Sejarah fisika dimulai pada tahun
sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan
Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut
bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai ke level
sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang
dunia benda, matematika dan filosofi namun juga, melalui teknologi, membawa
perubahan ke dunia sosial masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi
pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba
dan lahirnya fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang
menandakan mulai berlangsungnya era baru yaitu era fisika modern. Di era ini
ilmuwan tidak melihat adanya penyempurnaan di bidang ilmu pengetahuan,
pertanyaan demi pertanyaan terus bermunculan tanpa henti, dari luasnya galaksi,
sifat alami dari kondisi vakum sampai lingkungan subatomik.Istilah fisika modern diperkenalkan karena banyaknya fenomena-fenomena mikroskopis dan hukum-hukum baru yang ditemukan sejak tahun 1890.
bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai ke level
sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang
dunia benda, matematika dan filosofi namun juga, melalui teknologi, membawa
perubahan ke dunia sosial masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi
pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba
dan lahirnya fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang
menandakan mulai berlangsungnya era baru yaitu era fisika modern. Di era ini
ilmuwan tidak melihat adanya penyempurnaan di bidang ilmu pengetahuan,
pertanyaan demi pertanyaan terus bermunculan tanpa henti, dari luasnya galaksi,
sifat alami dari kondisi vakum sampai lingkungan subatomik.Istilah fisika modern diperkenalkan karena banyaknya fenomena-fenomena mikroskopis dan hukum-hukum baru yang ditemukan sejak tahun 1890.
Fenomena mikroskopis yaitu fenomena-fenomena
yang tidak dapat dilihat secara langsung, seperti elektron,
proton, neutron, atom, dan sebagainya. Ahli fisika telah mencoba memecahkan
persoalan tentang struktur atom, elektron, radiasi dengan fisika klasik. Namun,
tidak berhasil menerangkan fenomena-fenomena tersebut. Karena itu para ahli
fisika mencari ilmu dan model-model lain yang baru. Dengan didapatnya
teori-teori baru yang daat menerangkan fenomena-fenomena mikroskopis itu, maka
fisika telah memperluas ilmu ke arah yang lebih jauh lagi. Meskipun mekanika
klasik hampir cocok dengan teori klasik lainnya seperti elektrodinamika dan
termodinamika klasik, ada beberapa ketidaksamaan ditemukan di akhir abad 19
yang hanya bisa diselesaikan dengan fisika modern. Khususnya, elektrodinamika
klasik tanpa relativitas memperkirakan bahwa kecepatan cahaya adalah relatif
konstan dengan Luminiferous aether, perkiraan yang sulit diselesaikan dengan
mekanik klasik dan yang menuju kepada pengembangan relativitas khusus. Ketika
digabungkan dengan termodinamika klasik, mekanika klasik menuju ke paradoks
Gibbs yang menjelaskan entropi bukan kuantitas yang jelas dan ke penghancuran
ultraviolet yang memperkirakan benda hitam mengeluarkan energi yang sangat
besar. Usaha untuk menyelesaikan permasalahan ini menuju ke pengembangan
mekanika kuantum.
Seperti kata Newton dalam Makna Fisika Baru dalam Kehidupan:
...menciptakan teori baru bukan berarti merobohkan gudang tua untuk dibangun gedung pencakar langit diatasnya. Ini lebih seperti mendaki gunung, makin ke atas makin luas pandangannya, makin menemukan hubungan antara titik awal pendakian dengan hal-hal disekelilingnya yang ternyata sangat kaya raya dan tak terduga sebelumnya. Namun titik awal tersebut tetap ada dan dapat dilihat, meskipun tampak lebih kecil dari pemandangan luas yang kita peroleh dari hasil perjuangan mengatasi rintangan selama mendaki ke atas.
Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta. Ide ini secara khusus digunakan untuk menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam. Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. Pada tahun 1913, Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen, lagi dengan menggunakan kuantisasi. Pada tahun 1924, Louis de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang benda.
Seperti kata Newton dalam Makna Fisika Baru dalam Kehidupan:
...menciptakan teori baru bukan berarti merobohkan gudang tua untuk dibangun gedung pencakar langit diatasnya. Ini lebih seperti mendaki gunung, makin ke atas makin luas pandangannya, makin menemukan hubungan antara titik awal pendakian dengan hal-hal disekelilingnya yang ternyata sangat kaya raya dan tak terduga sebelumnya. Namun titik awal tersebut tetap ada dan dapat dilihat, meskipun tampak lebih kecil dari pemandangan luas yang kita peroleh dari hasil perjuangan mengatasi rintangan selama mendaki ke atas.
Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta. Ide ini secara khusus digunakan untuk menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam. Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. Pada tahun 1913, Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen, lagi dengan menggunakan kuantisasi. Pada tahun 1924, Louis de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang benda.
Teori-teori di atas, meskipun
sukses, tetapi sangat fenomenologikal: tidak ada penjelasan jelas untuk
kuantisasi. Mereka dikenal sebagai teori kuantum lama. Frase "Fisika
kuantum" pertama kali digunakan oleh Johnston dalam tulisannya Planck's
Universe in Light of Modern Physics (Alam Planck dalam cahaya Fisika Modern).
Mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika Werner Karl Heisenberg mengembangkan mekanika matriks dan Erwin Schrödinger menemukan mekanika gelombang dan persamaan Schrödinger. Schrödinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua pendekatan tersebut sama.
Mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika Werner Karl Heisenberg mengembangkan mekanika matriks dan Erwin Schrödinger menemukan mekanika gelombang dan persamaan Schrödinger. Schrödinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua pendekatan tersebut sama.
Heisenberg merumuskan prinsip
ketidakpastiannya pada tahun 1927, dan interpretasi Kopenhagen terbentuk dalam
waktu yang hampir bersamaan. Pada 1927, Paul Dirac menggabungkan mekanika
kuantum dengan relativitas khusus. Dia juga membuka penggunaan teori operator,
termasuk notasi bra-ket yang berpengaruh. Pada tahun 1932, Neumann Janos
merumuskan dasar matematika yang kuat untuk mekanika kuantum sebagai teori
operator.
Pada 1927, percobaan untuk
menggunakan mekanika kuantum ke dalam bidang di luar partikel satuan, yang menghasilkan
teori medan kuantum. Pekerja awal dalam bidang ini termasuk Dirac, Wolfgang
Pauli, Victor Weisskopf dan Pascaul Jordan. Bidang riset area ini dikembangkan
dalam formulasi elektrodinamika kuantum oleh Richard Feynman, Freeman Dyson,
Julian Schwinger, dan Tomonaga Shin'ichirō pada tahun 1940-an. Elektrodinamika
kuantum adalah teori kuantum elektron, positron, dan Medan elektromagnetik, dan
berlaku sebagai contoh untuk teori kuantum berikutnya. Interpretasi banyak
dunia diformulasikan oleh Hugh Everett pada tahun 1956. Teori Kromodinamika
kuantum diformulasikan pada awal 1960-an. Teori yang kita kenal sekarang ini
diformulasikan oleh Polizter, Gross and Wilzcek pada tahun 1975. Pengembangan
awal oleh Schwinger, Peter Higgs, Goldstone dan lain-lain. Sheldon Lee Glashow,
Steven Weinberg dan Abdus Salam menunjukan secara independen bagaimana gaya
nuklir lemah dan elektrodinamika kuantum dapat digabungkan menjadi satu gaya
lemah elektro.
Mekanika kuantum sangat berguna
untuk menjelaskan apa yang terjadi di level mikroskopik, misalnya elektron di
dalam atom. Atom biasanya digambarkan sebagai sebuah sistem di mana elektron
(yang bermuatan listrik negatif) beredar seputar nukleus (yang bermuatan
listrik positif). Menurut mekanika kuantum, ketika sebuah elektron berpindah
dari energi level yang lebih tinggi (misalnya n=2) ke energi level yang lebih
rendah (misalnya n=1),
energi berupa sebuah cahaya partikel, foton,
dilepaskan:
E= hv
di mana
E adalah energi (J),
h adalah tetapan Planck, h = 6,63 x 10-34 (Js)
v adalah frekuensi dari cahaya (Hz).
E= hv
di mana
E adalah energi (J),
h adalah tetapan Planck, h = 6,63 x 10-34 (Js)
v adalah frekuensi dari cahaya (Hz).
Dalam spektrometer masa, telah
dibuktikan bahwa garis-garis spektrum dari atom yang di-ionisasi tidak kontinu;
hanya pada frekuensi/panjang gelombang tertentu garis-garis spektrum dapat
dilihat. Ini adalah salah satu bukti dari teori mekanika kuantum.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar