PENDAHULUAN FISIKA ZAT PADAT

Fisika zat padat merupakan salah satu bagian dari ilmu fisika yang mempelajari perilaku dan sifat fisik pada zat berfasa padat. Pada lingkupnya fisika zat padat merumuskan model yang menggunakan hukum-hukum dasar salah satunya seperti magnet listrik untuk menjelaskan perilaku dan fisik zat padat. Analisis zat padat sendiri memerlukan keseimbangan unsur internalnya. Pada bab pertama membahas mengenai materi struktur kristal, kisi ruang unit sel, bentuk kristal, ikatan kristal, difraksi kristal dan cacat kristal.

Berawal dari atom-atom atau gugus atom yang tersusun. Pengetahuan tentang struktur kristal sangat penting pada fisika zat padat. Pada subbab pertama berisi materi struktur kristal, kisi ruang unit sel, bentuk kristal, ikatan kristal, difraksi kristal dan cacat kristal. Struktur kristal salah satu contohnya dapat dilihat pada partikel-partikel yang teratur dalam susunan tiga dimensi yang disebut kisi kristal atau kisi ruang. Kristal sendiri mempunyai empat bentuk yang dijelaskan dalam buku ini. Cacat kristal merupakan ketidaksempurnaan pada struktur dan susunan atom pada kristal cacat kristal ini dibagi menjadi tiga.

Selanjutnya pada materi dinamika kisi, kisi sendiri merupakan sekumpulan titik dalam ruang yang sedemikian rupa sehingga jika titik-titik tersebut dilihat dari berbagai pandang sudut akan terlihat identik satu dengan lainnya. Bab ini terdiri atas struktur kisi, kisi dua dan tiga dimensi, teori elektron bebas, getaran kisi dan sifat termal zat padat. Kisi dua dimensi terbentuk dari dua buah vektor   dan . Pada ruang tiga dimensi, terdapat empat belas kisi Bravais berbeda. Keempat belas kisi tersebut dibagi menjadi tujuh kelompok berdasarkan sel unitnya. Menunjukkan kisi tiga dimensi berdasarkan hubungan vektor dan sudut pembentuknya. Pada teori elektron bebas (free elektron theory, FET), setiap logam memiliki sekumpulan elektron bebas yang berperilaku layaknya molekul gas ideal dan bergerak bebas pada ruang logam tersebut.

Setelah materi dinamika kisi menuju materi elektron dalam logam. Logam sendiri merupakan benda yang banyak tersebar di permukaan bumi dan dimanfaatkan oleh manusia dalam kehidupan sehari-hari. Logam menjadi material yang paling dibutuhkan pada berbagai sektor baik itu industri, perkantoran, dan pertukangan. Logam memiliki nilai relatif yang cenderung tinggi dan sifat elastis ketika dipanaskan. Biji  logam  bisa diperoleh  dengan  cara  penambangan  yang tentunya masih berupa bahan mentah yang diperoleh dari keadaan  murni  seperti  emas, emas putih, platina, bismut,  serta bisa diperoleh  dengan yang  bercampur dengan  unsur lain  seperti sulfur (S), silikon (Si), fosfor (F) karbon (C), serta sesuatu yang bisa diamati disekitar seperti pasir, tanah liat. Bab ini berisi sifat khas logam seperti yang dituliskan diatas, elektron dan proton dalam inti atom, gerak acak dan sistematis elektron, teori elektron bebas klasik serta aplikasi superkonduktor pada bidang transportasi yang menggunakan efek Meissner yang diangkat oleh magnet superkonduktor.

Selain superkonduktor, terdapat pula semikonduktor yakni suatu zat dengan karakteristik listrik di tengah-tengah antara konduktor dan isolator dikenal sebagai semikonduktor. Temperatur, cahaya, dan medan magnet memiliki sedikit pengaruh pada karakteristik listrik konduktor dan isolator, sedangkan semikonduktor sangat sensitif terhadap pengaruh ini. Pada bab ini selain membahas tentang semikonduktor juga berisi tentang jenis-jenis semikonduktor, teknik pengukuran celah, persamaan gerakan elektron dalam sebuah pita energi dan aplikasi bahan semikonduktor. Aplikasi pada bahan semikonduktor sendiri salah satu contohnya terdapat pada transistor yang merupakan komponen yang pada umumnya banyak digunakan dalam rangkaian elektronika, mulai dari rangkaian dengan kompleksitas rendah hingga level canggih.

Dari semikonduktor yang karakteristiknya di tengah antara konduktor dan isolator terdapat pula zat padat yang sifatnya yang buruk dalam menghantarkan listrik atau bisa dikatakan sebagai bahan isolator. Materi ini akan membahas deskripsi makroskopis pada sifat dielektrik zat padat yakni dapat ditinjau dari kapasitor keping sejajar yang diisi oleh bahan dielektrik. Contoh bahan dielektrik sendiri diantaranya kertas, teflon, karet, mika, berlian dan kaca. Selain itu juga berisi materi tentang dipol listrik, konstanta dielektrik dan polarisabilitas serta efek lain yang dibagi menjadi dua yakni feroelektrisitas dan piezoelektrisitas.

Selain membahas yang berkaitan dengan kelistrikan buku ini ditutup dengan sifat magnetik pada zat padat yang subbabnya membahas tentang suseptibilitas magnetik, diamagnetisme, paramagnetisme, feromagnetisme dan anti feromagnetik. Suseptibilitas magnetik dapat sendiri dapat diartikan sebagai kerentanan suatu benda untuk termagnetisasi. Diamagnetisme adalah bentuk kemagnetan yang sangat lemah yang ditunjukkan oleh zat-zat dengan kerentanan magnetik negatif. Paramagnetisme adalah sifat dari karakteristik bahan yang mana mempunyai momen magnetik permanen dan disejajarkan dengan arah medan magnet dan nilai suseptibilitas magnetiknya berbanding terbalik dengan suhu. Feromagnetik merupakan suatu bahan yang memiliki nilai suseptibilitas magnetik positif sangat tinggi. Feromagnetik terdapat pada bahan besi murni, kobalt, nikel, gadolinium, dan disprosium. Anti feromagnetik, yaitu bahan dengan suseptibilitas positif rendah pada semua suhu dengan perubahan suseptibilitas suhu karena kondisi khusus.

Masih banyak materi lainnya yang dibahas pada buku ini selain yang di paparkan diatas. Buku ini, selain berisi materi juga dilengkapi contoh soal, soal latihan dan pembahasannya. Atas dasar itulah buku ini cocok bagi para pembaca untuk memahami dasar-dasar fisika zat padat sebelum masuk ke tingkat materi yang lebih kompleks.