2.
FERMI DIRAC
Sebelum pengenalan statistik Fermi-Dirac pada tahun 1926, pemahaman beberapa aspek perilaku elektron sulit karena fenomena yang tampaknya bertentangan. Sebagai contoh, elektronikkapasitas panas dari logam pada suhu kamar tampak datang dari 100 kali lebih sedikit elektrondaripada berada di arus listrik. Ini juga sulit untuk memahami mengapa arus emisi , yang dihasilkan dengan menerapkan medan listrik tinggi untuk logam pada suhu kamar, hampir tidak tergantung pada suhu. Kesulitan dihadapi oleh teori elektronik logam pada waktu itu adalah karena mengingat bahwa elektron yang (menurut statistik teori klasik) setara semua. Dengan kata lain, diyakini bahwa setiap elektron berkontribusi pada panas spesifik sejumlah urutan konstanta Boltzmann k.Masalah statistik yang tetap tak terpecahkan sampai penemuan statistik FermiDirac. Statistik
Fermi-Dirac pertama
kali
diterbitkan
pada
tahun
1926
oleh Enrico
Fermi dan Paul Dirac . Menurut account, Pascual Jordan dikembangkan pada tahun 1925 statistik yang sama yang disebut Pauli statistik, tapi itu tidak dipublikasikan pada waktu yang tepat . Bahwa menurut Dirac, itu pertama kali dipelajari oleh Fermi, dan Dirac menyebutnya statistik Fermi dan partikel yang sesuai fermion.
Statistik Fermi Dirac diterapkan pada tahun 1926 oleh Fowler untuk menggambarkan runtuhnya sebuah bintang ke kerdil putih .Pada tahun 1927 Sommerfeld diterapkan untuk elektron dalam logam dan pada tahun 1928 Fowler dan Nordheim diterapkan ke lapangan emisi elektron dari logam. Fermi-Dirac statistik tetap menjadi bagian penting dari fisika. Hukum statistic Fermi dirac
Elektron bebas mempunyai spin s=1/2, sehingga bilangan kuantum magnetiknya ms =±1/2; dalam keadaan tidak ada medan magnet elektron memiliki 2 keadaan yang berenergi sama (degenerate). Jadi gi=2. Elektron dalam atom memiliki fungsi keadaan yang ditandai dengan bilangan-bilangan kuantum: n, l , ml , s, m s Untuk suatu harga ℓ ada (2ℓ +1) buah harga m ℓ ; sedangkan dengan s = 1/2, ada dua harga ms= 1/2, -1/2. Jadi, tanpa medan magnet, ada 2(2 ℓ +1) buah keadaan yang degenerate. Jadi gi = 2(2 ℓ +1). Berdasarkan prinsip Pauli, untuk suatu pasangan n, l , ml , s, m s hanya bisa ditempati oleh satu elektron. Jadi ni ≤ gi. Jika tingkat energi, E i, akan diisi dengan ni buah elektron, maka dengan degenerasi g i, jumlah cara mengisikan partikel adalah: gi(gi-1) (gi-2)…….. ( g i-ni+1). Energi eφadalah energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan sebuah elektron dari logam. Dalam kasus efek fotolistrik, elektron dilepaskan jika foton hν≥eφ. Besaran φadalah potensial yang disebut fungsi kerja dari logam. Pada suhu tinggi, beberapa elektron menempati keadaan di atas energi EF (lihat gambar (b)). Pada suhu yang cukup tinggi beberapa elektron memperoleh energi sebesar E=EF+eφ sehingga lepas dari logam. Proses ini disebut emisi termionik, dan merupakan dasar bagi tabung elektron.
DAFTAR PUSTAKA
G. M. Barrow.1979. Physical Chemistry, 4th ed. Tokyo: McGraw-Hill. M. Alonso and E. J. Finn. 1979. University Physics Vol. III, Quantum and Statistical Physics. Tokyo: Addison-Wesley.
