Kulliah Kode Mata Kuliah Bobot Jenjang Tujuan mata
kuliah Deskripsi Mata Kuliah
: FISIKA KUANTUM : MKB396312 : 3 SKS : S1 :Agar mahasiswa
memahami perlunya fisika kuantum dan menguasai dasar-dasar
metodologi fisika kuantum. :Eksperimen yang melatarbelakangi fisika
kuantum : radiasi benda hitam ( data eksperimen, penjelasan klasik
dan kegagalannya, postulat planck dan implikasinya ), Efek
fotolistrik ( data eksperimen, penjelasan klasik dan kegagalannya,
panstulat Einstein dan implikasinya : sifat ganda radiasi
elektromagnetik . Gelombang materi : Postulat de Broglie ( makna
dan implikasinya ), sifat-sifat gelombang materi, keberadaan
gelombang materi, penafsiran Born tentang gelombang materi, dan
pendudiksian asas ketakpastian Heisenberg berdasar penafsiaran Born
tentang gelombang materi. Pokok-pokok metodologi Fisika Kuantum :
Pendeskripsian keadaan system , Pendeskripsian besaran fisika (
operator ) , Pendeskripsian pengukuran ( proses hasil , dan dampak
pada keadaan system ), Pendeskripsian asas ketak pastian Heisenberg
berdasarkan prinsip pengukuran dalam Fisika Kuantum. Persamaan
Schrodinger : Penurunan persamaan Schrodinger, struktur dan sifat
persamaan Schrodinger, evolusi nilai harap, kesepadanan fisika
kuantum-fisika klasik ( Teorima Ehrenfest ), Persamaan Schrodinger
bebas waktu, keadaan stasioner. Penyelesaian persamaan Schrodinger
bebas waktu : Potensial undak, Potensial tanggul dan fenomena
penerowongan, sumur potensial kotak dan pengkuantuman tenaga,
metode numeric. Osilator Harmonik Sederhana : Hamiltonan,
penyelesaian persamaan Schrodinger bebas waktu ( metode polinan ),
spectrum tenaga dan fungsi eigennya, perhitungan ketakpastian
posisi dan momentum pada berbagai keadaan eigen berdasarkan prinsip
pengukuran.
Buku acuan wajib
Eisberg and resnick, 1985. Quantum Physics of atom, Melecusls,
solids,nucleiu, and particles, 2 rd, John weley. Sutopo, 2001.
Pengantar Fisika Kuantum.FMIPA UM. Buku acuan yang Tannoudji, C. C.
Diu, B. Dan Laloe, F. 1997. Quantum disarankan Mechanics Volume 1,
John Wiley dan Sons. Weidner, R. T. dan Sells, R. 1980. Elementary
Modern Physics, 3 ed. Allyn & Bacon Inc. Alat Bantu mengajar
OHP, Program simulasi Computer dan Data Projector ( LCD Projector
), Diktat Kuliah. Metode evaluasi Pemberian tugas, Partisipasi
Mahasiswa dalam PBM, Tes Tulis
Permintaan kemahasiswa
-
Pert. Jadwal Ke 1 Pengantar perkuliahan
Kegiatan perkuliahan 1. Brainstorming pengetahuan mahasiswa
tentang fisika kuantum dan bidang garapannya. 2. Informasi tentang
tujuan perkuliahan, cakupan materi, jadwal aktivitas perkuliahan,
dan penilian. 1. Penafsirkan data eksperimen radiasi benda hitam,
dan mendiskusikan deskripsi teorisnya berdasarkan teori
Rayleigh-Jean ( teori Klasik ). Sehingga mahasiswa menyadari
kegagalan konsep tenaga malar. 2. Mendiskusikan cara Planck
memecahkan penyimpangan deskripsi klasik terhadap data sehingga
mahasiswa menyadari keunggulan konsep tenaga diskrit. 3. Menggali
contoh pengkuantuman besaran fisika dalam rumusan fisika klasik. 4.
Mendiskusikan keberartian dan implikasi Postulat Planck. 1.
Menafsirkan data eksperimen efek fotolistrik berdasarkan paham
cahaya sebagai gelombang dan mendiskusikan kegagalan konsep klasik
( cahaya sebagai gelombang ) 2. Mendiskusikan konsep gelombang dan
perikel sehingga mahasiswa menemukan perbedaan funda mental antara
keduanya. 3. Mendiskusikan postulat Einstein sehingga mahasiswa
memahami bahwa cahaya memiliki sifat ganda, yaitu sebagai partikel
dan sebagai gelombang. 4. Mendiskusikan sifat cahaya untuk
menemukan asas kekomplementeran antara kedua sifat cahaya. 1.
Mendiskusikan postulat De Broglie ( Makna dan amplikasinya ). 2.
Mendiskusikan keberadaan gelombang materi berdasarkan nilai panjang
-
Acuan
2
Eksperimen yang mengantarkan lahirnya fisika kuantum ( radiasi
benda hitam )
Eisberg, Bab 1 Sutopo, bab 1
3
Eksperimen yang mengantarkan lahirnya fisika kuantum ( radiasi
benda hitam )
Eisberg, Bab 2 Weidner & Sells, bab 4 Sutopo, bab 2
4
Gelombang materi (hipotesis De Broglie dan sifatsifat
Gelombang
Eisberg, Bab 3 Sutopo, bab 3
materi ) 3.
4.
5
Gelombang materi (Penafsiran Born tentang fungsi gelombang)
1.
2. 3.
4.
5.
6
Gelombang materi (Penafsiran Born dan asas ketakpastian
Heisenberg)
1.
2.
3.
4.
gelombang De Broglie-nya. Mendiskusikan perilaku partikel yang
panjang gelombang De Broglie-nya cukup besar dan implikasinya pada
teori yang cocok untuk mendeskripsikannya. Mendiskusikan
sifat-sifat gelombang materi untuk menyimpulkan bahwa bentuk
gelombang materi bukan berupa gelombang monokromatis, dan peranan
postulat De Broglie semata-mata untuk memutuskan apakah fisika
kuantum harusdigunakan atau tidak. Mendiskusikan bahwa fungsi
gelombang tidak memiliki arti fisis secara langsung seperti
gelombang pada fisika klasik. Informasi tentang penafsiran Born
tentang Gelombang Mendiskusikan makna penafsiran Born melalui
analisis beberapa fungsi gelombang dan menggunakannya untuk
menghitung nilai harap posisi beserta ketakpastiannya.
Mendiskusikan konsekuensi penafsiran Bowrn terhadap sifat
fungsigelombang (fungsi gelombang harus terintegralkan
kuadratik-square integrable). Mendiskusikan sifat fungsi
terintegralkankuadratik dihubungkan dengan keberlakuan tranformasi
Fourier. Mendapatkan fungsi gelombang dalam ruang momentum dari
fungsi gelombang dalam ruang posisi dengan menggunakan transformasi
Fourier. Mendiskusikan penerapan penafsiran Born pada fungsi
gelombang dalam ruang momentum dan menggunakannya untuk menghitung
nilai harap momentum beserta ketakpastiannya. Mendiskusikan
kemungkinan menurunkan asas ketakpastian Heseinberg berdasarkan
penafsiran Born. Menggunakan program simulasi computer untuk
mendeduksi asas ketakpastian Heisenberg berdasarkan penafsiran
Born.
Eisberg, Bab 5 bag. 3-5 Weidner & Sells, bab 5 Sutopo, bab
3
Sutopo, bab 3
7 8
Pokok-pokok metodologi Fisika Kuantum (pendeskripsian keadaan
system dan besaran fisika)
9
Pokok-pokok metodologi Fisika Kuantum (pendeskripsian
pengukuran)
10 11
Persamaan Scrhrodinger (Penurunan dan penerapan pada evolusi
nilai harap)
Test 1 1. Informasi dan diskusi tentang cara mendeskripsikan
keadaan system dalam fisika kuantum (keadaan system dideskripsikan
oleh fungsi gelombang) 2. Diskusi tentang kegiatan pengukuran di
Laboratorium (proses, hasil ukur, dan dampak pengukuran pada
keadaan system) 3. Informasi dan diskusi tentang pedeskripsian
besaran fisika dalam fisika kuantum (besaran fisika dinyatakan
dalam oprator) 4. Diskusi untuk mendapatkan cara kerja operator
posisi dan momentum dalam ruang posisi dan ruang momentum 5.
Informasi cara mendapatkan operator besaran lain, utamanya yang
definisi klasiknya diketahui 1. Berlatih menurunkan operator yang
mewakili besaran fisika selai posisi dan momentum (misal tenaga
kinetic, tenaga potensial, momentum anguler , dsb) 2. Informasi
tentang pendskripsian proses pengukuran dalam fisika kuantum dan
mendiskusikan hasil ukur dan dampak pengukuran pada keadaan system
3. Diskusi untuk menyimpulkan bahwa perkalian operator pada umumnya
tidak komutatif, dan informasi tentang konsep komutator. 4.
Merumuskan prosedur menghitung nilai harap dan ketakpastian
pengukuran. 5. berlatih menghitung nilai harap dan ketakpastian
pengukuran. 6. Berlatih menghitung nilai harap dan ketakpastian
hasil ukur 7. Mendeduksi asas asas ketakpastian Heseinberg
berdasarkan prinsip pengukuran dalam fisika kuantum. Tes II 1.
Diskusi untuk menurunkan persamaan Schrodinger 2. Diskusi tentang
struktur dan sifat persamaan Schrodinger 3. Berlatih mendapatkan
persamaan
Sutopo, bab 4
Sutopo, bab 4
Eisberg, Bab 6 bag. 1-4. Sutopo, bab5
4.
14
Persamaan Schrodinger (Evolusi nilai harap, schrodinger bebas
waktu, dan pengkuantuman tenaga)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Schrodinger untuk beberapa system. Menerapkan persamaan
Schrodinger untuk merumuskan evolusi nilai harap terhadap waktu.
Menerapakan rumusan evolusi nilai Sutopo, harap pada posisi dan
momentum dan bab5 mendiskusikan hasilnya untuk melihat kesepadanan
fisika kuantum fisika klasik (teorima Ehrenfest). Menjabarkan
persamaan Schrodingerbebas waktu dan mendiskusikan peranan dan
keberadaanya. Informasi tentang fungsi gelombang dan dan keadaan
stasioner dilanjutkan diskusi tentang sifat-sifat keadaan
stasioner. Diskusi untuk menyimpulkan bahwa kombinasi beberapa
fungsi gelombang stasionar dilanjutkan diskusi tentang gelombang.
Informasi tentang persamaan eigen nilai dan syarat-syarat yang
harus dipenuhi fungsi eigen hamiltonan. Diskusi dengan bantuan
program simulasi computer untuk menyimpulkan terjadinya
pengkuantuman tenaga. Eisberg, Bab 6 bag. 5-6. Sutopo, bab 6
16
Persamaan Schrodinger bebas waktu (potensial undak dan
tanggul)
19
Persamaan Schrodinger bebas waktu : partikel terikat pada
potensial sumur kotak
13
1. Menyelesaikan Persamaan Schrodinger bebas waktu untuk
potensial undak dan menafsirkan hasil analisis tentang kemungkinan
partikel berada didaerah yang secara klasik terlarang. 2.
Menyelesaikan Persamaan Schrodinger bebas waktu untuk potensial
tanggul dan menafsirkan penyelesaian yang dihasilkan sehingga
memahami fenomena penerobosan (tunneling fenomena). 1.
Menyelesaikan Persamaan Schrodinger bebas waktu untuk partikel
terikat pada potensial sumur kotak 2. Menggunakan metode numeric
untuk menyelesaikan Persamaan Schrodinger bebas waktu Tes III
Eisberg, Bab 6 bag. 7-8. Sutopo, bab 6
14
Osilator Harmonik sederhana (persamaan Schrodinger spektrum
tenaganya)
15
Osilator Harmonik sederhana (fungsi eigen dan ketakpastian
posisi dan momentum)
16
1. Merumuskan Hamiltonan dan Persamaan Schrodinger osilator
harmonic. 2. Menyelesaikan Persamaan Schrodinger osilator harmonic
dengan metode polinom sehingga ditemukan spectrum tenaganya. 3.
Diskusi untuk menemukan adanya kekonsistenan teori Schrodinger
(untuk kasus osilator harmonis) dengan postulat planck 1. Menemukan
beberapa fungsi eigen osilator harmonis 2. Menerapkan prinsip
pengukuran dalam fisika kuantum untuk menghitung ketidakpastian
posisi dan momentum pada beberapa keadaan eigen osilator harmonis.
Tes IV
Eisberg, Bab 6 bag. 9. Tannoudji Bab 5 Lampiran C Sutopo, Bab
7
Sutopo, Bab 7
