Top Banner
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas kehendak-Nya Storyboard Multimedia Interaktif Adaptif Pendahuluan Fisika Zat Padat sebagai bagian dari disertasi doktor dengan judul ”Pengembangan Model Multimedia Interaktif Adaptif Pendahuluan Fisika Zat Padat Untuk Meningkatkan Penguasaan Konsep dan Keterampilan Berpikir Kritis Mahasiswa Calon Guru”. Dalam penyusunan Storyboard Model Multimedia Interaktif Adaptif ini, berbagai hambatan dan kesulitan dihadapi penulis, namun berkat bimbingan, nasehat, dorongan, dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak, Alhamdulillah semua bisa diatasi. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan terutama kepada Ibu Prof. Dr. Liliasari, M.Pd. sebagai promotor, Bapak Dr.Eng. Agus Setiawan, M.Si sebagai ko-promotor dan Bapak Paulus Cahyono Tjiang, Ph.D sebagai anggota tim promotor, yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis selama penyusunan Storyboard Multimedia Interaktif Adaptif ini. Di samping itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Dadi Rusdiana, M.Si., Dr. Ijang Rohman, M.Si., dan Dr. Wahono Widodo, M.Si., yang telah bersedia memberikan saran dan masukan dalam penyempurnaan model multimedia interaktif adaptif pendahuluan fisika zat padat yang dikembangkan. Penulis menyadari memiliki keterbatasan dalam penyusunan Storyboard Multimedia Interaktif Adaptif ini, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik-saran dari 1
83

Storyboard of Physical gravity

Jan 02, 2016

Download

Documents

nabila_pratiwy

physics, storyboard, planning, gravity, formula
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Storyboard of Physical gravity

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas kehendak-Nya

Storyboard Multimedia Interaktif Adaptif Pendahuluan Fisika Zat Padat sebagai bagian

dari disertasi doktor dengan judul ”Pengembangan Model Multimedia Interaktif Adaptif

Pendahuluan Fisika Zat Padat Untuk Meningkatkan Penguasaan Konsep dan

Keterampilan Berpikir Kritis Mahasiswa Calon Guru”. Dalam penyusunan

Storyboard Model Multimedia Interaktif Adaptif ini, berbagai hambatan dan kesulitan

dihadapi penulis, namun berkat bimbingan, nasehat, dorongan, dan sumbangan

pemikiran dari berbagai pihak, Alhamdulillah semua bisa diatasi. Oleh karena itu,

penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan terutama kepada Ibu Prof. Dr.

Liliasari, M.Pd. sebagai promotor, Bapak Dr.Eng. Agus Setiawan, M.Si sebagai ko-

promotor dan Bapak Paulus Cahyono Tjiang, Ph.D sebagai anggota tim promotor, yang

telah memberikan arahan dan saran kepada penulis selama penyusunan Storyboard

Multimedia Interaktif Adaptif ini. Di samping itu, penulis juga mengucapkan terima

kasih kepada Bapak Dr. Dadi Rusdiana, M.Si., Dr. Ijang Rohman, M.Si., dan Dr.

Wahono Widodo, M.Si., yang telah bersedia memberikan saran dan masukan dalam

penyempurnaan model multimedia interaktif adaptif pendahuluan fisika zat padat yang

dikembangkan. Penulis menyadari memiliki keterbatasan dalam penyusunan Storyboard

Multimedia Interaktif Adaptif ini, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik-saran

dari semua pihak demi perbaikan bahan ajar ini. Semoga Storyboard Multimedia

Interaktif Adaptif ini memberikan manfaat dan berkontribusi bagi perkuliahaan

pendahuluan fisika zat padat di LPTK.

Bandung, Februari 2012

Penyusun

(Ketang Wiyono)

1

Page 2: Storyboard of Physical gravity

DAFTAR ISI

Halaman

Kata Pengantar.................................................................................................. 1

Daftar Isi........................................................................................................... 2

Struktur Kristal................................................................................................. 3

Difraksi Sinar-X oleh Kristal............................................................................ 25

Ikatan dalam Kristal.......................................................................................... 35

Elektron Bebas dalam Kristal.......................................................................... 42

Teori Pita Energi............................................................................................... 53

Kisi-Kisi Soal.................................................................................................... 63

2

Page 3: Storyboard of Physical gravity

STORYBOARD MODEL PEMBELAJARAN MMI ADAFTIF

Mata Kuliah : Pendahuluan Fisika Zat Padat Program Studi : Pendidikan FisikaSemester : VII SKS : 3

Deskripsi Tampilan Keterangan Opening : lambang UPI Animasi 3D Judul

Program

Selamat DatangPada Perkuliahan Multimedia Interaktif Adaptif

Pendahuluan Fisika Zat Padat

Opening : lambang UPI Animasi 3D Judul Program

3

Page 4: Storyboard of Physical gravity

Deskripsi Tampilan Keterangan Animasi gambar yang

berkaitan dengan zat padat Sub judul muncul dengan

animasi 3 D

Animasi gambar yang berkaitan dengan zat padat Sub judul muncul dengan animasi 3 D

Untuk login tuliskan nama dan NIM

Untuk login tuliskan nama dan NIM

Terdapat intrumen gaya belajar yang secara otmatis akan dapat mengoreksi hasilnya dan langsung mengelompokkannya

Instrumen tes gaya belajar yang berjumlah 20 butir soal Terdapat intrumen gaya belajar yang secara otmatis akan dapat mengoreksi hasilnya dan langsung mengelompokkannya

4

Petunjuk

Kompetensi

Silabus dan SAP

Tes Gaya Belajar

Login

Nama : …………..

NIM :…………….

Page 5: Storyboard of Physical gravity

Deskripsi Tampilan Keterangan Terdapat enam kelompok

gaya belajar. Gaya belajar mahasiswa

yang bersangkutan adalah yang aktif (warnanya berbeda)

Hasil tes gaya belajar : Terdapat enam kelompok gaya belajar. Gaya belajar mahasiswa yang bersangkutan adalah yang

aktif (warnanya berbeda)

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

STRUKTUR KRISTAL1.1.Mendefinisikan struktur kristal .

Struktur Kristal Kristal adalah zat padat yang mempunyai keteraturan

atom berjangkauan panjang. Sebaliknya, zat padat yang tidak memiliki keteraturan

demikian disebut bahan amorf atau bukan-kristal.

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

5

Auditorial

KinestetikVisual

Page 6: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Struktur kristal Struktur amorf

1.2. Mengidentifikasi cacat kristal Cacat Kristal Kebanyakan material kristalin memiliki berbagai jenis

cacat kristalografis. Jenis dan struktur cacat-cacat tersebut dapat berefek besar pada sifat-sifat material tersebut.

Cacat kristal ini besar kemungkinannya untuk terjadi selama proses pertumbuhan kristal, proses pemurnian atau proses laku (treatment), dan bahkan seringkali cacat kristal sengaja diciptakan untuk menghasilkan sifat-sifat tertentu.

Cacat kristal dapat dibedakan menjadi : cacat titik, cacat garis, cacat bidang dan cacat ruang.

Cacat Titik Cacat titik adalah ketaksempurnaan kristal yang terjadi

pada suatu titik kisi tertentu. Cacat tersebut dapat berupa : kekosongan (vacancy) sisipan (interstitial) takmurnian (impurity) cacat Schottky cacat Frenkel

Formasi cacat titik : a. kosongan, dan b. sisipan

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

6

Page 7: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Cacat Garis Cacat garis adalah cacat yang terjadi pada sederetan titik

kisi yang bersambung dan membentuk suatu garis (dislokasi). Jenis dislokasi yang dikenal adalah dislokasi tepi dan dislokasi ulir.

Formasi cacat garis : a. dislokasi tepi, dan b. dislokasi ulir

Cacat Bidang Pada bahan polikristal, zat padat tersusun oleh kristal-

kristal kecil yang disebut butir (grain). Setiap butir dapat berukuran mulai dari nanometer hingga mikrometer. Pada setiap butir atom-atom tersusun pada arah tertentu, dan arah keteraturan atom ini bervariasi dari satu butir ke butir lain. Pada daerah antar butir, terjadi transisi arah keteraturan atom, dan ini menimbulkan cacat pada daerah batas butir, sehingga disebut cacat batas butir.

Cacat Ruang Cacat ruang dapat berupa pori-pori (voids) atau salah

susun (stacking fault). Pada kristal kubus mampat (CCP), atom-atom membentuk susunan berlapis ..... A-B-C-A-B-C-A-B-C-..... Apabila salah satu lapisan hilang (A, B atau C) terbentuklah cacat salah susun.

7

Page 8: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

1.3.Mendefinisikan kisi kristal dan basis.

Kisi Kritasl dan Basis Semua struktur kristal dapat digambarkan atau dijelaskan

dalam istilah-istilah Lattice (kisi) dan sebuah basis yang ditempelkan pada titik kisi

Lattice (kisi) adalah sebuah susunan titik-titik yang teratur dan periodik dalam ruang

Basis adalah sekumpulan atom-atom yang berada disekitar titik kisi. Jumlah atom dalam sebuah basis adalah 1 buah atom atau lebih

Sebuah operasii translasi kisi didefinisikan sebagai perpindahan dari sebuah kristal oleh sebuah vektor translasi kristal :

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

1.4. Membedakan sel konvensional dan sel primitif kristal.

Sel konvensional dan sel primitif kristal Sel satuan yang hanya mempunyai satu titik kisi disebut

sel sel primitif (CP), sel tersebut mempunyai volume yang paling kecil, sedangkan sel non-primitif volumenya merupakan kelipatan dari volume sel primitif

Cara menentukan sel primitif :

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

8

Page 9: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

1.5.Menggambarkan 3 bentuk kisi 2 imensi.

Kisi 2 Dimensi Kisi bujur sangkar

Kisi segi panjang berpusat

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

9

Page 10: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Kisi Heksagonal

1.6. Menjelaskan 7 sistem kisi 3 dimensi

Tujuh Sistem Kristal 3 D Berdasarkan sumbu kristal dan serta sudut kristal

dan γ terdapat tujuh sistem krital.

10

Page 11: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

1.7.Menggambarkan 14 bentuk kisi 3 dimensi.

Empat Belas Bentuk Krital 3 D Dari tujuh sistem kristal tersebut dapat dibagi lagi

kedalam empat belas macam kisi bravais.

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

11

Page 12: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Contoh Kisi Kubus Kubus Sederhana (Simple Cubic=SC)

Sel primitive = sel kovensional

Jumlah titik lattice = 8 x = 1 buah

(pada setiap sudut dipakai 8 kubus sel)

12

Page 13: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Kubus Pusat Badan (Body Center Cubic=BCC)

Sel primitif ≠ sel konvensional

Jumlah titik lattice pada sel primitif = 8 x =1 buah

Jumlah titik lattice pada sel konvensioanl = (8 x ) + 1

= 2 buah

Kubus Pusat Muka (Face Center Cubic = FCC)

Sel primitif ≠ sel konvensional

Jumlah titik lattice pada sel primitif = 8 x =1 buah

Jumlah titik lattice pada sel konvensioanl = (8 x ) +

(6 x ) = 4 buah

13

Page 14: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Untuk menghitung volume dari sel primitif maka digunakan persamaan :

1.8. Menentukan indeks sebuah bidang kristal

Indek Bidang Kristal Arah kristal dituliskan sebagai vektor :

, dengan : dan

masing-masing merupakan proyeksi vektor R ke arah sumbu a, b dan c.

Jika dan merupakan bilangan bulat maka notasi

arah kristal tersebut adalah , sedangkan jika

atau merupakan bilangan pecahan maka bilangan tersebut dikalikan dengan faktor kelipatan terkecilnya sehingga menjadi bilangan bulat semua.

Jika arah proyeksi vektor R ke arah sumbu a, b atau c berlawanan dengan arah a,b atau c maka arah yang berlawanan tersebut diberi simbul garis atas ( ).

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

14

Page 15: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Ketika sel satuan mempunyai simetri rotasi sama, maka ada beberapa arah kristal yang ekivalen, contoh arah ekivalen untuk sistem kubus adalah

. Semua arah yang ekivalen diberi simbol

Sistem Indeks MillerDigunakan untuk menyatakan bidang kristal (indeks bidang), dengan aturan :

Tentukan titik potong antara bidang yang bersangkutan

dengan sumbu-sumbu /sumbu-sumbu

primitif atau konvensinal dalam satuan konstanta lattice (a1, a2, a3)

Tentukan kebalikan (reciproc) dari bilangan diatas dan kemudian tentukan tiga bilangan bulat (terkecil) yang mempunyai perbandingan sama, indeks (h k l)

15

Page 16: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Contoh :

Bidang ABC memotong sumbu-sumbu di 2a1; di

2a2; di 3a3

Maka kebalikan bilangan tersebut adalah

Ketiga bilangan tersebut memiliki perbandingan yang sama dengan cara :

o ( ) x 6 = (3 3 2)

Bilangan (3 3 2) tidak lain adalah bilangan indeks Miller yang disimbolkan dengan (h k l)

Jika salah satu dari bilangan tersebut negative, maka indeks bilangan tersebut dapat ditulis dengan tanda strip di atasnya. Contoh (-3 3 2) maka indeks Millernya di tulis

( 3 2).

16

Page 17: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Kubus sederhana ( sel primitif = sel konvensional)Bidang ABFE

Kubus Pusat Muka (sel primitif ≠ sel konvensional)Bidang ABEF

17

Page 18: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

18

Page 19: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

1.9.Menghitung jarak antar bidang Indeks Millers

Jarak antar Bidang Indeks Millers Notasi jarak antar bidang dari indek Millers sama adalah

dhkl , rumus untuk menghitung dhkl tergantung dari struktur kristalnya. Struktur kristal yang sisi-sisinya saling tegak lurus seperti pada gambar :

Berdasarkan rumus trigonometri ada hubungan antara dan yaitu:

Jika kedua persamaan diatas di substitusikan akan

menjadi:

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

19

Page 20: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

sehingga :

karena

maka persamaan menjadi :

dengan n adalah jarak antar bidang ke n. Untuk struktur kubus panjang kisi-kisinya sama yaitu a,

maka jarak antar bidang terdekatnya (n=1) adalah :

20

Page 21: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Sedangkan struktur tetragonal jarak antar bidang terdekatnya

1.10. Memberikan contoh struktur kristal

Contoh struktur kristal Struktur Sodium Chlorida (NaCl)

Struktur kristal molekul NaCl atau garam dapur berbentuk kristal kubus pusat muka (Face Centered Cubic) dan struktur kristalnya merupakan kristal ion, karena struktur kristal tersebut terdiri dari ion Na+ dan ion Cl- seperti ditunjukkan pada gambar :

Posisi Ion Na+ berada di : 000 ; ½ ½ 0 ; ½0½ ; 0½ ½ , sedangkan ion Cl- berada di : ½ ½ ½ ; 00½ ; 0½0 ; ½ 00. Jarak antar Ion Na+ dan Cl-adalah setengah panjang kisi kubus masing -masing Ion Na+ dikelilingi oleh enam Ion Cl- terdekat. Basis dari kristal NaCl adalah Na+ pada posisi 000 dan Cl- pada posisi ½ ½ ½ . Struktur kristal jenis NaCl ini juga dimiliki antara lain oleh molekul-molekul : LiH, MgO, MnO, AgBr, PbS, KCl, KB

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

21

Page 22: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Struktur Cesium Chlorida ( CsCl)

Struktur kristal CsCl berbentuk kubus pusat badan (body centered cubic) seperti ditunjukkan pada gambar :

Jarak antara Ion Cs+ dan ion Cl- adalah setengah diagonal

kubus dan basis dari struktur kristal CsCl adalah

ion Cs+ pada posisi 000 dan ion Cl- pada posisi ½ ½ ½ . Ion Cl- dikelilingi oleg delapan ion Cs=. Struktur kristal jenis CsCl dipunyai juga antara lain pada kristal BeCu, AlNi, CuZn. CuPd, AgMg, LiHg

Struktur Hexagonal Close-Packed (HCP)

Struktur HCP mempunyai sel primitive kisi hexagonal, tetapi dengan dua basis, yaitu pada posisi 000 dan

seperti ditunjukkan

pada gambar :

22

Page 23: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Struktur HCP ideal perbandinga kisi .

Jumlah atom tetangga terdekat sebanyak 12 atom dan struktur tersebut merupakan salah satu struktur yang paling padat (sama padat dengan struktur FCC). Perbandingan volume atom dengan volume selnya (atomic fraction) = 74 %.

Struktur Intan

Struktur kristal intan sama dengan struktur kristal FCC dengan 4 atom di dalamnya pada posisi

, seperti ditunjukkan

pada gambar :

23

Page 24: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Dalam satu satuan konvensional sel terdiri dari 8 atom yaitu ½ atom pada masing-masing 6 bidang muka kubus, 1/8 atom pada masing-masing 8 pojok kubus dan 4 atom di dalam kubus.

Struktur Zinc Sulfide ( ZnS)Struktur ZnS merupakan struktur kristal ion yang bentuknya sama dengan struktur kristal intan, dimana ion Zn++ pada posisi 000, 0½ ½, ½ 0 ½ , ½ ½ 0 dan posisi

dari ion S- pada posisi

.

Ada empat molekul ZnS per sel konvensional, Beberapa contoh struktur kristal jenis ZnS adalah CuF,

SiC, CuCl, GaP, Zn Se, GaAs

2. DIFRAKSI SINAR X OLEH KRISTAL2.1. menjelaskan 2 jenis sumber sinar-x.

Sumber Sinar-X Untuk membangkitkan sinar X salah satu caranaya adalah

dengan menembakkan elektron yang berenergi kinetik tinggi pada suatu target anoda :

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol

24

Page 25: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Pada saat menumbuk anoda electron-elektron akan melepaskan energi kinetiknya. Ternyata sebagian besar kira-kira 90% energi kinetik ini berubah menjadi energi panas yang akan menumbuk pada anoda.

Sedangkan sebagian kecil dari energi tersebut akan berubah menjadi gelombang elektromagnetik yang sering disebut sinar x . Sinar x yang terbentuk dengan cara seperti ini (pengereman elektron oleh anoda) disebut sinar x Bremstrahlung

Setelah elektron berada di Anoda jika elektron ini masih memiliki cukup energi maka elektron ini akan bergerak dengan kecepatan konstan dan akan menumbuk atom-atom di Anoda.

Jika energi kinetik electron ini sama dengan atau lebih besar dari pada energi eksitasi elektron-elektron pada atom-atom dalam anoda maka pada saat electron ini menumbuk atom pada anoda maka electron yang berada di dalam atom akan tereksitasi ke kulit yang memiliki energi lebih tinggi.

Untuk menjaga kesetabilan atom maka electron yang tereksitasi akan bertransisi dengan memancarkan energinya dalam bentuk foton gelombang elektromagnetik yang sering disebut sinar x karakteristik

Setelah elektron berada di Anoda jika elektron ini masih memiliki cukup energi maka elektron ini akan bergerak

navigasi

25

Page 26: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

dengan kecepatan konstan dan akan menumbuk atom-atom di Anoda.

Jika energi kinetik electron ini sama dengan atau lebih besar dari pada energi eksitasi elektron-elektron pada atom-atom dalam anoda maka pada saat electron ini menumbuk atom pada anoda maka electron yang berada di dalam atom akan tereksitasi ke kulit yang memiliki energi lebih tinggi.

Untuk menjaga kesetabilan atom maka electron yang tereksitasi akan bertransisi dengan memancarkan energinya dalam bentuk foton gelombang elektromagnetik yang sering disebut sinar x karakteristik

Oleh karena tingkat-tingkat energi di dalam atom itu terkuantisasi maka sinar x yang dipancarkan akan memiliki panjang gelombang atau energy tertentu.

Misalnya, apabila sinar x ini timbul akibat transisi elektron dari kulit L ke kulit K maka sinar x ini akan memiliki energi sebesar E= EL- EK . Garis spektrum sinar x tersebut lazim dinamai Kα sehingga panjang gelombangnya menjadi λKα .

Nama-nama garis psektrum lainnya adalah Kβ = untuk transisi dari kulit M ke kulit KKγ = untuk transisi dari kulit N ke kulit K

26

Page 27: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

2.2.menghitung sudut difraksi sinar-X

Sudut Difraksi Sinar-X Ketika sinar X monokromatik datang pada permukaan

kristal sinar tersebut akan dipantulkan. Akan tetapi pemantulan terjadi hanya ketika sudut datang

mempunyai harga tertentu. Besarnya sudut datang tersebut tergantung dari panjang

gelombang dan konstanta kisi kristal. Sehingga peristiwa tersebut dapat digunakan sebagai

salah satu model untuk menjelaskan pemantulan dan interferensi.

Berdasarkan gambar jarak selisih lintasan sinar pantul 1

dan 2 adalah dengan

dan

dengan d merupakan jarak antara 2 bidang pantul yang

berdekatan dan sudut antara sinar datang dan bidang

pantul.Substitusi persamaan (2.4) dalam persamaan (2.3)

didapatkan

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

27

Page 28: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

sehingga interferensi konstruktif terjadi jika

dengan n = 1,2,3,…. berturut-turut menujukkan oder

pertama, ke dua, ke tiga dst.

Persamaan (2.6) pada umumnya disebut sebagai hukum

Bragg untuk mempelajari struktur kristal.

Jika panjang gelombang sinar-X () dapat ditentukan dari macam target tabung generator sinar-x dan dapat diukur dari percobaan ( sudut merupaka setengah sudut antara sinar datang dan sinar difraksi).

Menurut persamaan (2.6) peristiwa difraksi terjadi apabila <2d, sehingga untuk gelombang optik tidak dapat digunakan

2.3.menghitung jarak antara dua bidang yang berurutan.

Kisi Resiprokal Mulai dengan kisi yang mempunyai vektor basis

dan , kita dapat mendifinisikan suatu himpunan baru

dari vektor basis yaitu dan yang memenuhi persamaan

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

28

Page 29: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

dengan merupakan volume sel satuan.

Kita sekarang dapat menggunakan vektor dan sebagai basis dari kisi baru yang vektornya diberikan sebagai

dengan dan merupakan himpunan bilangan bulat. Kisi baru tersebut disebut sebagai kisi resiprokal, dan dan disebut sebagai vektor basis resiprokal.

Hubungan antara vektor basis resiprokal dan

dengan dan ditunjukkan pada gambar :

Vektor merupakan normal dari bidang yang dibentuk

oleh vektor dan , demikian juga untuk merupakan

normal dari bidang yang dibentuk oleh vektor dan

,serta merupakan normal dari bidang yang dibentuk

oleh vektor dan . Jika vektor basis dan membentuk set orthogonal,

maka dan juga orthogonal, dengan sejajar

29

Page 30: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

dengan , sejajar dengan , demikian juga sejajar

dengan . Hubungan matematika berikut adalah berguna dalam

hubungan dengan kisi resiprokal

baris pertama pada persamaan diatas , sebagai contoh, dapat dibuktikan sebagai berikut:

Untuk membuktikan , kita mensubstitusikan persamaan baris pertama persamaan (2.37) ke dalam persamaan tersebut, sehingga ditemukan

, Ke dua persamaan

berikutnya yaitu , untuk membuktikan

persaan tersebut kita tahu bahwa Vektor adalah tegak

lurus bidang yang dibentuk oleh vektor dan ,

sehingga dot product antara vektor dengan maupun

sama dengan nol.

30

Page 31: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Kisi dan kisi resiprokal untuk kisi kristal satu demensi

Kisi resiprokal untuk kisi dua demensi

3. GAYA DAN ENERGI IKAT3.1. menghitung besarnya gaya dan energi ikat atom

Gaya dan Energi Ikat Secara matematis hubungan antara energi ikat dan gaya

adalah

Untuk sistem atom

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

31

Page 32: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

dimana EN, EA dan ER masing-masing adalah energi netto, energi tarik dan energi tolak bagi dua atom yang terisolasi dan berdekatan.

3.2. menjelaskan berbagai ikatan dalam kristal

Ikatan Ion Biasanya ditemukan pada senyawa yang dibangun oleh

unsur logam dan bukan logam. Atom logam akan memberikan elektron valensinya ke

atom-atom non logam. Pada proses ini semua atom akan menjadi stabil atau

mempunyai konfigurasi gas mulia dan bermuatan listrik, yaitu atom-atom ini menjadi ion.

Sodium klorida (NaCl) adalah material ion klasik. Atom sodium bisa mendapatkan stuktur elektron neon (dan muatan positif tunggal) dengan menyerahkan satu elektron valensi 3s ke atom klorin.

Setelah penyerahan elektron ini, ion klorin akan bermuatan negatif dan dengan konfigurasi elektron menyerupai argon,

Pada sodium klorida, semua sodium dan klorin berada dalam bentuk ion.

Jenis ikatan ini digambarkan secara skematik sebagai berikut :

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

32

Page 33: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Gaya ikat tarik menarik adalah coloumbik; yaitu ion positif dan negatif tarik menarik satu sama lain karena adanya muatan listrik netto.

Untuk dua ion yang terisolasi, energi tarik EA adalah fungsi jarak atom sesuai dengan

dan dengan analogi yang sama, energi tolak adalah :

Pada perumusan diatas, A, B dan n adalah konstanta yang harganya tergantung pada masing-masing sistem ion. Harga n kira-kira 8.

Material ion mempunyai karakteristik keras dan rapuh, secara listrik dan termal adalah isolator

Ikatan Kovalen Pada ikatan kovalen, konfigurasi elektron stabil diperoleh

33

Page 34: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

dengan membagi elektron antara atom yang berdekatan. Dua atom yang berikatan kovalen masing-masing akan

menyumbangkan minimal satu elektron keikatan, dan elektron yang dipakai bersama bisa di anggap dipunyai bersama oleh kedua atom.

Ikatan kovalen digambarkan secara skematik sebagai berikut :

Untuk molekul metana (CH4). Atom karbon mempunyai empat elektron valensi, sedangkan setiap atom hidrogen mempunyai sebuah elektron valensi.

Setiap atom hidrogen bisa mendapatkan konfigurasi elektron helium (dua elektron valensi 1s) ketika atom karbon membaginya dengan satu elektron.

Karbon sekarang mempunyai empat tambahan elektron, satu dari setiap hidrogen sehingga total elektron valensi menjadi delapan, dan struktur elektronnya adalah neon.

Ikatan Logam Ikatan logam, jenis ikatan primer terakhir, ditemukan

pada logam dan paduannya. Material logam mempunyai

34

Page 35: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

satu, dua atau paling banyak tiga elektron valensi. Dengan model ini, elektron valensi tidak terikat kepada

atom tertentu pada bahan padat namun lebih kurang ia akan bebas hanyut/bergerak melewati keseluruhan logam.

Elektron ini bisa dianggap dimiliki oleh logam secara keseluruhan, atau membentuk “lautan elektron” atau “awan elektron.

Ikatan ini bisa lemah atau kuat, jangkauan energinya antara 68 kJ/mol (0,7 ev/atom) untuk raksa hingga 850 kJ/mol (8.8 ev/atom) untuk wolfram.

Temperatur leleh masing-masing berturut-turut adalah–39dan3410 0C (–38 dan 61700F)

Ikatan van der waals Ikatan sekunder, van der Waals atau fisik adalah lemah

jika dibandingkan dengan ikatan primer atau kimia; energi ikat biasanya dalam kisaran 10 kJ/mol (0,1 ev/atom).

Ikatan sekunder timbul antara semua atom atau molekul, tapi keberadaannya tidak jelas jika salah satu dari ketiga jenis ikatan primer ada.

Ikatan sekunder dibuktikan oleh gas mulia, yang

35

Page 36: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

mempunyai struktur elektron yang stabil, dan juga diantara molekul yang strukturnya berikatan kovalen.

Gaya ikatan sekunder timbul dari dipol atom atau molekul.

Pada dasarnya sebuah dipol listrik timbul jika ada jarak pisah antara bagian positif dan negatif dari sebuah atom atau molekul.

Ikatan di hasilkan dari gaya tarik-menarik coulombik antara ujung positif sebuah dipol dan bagian negatif dari dipol yang berdekatan.

Interaksi dipol terjadi antara dipol-dipol terimbas, antara dipol terimbas dengan molekul polar (yang mempunyai dipol permanen), dan antara molekul-molekul polar.

Ikatan hidrogen, jenis khusus dari ikatan sekunder, ditemukan pada beberapa molekul dimana hidrogen sebagai salah satu komponen.

Energy potensial antara dua atom gas inert yang terpisah pada jarak R adalah :

Potensial ini disebut potensial Lennard-Jones. Besaran dan adalah parameter yang dapat ditentukan dari

eksperimen.4. ELEKTRON BEBAS Elektron bebas teks yang bukan kata ditambahkan

36

Page 37: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

DALAM LOGAM 4.1. Menjelaskan konsep electron bebas

Setiap material tersusun oleh atom-atom dan setiap atom

mengandung elektron elektron. Pada material logam ada

elektron yang terikat dan ada juga elektron yang bebas.

Elektron yang terikat dalam atom maupun yang terikat

dalam ikatan antar atom disebut electron terikat

sedangkan electron yang bebas bergerak di seluruh

Kristal logam yang disebabkan oleh suatu hal misalnya

beda potensial disebut electron bebas.

kunci dikurangi ditambahkan penjelasan

teks dan gambar 2D dengan audio

animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

4.2. Menjelaskan model electron bebas klasik

Model Elektron bebas klasik Dalam model electron bebas klasik, electron dianggap

sebagai patikel gas ideal. Elektron valensi yang dimiliki oleh setiap atom logam,

akan menjadi elektron bebas bila atom-atom tersebut membentuk Kristal logam.

Sebagai contoh, perhatikan atom natrium (11Na) dengan konfigurasi elektron dalam orbital atom sebagai berikut :

11Na : 1s2-2s2-2p6-3s1

Orbital atom yang terisi penuh elektron bersama-sama inti atom membentuk teras atom (core).

Dalam kristal logam, teras-teras atom saling berkaitan, dan elektron valensi menjadi elektron bebas. Secara

umum bila suatu logam mempunyai rapat massa

tersusun oleh atom-atom dengan elektron valensi Z, dan massa atom yang bersangkutan M, maka konsentrasi elektron bebas pada logam tesebut adalah:

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

37

Page 38: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

NA adalah bilangan Avogadro. 4.3. Menjelaskan dengan model hantaran listrik

Hantaran Listrik Pada dasarnya dalam kawat penghantar terdapat aliran

elektron dalam jumlah yang sangat besar, jika jumlah elektron yang bergerak ke kanan dan ke kiri sama besar maka seolah-olah tidak terjadi apa-apa.

Namun jika ujung sebelah kanan kawat menarik elektron sedangkan ujung sebelah kiri melepaskannya maka akan terjadi aliran elektron ke kanan (tapi ingat, dalam hal ini disepakati bahwa arah arus ke kiri).

Aliran elektron inilah yang selanjutnya disebut arus listrik.

Akan mudah menganalogikan aliran listrik dengan aliran air. Misalkan kita mempunyai 2 tabung yang dihubungkan dengan pipa seperti pada gambar berikut :

Konsep yang sama akan berlaku untuk aliran elektron pada suatu penghantar.

Yang menentukan seberapa besar arus yang mengalir adalah besarnya beda potensial (dinyatakan dengan satuan volt). Jadi untuk sebuah konduktor semakin besar beda potensial akan semakin besar pula arus yang mengalir.

38

Page 39: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Dari konsep ini bisa ditentukan besaran-besaran fisika yang lain seperti rapat arus yang didefinisikan sebagai besarnya arus listrik yang mengalir setiap satu satuan luas

penampang .

Besar hambatan kawat penghantar dengan ρ

menyatakan resistivitas listrik bahan kawat dan dapat dituliskan dalam hubungannya dengan konduktivitas listrik ρ = 1/σ.

Mekanisme elektron menghantarkan Arus listrik.

Elektron bergerak dipercepat ke arah kanan sebagai akibat penerapan medan listrik ke arah kiri. Dalam gerakannya elektron menumbuk dan dihamburkan oleh atom-atom.

Tumbukan dengan atom-atom ini menimbulkan gaya hambat yang dialami elektron, yang akan mengimbangi gaya medan listrik pada elektron.

Keadaan demikian dapat diungkapkan melalui persamaan

39

Page 40: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

dengan menyatakan massa efektif elektron, v

kecepatan elektron, e muatan elektron, t waktu dan

waktu relaksasi tumbukan (waktu antara dua kali tumbukan berurutan).

Suku kedua ruas kanan pada persamaan di atas merupakan gaya hambat seperti “gaya gesek” stokes pada percobaan pengukuran Viskositas cairan.

Jika besarnya gaya hambat dan gaya listrik adalah seimbang maka akan menghasilkan keadaan yang stasioner dimana electron bergerak dengan kecepatan konstan. Pada keadan ini diperoleh persamaan:

Sehingga dari persamaan di atas diperoleh:

Kecepatan ini disebut kecepatan alir (drift velocity)

4.4. Menghitung besarnya rapat arus drift

Arus Drift Jika suatu medan listrik dikenakan pada suatu konduktor

maka akan menghasilkan gaya pada elektron dan lubang sehingga pembawa muatan tersebut akan mengalami

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan

40

Page 41: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

percepatan dan gerakan. Gerakan akibat medan listrik disebut drift. Jika kita memiliki muatan volume positif dengan

kerapatan ρ, bergerak dengan kecepatan drift vd , maka rapat arus drift diberikan oleh persamaan:

dimana J dalam satuan coul cm-2 det-1 atau ampere cm-2.

Dengan memepertimbangkan mobilitas elektron maka diperoleh persmaan :

Terlihat bahwa arus drift elektron juga searah dengan medan listrik walaupun gerakan elektron berlawanan arah dengan medan listrik.

dengan audio beberapa tombol navigasi

4.5. Menjelaskan konsep resistivitas listrik

Resistivitas listrik Kebalikan dari konduktivitas listrik adalah resistivitas

listrik. Resistivitas listrik merupakan karakteristik (sifat) suatu

bahan. Resistivitas ini di sebabkan oleh tumbukan electron oleh penghambur yang dapat disebabkan oleh dua faktor:

1. Karena vibrasi kisi atau tumbukan dengan fonon2. Tumbukan dengan atom-atom pengotor

(impuritas) Atom pada kristal mempunyai energi termal dimana di

atas temperatur nol absolut mengakibatkan atom bergetar secara acak disekitar posisinya dalam kristal.

Getaran tersebut akan mengakibatkan gangguan pada fungsi potensial periodik sempurnanya.

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

41

Page 42: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

(T) dapat diturunkan berdasarkan teori kinetik gas dan

memiliki bentuk :

4.6. menjelaskan konsep kapasitas panas

Kapasitas panas Kapasitas panas didefinisikan sebagai energi panas yang

di butuhkan untuk menaikan temperature suatu zat sebesar satu drajat.

Pada suhu yang lebih besar dari 0oK logam mengandung fonon. Oleh karena itu capasitas panas logam didefinisikan sebagai jumlah kapasitas panas elektron ditambah jumlah kapasitas panas fonon.

Sementara itu kapasita panas elektron didefinisikan

sebagai perubahan energy setiapa satu satuan suhu

dan energy elektron pada suhu T adalah

sehingga kapasitas panas elektron

.

Sementara itu kapasitas panas fonon :

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

42

Page 43: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Dan kapsitas panas logam :

Hasil eksperimen untuk semua zat padat diperoleh nilai kapasitas panas 3R.

Sementara berdasarkan model elektron bebas klasik ini di

peroleh nilai R sehingga model elektron bebas klasik

tidak dapat menerangkan kapasitas panas logam. Menurut model elektron bebas kuantum energi rata-rata

elektron pada suhu T :

Dari definisi suhu fermi :

Dan kapasitas panas elektron :

Sehingga diperoleh kapasitas panas elektron

4.7. menjelaskan konsep konduktivitas padas

Konduktivitas panas Energi termis di transfer dari satu tempat ke tempat lain

lewat tiga proses yaitu konduksi,konveksi dan radiasi. Pada konduksi energi termis ditransfer lewat interaksi

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan

43

Page 44: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

antar atom-atom atau molekul walaupun atom-atom dan molekulnya sendiri tidak berpindah.

Pada suatu logam jika salah satu ujung dipanaskan maka atom-atom di ujung yang dipanaskan bergetar dengan energy yang lebih besar dibandingkan atom-atom pada ujung yang lebih dingin.

Karena interaksi atom-atom yang lebih energetik dengan sekitarnya energi dipindahkan sepanjang batang oleh elektron-elektron bebas yang bergerak diseluruh logam, sambil menerima dan member energi termis ketika bertumbukan dengan atom logam.

Aliran energi panas batang yang terdapat perbedaan suhu.dinyatakan oleh :

;

= gradien suhu

K = konduktivitas panas bahan logam Dalam bahan logam konduktivitas panas merupakan

jumlah dari konduksi panas elektron dan fonon sehingga dapat dituliskan :

dengan : dan

dengan audio beberapa tombol navigasi

44

Page 45: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Karena umumnya : , maka :

5. PITA ENERGI ZAT PADAT 5.1. Menjelaskan konsep teori pita energi zat padat dan implikasinya

Teori pita zat padat Apabila jarak dua atom yang identik seperti atom natrium

jauh sekali maka tingkat energi masing-masing tidak terpengaruh oleh kehadiran tingkat energi lainnya, dan kita dapat membayangkan atom-atomnya berdiri sendiri.

Electron 3s dari setiap atom akan memiliki energi tunggal terhadap intinya.

Jika kedua atomnya kita dekatkan fungsi gelombang mereka mulai bertumpang tindih dan interaksi antara kedua atom menyebabkan terbentuknya dua tingkat 3s bergantung pada apakah kedua fungsi gelombang dijumlahkan atau dikurangkan. Ini tidak lain adalah efek yang bertanggung jawab bagi ikatan molekuler .

Kita dapat membedakan tiga jenis bahan logam berdasarkan jumlah elektron pada pita-pita energinya.1. Konduktor hal ini terjadi bila pita konduksi terisi

sebagian(setengah jumlah elektron) sedangkan pita valensinya di bawahnya terisi penuh dan energi gap nya sangat kecil bahkan dapat dipandang seperti terjadi tumpang tindih antar pita valensi dan pita konduksinya sehingga memiliki sejumlah elektron

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

45

Page 46: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

bebas yang siap menghantarkan listrik.2. Isolator. Hal ini terjadi bila pita konduksi kosong dan

pita valensi di bawahnya terisi penuh serta memilki energi gap yang sangat lebar.

3. Semikonduktor. Hal ini terjadi bila pita konduksi kosong dan pita valensi di bawahnya terisi penuh serta energi gapnya berada diantara konduktor dan isolator. Akibatnya pada suhu rendah dia bersifat isolator tetapi pada suhu tinggi sebagian elektron memilki energi yang cukup untuk berpindah ke pita konduksi sehingga bersifat sebagai konduktor

5.2. menjelaskan persamaan rapat keadaan menurut fungsi Fermi-Dirac

Rapat keadan (density of state) Distribusi elektron pada pita konduksi dan lubang pada

pita valensi diberikan oleh distribusi Fermi-Dirac

;

Dengan ρc(E) dan ρv(E) adalah fungsi rapat keadaan

(density of states) pada pita konduksi dan pita valensi. fn

(E) dan fp (E) adalah fungsi distribusi Fermi-Dirac elektron pada pitakonduksi dan hole pada pita valensi.

Fungsi rapat keadaan untuk elektron dan lubang masing-masing diberikan diberikan oleh:

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

46

Page 47: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Persamaan di atas menggambarkan jumlah keadaan kuantum yang tersedia pada pita konduksi dan pada pita valensi per interval satuan volume per satuan energi, mc* dan mv* berturut-turut adalah rapat keadaan massa efektif elektron dan lubang, Ec dan Ev masing-masing adalah energi terendah pada pita konduksi dan pada bagian atas pita valensi dan h adalah konstanta Planck.

Fungsi Fermi-Dirac diberikan oleh

menunjukkan probabilitas bahwa suatu keadaaan yang tersedia (available state) dengan energi E ditempati oleh elektron,

Sedangkan

menunjukkan probabilitas bahwa suatu keadaan dengan energi E tidak ditempati elektron, yaitu ditempati lubang.

Dalam keadaan tidak setimbangan (non-equilibrium) energi Fermi EFn untuk elektron berbeda dengan energi Fermi EFp untuk lubang.

Namun demikian karena kita hanya membatasi pada kasus kesetimbangan (equilibrium) atau kesetimbangan

47

Page 48: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

semu (quasi-equilibrium) kita asumsikan bahwa EFn = EFp

= EF. dari kedua persamaan di atas terdapat hubungan

adalah fungsi distribusi Fermi-Dirac untuk elektron di mana harganya saling melengkapi dengan fungsi distribusi Fermi-Dirac untuk lubang.

Dengan kata lain jumlah probabilitas suatu keadaan kuantum diisi oleh sebuah elektron dan probabilitas suatu keadaan tidak terisi elektron (diisi oleh lubang) harus sama dengan satu.

Pada persamaan di atas T adalah temperatur mutlak dan k adalah konstanta Boltzmann.

Biasanya banyak dipakai ekspresi perkalian kT dan dinyatakan dalam elektron volt (eV).

Karenanya rumus harga numerik berikut sering digunakan:

di mana T temperatur dalam skala Kelvin

Dengan memasukkan harga temperatur absolut kepersamaan di atas untuk suhu ruang (T=300K) diperoleh kT = 25,8 meV.

5.3. menjelaskan konsep pita energi semikonduktor

Pita energi semikonduktor Bahan semikonduktor memilki sifat kelistrikan antara

bahan konduktor dan isolator, dimana pada pita valensinya terisi penuh elektron sedangkan pada pita konduksinya kosong tetapi memilki energi gap yang kecil.

Sehingga pada suhu yang tinggi elektron-elektron pada

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

48

Page 49: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

pita valensi memiliki cukup energi untuk berpindah ke pita konduksi sehingga bersifat sebagai konduktor.

5.4. menjelaskan konsep konduktivitas listrik pada semikonduktor

Konduktivitas listrik Rapat arus drift dapat dituliskan sebagai:

Dimana σ disebut sebagai konduktivitas listrik semikonduktor dinyatakan dalam satuan (ohm cm)-1 dan merupakan fungsi dari konsentrasi lubang dan elektron dan mobilitas.

Kebalikan konduktivitas disebut resistivitas disimbulkan dengan ρ dan memiliki satuan ohm cm, dituliskan sebagai

Jika sebatang semikonduktor seperti pada seperti gambar dikenai beda potensial sehingga menghasilkan arus I maka kita dapat menuliskan rapat arus sebagai:

Serta medan listrik sebagai:

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

49

Page 50: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Sekarang kita bisa menuliskan kembali persamaan rapat

arus sebagai:

Atau

Merupakan hukum ohm dalam semi konduktor resistansi merupakan fungsi dari resistivitas atau konduktivitas atau besarnya bergantung pada dimensi atau geometri dari semi konduktor.

5.5. menjelaskan konsep Efek Hall dalam menentukan tipe semikonduktor

Efek Hall Efek Hall digunakan untuk menentukan apakah suatu

semikonduktor bertipe-p atau bertipe-n dan digunakan untuk menentukan konsentrasi dan mobilitas pembawa muatan mayoritas.

Efek Hall timbul akibat adanya gaya pada muatan yang bergerak karena adanya medan listrik.

Gaya yang bekerja pada suatu partikel bermuatan q yang bergerak dengan dalam medan magnet diberikan oleh

teks yang bukan kata kunci dikurangi

ditambahkan penjelasan teks dan gambar 2D dengan audio

ditambahkan animasi dan simulasi

ditambahkan beberapa tombol navigasi

50

Page 51: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

dimana cross product diambil antara kecepatan dan medan magnet sehingga vektor gaya akan tegak lurus keduanya.

Gambar diatas mengilustrasikan terjadinya efek Hall. Suatu semikonduktor dengan arus Ix ditempatkan dalam

medan magnet tegak lurus dengan arah arus. Dalam hal ini medan magnet dalam arah z. Aliran

elektron dan lubang dalam semikonduktor akan mengalami gaya seperti diperlihatkan dalam gambar.

Gaya pada elektron dan lubang pada arah –y. Pada semikonduktor tipe-p (po > no), mutan positif akan

terkumpul pada permukaan y = 0. Muatan ini akan menghasilkan medan listrik pada arah y

seperti ditunjukkan pada gambar. Dalam keadaan setimbang, gaya medan magnet akan

sama dengan gaya medan listrik. Kesetimbangan tersebut dapat dituliskan sebagai :

Dan menjadi

51

Page 52: Storyboard of Physical gravity

Pokok Bahasan dan Tujuan Pembelajaran

Visual Audiotorial Kinestetik

Medan listrik induksi pada arah y disebut “medan Hall”.

Medan Hall menghasilkan beda potensial yang disebut sebagai “tegangan Hall” dan dapat dituliskan sebagai

dimana EH diasumsikan berharga positif ke arah +y dan VH adalah positif dengan polaritas seperti diperlihatkan.

Pada semikonduktor tipe-p dimana lubang sebagai pembawa muatan mayoritas, tegangan Hall akan berharga positif seperti terdifinisikan pada gambar diatas

Pada semikonduktor tipe-n dimana elektron sebagai pembawa muatan mayoritas, tegangan Hall akan memiliki polaritas kebalikannya.

Polaritas inilah yang digunakan untuk menentukan apakah suatu semikonduktor bertipe-p atau bertipe-n.

52

Page 53: Storyboard of Physical gravity

RUBRIK PENILAIAN MMI ADAPTIF

A. RUBRIK ISI :

No Kriteria 1 2 3 Skor1 Kebenaran konsep : konsep-konsep yang

disajikan dalam MMI Adaptif seharusnya benarTerdapakonsep pada MMI Adaptif yang disajikan dengan tidak benar

Semua konsep yang disajikan pada MMI Adaptif sudah benar, tapi ada lebih dari satu konsep yang disajikan secara meragukan

MMI Adaptif telah menyajikan semua konsep dengan benar

2 Kedalaman konsep : MMI Adaptif menyajikan konsep dengan kedalaman Pendahuluan Fisika Zat Padat untuk mahasiswa calon guru

Kedalaman konsep pada MMI Adaptif untuk pendahuluan fisika zat padat mahasiswa calon guru terlalu dalam atau teralu dangkal

Secara umum kedalaman konsep pada MMI Adaptif sesuai pendahuluan fisika zat padat untuk mahasiswa calon guru, tetapi ada satu atau lebih subkonsep yang terlalu dalam atau terlalu dangkal

Secara umum kedalaman konsep pada MMI Adaptif telah sesuai dengan mata kuliah pendahuluan fisika zat padat untuk mahasiswa calon guru

3 Keluasan konsep : Konsep-konsep yang disajikan dalam MMI Adaptif disertai dengan contoh yang relevan

Aplikasi konsep yang disajikan dalam MMI Adaptif tidak menyentuh aspek penerapan pada mahasiswa calon guru fisika

Aplikasi konsep yang disajikan pada MMI Adaptif kurang menyentuh aspek penerapan pada mahasiswa calon guru fisika

Aplikasi konsep yang disajikan pada MMI Adaptif telah meyentuh secara mendalam penerapan pada mahasiswa calon guru fisika

4 Melatihkan cara pemecahan masalah : MMI Adaptif menunjukkan cara-cara pemecahan masalah disertai contoh dan latihan pemecahan masalah

MMI Adaptif tidak melatihkan langkah-langkah pemecahan masalah

MMI Adaptif kurang melatihkan langkah-langkah pemecahan masalah

MMI Adaptif telah melatihkan langkah-langkah pemecahan masalah

5 Struktur penyajian : penyajian konsep pada MMI Adaptif menggunakan struktur penyajian yang benar

MMI Adaptif tidak mengikuti struktur penyajian seprti kriteria

MMI Adaptif kurang mengikuti struktur penyajian seprti kriteria

MMI Adaptif telah mengikuti struktur penyajian seprti kriteria

6 Aliran penyajian : MMI Adaptif menyajikan MMI Adaptif tidak mengikuti MMI Adaptif kurang MMI Adaptif telah

53

Page 54: Storyboard of Physical gravity

informasi dengan bermakna, pemotongan informasi memperhatikan kebermaknaan

aliran penyajian seperti kriteria mengikuti aliran penyajian seperti kriteria

mengikuti aliran penyajian seperti kriteria

7 Kabahasaan Tulis : penulisan teks dalam MMI Adaptif memperhatikan tata bahasa, ejaan, simbol dan rumus

Hampir semua halaman MMI Adaptif tidak memenuhi kriteria kabahasaan tulis

Hampir semua halaman MMI Adaptif telah memenuhi kriteria kabahasaan tulis

Semua halaman MMI Adaptif memenuhi kriteria kabahasaan tulis

8 Kebahasaan Narasi : pengucapan dalam MMI Adaptif telah memperhatikan tata pengucapan teks, nama, simbol dan rumus

Hampir semua halaman MMI Adaptif tidak memenuhi kriteria kabahasaan narasi

Hampir semua halaman MMI Adaptif telah memenuhi kriteria kabahasaan narasi

Semua halaman MMI Adaptif memenuhi kriteria kabahasaan narasi

RUBRIK TEKNIS :

No Kriteria 1 2 3 Skor1 Tautan (link) menu dan sub-menu : tautan

menu dan sub-menu berjalan dengan benarTerdapat menu atau sub-menu yang tidak bertautan dengan isinya saat di-klik

Terdapat menu atau sub-menu yang tidak bertautan dengan sempurna dengan isinya saat di-klik

Semua menu atau sub-menu yang telah bertautan dengan sempurna dengan isinya saat di-klik

2 Navigasi tautan (link) : tautan maju, mundur ke menu lainnya, tautan dengan file eksternal berjalan dengan benar

Terdapat navigasi yang tidak bertautan dengan halaman yang dimaksud saat di-klik

Terdapat navigasi yang tidak bertautan dengan sempurna halaman yang dimaksud saat di-klik

Semua navigasi yang telah bertautan dengan halaman yang dimaksud saat di-klik

3 Bantuan : halaman bantuan dapat diakses Menu “Petunjuk” tidak ada isinya atau tidak dapat diakses

Menu “Petunjuk” dapat diakses tetapi isinya tidak memadai

Menu “Petunjuk” dapat diakses dan isinya telah memadai

4 Pilihan jawaban pada soal : terdapat respon pilihan jawaban saat di-klik

Lebih dari 3 halaman yang tidak ada respon saat pilihan jawaban di-klik

Terdapat 3 halaman atau kurang yang tidak ada respon jawaban saat di-klik

Semua jawaban memberikan respon saat di-klik

5 Elemen-elemen media : teks, suara, grafik dan Lebih dari 3 halaman yang Terdapat 3 halaman atau Semua elemen-elemen media

54

Page 55: Storyboard of Physical gravity

video bekerja elemen medianya tidak bekerja dengan baik

kurang yang elemen halamannya tidak bekerja dengan baik

bekerja dengan baik

6 Keinteraktifan : MMI Adaptif telah menerapkan keinteraktifan dengan pengguna

MMI Adaptif tidak interaktif MMI Adaptif sudah relative interaktif, tetapi seharusnya masih dapat lebih interaktif lagi

MMI Adaptif sudah interaktif sesaui dengan kriteria

7 Keadaptifan : MMI Adaptif terhadap perbedaan gaya belajar mahasiswa

MMI Adaptif tidak adaptif terhadap perbedaan gaya belajar mahasiswa

MMI Adaptif kurang adaptif terhadap perbedaan gaya belajar mahasiswa

MMI Adaptif telah adaptif terhadap perbedaan gaya belajar mahasiswa

8 Kemudahan bagi pengguna : MMI Adaptif mudah digunakan, navigasi mengikuti kaidah umum

MMI Adaptif tidak mudah dipelajari oleh pengguna

Secara umum MMI Adaptif dapat dipelajari oleh pengguna

MMI Adaptif mudah dipelajari

RUBRIK PENYAJIAN :

No Kriteria 1 2 3 Skor1 Kejelasan : konsep, contoh dan asalah disajikan

dengan jelas dalam MMI AdaptifLebih dari 3 halaman MMI Adaptif yang tidak menyajikan secara jelas konsep, masalah dan contoh

Terdapat dari 3 halaman MMI Adaptif atau kurang yang tidak menyajikan secara jelas konsep, masalah dan contoh

Semua halaman MMI Adaptif menyajikan secara jelas konsep, masalah dan contoh

2 Relevansi : penyajian MMI Adaptif sesuai dengan tujuan penerapan konsep pendahuluan fisika zat padat

Penyajian MMI Adaptif tidak sesuai dengan tujuan penerapan konsep pendahuluan fisika zat padat

Penyajian MMI Adaptif kurang sesuai dengan tujuan penerapan konsep pendahuluan fisika zat padat

Penyajian MMI Adaptif telah sesuai dengan tujuan penerapan konsep pendahuluan fisika zat padat

3 Pengorganisasian : pengorganisasian penyajian konsep dalam MMI Adaptif logis dan sistematis

Pengorganisasian penyajian konsep dalam MMI Adaptif tidak logis dan tidak sistematis

Pengorganisasian penyajian konsep dalam MMI Adaptif kurang logis dankurang sistematis

Pengorganisasian penyajian konsep dalam MMI Adaptif logis dan sistematis

55

Page 56: Storyboard of Physical gravity

4 Kemenarikan : secara umum MMI Adaptif menarik untuk dipelajari

Secara umum MMI Adaptif tidak menarik untuk dipelajari

Secara umum MMI Adaptif kurang menarik untuk dipelajari

Secara umum MMI Adaptif menarik untuk dipelajari

5 Keyakinan : secara keseluruhan MMI Adaptif memberikan keyakinan bagi pengguna setelah mempelajarinya

Secara keseluruhan MMI Adaptif tidak memberikan keyakinan bagi pengguna setelah mempelajarinya

Secara keseluruhan MMI Adaptif kurang memberikan keyakinan bagi pengguna setelah mempelajarinya

Secara keseluruhan MMI Adaptif telah memberikan keyakinan bagi pengguna setelah mempelajarinya

6 Kepuasan : secara umum pengguna merasa puas setelah mempelajari MMI Adaptif

Secara umum pengguna merasa tidak puas setelah mempelajari MMI Adaptif

Secara umum pengguna merasa kurang puas setelah mempelajari MMI Adaptif

Secara umum pengguna merasa puas setelah mempelajari MMI Adaptif

7 Hasil : pengguna memperoleh hasil setelah mempelajari MMI Adaptif

Pengguna tidak memperoleh hasil setelah mempelajari MMI Adaptif

Pengguna kurang memperoleh hasil setelah mempelajari MMI Adaptif

Pengguna memperoleh hasil setelah mempelajari MMI Adaptif

8 Tindak lanjut : perlu untuk materi fisika lain yang bersifat abstrak untuk diajarkan dengan MMI Adaptif

Tidak perlu untuk materi fisika lain yang bersifat abstrak untuk diajarkan dengan MMI Adaptif

Kurang perlu untuk materi fisika lain yang bersifat abstrak untuk diajarkan dengan MMI Adaptif

Perlu untuk materi fisika lain yang bersifat abstrak untuk diajarkan dengan MMI Adaptif

Saran untuk perbaikan MMI Adaptif Pendahuluan Fisika Zat Padat :------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------2011Penilai,

---------------------------------------------------------------

56

Page 57: Storyboard of Physical gravity

CONTOH TAMPILAN MIA-PIZA

Halaman awal Menu petunjuk umum

Menu kompetensi Menu silabus dan SAP

Menu tes gaya belajar Menu struktur materi zat padat

57

Page 58: Storyboard of Physical gravity

Tampilan struktur kristal Tampilan difraksi sinar-X

Tampilan energi ikat Tampilan elektron bebas

Tampilan teori pita energi Tampilan soal evaluasi

58