Mekanika Kuantum bukan hanya teori abstrak, tetapi juga dasar dari banyak teknologi yang kita gunakan.

1. Efek Fotolistrik (Akar Kuantisasi)

Eksperimen yang dijelaskan oleh Albert Einstein (1905) menggunakan ide kuantisasi Planck.

• Fenomena: Ketika cahaya menumbuk permukaan logam, ia dapat melepaskan elektron.
• Pembuktian: Energi elektron yang dilepaskan hanya bergantung pada frekuensi cahaya, bukan intensitasnya (kecerahan).
• Implikasi Kuantum: Hal ini membuktikan bahwa energi datang dalam paket diskret, atau foton ($E = h\nu$), dan setiap foton harus memiliki energi minimum yang cukup untuk “mengalahkan” ikatan elektron pada logam (fungsi kerja). Intensitas cahaya hanya meningkatkan jumlah foton, bukan energi foton individual.
• Aplikasi: Dasar dari sel surya (panel fotovoltaik), sensor gambar digital, dan kamera video.

2. Efek Compton (Bukti Partikel Foton)

Eksperimen ini (1923) memberikan bukti tak terbantahkan bahwa foton (cahaya) memiliki momentum layaknya partikel.

• Fenomena: Sinar-X yang tersebar dari elektron bebas mengalami penurunan frekuensi (peningkatan panjang gelombang).
• Pembuktian: Perubahan panjang gelombang ini hanya dapat dijelaskan jika interaksi antara foton dan elektron dianggap sebagai tumbukan elastis antara dua partikel (mematuhi konservasi momentum dan energi).
• Implikasi Kuantum: Mengkonfirmasi bahwa cahaya memiliki sifat partikel yang nyata, melengkapi konsep dualitas gelombang-partikel.

---

⚛️ Struktur Atom Kuantum dan Orbital

Fisika Kuantum mengubah pemahaman kita tentang atom secara radikal, dari model tata surya klasik (Model Bohr) menjadi model probabilitas.

1. Kegagalan Model Klasik

Fisika klasik memprediksi bahwa elektron yang mengorbit inti harus terus-menerus memancarkan energi dan akhirnya jatuh ke inti dalam sepersekian detik (Spiral menuju inti). Jelas, ini tidak terjadi, dan atom stabil.

2. Model Bohr (Langkah Awal Kuantum)

Model Niels Bohr (1913) berhasil menstabilkan atom dengan mempostulatkan:

• Elektron hanya dapat mengorbit dalam lintasan diskret (terkuantisasi) dengan energi tertentu.
• Elektron tidak memancarkan energi saat berada di lintasan-lintasan ini (keadaan stasioner).
• Energi hanya dipancarkan atau diserap ketika elektron melompat antara tingkat energi yang diizinkan (emisi atau absorpsi foton).$$E_n = -\frac{Z^2 E_0}{n^2}$$Di mana $E_n$ adalah energi tingkat, $Z$ adalah nomor atom, dan $n$ adalah bilangan kuantum utama.

3. Model Mekanika Kuantum (Orbital)

Model Bohr akhirnya digantikan oleh model kuantum yang didasarkan pada Persamaan Schrödinger dan Fungsi Gelombang ($\psi$):

• Orbital: Konsep ini menggantikan lintasan (orbit) yang pasti. Orbital didefinisikan sebagai daerah di ruang sekitar inti di mana terdapat probabilitas tinggi (biasanya 90%) untuk menemukan elektron.
• Bentuk Orbital: Orbital tidak selalu berbentuk lingkaran; mereka memiliki bentuk yang kompleks (seperti sferis, dumbbell, dll.) yang ditentukan oleh Bilangan Kuantum.

4. Bilangan Kuantum

Keadaan elektron dalam atom dideskripsikan sepenuhnya oleh empat bilangan kuantum:

Bilangan Kuantum	Simbol	Deskripsi
Utama	$n$	Menentukan tingkat energi dan ukuran orbital ($n = 1, 2, 3, \ldots$).
Azimut (Momentum Sudut)	$l$	Menentukan bentuk orbital (subkulit: $s, p, d, f$). ($l = 0, 1, 2, \ldots, n-1$).
Magnetik	$m_l$	Menentukan orientasi orbital di ruang. ($m_l = -l, \ldots, 0, \ldots, +l$).
Spin	$m_s$	Menentukan orientasi putaran (spin) elektron. ($m_s = +\frac{1}{2}$ atau $-\frac{1}{2}$).