Sejarah Fisika Modern

Fisika modern merupakan salah satu bagian dari ilmu Fisika yang mempelajari perilaku materi dan energi pada skala atomik dan partikel-partikel subatomik atau gelombang. Pada prinsipnya sama seperti dalam Fisika Klasik, namun materi yang dibahas dalam Fisika Modern adalah skala atomik atau subatomik dan partikel bergerak dalam kecepatan tinggi. Untuk partikel yang bergerak dengan kecepatan mendekati atau sama dengan kecepatan cahaya, perilakunya dibahas secara terpisah dalam teori relativitas khusus. ). Fisika Modern diawali oleh hipotesa Planck yang menyatakan bahwa besaran energi suatu benda yang beosilasi (osilator) tidak lagi bersifat kontinu, namun bersifat diskrit (kuanta), sehingga muncullah istilah Fisika Kuantum dan ditemukannya konsep dualisme partikel-gelombang. “ Ilmu Fisika Modern dikembangkan pada awal abad 20, dimana perumusan-perumusan dalam Fisika Klasik tidak lagi mampu menjelaskan fenomena- fenomena yang terjadi pada materi yang sangat kecil ”. Fisika modern secara umum dibagi menjadi dua yaitu teori kuantum klasik/lama dan teori kuantum modern. Teori kuantum lama didasari oleh konsep dualisme partikel sebagai gelombang dan gelombang sebagai partikel sedangkan teori kuantum lama dilandasi oleh persamaan Schroedinger untuk menentukan energi partikel atau electron.
  1. Munculnya Fisika Modern
    Kemajuan teori kinetik tidak memuaskan bagi kebanyakan para ahli fisika, karena model atom seperti bola kecil itu dianggap masih belum cukup kelihatannya menentang anggapan mengenai struktur dibagian dalam atom tersebut.
Percobaan Michelson-Morley, salah satu percobaan paling penting dan masyhur dalam sejarah fisika, dilakukan pada tahun 1887 oleh Albert Michelson dan Edward Morley di tempat yang sekarang menjadi kampus Case Western Reserve University. Percobaan ini dianggap sebagai petunjuk pertama terkuat untuk menyangkal keberadaan eter sebagai medium gelombang cahaya. Percobaan ini juga telah disebut sebagai titik tolak untuk aspek teoretis revolusi ilmiah kedua. Albert Michelson dianugerahi hadiah Nobel fisika tahun 1907 terutama untuk melaksanakan percobaan ini.
Dalam percobaan ini Michelson dan Morley berusaha mengukur kecepatan planet Bumi terhadap eter, yang pada waktu itu dianggap sebagai medium perambatan gelombang cahaya. Analisis terhadap hasil percobaan menunjukkan kegagalan pengamatan pergerakan bumi terhadap eter.
Ekperimen Michelson-Morley yang sangat peka tidak mendapatkan gerak bumi terhadap eter. Ini berarti tidak mungkin ada eter dan tidak ada pengertian gerak absolut. Setiap gerak adalah relatif terhadap kerangka acuan khusus yang bukan merupakan kerangka acuan universal. Dalam eksperimen yang pada hakikatnya membandingkan kelajuan cahaya sejajar dengan dan tegak lurus pada gerak bumi mengelilingi matahari, juga eksperimen ini memperlihatkan bahwa kelajuan cahaya sama bagi setiap pengamat, suatu hal yang tidak benar bagi gelombang memerlukan medium material untuk merambat. Eksperimen ini telah meletakkan dasar bagi teori relativitas khusus Einstein yang dikemukakan pada tahun 1905, suatu teori yang sukar diterima pada waktu itu, bahkan Michelson sendiri enggan untuk menerimanya.
TOKOH FISIKA MODERN
  1. SIR ISAAC NEWTON FRS 1643 – 1727
Sir Isaac Newton FRS dilahirkan di Woolsthorpe-by-Colsterworth, Lincolnshire, 4 Januari 1643. Meninggal 31 Maret 1727 dalam usia 84 tahun. Seorang fisikawan, matematikawan, ahli astronomi, filsuf alam, alkimiwan, dan teolog yang berasal dari Inggris.Ia merupakan pengikut aliran heliosentris dan ilmuwan yang sangat berpengaruh sepanjang sejarah, bahkan dikatakan sebagai bapak ilmu fisika klasik. Karya bukunya “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” yang diterbitkan pada tahun 1687 dianggap sebagai buku paling berpengaruh sepanjang sejarah sains. Buku ini meletakkan dasar-dasar mekanika klasik.
  1. GALILEO GALILEI 1564 – 1642
Galileo Galilei dilahirkan di Pisa, Tuscany, Italia, pada tanggal 15 Februari 1564. Sebagai seorang matematikawan, ayahnya berharap Galileo menjadi seorang dokter gaji dokter sangat besar dibandingkan dengan matematikawan. Mengikuti kehendak ayahnya, Galileo masuk jurusan kedokteran, Universitas Pisa.
  1. LEONHARD EULER 1707-1783
Di abad ke-17 Swiss punya seorang matematikus dan ahli fisika yang teramat brilian dan ilmuwan terkemuka sepanjang masa. Orang itu Leonhard Euler. Hasil karyanya mempengaruhi penggunaan semua bidang fisika dan di banyak bidang rekayasa.
Hasil matematika dan ilmiah Euler betul-betul tak masuk akal. Dia menulis 32 buku lengkap, banyak diantaranya terdiri dari dua jilid, beratus-ratus artikel tentang matematika dan ilmu pengetahuan. Orang bilang, kumpulan tulisan-tulisan ilmiahnya terdiri dari lebih 70 jilid! Kegeniusan Euler memperkaya hampir segala segi matematika murni maupun matematika siap pakai, dan sumbangannya terhadap matematika fisika hampir tak ada batasnya untuk penggunaan.
Euler khusus ahli mendemonstrasikan bagaimana hukum-hukum umum mekanika, yang telah dirumuskan di abad sebelumnya oleh Isaac Newton, dapat digunakan dalam jenis situasi fisika tertentu yang terjadi berulang kali. Misalnya, dengan menggunakan hukum Newton dalam hal gerak cairan, Euler sanggup mengembangkan persamaan hydrodinamika. Juga, melalui analisa yang cermat tentang kemungkinan gerak dari barang yang kekar, dan dengan penggunaan prinsip-prinsip Newton. Dan Euler berkemampuan mengembangkan sejumlah pendapat yang sepenuhnya menentukan gerak dari barang kekar. Dalam praktek, tentu saja, obyek benda tidak selamanya mesti kekar. Karena itu, Euler juga membuat sumbangan penting tentang teori elastisitas yang menjabarkan bagaimana benda padat dapat berubah bentuk lewat penggunaan tenaga luar.
Euler juga menggunakan bakatnya dalam hal analisa matematika tentang permasalahan astronomi, khusus menyangkut soal “tiga-badan” yang berkaitan dengan masalah bagaimana matahari, bumi, dan bulan bergerak di bawah gaya berat mereka masing-masing yang sama. Masalah ini –suatu masalah yang jadi pemikiran untuk abad ke-21– belum sepenuhnya terpecahkan. Kebetulan, Euler satu-satunya ilmuwan terkemuka dari abad ke-18 yang (secara tepat, seperti belakangan terbukti) mendukung teori gelombang cahaya.
  1. MAX PLANCK 1858 – 1947
Max Planck dilahirkan di Kiel dan belajar di Munich dan Berlin. Seperti banyak ahli fisika, ia seorang pemain musik yang baik, selain itu ia juga senang mendaki gunung. dalam tahun 1900, setelah 6 tahun ia bekerja di Universitas Berlin, Planck mendapatkan bahwa kunci pemahaman radiasi benda hitam ialah anggapan bahwa pemancaran dan penyerapan radiasi terjadi dalam kuantum energi hv. Penemuan yang menghasilkan hadiah Nobel dalam tahun 1918 ini, sekarang dianggap sebagai tonggak dari fisika modern. Selama bertahun-tahun Max Planck sendiri menyangsikan kenyataan fisis dari kuantum energi ini. Walaupun selama Hitler berkuasa Max Planck tetap ada di Jerman, ia memperotes perlakuan Nazi pada ilmuwan Yahudi dan sebagai akibatnya ia harus melepaskan kedudukannya sebagai Presiden Institute Kaiser Wilhelm. Setelah perang dunia kedua, Institute itu diberi nama Planck dan ia kembali menjabat kedudukan presiden sampai akhir hayatnya.
  1. ALBERT EINSTEIN 1879–1955
Albert Einstein (14 Maret 1879–18 April 1955) adalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang dipandang luas sebagai ilmuwan terbesar dalam abad ke-20. Dia mengemukakan teori relativitas dan juga banyak menyumbang bagi pengembangan mekanika kuantum, mekanika statistik, dan kosmologi. Dia dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1921 untuk penjelasannya tentang efek fotoelektrik dan “pengabdiannya bagi Fisika Teoretis”.
Setelah teori relativitas umum dirumuskan, Einstein menjadi terkenal ke seluruh dunia, pencapaian yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan. Di masa tuanya, keterkenalannya melampaui ketenaran semua ilmuwan dalam sejarah, dan dalam budaya populer, kata Einstein dianggap bersinonim dengan kecerdasan atau bahkan jenius. Wajahnya merupakan salah satu yang paling dikenal di seluruh dunia.

6.    WERNER HEISENBERG 1901-1976

Pada tahun-tahun permulaan abad ke-20 sudah mulai terasa dan makin lama makin nyata betapa hukum yang berlaku di bidang mekanika tak mampu menjangkau dan memaparkan tingkah laku partikel yang teramat kecil seperti atom, apalagi partikel sub atom. Apabila hukum lama yang sudah diterima umum dapat memecahkan permasalahan dengan sempurna sepanjang menghadapi ihwal benda makroskopik (benda yang jauh lebih besar ketimbang atom) tidaklah demikian halnya jika berhadapan dengan benda yang teramat lebih kecil. Ini bukan saja membikin pusing kepala tetapi sekaligus juga teka-teki yang tak terjawab.

Di tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika, suatu rumus yang teramat sangat radikal, jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus klasik Newton. Teori rumus baru ini –sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh orang-orang sesudah Heisenberg–sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang. Rumus itu hingga kini bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem fisika, tak peduli yang macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun.

7.     PAUL DIRAC 1902 – 1984

8 Agustus 1902, lahirlah seorang anak yang diberi nama Paul Andrien Maurice Dirac di Bristol Inggris. Siapa sangka di kemudian hari anak yang bernama Paul Dirac ini akan menjadi fisikawan besar Inggris yang namanya dapat disejajarkan dengan Newton, Thomson, dan Maxwell. Melalui teori kuantumnya yang menjelaskan tentang elektron, Dirac menjelma menjadi fisikawan ternama di dunia dan namanya kemudian diabadikan bagi persamaan relativistik yang dikembangkannya yaitu persamaan Dirac.
Dirac kecil tumbuh dan besar di Bristol. Ayahnya yang berasal dari Swiss bernama Charles lahir di kota Monthey dekat Geneva pada tahun 1866 dan kemudian pindah ke Bristol Inggris, untuk menjadi guru bahasa Prancis di Akademi Teknik Merchant Venturers. Ibunya bernama Florence Holten, wanita yang lahir di Liskeard pada tahun 1878 dan menjadi pustakawan di kota Bristol. Ayah dan Ibu Dirac menikah di Bristol pada tahun 1899 dan memiliki tiga orang, anak dua laki-laki (dimana Paul adalah yang lebih muda) dan seorang perempuan. Setelah menyelesaikan pendidikan SMA dan sekolah teknik, Paul Dirac melanjutkan studi di Jurusan teknik elektro Universitas Bristol pada tahun 1918 untuk belajar menjadi insinyur teknik elektro. Pilihannya ini diambil berdasarkan anjuran ayahnya yang menginginkan Paul mendapatkan pekerjaan yang baik.
Pada tanggal 20 oktober 1984 Paul Dirac meninggal dunia pada usia 82 tahun, sebagai peraih hadiah nobel fisika tahun 1933 dan anggota British order of merit tahun 1973. Paul Dirac merupakan fisikawan teoretis Inggris terbesar di abad ke-20. Pada tahun 1995 perayaan besar diselenggarakan di London untuk mengenang hasil karyanya dalam fisika. Sebuah monumen dibuat di Westminster Abbey untuk mengabadikan namanya dan hasil karyanya, di mana di sini dia bergabung bersama sejumlah monumen yang sama yang dibuat untuk Newton, Maxwell, Thomson, Green, dan fisikawan-fisikawan besar lainnya. Pada monumen itu disertakan pula Persamaan Dirac dalam bentuk relativistik yang kompak. Sebenarnya persamaan ini bukanlah persamaan yang digunakan Dirac pada saat itu, tetapi kemudian persamaan ini digunakan oleh mahasiswanya.
  1. RICHARD PHILIPS FEYNMAN 1918 – 1988
Marc Kac, seorang matematikawan, terhadap koleganya Feynman. Pria berdarah Yahudi ini dilahirkan pada 11 Mei 1918 di Far Rockaway, New York, Amerika Serikat. Ayahnya seorang penjual pakaian seragam militer. Ia mendidik Feynman dengan beraneka ragam ilmu pengetahuan alam. Hal ini ternyata memancing sifat ingin tahu yang besar dari Feynman muda yang kemudian berperan besar dalam kariernya kelak.
Selesai menyelesaikan kuliah sarjananya di jurusan Fisika, Massachusetts Institute of Technology (MIT) pada tahun 1939, Feynman meneruskan pendidikannya ke Princeteon University. Di sanalah dia bertemu dan digembleng astro-fisikawan terkenal, John Wheeler.
Ketika Feynman menjadi pembicara saat seminar berkala (student seminar), tidak tanggung-tanggung John Wheeler mengundang beberapa fisikawan tersohor saat itu termasuk Albert Einstein. Kenyataannya Einstein pun datang dan ikut bertanya. Feynman menyelesaikan jenjang S-3 dan meraih gelar Ph.D. pada tahun 1942.
  1. NIELSBOHR
Niels Bohr (7 Oktober 1885–18 November 1962) adalah seorang ahli fisika dari Denmark dan pernah meraih hadiah Nobel Fisika pada tahun 1922. Pada tahun 1913 Bohr telah menerapkan konsep mekanika kuantum untuk model atom yang telah dikembangkan oleh Ernest Rutherford, yang menggambarkan bahwa atom tersusun dari inti atom (nukleus) yang dikelilingi oleh orbit elektron. Putranya, Aage Niels Bohr, juga penerima Hadiah Nobel.
Konsep fisika modern
Untuk dapat menjelaskan fenomena-fenomena yang terjadi pada materi yang sangat kecil (fenomena mikroskopis), alur fakta yang terjadi ialah sebagai berikut.
  Pada akhir abad ke 19, ditemukan adanya ketidaksamaan antara ilmu Mekanika Klasik dengan teori Klasik dan hanya dapat diselesaikan menggunakan ilmu Fisika Modern. Permasalahan :
Elektrodinamika klasik tanpa relativitas memperkirakan bahwa kecepatan cahaya adalah relatif konstan dengan Luminiferous aether.
Usaha untuk memecahkan masalah menggunakan konsep Fisika Modern :
      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.
    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.
Perbedaan Fisika Klasik dan Fisika Modern
  • fisika klasik menyuguhkan kepastian. Apabila kita mempunyai sistem pergerakan sebuah benda, kita dapat dengan yakin memastikan posisi benda tersebut untuk beberapa detik, jam, atau hari mendatang, sedangkan fisika modern hanya menyajikan satu: probabilitas. Kemungkinan. Tidak ada yang pasti di dalam fisika modern. Anda bisa memastikan posisi suatu benda di satu titik? Berarti anda telah salah.
  • fisika klasik untuk dunia kasat mata dengan kondisi; terutama kecepatan yang “normal”,
    sementara fisika modern memang digunakan untuk pendekatan yang lebih “super” dunia2 yang sangat besar atau sangat kecil.
  • Fisika klasik tidak mampu menjelaskan fenomena yang terjadi pada materi yang sangat kecil (fenomena mikroskopis). Fenomena mikroskopis yaitu fenomena-fenomena yang tidak dapat dilihat secara langsung, seperti elektron, proton, neutron, atom, dan sebagainya. Sedangkan fisika modern mampu menjelaskan fenomena-fenomena tersebut karena para fisikawan telah menemukan ilmu-ilmu baru dalam teori – teori baru.
Tokoh-tokoh besar dalam fisika klasik  antara lain :  Descartes, Galileo, Johannes Keppler, Isaac Newton,  James Clerk Maxwell, Thomas Young, Fresnell, dan juga Huygens. Tokoh-tokoh besar dalam fisika modern antara lain : , Max Planck , Albert Einstein , Niels Bohr , Louis de Broglie , Werner Karl Heisenberg, Erwin Schrödinger , Heisenberg, Paul Dirac, Neumann Janos , Hugh Everett , Polizter,Gross and Wilzcek.
KONSEP FISIKA MODERN
Fisika Modern secara umum dibagi menjadi dua bagian pembahasan yaitu Teori kuantum lama dan Teori Kuantum Modern. Bahasan Fisika modern digambarkan dalam diagram seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Teori Kuantum lama memperkenalkan besaran-besaran fisika, seperti energi merupakan besaran diskrit bukan besaran kontinu seperti halnya dibahas dalam mekanika klasik. Teori kuantum lama diawali oleh hipotesa Planck yang menyatakan bahwa energi yang dipancarkan oleh sumber (berupa osilator) bersifat kuanta/diskrit karena hanya bergantung pada frekuensinya bukan pada amplitudo seperti dalam mekanika klasik dimana besaran amplitudo tidak terbatas (kontinu). Pada tahun 1900 Max-Planck merumuskan besaran energi yang bersifat diskrit dalam merumuskan energi yang dipancarkan oleh benda hitam yaitu :
E = nhf
dimana n = 1, 2, 3, … dan h = 6,626 x 10-34 Joule/detik (konstanta Planck). Albert Einstein pada tahun 1905 menggunakan konstanta Planck dalam merumuskan energi yang dipancarkan oleh berkas cahaya/foton (penemuan efek fotolistrik).
KONSEP FISIKA KLASIK
II.Konsep yang ditemukan
Dari tahun 1870 sampai dengan 1875, edison melakukan pembaharuan pada system telegraf, dengan puncaknya pada penenuan suatu system dimana empat macam pesan dapat dikirimkan sekaligus melalui suatu kawat.
Pada tahun 1870, edison bekerja sama dengan christopher soles bapak media ketik. dalam kerja sama ini edison berhasiul menyempurnahkan mesik ketik. pada tahun 1876, edison juga berhasil menyempurnahkan system telepon alezander graham bell. ia juga menemukan mikrofon. pada tahun 1877, edison menampilkan penemuan yang paling disenaginya. penemuan itu adalah alat perekam yan disebutnya “phonograph”. alat ini menggunakan suatu silinder dibunkus kertas timah, diputar dengan tangan sementara sepucuk jarum mengikuti jalur yang ada pada silinder tersebut. pada tahun 1877, edison mendapat hak paten “phonograph” yaitu alat yan dapat mencatat getaran suara.
Pada tahun 1878 dengan menggunakan cara coba-coba, edison mulai menyelidiki pengembangan bola lampu pijar, ribuan percobaan yang dibuatnya sebelum mencapai hasil dengan menggunakan arang dari benang katun sebagai pijar yang ditaruh di tempat hampa udara hingga tidak terbakar habis dan katup udara di dasar bola lampu. arang benang jadi mengeluarkan sinar pijar yang terang. pada tanun 1979, edison membuat lampu pijar yang pertama dan hak paten lampu pijar didapatkan pada tahun 1880. tahun 1883, edison menemukan efek aliran elektroin pada filament.
  1. Konsep masa depan

Untuk perkembangan konsep kedepan, kita dapat menggunakan alat-alat perekam dengan memakai berbagai peralatan yang lebih baik, yakni kita dapat mengakses/mengirim imformasi, pesan, gambar secara langsung dari pikiran kita ke pikiran orang yang kita ingginkan. selain itu juga, untuk keadaan krisis listrik yang sekarang sedang kita hadapi, dengan komsep pembuatan lampu pijar yang telah ditemukan edison, kita dapat membuat lampu pijar tenaga matahari yang dapat menerangi satu kota dengan kapasitas tertentu.

Komentar

Posting Komentar