Buku Sejarah Fisika

SEJARAH PERKEMBANGAN Muhammad Hilal Sudarbi

1

Muhammad Hilal Sudarbi | Sejarah Perkembangan Fisika

KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, karena atas segala penyelenggaraan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan dan peunilasn buku ini ini dengan baik, teristimewah kepada Dosen Pengasuh Mata Kuliah Sejarah Fisika Ibu Yusnianti S.Si, M.Pd yang telah memberikan tugas dan tannggung jawab terhadap penulis sebagai mahasiswa untuk membuat buku ini. Fisika merupaka ilmu fundamental yang menjadi tulang puungggung bagi perkembangn ilmu pengetahuan dan teknoloi. Kontribusi fisika pada disiplin ilmu lain mendorong laju perkembangan cabang-cabang ilmu baru, bahkan sampai menyentuh sendi-sendi ilmu ekonomi yang ditandai dengan munculnya cabang ilmu baru Buku Sejarah Perkembangan Sejarah Fisika ini tersusun sangat sederhana dan sistematis. Sajian materi yang terdapat didalamnya disusun sedemikian rupa sehingga diharapkan pembaca akan lebih mudah, dalam memahami materi yang disajikan, mulai dari perkembangan fisika klasik, modern, mekanika, ilmu panas, optik dan astronomi Penulis menyadari makalah ini jauh dari kata sempurna, masih banyak lubnag yang terliang dan masih banyak rong yangg teranagh. Oleh karena itu, adalah suatu kehormatan besar bagi penulis untuk semua saran, koreksi dan kritikan dari pembaca yang bersifat membangun guna kebaikan dalam penulisan di kemudian hari. Akhir kata, semoga buku ini dapat bermanfaat bagi pembaca maupun penulis sendiri, sebagai ilmuwan dan pendidik masa depan bangsa. Semoga ada buku ini dapat membantu semua golongan dalam mengembangkan pengetahuan mengenai Sejarah perkembangan Fisika. Diakhir kata, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua saya sebagai cerminan kehidupan saya, yang banyak memotivasi untuk berkreasi, subanagn finansial dan dukungan moril, Rezki Afifah sebaga calon pendamping hidup untuk semangat dan dukunganya disegala aspek pembuatan buku ini, dan teman-teman prodi Pendidikan Fisika Undana angkatan 2015 untuk kritikan serta solusi. Terima kasih kepada pihak-pihak yang membantu dalam menyelesaikan pembuatan buku ini. Kupang, 20 April 2015

Muhammad Hilal Sudarbi

2


Daftar Isi Kata Pengantar .......................................................................................................................2 Daftar Isi ..................................................................................................................................3 BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................................4 A. Latar Belakang ............................................................................................................4 B. Tujuan ..........................................................................................................................5 BAB II PEMBAHASAN .........................................................................................................6 A. Penadahuluan ..............................................................................................................6 B. Perkembangan Fisika Klasik .....................................................................................6 C. Perkembangan Fisika Modern ..................................................................................10 D. Perkembangan Fisika Mekanika ...............................................................................11 E. Perkembangan Fisika Ilmu Panas .............................................................................13 F. Perkembangan Fisika Optik ......................................................................................23 G. Perkembangan Fisika Astronomi ..............................................................................23 BAB III EVALUASI A. Soal ...............................................................................................................................4 B. Kunci Jawaban ............................................................................................................5 BAB III PENUTUP .................................................................................................................24 A. Kesimpulan ..................................................................................................................24

DAFTAR PUSTAKA

3


LATAR BELAKANG

Fisika merupakan salah satu ilmu pengetahuan terpenting dalam peradaban manusia, fisika memang menempati posisi yang terbilang istimewa dalam kehidupan manusia. Fenomena dalam kehidupan ini sangatlah menarik rasa ingin tahu manusia. Sebuah bukti adalah adanya sejarah para ilmuan yang mencoba untuk mengamati dan mempelajari fenomena alam tersebut. Dalam bergulirnya waktu, tidak bisa dipungkiri bahwa ilmu fisika mengalami banyak perkembangan dalam berbagai bidang. Bidang tersebut diantaranya adalah bidang fisika klasik dan fisika modern, bidang panas dan mekanika serta bidang optik dan astronomi. Perjalanaan waktu yang panjang itulah yang menyediakan sumber ilmu yang dipakai sekarang. Namun kenyataan bahwa sampai sekarang masih dilakukan penelitian untuk menyempurnakan ilmu itu sendiri. Sejak jaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari jagad raya, seperti bentuk bumi dan sifat dari objek celestial seperti matahari dan bulan. Sejarah fisika dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa, memperjelas pandangan,menyikapi perubahan suhu, menyikapi benda yang selalu jatuh ke bawah. 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. Ilmu yang berkembang inilah yang perlu dikaji dalam pengkajian ini

4


Berbeda dengan zaman sekarang, perkembangan fisika pada zaman sekarang begitu pesat seiring dengan temuan temuan terbaru seperti penemuan akan pengobservasian fenomenafenomena alam dengan alat-alat canggih. Mengkaji ilmu fisika adalah hal yang sangat menarik, sehingga menjadikan perkembangan ilmu sejarah berjalan dan selalu berkembang, sehingga dalam mempelajarinya perlu di ketahui sejarah fisika itu sendiri. Sejarah fisika sangat penting untuk dipelajari, terutama dalam hubungannya dengan kegiatan pembelajaran di sekolah. Sejarah fisika sepanjang yang telah diketahui dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan harapan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan didalam bidang dunia benda, matematika dan filosofi, namun juga melalui teknologi membawa perubahan dalam dunia masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsungterjadi 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 (era fisika modern). Oleh karena itu kita perlu mempelajari tiap perkembangan ilmu fisika tiap periodenya.

5


TUJUAN

1. Mengatahui dan memahami sejarah perkembangan fisika klasik 2. Mengetahui kronologi perkembangan fisika modern 3. Mengetahui sejarah perkembangan ilmu mekanika beserta para ahli 4. Mengetahui sejarah perkembangan ilmu panas 5. Mengetahui sejarah perkembangan ilmu optik 6. Mengetahui sejarah perkembangan ilmu astronomi

6


Pendahuluan Fisika adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Fisikawan mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos. Ilmu fisika merupakan ilmu yang snaagt fundamental dalam perkembangan peradaban dunia modern. Dalam perkembangannya, ilmu fisika mencakup berbagai macam sub-sub ilmu pengetahuan. Diantaranya mulai dari perkembangan fisika klasik, modern, mekanika, ilmu panas, optik dan astronomi mempunyai peranan yang penting atau pengaruh yang sangat besar dalam perkembangan ilmu fisika. Berbagai macam teknologi modern dibuat berdasarkan teori dan ilmu yang ada dalam dunia fisika Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika. Sejak jaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari jagad raya, seperti bentuk bumi dan sifat dari objek celestial seperti matahari dan bulan. 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.

7


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. Daftar persoalan dimana fisikawan harus pecahkan terus bertambah dari waktu ke waktu. Beberapa teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak tergantung dari istilah filosofi, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen sistematik seperti yang populer sekarang ini. Perkembangan Fisika modern akan membahas hala yang ada menganai dunia fisika modern, dimana 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. Ilmu Fisika Modern dikembangkan pada awal abad 20, dimana perumusan-perumusan dalam Fisika Klasik tidak lagi mampu menjelaskan fenomenafenomena yang terjadi pada materi yang sangat kecil. 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. Konsep dualisme dan besaran kuanta ini merupakan dasar dari Fisika Modern. Perkembangn fisika selanjutatnya akan membahas mengenai Perkembangan Fisika mekanika. Masalah mekanika merupakan hal yang cukup penting dalam perkembangan ilmu fisika untuk kita pelajari karena masalah mekanika sangat erat kaitannya dengan peristiwa yang tejadi dalam kehidupan kita sehari-hari. Sebagaimana kita ketahui bahwa fisika merupakan ilmu yang mempelajari gejala alam yang dapat diamati dan diukur, dan kasus mekanika merupakan salah satu gejala alam yang dapat diamati dan diukur.

8


Dalam perkembangannya, mekanika dibagi dalam menjadi dua yaitu mekanika klasik dan mekanika kuantum. Mekanika klasik dititik beratkan pada benda-benda yang bergerak dengan kecepatan jauh dibawah kecepatan cahaya, sedangkan mekanika kuantum dititik beratkan pada benda-benda yang bergerak mendekati kecepatan cahaya. Dalam perkembangannya fisika selanjutnya ialah perkembang ilmu panas, ilmu panas atau sering disebut termodinamika dalam bidang fisika adalah sesuatu yang tak dapat dipungkiri lagi bahwa, ilmu panas (termodinamika) mempunyai peranan yang penting atau pengaruh yang sangat besar dalam perkembangan ilmu fisika. Berbagai macam teknologi modern dibuat berdasarkan teori dan ilmu termodinamika. Perkembangan ilmu optik, tak lumput dalam peran fisika pada umumnya serta keseluruhannya. optika adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku dan sifat cahaya dan interaksi cahaya dengan materi. Optika menerangkan dan diwarnai oleh gejala optis. Kata optik berasal dari bahasa Latin “ὀπτική”, yang berarti tampilan. Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian dari keelektromagnetan. Beberapa gejala optis bergantung pada sifat kuantum cahaya yang terkait dengan beberapa bidang optika hingga mekanika kuantum. Dalam prakteknya, kebanyakan dari gejala optis dapat dihitung dengan menggunakan sifat elektromagnetik dari cahaya, seperti yang dijelaskan oleh beberapa ilmuwan Yang terakhir ialah perkembangn ilmu astronomi, ilmu astronomi merupakan ilmu kosmis yang mempelajari bagaimana benda langit, dan alam semesta ini, merupakan cabang ilmu fisika yang tidak hanya penting namun turut berperan dalam peradapan manusia, diantaranya di temukan planet-planet yang diklaim dapat menunjang kehidupan serta penemuaan - penemuan lainnya Demikannlah sekelumit gambaran betapa luas dan maju perkembangan fisika berdasarkan keenam sub-sub bagian tersebut, mempelajari fisika bukan berarti menguasai penggunaan rumus semata, tetapi harusah dibarengi oleh pengetahuan menenai sejarahnya, tentu kita akan lebih memahami apa yang kita hadapai di persoalan kedepan serta dapat memotivasi dan mengambil hikmah dalam menguasai sejrah fisika

9


Perkembangan Fisika Klasik

Fisika klasik adalah fisika yang didasari prinsip-prinsip yang dikembangkan sebelum bangkitnya teori kuantum, biasanya termasuk teori relativitas khusus dan teori relativitas umum. Cabang-cabang yang termasuk fisika klasik antara lain adalah, mekanika klasik (hukum gerak Newton, Lagrangian dan mekanika Hamiltonian), Elektrodinamika klasik (persamaan Maxwell), termodinamika klasik dan teori Chaos klasik. Dibandingkan dengan fisika klasik, fisika modern adalah istilah yang lebih longgar, yang dapat merujuk hanya pada fisika kuantum atau secara umum pada fisika abad XX dan XXI dan karenanya selalu mengikut sertakan teori kuantum dan juga dapat termasuk relativitas. Pada awal abad XVII, Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk memastikan kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains. Galileo memformulasikan dan berhasil mengetes beberapa hasil dari dinamika mekanik, terutama Hukum Inert. Pada 1687, Isaac Newton menerbitkan Filosofi Natural Prinsip Matematika, memberikan penjelasan yang jelas dan teori fisika yang sukses: Hukum Gerak Newton, yang merupakan sumber dari mekanika klasik; dan Hukum Gravitasi Newton, yang menjelaskan gaya dasar gravitasi. Kedua teori ini cocok dalam eksperimen. Prinsipia juga memasukan beberapa teori dalam dinamika fluid. Mekanika klasik dikembangkan besar-besaran oleh Joseph-Louis de Lagrange, William Rowan Hamilton, dan lainnya, yang menciptakan formula, prinsip, dan hasil baru. Hukum Gravitas memulai bidang astrofisika, yang menggambarkan fenomena astronomi menggunakan teori fisika. Sejak abad XVIII dan seterusnya, termodinamika dikembangkan oleh Robert Boyle, Thomas Young, dan banyak lainnya. Pada 1733, Daniel Bernoulli menggunakan argumen statistika dalam mekanika klasik untuk menurunkan hasil termodinamika, memulai bidang mekanika statistik. Pada 1798, Benjamin Thompson mempertunjukkan konversi kerja mekanika

10


ke dalam panas, dan pada 1847 James Joule menyatakan hukum konservasi energi, dalam bentuk panas dan juga dalam energi mekanika. Sifat listrik dan magnetisme dipelajari oleh Michael Faraday, George Ohm, dan lainnya. Pada 1855, James Clerk Maxwell menyatukan kedua fenomena menjadi satu teori elektromagnetisme, dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Perkiraan dari teori ini bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Budaya penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan teori dan eksperimen. Sejak abad XX, kebanyakan fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoritis atau fisika eksperimental saja, dan pada abad XX, sedikit saja yang berhasil dalam kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses. Teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaskan teori yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu contohnya adalah teori-M, teori populer dalam fisika energi-tinggi, karena eksperimen untuk mengujinya belum pernah disusun. Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih besar daripada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya. Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai teori Chaos ditemukan pada abad XX, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori tersebut. Riset dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar, mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan yang kita temui setiap hari, yang berasal dari

11


properti dan interaksi mutual dari atom. Bidang fisika atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual atom dan molekul, dan cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang fisika partikel, juga dikenal sebagai "fisika energi-tinggi", mempelajari properti partikel super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang membentuk benda lainnya. Terakhir, bidang astrofisika menerapkan hukum fisika untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya dalam tata surya ke jagad raya secara keseluruhan. Riset fisika mengalami kemajuan konstan dalam banyak bidang, dan masih akan tetap begitu jauh di masa depan. Dalam fisika benda kondensi, masalah teoritis tak terpecahkan terbesar adalah penjelasan superkonduktivitas suhu-tinggi. Banyak usaha dilakukan untuk membuat spintronik dan komputer kuantum bekerja. Dalam fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk fisika di luar model standar telah mulai menghasilkan. Yang paling terkenal adalah penunjukan bahwa neutrino memiliki massa bukannol. Hasil eksperimen ini nampaknya telah menyelesaikan masalah solar neutrino yang telah berdirilama dalam fisika matahari. Fisika neutrino besar merupakan area riset eksperimen dan teori yang aktif. Dalam beberapa tahun ke depan, pemercepat partikel akan mulai meneliti skala energi dalam jangkauan TeV, yang di mana para eksperimentalis berharap untuk menemukan bukti untuk Higgs boson dan partikel supersimetri. Para teoris juga mencoba untuk menyatukan mekanika kuantum dan relativitas umum menjadi satu teori gravitasi kuantum, sebuah program yang telah berjalan selama setengah abad, dan masih belum menghasilkan buah. Kandidat atas berikutnya adalah Teori-M, teori superstring, dan gravitasi kuantum loop. Banyak fenomena astronomikal dan kosmologikal belum dijelaskan secara memuaskan, termasuk keberadaan sinar kosmik energi ultra-tinggi, asimetri baryon, pemercepatan alam semesta dan percepatan putaran anomali galaksi. Meskipun banyak kemajuan telah dibuat dalam energi-tinggi, kuantum, dan fisika astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut sistem kompleks, chaos, atau turbulens masih dimengerti sedikit saja. Masalah rumit yang sepertinya dapat dipecahkan oleh aplikasi pandai dari dinamika dan mekanika, seperti pembentukan tumpukan pasir, "node" dalam air "trickling", teori katastrof, atau pengurutan-sendiri dalam koleksi heterogen yang bergetar masih tak terpecahkan. Fenomena rumit ini telah menerima perhatian yang semakin banyak sejak 1970-an untuk beberapa alasan, tidak lain dikarenakan kurangnya metode matematika modern dan komputer yang dapat menghitung sistem kompleks untuk dapat dimodelin dengan cara baru.

12


Hubungan antar disiplin dari fisika kompleks juga telah meningkat, seperti dalam pelajaran turbulens dalam aerodinamika atau pengamatan pola pembentukan dalam sistem biologi. Pada 1932, Horrace Lamb meramalkan: Saya sudah tua sekarang, dan ketika saya meninggal dan pergi ke surga ada dua hal yang saya harap dapat diterangkan. Satu adalah elektrodinamika kuantum, dan satu lagi adalah gerakan turbulens dari fluida. Dan saya lebih optimis terhadap yang pertama.

Dalam fisika klasik membahas mengenai : -

Mekanika Klasik

-

Elektrodinamika Klasik

-

Termodinamika Klasik

a. Mekanika Klasik

Mekanika klasik di sini menggambarkan dinamika partikel atau sistem partikel. Dinamika partikel demikian, ditunjukkan oleh hukum-hukum Newton tentang gerak, terutama oleh hukum II Newton. Hukum ini menyatakan, “Sebuah benda yang memperoleh pengaruh gaya atau interaksi akan bergerak sedemikian rupa sehingga laju perubahan waktu dari momentum sama dengan gaya tersebut”. Sebuah benda bermassa m yang bergerak dengan kecepatan v memiliki energi kinetik yang didefinisikan oleh : ⁄ dan momentum linear p yang didefinisikan oleh :

Hukum-hukum gerak Newton baru memiliki arti fisis, jika hukum-hukum tersebut diacukan terhadap suatu kerangka acuan tertentu, yakni kerangka acuan inersia (suatu kerangka acuan yang bergerak serba sama – tak mengalami percepatan). Prinsip Relativitas Newtonian menyatakan, “Jika hukum-hukum Newton berlaku dalam suatu kerangka acuan maka hukumhukum tersebut juga berlaku dalam kerangka acuan lain yang bergerak serba sama relatif terhadap kerangka acuan pertama”. Konsep partikel bebas diperkenalkan ketika suatu partikel bebas dari pengaruh gaya atau interaksi dari luar sistem fisis yang ditinjau (idealisasi fakta fisis

13


yang sebenarnya). Gerak partikel terhadap suatu kerangka acuan inersia tak gayut (independen) posisi titik asal sistem koordinat dan tak gayut arah gerak sistem koordinat tersebut dalam ruang. Dikatakan, dalam kerangka acuan inersia, ruang bersifat homogen dan isotropik. Jika partikel bebas bergerak dengan kecepatan konstan dalam suatu sistem koordinat selama interval waktu tertentu tidak mengalami perubahan kecepatan, konsekuensinya adalah waktu bersifat homogen.

b. Elektrodinamika Klasik Persamaan Maxwell adalah himpunan empat persamaan diferensial parsial yang mendeskripsikan sifat-sifat medan listrik dan medan magnet dan hubungannya dengan sumbersumbernya, muatan listrik dan arus listrik, menurut teori elektrodinamika klasik. Keempat persamaan ini digunakan untuk menunjukkan bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Secara terpisah, keempat persamaan ini masing-masing disebut sebagai Hukum Gauss, Hukum Gauss untuk magnetisme, Hukum induksi Faraday, dan Hukum Ampere. Keempat persamaan ini dengan Hukum Lorentz merupakan kumpulan hukum lengkap dari elektrodinamika klasik. Hukum Gauss menerangkan bagaimana muatan listrik dapat menciptakan dan mengubah medan listrik. Medan listrik cenderung untuk bergerak dari muatan positif ke muatan negatif. Hukum Gauss adalah penjelasan utama mengapa muatan yang berbeda jenis saling tarikmenarik, dan yang sama jenisnya tolak-menolak. Muatan-muatan tersebut menciptakan medan listrik, yang ditanggapi oleh muatan lain melalui gaya listrik. Hukum Gauss untuk magnetisme menyatakan tidak seperti listrik tidak ada partikel "kutub utara" atau "kutub selatan". Kutubkutub utara dan kutub-kutub selatan selalu saling berpasangan. Hukum induksi Faraday mendeskripsikan bagaimana mengubah medan magnet dapat menciptakan medan listrik. Ini merupakan prinsip operasi banyak generator listrik. Gaya mekanik (seperti yang ditimbulkan oleh air pada bendungan) memutar sebuah magnet besar, dan perubahan medan magnet ini menciptakan medan listrik yang mendorong arus listrik yang kemudian disalurkan melalui jala-jala listrik. Memori inti magnetik An Wang (1954) adalah penerapan Hukum Ampere. Tiap inti magnetik merupakan satu bit. Hukum Ampere menyatakan bahwa medan magnet dapat ditimbulkan melalui dua cara: yaitu lewat arus listrik (perumusan awal Hukum Ampere), dan dengan mengubah medan listrik (tambahan Maxwell). Koreksi Maxwell terhadap Hukum

14


Ampere cukup penting: dengan demikian, hukum ini menyatakan bahwa perubahan medan listrik dapat menimbulkan medan magnet, dan sebaliknya. Dengan demikian, meskipun tidak ada muatan listrik atau arus listrik, masih dimungkinkann buat memiliki gelombang osilasi medan magnet dan medan listrik yang stabil dan dapat menjalar terus-menerus. Keempat persamaan Maxwell ini mendeskripsikan gelombang ini secara kuantitatif, dan lebih lanjut lagi meramalkan bahwa gelombang ini mestilah memiliki laju tertentu yang universal. Laju ini dapat dihitung cukup dari dua konstanta fisika yang dapat diukur (konstanta elektrik dan konstanta magnetik). Laju yang dihitung untuk radiasi elektromagnetik tepat sama dengan laju cahaya. Cahaya memang merupakan salah satu bentuk radiasi elektromagnetik (seperti juga sinar X, gelombang radio dan lain-lainnya). Dengan demikian, Maxwell memadukan dua bidang yang sebelumnya terpisah, elektromagnetisme dan optika.

c. Termodinamika Klasik Termodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan yang membahas antara panas dan bentuk – bentuk energi lainnya. Michael A Saad dalam bukunya menerangkan Termodinamika merupakan sains aksiomatik yang berkenaan dengan transformasi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Energi dan materi sangat berkaitan erat, sedemikian eratnya sehingga perpindahan energi akan menyebabkan perubahan tingkat keadaan materi tersebut. Hukum pertama dari termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihilangkan namun berubah dari satu bentuk menjadi bentuk yang lainnya. Hukum ini mengatur semua perubahan bentuk energi secara kuantitatif dan tidak membatasi arah perubahan bentuk itu. Pada kenyataannya tidak ada kemungkinan terjadinya proses dimana proses tersebut satu – satunya hasil dari perpindahan bersih panas dari suatu tempat yang suhunya lebih rendah ke suatu tempat yang suhunya lebih tinggi. Pernyataan yang mengandung kebenaran eksperimental ini dikenal dengan hukum kedua termodinamika.

15


A.

Tokoh-tokoh Fisika Klasik

1.

Nicolas Léonard Sadi Carnot Nicolas Léonard Sadi Carnot (lahir di Paris, 1

Juni 1796 – meninggal di Paris, 24 Agustus 1832 pada umur 36 tahun). Carnot menemukan dan merumuskan hukum kedua termodinamika dan memberikan model universal atas mesin panas, sebuah mesin, yang mengubah energi panas ke dalam bentuk energi lain, misalnya energi kinetik (sekarang bernama siklus Carnot). Karyanya yang paling utama adalah "Réflexions Sur La puissance Motrice du Feu" (Refleksi Daya Gerak Api); terbit tahun 1824. Di dalamnya termuat sejumlah asas seperti siklus Carnot, mesin panas Carnot, teorema Carnot, efisiensi termodinamika, dan lain-lain. Nicolas Sadi Carnot meninggal akibat penyakit kolera. Ketika Carnot mulai menulis bukunya, mesin uap telah diakui secara luas di bidang ekonomi dan menjadi penting dalam dunia industri, tetapi belum ada studi ilmiah yang nyata. Newcomen telah menemukan mesin uap piston yang dioperasikan pertama lebih dari satu abad sebelumnya, pada 1712, sekitar 50 tahun setelah itu, James Watt membuat perbaikan yang bertanggung jawab untuk meningkatkan efisiensi dan kepraktisan mesin uap. Mesin Compound (mesin dengan lebih dari satu tahap ekspansi) sudah ditemukan. Pada tahun 1824 prinsip konservasi energi masih kurang berkembang dan kontroversial, dan formulasi yang tepat dari hukum pertama termodinamika masih lebih dari satu dekade, kesetaraan mekanis panas tidak akan dirumuskan selama dua dekade. Teori umum dari panas adalah teori kalori.

16


Mesin Carnot telah diuji coba, dengan cara meningkatkan tekanan uap dan penggunaan cairan, untuk meningkatkan efisiensi mesin. Dalam tahap awal pengembangan mesin, efisiensi mesin yang berguna itu mampu menapai peforma maksimal ketika jumlah bahan bakar dibakar hanya 3%. Dalam model ideal Carnot, kalori diangkut dari suhu panas ke suhu dingin, dan menghasilkan energi, atau dapat diangkut kembali dengan membalik gerakan siklus, konsep ini kemudian dikenal sebagai reversibilitas termodinamika. Kemudian Carnot mendalilkan bahwa tidak ada kalori yang hilang. Proses yang benar-benar reversibel, mesin panas menggunakan reversibilitas siklus adalah mesin panas yang paling efisien. Bukti untuk ini adalah sebagai berikut: bayangkan kita memiliki dua tubuh besar, panas dan dingin. Jika kita beberapa mesin Carnot ini yang membuat aliran panas dari panas ke dingin, jumlah Q untuk setiap siklus, menghasilkan jumlah energi dilambangkan W. Jika kita menggunakan karya ini untuk daya komputer lain, tapi satu yang lebih efisien daripada mesin Carnot, bisa, menggunakan jumlah energi W setiap siklus, membuat jumlah panas, Q '> aliran Q dari dingin ke panas tubuh. Efek bersih adalah aliran Q'-Q panas dari dingin ke panas tubuh, sementara tidak ada pekerjaan bersih dilakukan. Ini akan melanggar hukum kedua termodinamika dan dengan demikian tidak mungkin. Hal ini membuktikan bahwa mesin Carnot adalah mesin panas yang paling efisien.

2.

Count Rumford Benjamin Thompson (sering

dikenal sebagai 'Count Rumford' lahir 26 Maret 1753 – meninggal 21 Agustus 1814 pada umur 61 tahun) adalah penemu, ilmuwan, negarawan, dan tentara terkenal kelahiran Amerika. Benjamin Thompson dilahirkan di Woburn Utara, Massachusetts pada tanggal 26 Maret 1753. Di masa kecilnya, Benjamin

17


Thompson memiliki keterbatasan untuk sekolah sehingga dia lebih banyak belajar sendiri dan kemudian mendapatkan banyak pengetahuan dari teman dan kenalannya. Pada usia 13 tahun, Benjamin Thompson mulai melakukan beberapa pekerjaan seperti menjadi juru tulis seorang importer, pedagang bahan kering, dan kemudian magang di Doctor John Hay of Woburn, dimana Thompson mendapatkan banyak pengetahuan tentang ilmu medis. Bakat Thompson dalam bekerja dengan alat mekanis dan kemampuan bahasanya yang sangat baik membuat John Fowle, salah satu guru lulusan Harvard, membantunya untuk belajar dengan Professor John Winthrop di Harvard. Pada tahun 1772, Thompson meninggalkan kota kelahirannya dan mengajar di salah satu sekolah di Bradford, Massachusetts sambil mempelajari ilmu pengetahuan pada Samuel Williams. Tidak beberapa kemudian, Thompson berpindah mengajar di Concord, New Hampshire atas undangan dari Timothy Walker. Di sana Benjamin Thompson hidup menumpang dan kemudian menikahi anak dari tuan rumahnya, Sarah Walker Rolfe yang merupakan janda kaya di daerah Concord. Istrinyalah yang memperkenalkan Thompson pada Gubernur Wentworth dari New Hampshire dan mengangkatnya menjadi mayor di New Hampshire Militia. Tahun 1975, Benjamin Thompson meneliti tentang gaya pada bubuk mesiu dan membangun sistem sinyal kelautan yang baru bagi tentara Inggris. Kontribusinya yang terbesar pada dunia Fisika adalah pemikirannya tentang teori kalor. Pada akhir abad ke-18, teori kalori yang dipercaya adalah bahwa kalor merupakan fluida yang dapat mengalir ke dalam tubuh ketika dipanaskan dan mengalir keluar ketika didinginkan. Saat Thompson meneliti tentang bubuk mesiu, Benjamin Thompson menemukan adanya penyimpangan atau anomali yang tidak dapat dijelaskan dengan teori kalori. Di dalam laporannya kepada Royal Society yang berjudul "An Experimental Enquiry concerning the Source of Heat excited by Friction" (1798), Benjamin Thompson mengajukan suatu teori baru yang menyatakan bahwa kerja mekanis akan menghasilkan kalor dan kalor tersebut merupakan suatu bentuk gerak. Teori tersebut berhasil memberikan penjelasan mengapa panas yang dihasilkan dari gesekan peluru meriam (bubuk mesiu) tidak akan pernah habis. Peristiwa tersebut tidak dapat dijelaskan dengan teori kalori terdahulu. Di dalam laporan tersebut terdapat perhitungan jumlah kuantitas kalor yang diproduksi oleh energi mekanis. Teori yang dikemukakan Thompson bertentangan dengan teori kalori yang terdahulu dan banyak orang pada saat itu yang tidak yakin dengan Thompson hingga James Maxwell mengemukakan teori kinetik kalor pada tahun 1871.

18

Penemuan-penemuan


Thompson lainnya adalah kompor, oven, ketel ganda, dan pakaian penahan panas, sert mengembangkan cerobong asap dan tungku perapian yang ada.

1.

Julius Robert von Mayer Julius Robert von Mayer (lahir di Heilbronn, Baden-

Württemberg, Jerman, 25 November 1814 – meninggal di Heilbronn, Baden-Württemberg, Jerman, 20 Maret 1878 Pada umur 63 tahun) adalah dokter dan fisikawan Jerman yang merupakan salah satu pemrakarsa termodinamika. Pada tahun 1841, ia mengucapkan pernyataan yang terkenal mengenai konservasi energi : “Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan.” Selama tahun 1842, Mayer mendeskripsikan proses kimia vital yang kini disebut oksidasi sebagai sumber utama energi untuk semua makhluk hidup.

4.

James Prescott Joule

James Prescott Joule (lahir di Salford, Inggris, 24 Desember 1818 – meninggal di Greater Manchester, Inggris, 11 Oktober 1889

pada umur 70 tahun) ialah seorang ilmuwan Inggris. Ia dikenal sebagai perumus Hukum Kekekalan Energi, yang berbunyi, “Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan.” Ia adalah seorang ilmuwan Inggris yang berminat pada fisika. Dengan percobaan, ia berhasil membuktkan bahwa panas (kalori) tak lain adalah suatu bentuk energi. Dengan demikian ia berhasil mematahkan teori kalorik, teori yang menyatakan panas sebagai zat alir. Salah satu satuan energi—Joule—dinamai atasnya.

19


Pada tahun 1840, James menerbitkan sebuah karya ilmiah tentang panas yang dihasilkan oleh arus listrik. Lalu pada tahun 1843, ia menerbitkan kelanjutan karya ilmiahnya tentang bagaimana mengubah kerja menjadi panas. Ia melakukan eksperimen menggunakan roda berpedal. Akhirnya dari situ James merumuskan konsep fisika mengenai kesetaraan energi mekanik dan energi panas. Empat tahun kemudian, ia berhasil merumuskan hukum kekekalan energi, yang merupakan hukum pertama dari hukum termodinamika. Hukum itu menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tapi dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya. Pada tahun 1847 James bertemu dengan Lord Kelvin atau William Thomson, di acara diskusi sains. Lord Kelvin tertarik dengan penemuan-penemuan James dan karya-karya ilmiah yang pernah dipublikasikan. Ia pun mengajak James untuk bekerja sama. Dari kerja samanya, maka lahirlah suatu konsep fisika yang disebut Efek Joule-Thomson. Efek Joule-Thomson lalu berkembang menjadi ilmu yang memelajari tentang sifat materi pada suhu sangat rendah. Ilmu itu disebut Kriogenik.

5.

Herman von Helmholtz

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (lahir di Potsdam, Kerajaan Prusia, 31 Agustus 1821 – meninggal di Charlottenburg, Kekaisaran Jerman, 8 September 1894

pada umur 73 tahun) adalah fisikawan Jerman yang banyak memberikan sumbangan kepada ilmu pengetahuan sumbangsihnya

modern.

Ia

mengenai

juga

dikenal

konservasi

akan energi.

Hermann Helmholtz adalah salah satu dari beberapa ilmuwan untuk menguasai dua bidang ilmu: obat-obatan dan fisika. Dia melakukan penelitian terobosan pada sistem saraf, serta fungsi mata dan telinga. Dalam fisika, ia diakui (bersama dengan dua ilmuwan lain) sebagai penulis dari konsep konservasi energi.

20


Helmholtz dilahirkan dalam sebuah keluarga miskin, ayahnya adalah seorang instruktur filsafat dan sastra di sebuah gimnasium di kampung halamannya di Potsdam, Jerman. Di rumah, ayahnya mengajarinya bahasa Latin, Yunani, Prancis, Italia, Ibrani, dan Arab, serta ide-ide filosofis Immanuel Kant dan Fichte JG (yang adalah seorang teman keluarga). Dengan latar belakang ini, Helmholtz masuk sekolah dengan perspektif yang luas. Meskipun ia menyatakan minat dalam ilmu, ayahnya tidak mampu untuk mengirimnya ke universitas; sebaliknya, ia dibujuk untuk belajar kedokteran, daerah yang akan memberikan dia dengan bantuan pemerintah. Sebagai imbalannya, Helmholtz diharapkan untuk menggunakan keterampilan medis untuk kebaikan pemerintah - terutama di rumah sakit tentara. Helmholtz memasuki Friedrich Wilhelm Institute di Berlin pada tahun 1898, menerima MD-nya empat tahun kemudian. Setelah lulus ia langsung ditugaskan untuk tugas militer, berlatih sebagai dokter bedah untuk tentara Prusia. Setelah beberapa tahun tugas aktif ia diberhentikan, bebas untuk mengejar karir di akademisi. Pada 1848 dia mendapatkan posisi sebagai dosen di Berlin Academy of Arts. Hanya setahun kemudian ia ditawari guru besar di Universitas Konigsberg, mengajar fisiologi. Selama dua puluh dua tahun berikutnya ia pindah ke universitas di Bonn dan Heidelberg, dan selama waktu ini ia melakukan hismajor bekerja di bidangkedokteran. Helmholtz mulai mempelajari mata manusia, tugas itu semakin sulit karena kurangnya peralatan medis yang tepat. Dalam rangka untuk lebih memahami fungsi mata ia menemukan ophthalmoscope, sebuah perangkat yang digunakan untuk mengamati retina. Diciptakan pada tahun 1851, ophthalmoscope - dalam bentuk yang sedikit dimodifikasi - masih digunakan oleh spesialis mata modern. Helmholtz juga merancang deviceused untuk mengukur kelengkungan mata disebut ophthalmometer. Menggunakan perangkat ini ia mengajukan teori visi tiga warna yang pertama kali diusulkan oleh Thomas Young. Teori ini, sekarang disebut teori YoungHelmholtz, membantu dokter mata untuk memahami sifat buta warna dan penderitaan lainnya. Penasaran dengan inner organ-organ indera, Helmholtz melanjutkan untuk mempelajari telinga manusia. Menjadi pianis ahli, dia sangat peduli dengan cara telinga lapangan dibedakan dan nada. Dia menyarankan bahwa telinga bagian dalam ini disusun sedemikian rupa untuk menyebabkan resonations pada frekuensi. Ini memperbolehkan telinga untuk membedakan nada yang sama, nada, dan warna nada, suchas catatan identik dimainkan oleh dua instrumen yang berbeda.

21


Pada tahun 1852 Helmholtz melakukan apa yang mungkin paling penting selama ia bekerja sebagai dokter: pengukuran kecepatan impuls saraf. Sudah assumed that pengukuran tersebut tidak akan pernah bisa diperoleh oleh ilmu pengetahuan, karena speedwas terlalu besar untuk instrumen penangkap. Beberapa dokter bahkan menggunakan ini membuktikan bahwa organisme hidup yang didukung oleh bawaan "kekuatan vital" daripada energi. Helmholtz menyangkal ini dengan merangsang saraf otot neara pertama katak dan kemudian lebih jauh; ketika stimulus itu jauh dari otot, itu dikontrak hanya sedikit lebih lambat. Setelah perhitungan sederhana Helmholtz mengumumkan kecepatan impuls dalam sistem saraf menjadi sekitar sepersepuluh kecepatan suara. Setelah menyelesaikan banyak pekerjaan pada fisiologi sensorik yang menarik baginya, Helmholtz menemukan dirinya bosan dengan obat-obatan. Pada tahun 1868 ia memutuskan untuk kembali ke cinta pertamanya - ilmu fisik. Namun, itu tidak sampai 1870 bahwa kursi yang ditawarkan di Universitas telah ditolak oleh Gustav Kirchhoff. Pada saat itu, Helmholtz telah menyelidiki terobosan penelitian pada energetika. Konsep konservasi energi diperkenalkan oleh Julius Mayer pada tahun 1842, tapi Helmholtz tidak menyadari pekerjaan Mayer. Helmholtz melakukan penelitian sendiri pada energi, mendasarkan teorinya pada pengalaman sebelumnya dengan muscles.It dapat diamati bahwa panas hewan dihasilkan oleh aksi otot, serta reaksi kimia dalam otot bekerja. Helmholtz percaya bahwa energi ini berasal dari makanan dan makanan yang mendapat energi dari matahari. Dia mengusulkan bahwa energi tidak dapat diciptakan secara spontan, atau bisa itu menghilang - itu digunakan atau dilepaskan sebagai panas. Penjelasan ini jauh lebih jelas andmore rinci daripada yang ditawarkan oleh Mayer, dan Helmholtz sering dianggap sebagai pencetus sebenarnya dari konsep konservasi energi. Sementara ini tidak diragukan lagi warisan terbesar Helmholtz, dia juga mulai beberapa penelitian yang kemudian diselesaikan oleh ilmuwan lain. Dia maju hipotesis numberof pada radiasi elektromagnetik, berspekulasi bahwa itu terletak jauh intothe rentang terlihat dari spektrum. Garis penelitian kemudian dilanjutkan, sangat berhasil, oleh salah satu mahasiswa Helmholtz, Heinrich Hertz Rudolph, penemu gelombang radio. Teori Helmholtz di elektrolisis juga dasar untuk pekerjaan di masa depan dilakukan oleh Svante Arrhenius Agustus.

22


Helmholtz telah menjadi anak sakit-sakitan, bahkan sepanjang masa dewasanya ia diganggu oleh sakit kepala migrain dan pusing. Pada tahun 1894, tak lama setelah tur ceramah di Amerika Serikat, ia pingsan dan jatuh, menderita gegar otak.

Rudolf Julius Emanuel Clausius

.

Rudolf Julius Emanuel Clausius (lahir 2 Januari 1822 – 24 Agustus 1888), adalah seorang fisikawan dan matematikawan Jerman yang dianggap sebagai salah satu pencetus konsep dasar sains termodinamika. Ia menyempurnakan prinsip Sadi Carnot yang dikenal sebagai Siklus Carnot. Jurnal ilmiahnya yang paling penting, On the mechanical theory of heat, yang muncul tahun 1850, adalah yang pertama kali menyatakan konsep dasar hukum kedua termodinamika. Tahun 1865 ia memperkenalkan konsep entropi. Tahun 1870, ia memperkenalkan teorema virial yang digunakan pada panas. Sebagai ahli ilmu fisika teoritis, ia juga yang meneliti fisika molekul dan elektrik.

.

William Thomson (Lord kelvin) William Thomson (Lord kelvin) lahir pada 26 juni 1824 di Belfast, dalam keluarga Dr. James Thomson, seorang guru matematika dan rekayasa. Pada tahun 1832 ayahnya, Dr James Thomson, menjadi guru besar matematika di Glasgow. Selanjutnya, keluarga pindah ke kota yang jauh lebih besar dari Glasgow pada tahun berikutnya. Dari sana, William Thomson dan saudara-saudaranya diperkenalakan dengan

pengalaman

kosmopolitan

yang

lebih

luas.

Mereka

menghabiskan musim panas 1839 di London dan mengambil kursus bahasa Perancis di Paris. Mereka menghabiskan tahun berikutnya di jerman dan Belanda, belajar bahasa Jerman dan Belanda. Saat memulai studinya di Universitas Glasgow pada tahun 1834 William Thomson baru berusia sepuluh tahun.

23


Enam tahun kemudian pada tahun 1840, Thomson memenangkan hadiah kelas dalam astronomi dan esainya. "Esai tentang Sosok Bumi-nya” menunjukkan kreativitas dan kemampuannya untuk analisis matematika. Dengan berbagai karya yang diterbitkan dalam fisika dan termodinamika. Dengan berbagai karya yang diterbitkan dalam fisika dan termodinamika 1847, Thomson telah memperoleh reputasi sebagai ilmuwan menjanjikan. Pada tahun 1848 Thomson mengusulkan skala temperatur absolut. Ia menduga bahwa titik ketiadaan mutlak dari semua energi panas dapat tercapai, dimana tidak ada panas lebih lanjut dapat hilang oleh suatu benda. Poin ini disebut nol absolut. Menurut definisi, itu didalilkan sebagai nol pada skala suhu tubuhnya. Titik acuan kedua adalah tripel air, kombinasi hanya suhu dan tekanan atmosfer dimana air cair, es padat, dan uap dapat hidup berdampingan dalam satu kesetimbangan yabg stabil. Titik tripel air secara kasar setara dengan nol derajat Celcius di (0,01 derajat celcius harus tepat). Untuk skala suhu tubuhnya, Thomson menggunakan interval yang sama sebagai skala Celcius, yang membuat dua skala mudah digunakan bersama-sama, Suhu suatu nol mutlak nol kelvin , atau -273,15 derajat Celcius. Skala Kelvin (simbol : K) adalah skala suhu di mana nol absolut didefinisikan sebagai 0 K. Satuan untuk skala Kelvin adalah kelvin (lambang K), dan merupakan salah satu dari tujuh unit dasar SI. Satuan kelvin didefinisikan oleh dua fakta: nol kelvin adalah nol absolut (ketika gerakan molekuler berhenti, dalam termodinamika), dan satu kelvin adalah pecahan 1/273,16 dari suhu termodinamik triple point air (0,01 °C). Skala suhu Celsius kini didefinisikan berdasarkan kelvin. Kelvin dinamakan berdasarkan seorang fisikawan dan insinyur Inggris, William Thomson, 1st Baron Kelvin (1824–1907). Tidak seperti derajat Fahrenheit dan derajat Celsius, kelvin tidak berarti atau ditulis sebagai derajat. Perkataan kelvin sebagai unit SI ditulis dengan huruf kecil k (kecuali pada awal kalimat), dan tidak pernah diikuti dengan kata derajat, atau simbol °, berbeda dengan Fahrenheit dan Celsius. Ini karena kedua skala yang disebut terakhir adalah skala ukuran sementara kelvin adalah unit ukuran. Ketika kelvin diperkenalkan pada tahun 1954 (di Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran (CGPM) ke-10, Resolusi 3, CR 79), namanya adalah "derajat kelvin" dan ditulis °K; kata "derajat" dibuang pada 1967 (CPGM ke-13, Resolusi 3, CR 104). Perhatikan bahwa simbol unit kelvin selalu menggunakan huruf besar K dan tidak pernah dimiringkan. Tidak seperti skala suhu yang menggunakan simbol derajat, selalu ada spasi di

24


antara angka dan huruf K-nya, sama seperti unit SI lainnya. Pada Tahun 1892, William Thomson mengadopsi gelar kehormatan Baron Kelvin dari Largs di Country Ayr. William Thomson sering digambarkan sebagai Lord Kelvin.

.

Christian Doppler Christian

Doppler

(1803-1853)

adalah

seorang

fisikawan dan matematikawan asal Austria. Doppler terkenal atas kontribusinya dalam menyusun prinsip tentang sebuah fenomena yang dinamakan Efek Doppler. Christian Doppler dilahirkan di Salzburg, Austria. Karena kondisi fisiknya yang lemah, ia tidak mampu meneruskan usaha pandai batu milik ayahnya. Doppler mempelajari filsafat di Salzburg, serta matematika-fisika di Universitas Teknologi Vienna (Vienna University of Technology) dan Universitas Vienna (University of Vienna). Pada tahun 1835, Doppler mendapatkan posisi akademis di sebuah perguruan tinggi yang sekarang bernama Universitas Teknik Ceko (Czech Technical University). Selama bekerja, ia banyak mempublikasikan makalah ilmiah, namun kurang populer dihadapan murid-muridnya karena metode belajarnya yang dinilah keras. Ia menikah pada tahun 1836, dan dari pernikahannya, Doppler memperoleh 5 orang anak. Pada tahun 1842, Doppler mempublikasikan makalah ilmiah yang berjudul ((Jerman)) Über das farbige Licht der Doppelsterne (Tentang Cahaya Bewarna yang Dipancarkan oleh Dua Buah Bintang). Makalah tersebut dipublikasikan kepada Perhimpuan Ilmu Pengetahuan Bohemia. Dalam makalah tersebut, dikemukakan sebuah teori bahwa terdapat perbedaan frekuensi suara dari benda yang bergerak, ketika terdengar oleh pendengar yang bergerak dan diam. Teori ini juga dapat menjelaskan tampilan warna pada bintang yang bergerak relatif terhadap Bumi. Doppler meninggalkan Praha pada tahun 1847. Pada tahun 1850, Doppler ditunjuk sebagai ketua Istitut Fisika Eksperimental di Universitas Vienna. Salah satu muridnya ketika ia mengajar disitu adalah Gregor Mendel, yang berkontribusi besar dalam ilmu genetika.

25


.

Thomas Alva Edison Thomas Alva Edison dilahirkan di Milan, Ohio pada tanggal 11 Februari 1847. Tahun 1854 orang tuanya pindah ke Port Huron, Michigan. Edison pun tumbuh besar di sana. Sewaktu kecil Edison hanya sempat mengikuti sekolah selama 3 bulan. Gurunya memperingatkan Edison kecil bahwa ia tidak bisa belajar di sekolah sehingga akhirnya Ibunya memutuskan untuk mengajar sendiri Edison di rumah. Kebetulan ibunya berprofesi sebagai guru. Hal ini dilakukan

karena ketika di sekolah Edison termasuk murid yang sering tertinggal dan ia dianggap sebagai murid yang tidak berbakat. Meskipun tidak sekolah, Edison kecil menunjukkan sifat ingin tahu yang mendalam dan selalu ingin mencoba. Sebelum mencapai usia sekolah dia sudah membedah hewan-hewan, bukan untuk menyiksa hewan-hewan tersebut, tetapi murni didorong oleh rasa ingin tahunya yang besar. Pada usia sebelas tahun Edison membangun laboratorium kimia sederhana di ruang bawah tanah rumah ayahnya. Setahun kemudian dia berhasil membuat sebuah telegraf yang meskipun bentuknya primitif tetapi bisa berfungsi. Tentu saja percobaan-percobaan yang dilakukannya membutuhkan biaya yang lumayan besar. Untuk memenuhi kebutuhannya itu, pada usia dua belas tahun Edison bekerja sebagai penjual koran dan permen di atas kereta api yang beroperasi antara kota Port Huron dan Detroit. Agar waktu senggangnya di kereta api tidak terbuang percuma Edison meminta ijin kepada pihak perusahaan kereta api, “Grand Trunk Railway”, untuk membuat laboratorium kecil di salah satu gerbong kereta api. Di sanalah ia melakukan percobaan dan membaca literatur ketika sedang tidak bertugas. Tahun 1861 terjadi perang saudara antara negara-negara bagian utara dan selatan. Topik ini menjadi perhatian orang-orang. Thomas Alva Edison melihat peluang ini dan membeli sebuah alat cetak tua seharga 12 dolar, kemudian mencetak sendiri korannya yang diberi nama “Weekly Herald”. Koran ini adalah koran pertama yang dicetak di atas kereta api dan lumayan laku terjual. Oplahnya mencapai 400 sehari.

26


Pada masa ini Edison hampir kehilangan pendengarannya akibat kecelakaan. Tetapi dia tidak menganggapnya sebagai cacat malah menganggapnya sebagai keuntungan karena ia banyak memiliki waktu untuk berpikir daripada untuk mendengarkan pembicaraan kosong. Tahun 1868 Edison mendapat pekerjaan sebagai operator telegraf di Boston. Seluruh waktu luangnya dihabiskan untuk melakukan percobaan-percobaan tehnik. Tahun ini pula ia menemukan sistem interkom elektrik. Thomas Alva Edison mendapat hak paten pertamanya untuk alat electric vote recorder tetapi tidak ada yang tertarik membelinya sehingga ia beralih ke penemuan yang bersifat komersial. Penemuan pertamanya yang bersifat komersial adalah pengembangan stock ticker. Edison menjual penemuaannya ke sebuah perusahaan dan mendapat uang sebesar 40000 dollar. Uang ini digunakan oleh Edison untuk membuka perusahaan dan laboratorium di Menlo Park, New Jersey. Di laboratorium inilah ia menelurkan berbagai penemuan yang kemudian mengubah pola hidup sebagian besar orang-orang di dunia. Tahun 1877 ia menemukan phonograph. Pada tahun ini pula ia menyibukkan diri dengan masalah yang pada waktu itu menjadi perhatian banyak peneliti: lampu pijar. Edison menyadari betapa pentingnya sumber cahaya semacam itu bagi kehidupan umat manusia. Oleh karena itu Edison mencurahkan seluruh tenaga dan waktunya, serta menghabiskan uang sebanyak 40.000 dollar dalam kurun waktu dua tahun untuk percobaan membuat lampu pijar. Persoalannya ialah bagaimana menemukan bahan yg bisa berpijar ketika dialiri arus listrik tetapi tidak terbakar. Total ada sekitar 6000 bahan yang dicobanya. Melalui usaha keras Edison, akhirnya pada tanggal 21 Oktober 1879 lahirlah lampu pijar listrik pertama yang mampu menyala selama 40 jam. Masih banyak lagi hasil penemuan Edison yang bermanfaat. Secara keseluruhan Edison telah menghasilkan 1.039 hak paten. Penemuannya yang jarang disebutkan antara lain : telegraf cetak, pulpen elektrik, proses penambangan magnetik, torpedo listrik, karet sintetis, baterai alkaline, pengaduk semen, mikrofon, transmiter telepon karbon dan proyektor gambar bergerak. Thomas Edison juga berjasa dalam bidang perfilman. Ia menggabungkan film fotografi yang telah dikembangkan George Eastman menjadi industri film yang menghasilkan jutaan dolar seperti saat ini. Dia pun membuat Black Maria, suatu studio film bergerak yang dibangun pada jalur berputar. Melewati tahun 1920-an kesehatannya kian memburuk dan beliau meninggal dunia pada tanggal 18 Oktober 1931 pada usia 84 tahun.

27


.

Augustin-Jean Fresnel Augustin-Jean Fresnel (lahir di Perancis 1788-1827), adalah seorang insinyur Perancis dan fisikawan yang memberikan kontribusi signifikan terhadap pembentukan teori optik gelombang. Fresnel mempelajari perilaku cahaya baik secara teori dan eksperimen. Dia mungkin paling dikenal sebagai penemu lensa Fresnel, pertama kali diadopsi dalam mercusuar ketika dia menjadi komisaris Prancis mercusuar, dan ditemukan di banyak aplikasi saat ini. Persamaan

Fresnel pada gelombang dan reflektifitas juga membentuk dasar untuk banyak aplikasi di komputer grafis saat ini. Fresnel adalah anak dari seorang arsitek, lahir di Broglie (Eure). Kemajuan fresnel dalam pembelajaran dapat dikatakan lambat, sebab ia masih tidak bisa membaca ketika berusia delapan tahun. Pada usia tiga belas tahun dia masuk ke École Centrale di Caen, dan pada usia enam belas tahun dia belajar di École Polytechnique, di mana ia dibebaskan dirinya dengan perbedaan. Dari sana ia pergi ke École des Ponts et Chaussées. Dia hanya tidak memperoleh pengakuan dari publik selama hidupnya untuk pekerjaannya di bidang ilmu optik. Beberapa surat harian tidak dicetak oleh Académie des Sciences sampai bertahun-tahun setelah kematiannya. Tapi saat ia menulis kepada Young pada tahun 1824 : dalam dirinya sendiri "yang sensibilitas, atau kesombongan itu, yang orang sebut cinta kemuliaan" telah tumpul. "Semua pujian," katanya, "yang saya terima dari Arago, Laplace dan Biot pernah memberi saya begitu banyak kesenangan karena berbagai penemuan dan kebenaran teori, atau konfirmasi dari perhitungan dengan eksperimen". Dia menghabiskan sebagian besar hidupnya di Paris, dan meninggal karena TBC di Villed'Avray, dekat Paris. Ia menjabat sebagai insinyur berturut-turut di departemen Vendée, Drôme dan Ille-et-Vilaine, tapi setelah didukung Bourbon pada tahun 1814 ia kehilangan pengangkatannya pada Napoleon kembali berkuasa. Ia tampaknya mulai penelitiannya di optik sekitar 1.814, ketika ia mempersiapkan sebuah makalah tentang penyimpangan cahaya,

28


meskipun itu tidak pernah dipublikasikan. Pada tahun 1815, pada pemulihan kedua monarki, ia memperoleh jabatan sebagai engineer di Paris. Pada 1818 ia menulis sebuah memoar tentang difraksi, di mana dia menerima hadiah dari Académie des Ilmu di Paris pada tahun berikutnya. Dia adalah yang pertama untuk membangun jenis khusus lensa, sekarang disebut lensa Fresnel, sebagai pengganti cermin di mercusuar. Pada tahun 1819, ia dinominasikan untuk menjadi komisaris mercusuar. Pada tahun 1823 ia secara aklamasi terpilih sebagai anggota akademi, dan pada tahun 1825 ia menjadi anggota dari Royal Society of London. Pada 1827, saat sakit terakhirnya, Royal Society of London diberikan kepadanya Rumford Medal. Pada 1818 ia menerbitkan Memoir-nya pada Difraksi Cahaya, disampaikan kepada Akademi ilmu pengetahuan dalam 1818. Penemuannya dan pemotongan matematika, membangun kerja eksperimental oleh Thomas Young, memperpanjang teori gelombang cahaya untuk kelas besar fenomena optik, khususnya, untuk properti double-bias Islandia Spar, atau kalsit. Pada tahun 1817, Young telah mengusulkan

komponen

melintang

kecil

terhadap

cahaya,

sementara

namun

tetap

mempertahankan komponen memanjang yang jauh lebih besar. Fresnel, pada tahun 1821, mampu menunjukkan v metode matematika yang polarisasi dapat dijelaskan hanya jika cahaya itu seluruhnya melintang, tanpa getaran memanjang apapun. Ia mengusulkan eter tarik hipotesis untuk menjelaskan kurangnya variasi dalam pengamatan astronomi. Ia menggunakan dua cermin datar logam, membentuk satu sama lain sudut hampir 180 °, memungkinkan dia untuk menghindari efek difraksi yang disebabkan (oleh lubang) dalam percobaan FM Grimaldi pada gangguan. Hal ini memungkinkan dia untuk meyakinkan menjelaskan fenomena interferensi sesuai dengan teori gelombang. Dengan François Arago ia mempelajari hukum gangguan sinar terpolarisasi. Ia memperoleh cahaya terpolarisasi sirkuler dengan cara belah ketupat kaca, yang dikenal sebagai belah ketupat Fresnel, memiliki sudut tumpul dari 126 ° dan sudut akut dari 54 °.

Hukum Fresnel-Arago tiga undang-undang yang meringkas beberapa sifat yang lebih penting dari interferensi antara terang negara bagian yang berbeda dari polarisasi sebagai berikut : 1. Dua orthogonal, koheren gelombang terpolarisasi linier tidak dapat mengganggu.

29


2. Dua koheren gelombang paralel terpolarisasi linier akan campur tangan dalam cara yang sama seperti cahaya alami. 3. Kedua konstituen ortogonal negara terpolarisasi linier cahaya alami tidak dapat mengganggu untuk membentuk pola interferensi mudah diamati, bahkan jika diputar ke posisi (karena mereka tidak koheren).

Persamaan Fresnel menggambarkan perilaku cahaya ketika bergerak antara media yang berbeda indeks bias. Ketika bergerak cahaya dari media indeks bias n1 diberikan menjadi media kedua dengan indeks bias n2, baik refleksi dan refraksi cahaya dapat terjadi. Persamaan difraksi Fresnel adalah perkiraan Kirchhoff-Fresnel difraksi yang dapat diterapkan pada propagasi gelombang di lapangan dekat. Hal ini digunakan untuk menghitung pola difraksi yang diciptakan oleh gelombang melewati lobang atau sekitar obyek, ketika dilihat dari relatif dekat dengan objek. Sebaliknya pola difraksi di daerah medan jauh diberikan oleh persamaan difraksi Fraunhofer.

30


.

Michael Faraday Michael Faraday (lahir di Newington Butts, Inggris, 22 September 1791 – meninggal di Pengadilan Hampton, Middlesex, Inggris, 25 Agustus 1867 pada umur 75 tahun) ialah ilmuwan Inggris yang mendapat julukan "Bapak Listrik", karena berkat usahanya listrik menjadi teknologi yang banyak gunanya. Ia mempelajari berbagai bidang

ilmu

pengetahuan,

termasuk

elektromagnetisme

dan

elektrokimia. Dia juga menemukan alat yang nantinya menjadi pembakar Bunsen, yang digunakan hampir di seluruh laboratorium sains sebagai sumber panas yang praktis. Efek magnetisme menuntunnya menemukan ide-ide yang menjadi dasar teori medan magnet. Ia banyak memberi ceramah untuk memopulerkan ilmu pengetahuan pada masyarakat umum. Pendekatan rasionalnya dalam mengembangkan teori dan menganalisis hasilnya amat mengagumkan. Michael Faraday dilahirkan di Newington Butts, London, Britania Raya. Keluarganya pindah ke London pada musim dingin tahun 1790. Dan pada musim semi tahun itu Faraday dilahirkan. Faraday adalah anak ketiga dari 4 bersaudara yang hanya sedikit mengenyam pendidikan formal. Pada usia 14 tahun ia magang sebagai penjual dan penjilid buku. Selama tujuh tahun bekerja sebagai penjual dan penjilid buku memberikan ia banyak kesempatan untuk membaca banyak buku dan pada masa inilah ia mengembangkan rasa keingintahuannya pada sains. Pada Usia 20 tahun ia berhenti magang dan menghadiri kuliah yang disampaikan oleh Humpry Davy. Dari situlah ia kemudian berhubungan dengan Davy dan akhirnya menjadi asisten Davy saat ilmuwan itu mengalami gangguan pada penglihatannya akibat dari nitrogen trichloride. Dan dari sinilah ia akhrinya memulai kisah hidupnya yang luar biasa. Faraday memulai kerjanya pada bidang Kimia adalah saat sebagai asisten Humphry Davy. Ia berhasil menemukan zat Klorin Dan Karbon. Ia juga berhasil mencairkan beberapa gas, menyelidiki campuran baja dan membuat beberapa jenis kaca baru yang dimaksudkan untuk tujuan optika. Faraday adalah orang yang pertama menemukan Bunsen Burner. Yang kini telah digunakan secara luas diseluruh dunia. Faraday secara ektensif bekerja pada bidang kimia. Menemukan zat kimia lainnya yaitu Benzena dan mencairkan gas klorin. Pencairan gas klorin

31


bertujuan untuk menetapkan bahwa gas adalah uap dari cairan yang memiliki titik didih rendah dan memberikan konsep dasar yang lebih pasti tentang pengumpulan molekul. Ia juga telah menentukan komposisi dari klorin klatrat hidrat. Faraday adalah penemu Hukum Elektrolisis dan mempopulerkan istilah anode, katode, elektrode serta ion. Ia juga adalah orang pertama yang mempelajari tentang logam nanopartikel. Faraday menjadi terkenal berkat karyanya mengenai kelistrikan dan magnet. Eksperimen pertamanya ialah membuat konstruksi tumpukan volta dengan 7 uang setengah sen, ditumpuk bersama dengan 7 lembaran seng serta 6 lembar kertas basahan air garam. Dengan konstruksi ini ia berhasil menguraikan magnesium sulfat. Pada tahun 1821 Hans Christian Ørsted mempublikasikan fenomena elektromagnetisme. Dari sinilah Faraday kemudian memulai penelitian yang bertujuan untuk membuat alat yang dapat menghasilkan "rotasi elektromagnetik". Salah satu alat yang berhasil ia ciptakan adalah homopolar motor, pada alat ini terjadi gerakan melingkar terus-menerus yang ditimbulkan oleh gaya lingakaran magnet mengelilingi kabel yang diperpanjang hingga ke dalam genangan merkuri dimana sebelumnya sudah diletakan sebuah magnet pada genangan tersebut, maka kabel akan berputar mengelilingi magnet apabila dialiri arus listrik dari baterai. Penemuan inilah yang menjadi dasar dari teknologi elektromagnetik saat ini. Faraday membuat terobosan baru ketika ia melilitkan dua kumparan kabel yang terpisah dan menemukan bahwa kumparan pertma akan dilalui oleh arus, sedangkan kumparan kedua dimasukan arus. Inilah yang saat ini dikenal sebagai induksi timbal-balik. Hasil percobaan ini menghasilkan bahwa "perubahan pada medan magnet dapat menghasilkan medan listrik" yang kemudian dibuat model matematikanya oleh James Clerk Maxwell dan dikenal sebagai Hukum Faraday. Pada tahun 1845 Faraday menemukan bahwa bahwa banyak materi menunjukan penolakan yang lemah dari sebuah medan listrik. Peristiwa inilah yang ia beri nama Diagmatisme. Faraday juga menemukan bahwa bidang polarisasi dari cahaya terpolarisasi linier dapat diputar dengan penerapan dari sebuah bidang magnet eksternal searah dengan arah gerak cahaya. Inilah yang disebut dengan Efek Faraday. Kemudian pada tahun 1862, Faraday menggunakan sebuah spektroskop untuk mencari perbedaan perubahan cahaya, perubahan dari garis-garis spektrum dengan menerapkan medan magnetik. Tetapi peralatan yang dia gunakan pada saat itu belum memadai, sehingga tak cukup

32


untuk menentukan perubahan spektrum yang terjadi. Kemudian penelitian ini dilanjutkan oleh Peter Zeeman kemudian ia mempublikasikan hasilnya pada tahun 1897 dan menerima nobel fisika tahun 1902 berkat refrensi dari Faraday.

Hukum Faraday I "Massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda sebanding dengan kuat arus/arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut."

Rumus = m = e . i . t / 96.500 Keterangan: q=i.t m = massa zat yang dihasilkan

(gram)

e = berat ekivalen = Ar/ Valens i= Mr/Valensi i = kuat arus listrik

(amper)

t = waktu

(detik)

q = muatan listrik

(coulomb)

Hukum Faraday II "Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda (terbentuk pada masing-masing elektroda) oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekiuvalen masing-masing zat tersebut." Rumus = m1 : m2 = e1 : e2 Keterangan : m=massa zat

(garam)

e = beret ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi

33


.

James Clerk Maxwell James Clerk Maxwell (lahir di Edinburgh, 13 Juni 1831 – meninggal di Cambridge, 15 November 1879 pada umur 48 tahun) adalah fisikawan Skotlandia yang pertama kali menulis hukum magnetisme dan kelistrikan dalam rumus matematis. Pada tahun 1864, ia membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik ialah gabungan dari osilasi medan listrik dan magnetik. Maxwell mendapati bahwa cahaya ialah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Ia juga membuka pemahaman tentang gerak gas, dengan menunjukkan bahwa laju molekul-molekul di dalam gas bergantung kepada suhunya masing-masing. Fisikawan Inggris kesohor James Clerk Maxwell ini terkenal melalui formulasi empat

pernyataan yang menjelaskan hukum dasar listrik dan magnet. Kedua bidang ini sebelum Maxwell sudah diselidiki lama sekali dan sudah sama diketahui ada kaitan antar keduanya. Namun, walau pelbagai hukum listrik dan kemagnetan sudah diketemukan dan mengandung kebenaran dalam beberapa segi, sebelum Maxwell, tak ada satu pun dari hukum-hukum itu yang merupakan satu teori terpadu. Dalam dia punya empat perangkat hukum yang dirumuskan secara ringkas (tetapi punya bobot tinggi), Maxwell berhasil menjabarkan secara tepat perilaku dan saling hubungan antara medan listrik dan magnet. Dengan begitu dia mengubah sejumlah besar fenomena menjadi satu teori tunggal yang dapat dijadikan pegangan. Pendapat Maxwell telah jadi anutan pada abad sebelumnya secara luas baik di sektor teori maupun dalam praktik ilmu pengetahuan. Nilai terpenting dari pendapat Maxwell yang baru itu adalah : banyak persamaan umum yang bisa terjadi dalam semua keadaan. Semua hukum-hukum listrik dan magnet yang sudah ada

34


sebelumnya dapat dianggap berasal dari pendapat Maxwell, begitu pula sejumlah besar hukum lainnya, yang dulunya merupakan teori yang tidak dikenal. Dari pendapat Maxwell ini dapat diperlihatkan betapa pergoyangan bolak-balik bidang elektromagnetik secara periodik adalah sesuatu hal yang bisa terjadi. Gerak bolak-balik seperti pendulum ini disebut gelombang elektromagnetik, yang bilamana sekali digerakkan akan menyebar terus hingga angkasa luar. Dari pendapat-pendapat ini mampu menunjukkan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik itu mencapai sekitar 300.000 kilometer (186.000 mil) per detik. Maxwell mengetahui bahwa ini sama dengan ukuran kecepatan cahaya. Dari sudut ini dia dengan tepat mengambil kesimpulan bahwa cahaya itu sendiri terdiri dari gelombang elektromagnetik. Jadi, pendapat Maxwell bukan semata merupakan hukum dasar dari kelistrikan dan kemagnetan, tetapi juga sekaligus merupakan hukum dasar optik. Sesungguhnya, semua hukum terdahulu yang dikenal sebagai hukum optik dapat dikaitkan dengan pendapatnya, juga banyak fakta dan hubungan dengan hal-hal yang dulunya tidak terungkapkan.Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat Maxwell menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja adas. Kesimpulan teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu. Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari lewat hasil pemikiran Maxwell. Meski kemasyhuran Maxwell yang paling menonjol terletak pada sumbangan pikirannya yang dahsyat di bidang elektromagnetik dan optik, dia juga memberi sumbangan penting bagi dunia ilmu pengetahuan di segi lain termasuk teori-teori astronomi dan termodinamika (penyelidikan ihwal panas). Salah satu minat khususnya adalah teori kinetik tentang gas. Maxwell menyadari bahwa tidak semua molekul gas bergerak pada kecepatan sama. Sebagian lebih lambat, sebagian lebih cepat, dan sebagian lagi dengan kecepatan yang luar biasa. Maxwell mencoba rumus khusus menunjukkan bagian terkecil molekul bergerak (dalam suhu tertentu) pada kecepatan yang tertentu pula. Rumus ini disebut "penyebaran

35


Maxwell," merupakan rumus yang paling luas terpakai dalam rumus-rumus ilmiah, dan mengandung makna dan manfaat penting pada tiap cabang fisika. Maxwell dilahirkan di Edinburgh, Skotlandia, tahun 1831. Dia teramatlah dini berkembang : pada usia lima belas tahun dia sudah mampu mempersembahkan sebuah kertas kerja ilmiah kepada "Edinburgh Royal Society." Dia masuk Universitas Edinburgh dan tamat Universitas Cambridge. Ia menikah, tapi tak dikaruniai keturunan. Maxwell umumnya dianggap teoritikus terbesar di bidang fisika dalam seluruh masa antara Newton dan Einstein. Kariernya yang cemerlang berakhir terlampau cepat karena dia meninggal dunia tahun 1879 akibat serangan kanker, tak berapa lama sehabis merayakan ulang tahunnya yang ke-48.

36


Perkembangan Fisika Modern

Runtuhnya Periode Fisika Klasik

Ketidak mampaun fisika klasik banyaknya fenomena-fenomena mikroskopis dan hukumhukum baru yang ditemukan sejak tahun 1890. Fenomena mikroskopis yaitu fenomenafenomena 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

37


sangat besar. Usaha untuk menyelesaikan permasalahan ini menuju ke pengembangan mekanika kuantum. Kenyataannya memang demikian, beberapa ilmuwan menolak untuk mengakui adanya, sebab atom berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi dan tidak mungkin dibentuk atau tersusun dari partikel lain. Pendirian begini tidak dapat dirubah lagi dan telah cukup memuaskan pada periode ini. Mekanika, bunyi, panas, dan mekanika statistika, elektromagnetik, dan optik semuanya telah mendapat perumusan yang baik dan akibat-akibatnya telah dikuatkan dengan bermacam-macam cara. Beberapa ahli memperlihatkan bahwa fisika telah selesai sama sekali, hanya tinggal cara memberi pengukuran yang lebih teliti dengan bermacam-macam konstanta fisika. Akan tetapi kepuasan ini belum waktunya, karena praktis tiap-tiap cabang ilmu fisika itu diperlihatkan dalam abad ke-20 yang memerlukan peninjauan fundamental kembali. Pembatasan-pembatasan yang diberikan ternyata telah membukakan jalan kepada seseorang untuk memperoleh fenomena-fenomena dalam skala atom yang memberikan indikasi bahwa atom itu lebih kompleks daripada yang dipikirkan selama abad ke-19. misalnya spektrum atom menunjukkan kebingungan yang kompleks. Garis-garis dalam spektrum itu telah dapat diukur dengan teliti. Seperti pada atom hidrogen dan logam-logam alkali, Balmer dan Rydberg telah dapat menentukan frekuensi-frekuensi dengan hukum empirisnya yang lebih teliti. Tidak seorangpun dalam tahun 1900-an mempunyai ide, mengapa atom-atom itu mempunyai spektrum semacam itu, meskipun beberapa ahli fisika mencoba tanpa berhasil untuk menerangkannya dengan model klasik. Beberapa observasi selama abad ke-19 menyatakan bahwa atom itu mempunyai struktur dalam yang bersifat listrik. 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. 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. Eksperimen ini

38


telah meletakkan dasar bagi teori relativitas khusus Einstein yang dikemukakan pada tahun 1905, sebagai pertanda runtuhnya periode fisika klasik

Fenomena-Fenomena pada Era Fisika Modern

Benda hitam adalah benda ideal yang mampu

Radiasi Benda Hitam

menyerap atau mengabsorbsi semua radiasi yang mengenainya, serta tidak

bergantung pada frekuensi radiasi tersebut. Bisa dikatakan benda hitam merupakan penyerap dan pemancar yang sempurna.

Efek fotolistrik adalah

Efek Fotolistrik

peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam yang tembaki oleh

foton.jika logam

mengkilat di iradiasi, maka akan

terjadi pancaran electron pada

logam tersebut. Cahaya dengan

frekuensi lebih besar dari frekuensi

ambang yang akan menghasilkan arus elektron Foton. Energi maksimum yang terlepas dari logam akibat peristiwa fotolistrik adalah

Spekrum Cahaya Oleh Atom hydrogen Atom hydrogen jika dipanaskan pada suhu tinggi, akan mengeluarkan cahaya. Namun cahaya yang dipancarkan tidak meliputi semua warna, melinkan hanya cahaya dengan frekuensi tertentu

39


Hukum-Hukum dan Teori Pada Era Fisika Modern

Teori Relativitas yang dipelopori oleh Einstein menghasilkan beberapa hal diantaranya adalah kesetaraan massa dan energi E=mc2 yang dipakai sebagai salah satu prinsip dasar dalam transformasi partikel. Pokok bahasan meliputi :

Transformasi Galilei

Transformasi Lorentz

Panjang Relativistik

Waktu Relativistik Massa, Energi dan Momentum Relativistik Hubungan Massa dan Energi Hubungan Momentum dan Energi Efek Doppler Relativist

40


Teori Kuantum, yang diawali oleh karya Planck dan Bohr dan kemudian dikembangkan oleh Schroedinger, Pauli , Heisenberg dan lain-lain, melahirkan teori-teori tentang atom, inti, partikel sub atomik, molekul, zat padat yang sangat besar perannya dalam pengembangan ilmu dan teknologi.

Tokoh dan Teori Fisika Modern Beberapa tokoh yang kami ungkapkan disini adalah tokoh yang banyak pengaruhnya terhadap fisika modern, diantaranya:

• Albert Einstein Einstein, lahir di Ulm, Jerman. Ia sangat tidak senang pada sekolah-sekolah di Jerman yang disiplin secara kaku pada waktu itu, karena itu pada usia 16 tahun ia pergi ke negara Swiss untuk menyelesaikan pelajarannya, kemudian ia memperoleh pekerjaan yaitu sebagai orang yang memeriksa pemohon paten (hak paten) pada Swiss Patent Office (Kantor Paten Swiss) di Berne. Kemudian, dalam tahun 1905, gagasannya yang sudah ada dalam pikirannya bertahun-tahun ketika ia harus memusatkan perhatiannya untuk pekerjaan lain berbua menjadi tiga makalah pendek. Gagasan ini telah mengubah pikiran bukan hanya dalam bidang fisika melainkan juga dalam peradaban modern ini. Makalah yang pertama, mengungkapkan sifat cahaya, ia menyatakan bahwa cahaya mempunyai sifat dual, yaitu partikel dan gelombang. Makalah yang kedua, ialah mengenai gerak Brownian, gerak zigzag dari sebintik bahan yang terapung dalam fluida, misalnya serbuk sari dalam air. Einstein mendapatkan rumus yang mengaitkan gerak brownian dengan gerak partikel yang ditumbuk oleh molekul fluida dimana partikel itu terapung. Walaupun teori molekular telah dikemukakan bertahun-tahun sebelumnya, ini merupakan eksperimen yang meyakinkan yang memperlihatkan kaitan pasti yang sudah lama dinantikan orang.

1


Makalah yang ketiga, memperkenalkan teori relativitas. Walaupun sebagian besar dunia fisika pada mulanya tidak begitu peduli atau skeptis, tetapi segera kesimpulan yang ditarik oleh Einstein (bahkan yang tidak diharapkanpun) terbukti dan perkembangan yang sekarang dikenal sebagai fisika modern mulai tumbuh. setelah ia mulai mendapatkan keudukan pada Universitas di negara Swiss dan cekoslowakia, dalam tahun 1913 ia memperoleh pekerjaan di Kaiser Wilhelm Institute di Berlin, sehingga ia dapat melakukan penelitian dengan bebas tanpa kekhawatiran kekurangan uang dan beban kewajiban rutin. Pada waktu itu minat Einstein ialah terutama dalam bidang gravitasi, dan mulai dari hal yang ditinggalkan Newton lebih dari dua abad yang lalu. Teori Relativitas Umum Einstein yang diterbitkan dalam tahun 1915, mengaitkan gravitasi dengan struktur ruang dan waktu. Dalam teori ini, gaya gravitasi dapat dipikirkan sebagai ruang-waktu yang melengkung di sekitar benda sehingga massa yang berdekatan cenderung untuk bergerak ke arahnya, sama seperti kelereng yang menggelinding ke alas lubang yang berbentuk seperti mangkuk. dari teori teori relativitas umum orang dapat membuat ramalan teoretis, misalnya cahaya harus dipengaruhi oleh gaya gravitasi, dan ternyata semuanya terbukti secara eksperimental. Penemuan berikutnya yang menyatakan bahwa semesta ini memuai ternyata cocok dengan teori. Pada tahun 1917, Einstein mengemukakan penurunan baru mengenai rumus radiasi benda hitam Planck dengan memperkenalkan gagasan radiasi yang terstimulasi, suatu gagasan yang buahnya muncul 40 tahun kemudian sebagai penemuan laser. Perkembangan mekanika kuantum dalam tahun 1920 mengganggu Einstein yang tidak menerima pandangan probabilistik sebagai pandangan deterministik walaupun dalam skala atomik. "Tuhan tidak main dadu dengan dunia ini," katanya. Tetapi sekali ini intuisi fisis Einstein tampaknya mempunyai arah yang salah. Einstein Menjadi orang yang terkenal di dunia, tetapi kemasyurannya tidak membawa keamanan ketika Hitler dan orang Nazi berkuasa di Jerman pada awal tahun 1930. Ia meninggalkan Jerman dalam tahun 1933 dan memakai sisa hidupnya untuk bekerja di Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey, sehingga ia lolos dari keadaan yang dialami oleh jutaan orang Yahudi eropa yang dibanatai oleh Jerman. Akhir hidupnya dipakai untuk mencari teori medan terpadu yang menyatukan medan gravitasi dan elektromagnetisme dalam suatu gambaran, namun usahanya ini tidak berhasil. masalah seperti ini memang pantas ditangani oleh orang berbakat ini, tetapi masalah ini belum terpecahkan sampai saat ini.

2


Suatu pemikiran yang belum tepecahkan sampai sekarang yang diwariskan oleh Albert Einstein sampai ajalnya datang menjemput, yaitu menemukan teori medan terpadu yang menyatukan medan gravitasi dan elektromagnetisme dalam suatu rumus atau hukum.

• Max Planck 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.

• Arthur Holly Compton

Ia dilahirkan di Ohio dan mengalami pendidikan di Wooster College dan Princeton. Ketika ia bekerja di Washington University di St. Louis ia menemukan bahwa panjang gelombng sinar-x bertambah jika mengalami hamburan, dan pada tahun 1923 ia dapat menerangkan hal itu berdasarkan kuantum cahaya. Pekerjaan ini telah meyakinkan orang akan kebenaran realitas foton, sebenarnya Compton sendirilah yang mengajukan kata “foton”. Setelah ia menerima hadiah Nobel pada tahun 1927, Compton bekerja di University of Chicago untuk mempelajari sinar kosmik dan menolong menjelaskan bahwa sinar ini sebenarnya terdiri dari partikel yang bergerak cepat (sekarang ternyata bahwa partikel itu adalah inti atom, dan sebagian besar adalah proton) yang berputar dalam ruang dan bukan sinar gamma. Ia membuktikan hal ini dengan

3


memperlihatkan bahwa intensitas sinar kosmik berubah terhadap lintang, dan hal ini hanya dapat diterima jika partikel itu adalah ion yang lintasannya dipengaruhi oleh medan magnetik bumi. Selama Perang Dunia II, Compton merupakan salah satu tokoh pimpinan yang mengembangkan bom atom.

• Louis de Broglie

Louis-Victor-Pierre-Raymond, duc de Broglie, banyak dikenal sebagai Louis de Broglie (15 Agustus 1892–19 Maret 1987), ialah fisikawan Perancis dan pemenang hadiah Nobel. Berasal dari keluarga Prancis yang dikenal memiliki diplomasi dan kemiliteran yang baik. Pada mulanya ia adalah siswa sejarah, namun akhirnya ia mengikuti jejak kakaknya Maurice de Broglie untuk membina karir dalam fisika. Pada 1924, tesis doktoralnya mengemukakan usulan bahwa benda yang bergerak memiliki sifat gelombang yang melengkapi sifat partikelnya. 2 tahun kemudian Erwin Schrodinger menggunakan konsep gelombang de Broglie untuk mengembangkan teori umum yang dipakai olehnya bersama dengan ilmuwan lain untuk menjelaskan berbagai gejala atomik. Keberadaan gelombang de Broglie dibuktikan dalam eksperimen difraksi berkas elektron pada 1927 dan pada 1929 ia menerima Hadiah Nobel Fisika.

• Max Born

Max Born dilahirkan pada 11 Desember 1882, di Breslau, Jerman (kini Wroclaw, Polandia). Born belajar fisika di Universitas Breslau, Heidelberg, dan Zürich. Pada 1909, ia ditunjuk sebagai dosen di Georg-August-Universitaet Goettingen, di mana ia bekerja sampai 1912, saat ia pindah ke Universitas Chicago. Pada 1915, ia kembali ke Jerman namun harus masuk Militer Jerman. Pada 1919, ia menjadi guru besar di Universitas Frankfurt-am-Main, dan

4


kemudian profesor di Göttingen pada 1921. Selama masa inilah Born merumukan penafsiran probabilitas fungsi kepadatan dalam persamaan mekanika kuantum Schroedinger. Gagasannya menggantikan teori kuantum yang asli; kini, persamaan matematika Born dimanfaatkan. Pada 1933, Born meninggalkan Jerman untuk menghindari meningkatnya anti-Semitisme dan menerima posisi dosen di University of Cambridge. Dari 1936 sampai 1953, ia adalah guru besar Filsafat Alam di Universitas Edinburgh di Skotlandia. Selama masa ini, kerja Born berfokus pada elektrodinamika nonlinear. Pada 1953, Born pensiun dan kembali ke Jerman di Bad Pyrmont, dekat Gottingen. Ia menjadi warganegara Inggris dan anggota Royal Society di London pada 1939. Pada 1954, Born menerima Hadiah Nobel Fisika untuk karyanya pada fungsi kepadatan probabilitas dan studinya pada fungsi gelombang. Slain memenangkan Penghargaan Nobel, Born dianugerahi Stokes Medal dari Cambridge University dan Hughes Medal (1950).

• Werner Heisenberg Werner Karl Heisenberg (5 Desember 1901 - 1 Februari 1976) adalah seorang ahli teori sub-atom dari Jerman, pemenang Penghargaan Nobel dalam Fisika 1932. Werner Heisenberg dilahirkan pada tanggal 5 Desember 1901 di Würzburg, Jerman. Werner ini jagoan bahasa Yunani dan Latin karena ayahnya, August, bekerja sebagai guru bahasa klasik tersebut. Waktu pertama kali ia masuk sekolah, Werner masih malu-malu dan sangat sensitif, tetapi tidak lama ia mulai percaya diri. Malah guru-gurunya semua mengakui bakat yang dimilikinya di hampir semua mata pelajaran terutama bahasa dan matematika. Heisenberg kecil memang suka sekali matematika. Ini disebabkan guru matematikanya, Christoph Wolff, selalu menantangnya untuk mengerjakan soal-soal matematika dan fisika yang tidak biasa. Dalam waktu singkat Heisenberg sudah lebih jago dibanding gurunya itu. Apalagi di rumahnya ia selalu bersaing dengan kakaknya, Erwin, yang jago kimia (Erwin Heisenberg belakangan menjadi ahli kimia). Selama masa Perang Dunia I seluruh Bavaria, Jerman, mengalami kesulitan pangan. Pernah Heisenberg jatuh pingsan di jalan sewaktu sedang bersepeda karena ia begitu kelaparan. Ayahnya dan gurugurunya sering pergi ke garis depan untuk membantu pasukan perang. Heisenberg terpaksa belajar sendiri materi matematika dan fisika (ia melahap habis teori relativitas Einstein tanpa

5


bantuan gurunya). Hasilnya, ia justru sudah menguasai bahan yang seharusnya belum diajarkan di sekolah menengah atas. Heisenberg muda sangat membenci peperangan dan sering melarikan diri dari suasana kekerasan di Jerman saat itu. Ia bersama teman-temannya sering naik gunung, demi menyelamatkan rasa cintanya terhadap tanah airnya melalui alam. Dia bahkan mengetuai kelompok anak-anak pecinta alam yang selalu menghabiskan waktunya dengan cara hiking, camping, main ski, memanjat gunung, jalan-jalan di pedesaan, dan semua kegiatan alam lainnya. Kelompok ini merupakan kelompok yang anti rokok dan anti minum minuman keras. Setiap minggu kelompok anak-anak muda ini berkumpul untuk menghidupkan kembali musik dan seni puisi Jerman. Heisenberg ini ahli puisi Roma. Dia juga jago main piano klasik dan sudah sering ikut konser sejak masih berusia 12 tahun. Cuma ada satu hal lain yang bisa mengalihkan perhatiannya dari musik, puisi, dan alam bebas. Matematika! Saking cintanya dengan matematika, Heisenberg berniat mengambil jurusan matematika murni di University of Munich pada tahun 1920. Tapi wawancaranya dengan Ferdinand von Lindeman, profesor matematika di sana, tidak terlalu sukses. Jadi Heisenberg menemui profesor lain, Arnold Sommerfeld, seorang begawan fisika teori. Ternyata Sommerfeld bisa melihat bakat terpendam anak muda yang sangat gemar berpetualang di alam bebas ini. Jadilah Heisenberg melenceng dari minatnya semula dan malah masuk jurusan fisika. Tapi sebelum hari pertama ia mulai kuliah, Heisenberg menyempatkan diri untuk pergi hiking dengan teman-temannya dan sempat terkena typhoid yang hampir saja merenggut nyawanya. Secara ajaib ia bisa sembuh tepat pada waktu ia harus mulai kuliah walaupun saat itu ia tidak mendapatkan sumber pangan yang cukup gizi. Di awal masa kuliahnya Heisenberg masih ragu-ragu dengan pilihannya itu. Ia justru lebih banyak mengambil kuliah matematika dibanding fisika karena takut tidak cocok dengan pilihannya itu. Kalau ia tetap mengikuti kuliah matematika, ia kan masih tetap bisa mengikuti jika nantinya ternyata benar tidak cocok di fisika dan ingin pindah lagi ke matematika. Tapi ternyata fisika benarbenar sudah mencuri hatinya. Mulai semester keduanya di jurusan fisika, ia sudah betah mengikuti semua kuliah Sommerfeld. Selama kuliah di University of Munich, perhatian Heisenberg terpecah antara fisika teori dan petualangannya di alam bebas. Dia ini benar-benar pecinta alam. Sering kali ia camping di gunung dan hiking ke stasiun kereta terdekat

6


di pagi harinya supaya bisa kembali di Munich tepat waktu untuk mengikuti kuliah fisika teori. Untung saja kuliahnya tidak terbengkalai. Tetapi ada satu kelemahannya yang pada akhirnya hampir membuatnya tidak lulus. Ia sama sekali tidak mengerti eksperimen di laboratorium. Ia memang jagoan di fisika teori, tetapi ketika ditanya berbagai hal tentang fisika eksperimen, ia benar-benar tidak tahu. Profesor Wilhem Wien memberinya nilai F pada ujian akhir untuk mendapatkan gelar doktor. Sommerfeld kembali menjadi penyelamat dengan memberinya nilai A untuk kejeniusannya di bidang fisika teori. Jadi Heisenberg pun akhirnya mendapatkan gelar doktornya walaupun dengan nilai C (rata-rata dari A dan F). Sommerfeld tidak salah sewaktu memberinya nilai A untuk fisika teori. Terbukti Heisenberg sangat jagoan mengutak-utik teori-teori fisika. Ia pun berhasil menjadi profesor termuda Jerman di Leipzig saat masih berusia 25 tahun. Hasil utak-utiknya melahirkan teori mekanika kuantum yang memberinya sebuah Nobel Fisika di tahun 1932. Pada tahun 1937 Heisenberg kembali tampil dalam konser piano klasik. Konser ini menjadi yang paling tidak terlupakan selama hidupnya karena saat itulah ia bertemu Elisabeth Schumacher, putri seorang profesor ekonomi yang terkenal di Berlin, yang dinikahinya tiga bulan kemudian. Keluarga Heisenberg kemudian dikaruniai tujuh orang anak, yang pertama adalah sepasang kembar. Beberapa bulan setelah pernikahannya, keluarga muda ini pindah kembali ke Munich untuk memenuhi keinginan Sommerfeld yang saat itu sudah berusia 66 tahun dan harus pensiun. Sommerfeld ingin supaya Heisenberg menggantikan posisinya sebagai profesor fisika teori di University of Munich. Sewaktu pecah Perang Dunia II, banyak ilmuwan Jerman yang ramai-ramai pergi dari Jerman karena ingin menghindari Nazi dan Hitler. Heisenberg membuat keputusan yang sangat mengejutkan rekan-rekan fisikawan saat itu. Ia bertekad untuk menetap di Jerman. Keterikatannya dengan alam Jerman telah membuatnya begitu mencintai tanah airnya itu. Ternyata keputusannya ini membuatnya terpaksa bekerja untuk pemerintah Jerman dalam usaha membuat bom atom. Entah kenapa, fisikawan jenius ini tidak pernah berhasil membuat bom atom tersebut dan malah dikalahkan oleh para fisikawan di Amerika. Padahal timnya dibantu juga oleh salah satu penemu reaksi fisi nuklir, Otto Hahn. Ada gosip yang mengatakan bahwa Heisenberg sengaja bergabung dengan tim peneliti Jerman itu supaya bisa melakukan sabotase agar Nazi tidak bisa memenangkan perang. Heisenberg bahkan sempat diciduk ke kamp konsentrasi Nazi karena dikira berkhianat.

7


Setelah lepas dari kamp konsentrasi Heisenberg kembali menekuni fisika teori dan menghasilkan karya kontroversial yang membuatnya sangat terkenal: Prinsip Ketidakpastian Heisenberg atau Heisenberg’s Uncertainty. Pendekatan tidak biasa yang dilakukannya membuat teorinya ini tidak begitu saja diterima oleh dunia fisika saat itu. Begitu banyak yang menentang teori ini, sampai-sampai Heisenberg sempat menangis karenanya. Keteguhannya berhasil membuat teorinya ini diterima, bahkan menjadi sangat populer. Ia juga banyak menerima penghargaan bergengsi selain Nobel. Pada tanggal 1 Februari 1976 Werner Heisenberg yang sakit kanker meninggal dunia di rumahnya di Munich. Pada tahun 1927, Heisenberg mengembangkan suatu teori yang ditentang Einstein habishabisan yaitu teori ketidakpastian. Menurut teori ini makin akurat kita menentukan posisi suatu benda, makin tidak akurat momentumnya (atau kecepatannya) dan sebaliknya. Jadi kita tidak bisa menentukan letak benda secara akurat. Dengan kata lain benda mempunyai kemungkinan berada di mana saja. Einstein bilang teori ini tidak masuk akal. Ia menentang teori ini hingga akhir hayatnya. Mana mungkin kita bisa percaya pada teori yang mengatakan bahwa posisi bulan tidak menentu, ejek Einstein. Einstein lebih suka melihat bulan mengorbit secara teratur, “I like to believe that the moon is still there even if we don't look at it." Einstein juga berargumen bahwa tidak mungkin Tuhan bermain dadu “God doesn’t play dice” dalam mengatur alam semesta ini. Walau ditentang oleh fisikawan sekaliber Einstein, rupanya Heisenberg tidak kapok, ia maju terus mengembangkan teorinya. Usahanya ini tidak sia-sia, akhirnya teori Heisenberg ini menjadi salah satu fondasi dari mekanika kuantum. Kini mekanika kuantum menjadi primadonanya fisika. Oleh Feynman, Elektrodinamika kuantum (mekanika kuantum yang digabung dengan teori relativistik Einstein) dijuluki “the jewel of physics”. Berkat mekanika kuantum inilah orang dapat mengembangkan berbagai teknologi mutakhir yang ada sekarang ini, mulai dari TV, kulkas, mainan elektronika, laser, bom atom yang dahsyat, hingga pembuatanpembuatan chip-chip komputer super cepat.

8


• Niels Bohr 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.

• Erwin Schrodinger Erwin Rudolf Josef Alexander Schrodinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria. Dilahirkan di Wina, Austria-Hongaria. Ibunya berasal dari Inggris dan ayahnya berasal dari Austria. Ia memperoleh gelar doktor di kota itu di bawah bimbingan mantan murid Ludwig Boltzmann. Selama PD I, ia menjadi perwira artileri. Setelah perang ia mengajar di Zurich, Swiss. Di sana, ia menangkap pengertian Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel yang bergerak memiliki sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi suatu teori yang terperinci dengan baik. Setelah ia menemukan persamaannya yang terkenal, ia dan ilmuwan lainnya memecahkan persamaan itu untuk berbagai masalah; di sini kuantisasi muncul secara alamiah, misalnya dalam masalah tali yang bergetar. Setahun sebelumnya Werner Karl Heisenberg telah mengemukakan formulasi mekanika kuantum, namun perumusannya agak sulit dipahami ilmuwan masa itu. Schrödinger memperlihatkan bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis. Schrodinger menggantikan Max Planck di Berlin pada 1927, namun pada 1933, ketika Nazi berkuasa, ia meninggalkan Jerman. Dalam tahun itu ia menerima Hadiah Nobel Fisika bersama dengan Dirac. Pada 1939 sampai 1956 ia bekerja di Institute for Advanced Study di Dublin,

9

lalu

kembali

ke

Austria.


• Richard P. Feynman Richard Philips Feynman biasa dipanggil dengan nama kecilnya, Dick. Ia dilahirkan Far Rockaway, tidak jauh dari kota New York, dan belajar di Massachussetts Institute of Technology dan Princeton. Si kecil Dick, yang masih berusia sebelas tahun, punya sebuah laboratorium sederhana di rumahnya. Ia senang sekali bermain-main dengan apa saja yang bisa ditemukannya: main lampu dan menciptakan sekring, membuat alarm antimaling di kamarnya, dan membuat sistem koil dengan pemantik api yang dilengkapi gas argon. Saat ia sedang bermain dengan koil itu dan menikmati percikan api yang tercipta (warnanya ungu lho!), tiba-tiba ada kertas yang terbakar terkena api itu. Kertas yang terbakar itu langsung dibuangnya ke tempat sampah, tapi tiba-tiba malah jadi makin menyala. Ternyata tempat sampah itu berisi kertas koran yang cepat terbakar. Anak bandel ini cepat-cepat menutup pintu kamarnya supaya Ibunya tidak mengetahui ‘kecelakaan kecil’ yang sedang terjadi. Untung saja api itu akhirnya berhasil dipadamkan! Kamarnya sih jadi penuh asap gara-gara kejadian itu. Setelah ia memperoleh Ph.D. dalam tahun 1942 ia membantu mengembangkan bom atom di Los Alamos, New Mexico bersama dengan ahli fisika muda lainnya. Ketika perang berakhir, ia pergi ke Cornell dan dalam tahun 1951 pindah ke California Institute of Technology. Pada tahun 1940 Feynmenn memberikan sumbangan pengetahuan yang penting dalam elektrodinamika kuantum, teori kuantum relativistic yang menggambarkan interaksi antarpartikel bermuatan. Masalah penting dalam teori ini ialah kehadiran kuantitas tak berhingga dalam hasilnya, sehingga diperlukan prosedur renormalisasi yang menyingkirkannya dengan melakukan pengurangan dengan kuantitas tak terhingga lain. Walaupun langkah ini meragukan secara matematis dan banyak para pakar fisika tidak senang, teori akhirnya terbukti sangat seksama dalam ramalan teoritisnya. Feynmenn menerima hadiah Nobel pada tahun 1965 bersama 2 pioner lain dalam bidang elektrodinamika kuantum, yaitu Julian Schwinger, juga seorang ahli fisika Amerika. Dan Sin-Itiro Tomonaga, seorang pakar fisika Jepang. Feymenn banyak menyumbangkan gagasan utama pada fisika, baik dalam penelitian maupun pengajaran. Ia juga seorang yang berbakat dalam membuka lemari besi dan memainkan drum bongo.

10


• Wolfgang Pauli Ia dilahirkan di Wina. Pada umur 19 tahun ia telah membahas secara terinci relativitas khusus dan umum yang menarik perhatian Einstein dan tetap merupakan karya standar dalam bidang itu selama bertahun-tahun. Pauli menerima gelar doctor dari universitas Munich pada tahun 1922 dan bekerja untuk jangka waktu pendek di Gotthingen, Copenhagen dan Hamburg sebelum ia menjadi guru besar fisika di institute teknologi di Zurich, Swiss pada tahun 1928. pada tahun 1925 ia mengajukan usul bahwa bilangan kuantum (ketika itu belum diketahui asal hukumnya) diperlukan untuk mengkarakterisasi masing-masing elektron atomic dan bahwa tidak ada dua elektron pada atom yang sama mempunyai seperangkat bilangan kuantum yang sama. Prinsip Eksklusi ini ternyata merupakan mata rantai untuk pemahaman susunan elektron dalam atom. Pada akhir 1925 Goudsmit dan Uhlenbeck, dua orang fisikawan Belanda memperlihatkan bahwa elektron memiliki momentum sudut intrinsic, sehingga elektron harus dibayangkan sebagai partikel yang berputar dan bilangan kuantum Pauli yang keempat menggambarkan arah perputaran (spin). Pada tahun 1931 Pauli memecahkan masalah kehilangan energi semu dalam peluruhan sinar Beta oleh inti dengan mengajukan usul yang menyatakan bahwa ada partikel tak bermassa yang meninggalkan inti bersama dengan elektron yang dipancarkan. Dua tahun kemudian Fermi mengembangkan teori peluruhan Beta dengan pertolongan partikel tersebut, yang dikenal sebagai neutrino (partikel netral yang kecil). Selama perang berlangsung Pauli berada di Amerika Serikat, dan menerima hadiah Nobel pada tahun 1945.

• Paul A. M. Dirac Ia dilahirkan di Bristol, Inggris, dan belajar teknik elektro di sana. Selanjutnya, ia berganti minat mempelajari matematika dan akhirnya fisika. Ia memperoleh gelar Ph.D. dari Cambridge pada tahun 1926. setelah ia membaca makalah Heisenberg yang pertama mengenai mekanika kuantum pada tahun 1925, Dirac segera merancang teori yang lebih umum dan pada tahun berikutnya ia merumuskan kaidah Eksklusi Pauli menurut prinsip mekanika kuantum. Ia

11


mempelajari statistic partikel yang memenuhi prinsip Pauli, seperti elektron. Hal ini juga dipelajari secara tak bergantungan oleh Fermi pada waktu sebelumnya. Hasilnya disebut FermiDirac untuk menghormati kedua peneliti itu. Pada tahun 1928 Dirac mempelajari gabungan teori relativitas khusus dengan teori kuantum sehingga menghasilkan teori elektron yang memungkinkan penjelasan spin dan momen magnetic elektron dan juga meramalkan keadaan elektron yang bermuatan positif atau positron. Partikel ini ditemukan oleh Carl Anderson dari Amerika Serikat pada tahun 1932. Dirac memperoleh hadiah Nobel fisika bersama dengan Schrodinger pada tahun 1933. Dirac tetap tinggal di Cambridge sampai tahun 1971 kemudian pindah ke Florida State University.

• Enrico Fermi Di dunia ini sangat sedikit orang yang jago fisika teori dan fisika eksperimen sekaligus. Diantara yang sedikit itu, yang sangat luar biasa adalah Enrico Fermi. Kemampuan dan kehebatannya tidak diragukan lagi, sehingga namanya diabadikan diberbagai hal seperti: nama sebuah laboratorium fisika terkenal di Chicago Amerika Serikat, Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory) yang telah mencetak banyak peraih Nobel fisika; nama unsur ke-100, Fermium; nama suatu institut yang melakukan riset dalam bidang fisika nuklir dan fisika partikel, Enrico Fermi Institute; dan nama hadiah yang paling bergengsi dari pemerintah Amerika untuk mereka yang melakukan penemuan hebat dalam bidang energi, atom, molekul, nuklir dan partikel, The Enrico Fermi Award. Enrico Fermi dilahirkan pada tanggal 29 September 1901 di Roma, Italia, dari pasangan Ida de Gattis dan Alberto Fermi, seorang karyawan di departemen komunikasi Italia. Enrico yang bertubuh kecil dan bermata keabu-abuan ini sangat pendiam dan sangat dekat dengan kakaknya, Giulio. Mereka sering menghabiskan waktu untuk merancang motor listrik dan menggambar desain mesin pesawat yang hampir sama canggihnya dengan rancangan para professional. Saat Enrico berumur 14 tahun, sang kakak, Giulio, meninggal dunia saat menjalani operasi kecil (sakit di kerongkongan). Enrico sangat sedih dan kesepian karena ditinggal oleh orang yang paling dekat dengannya. Tetapi dia tidak mau menunjukkan kesedihannya. Dia justru menyembunyikannya dengan cara melahap habis buku-buku fisika dan matematika. Enrico yang

12


tidak punya banyak uang tidak mampu membeli buku-buku baru, jadi ia selalu mencari bukubuku bekas di Campo dei Fiori. Suatu waktu Enrico menemukan dua buku kuno tentang fisika elementer di Campo dei Fiori. Dia langsung membacanya sampai habis, sambil sesekali mengoreksi perhitungan matematikanya.

Dampak Fisika Modern Dengan ditemukannya partikel subatom (partikel elementer), yaitu elektron, proton, dan neutron) menjadikan penelitian fisika mengarah pada fenomena mikroskopis. Kajian partikel inilah yang menyadarkan para fisikawan dengan penemuan yang paling menggemparkan (kalangan fisikawan) ialah fisika Newton tidak berlaku untuk realitas mikro. Pengaruh dari penemuan tersebut telah dan sedang mengubah pandangan dunia (World view) kita. Eksperimen mekanika kuantum selalu menghasilkan penemuan yang tidak dapat diprediksi atau dijelaskan oleh fisika Newton. Tetapi meski fisika Newton tidak mampu menjelaskan fenomena realitas mikroskopis, ia tetap dapat menjelaskan fenomena makroskopis dengan baik (walalupun sesungguhnya realitas makroskopis tersusun oleh realitas mikroskopis). Perbedaan fundamental antara fisika klasik dan kontemporer. Fisika klasik berasumsi ada eksternal world yang terpisah dari diri kita. Fisika klasik kemudian juga beranggapan bahwa kita dapat mengamati, mengkalkulasi, dan mengira-ngira dunia luar tersebut tanpa merubahnya. Menurut fisika klasik, dunia luar tersebut tidak berbeda dengan diri dan kebutuhan-kebutuhan kita.Kita juga dapat menunjukkan bahwa cahaya mirip partikel sekaligus mirip gelombang dengan Hamburan Compton.mirip. sebelumnya untuk mengetahui sifat partikel dari cahaya digunakan efek fotolistrik, dan menunjukkan cahaya mirip gelombang dengan eksperimen celah ganda-ganda. Teori relativitas memperkirakan bahwa kecepatan cahaya adalah relatif konstan dan setiap gerak adalah relatif terhadap kerangka acuan khusus yang bukan merupakan kerangka acuan universal.

13


Perkembangan Mekanika

1

PERKEMBANGAN MEKANIKA KLASIK

Periode I • ( Pra Sains sampai dengan 1550 M ) Aristoteles dilahirkan di kota Stagira,

1 • Aristoteles

Macedonia, 384 SM. Ayahnya seorang ahli fisika kenamaan. Pada umur tujuh

belas tahun Aristoteles pergi ke Athena belajar di Akademi Plato. Dia menetap di sana selama dua puluh tahun hingga tak lama Plato meninggal dunia. Dari ayahnya, Aristoteles mungkin memperoleh dorongan minat di bidang biologi dan "pengetahuan praktis".A

14


Aristoteles merupakan orang pertama pada periode ini yang mengemukakan cabang mekanika yang berurusan dengan hubungan timbal balik antara gerak dan gaya yaitu bidang dinamika. Ia mengemukakan suatu argumen tentang sifat bawaan dari berbagai benda yang memberikan

alasan

untuk

berbagai

sifat

tersebut dalam daya intrinsik khusus dari benda itu sendiri. Aristoteles membedakan dua jenis gerak yaitu gerak alamiah (pure motion) dan gerak paksa (violent motion). Menurutnya tiap unsur memiliki “tempat alamiah” di alam semesta ini seperti di pusat bumi yang dikelilingi oleh air udara dan api. Dengan cara serupa, tiap unsur memiliki suatu gerak alamiah untuk bergerak kearah tempat alamiahnya jika ia tidak ada di sana. Umumnya, bumi dan air memiliki sifat berat, yaitu cenderung bergerak ke bawah, sementara udara dan api memiliki sifat levitasi, yaitu cenderung bergerak ke atas. Gerak alamiah ether adalah melingkar, dan ether selalu dalam tempat alamiahnya. Gerak paksa disebabkan oleh gaya luar yang dikenakan dan boleh ke sembarang arah. Gerak tersebut akan berhenti segera setelah gaya dihilangkan. Salah satu kekurangan dinamika Aristoteles adalah bahwa kecepatan sebuah benda akan menjadi tak hingga jika tak ada resistansi terhadap geraknya. Adalah sukar sekali bagi para penganut aliran Aristoteles (Aristotelian) untuk membayangkan gerak tanpa resistansi. Memang, kenyataan bahwa gerak seperti itu akan menjadi cepat secara tak terhingga jika tak ada gesekan dengannya seperti seperti benda yang bergerak di ruang kosong. Teori Aristoteles bahwa gerak paksa membutuhkan suatu gaya yang bekerja secara kontinyu ternyata bisa disangkal dengan memandang gerak proyektil. Aristoteles mencontohkan pada sebuah anak panah yang ditembakkan dari sebuah busur akan tetap bergerak untuk beberapa jarak meskipun jelas-jelas tidak selamanya didorong. busur entah bagaimana memberi suatu “daya gerak” kepada udara, yang kemudian mempertahankan anak panah tetap bergerak.

15


Penjelasan ini sangat tidak meyakinkan, dan masalah gerak peluru terus berlanjut hinga membuat kesal para Aristotelian selama berabad-abad.

Archimedes ilmuwan Yunani abad ke-3 SM. Archimedes adalah seorang arsitokrat. Archimedes adalah anak astronom

Pheidias

yang

lahir di Syracuse, koloni Yunani

yang

sekarang

dikenal

dengan

nama

2

• Archimedes Sisilia.

Membicarakan

Archimedes

tidaklah

lengkap tanpa kisah insiden penemuannya saat dia mandi.

Archimedes

diminta

Saat

itu

dia

menemukan bahwa hilangnya berat tubuh sama dengan berat air yang dipindahkan.

Cabang lain mekanika adalah statika. Ia merupakan

studi

benda-benda

diam

karena

kombinasi berbagai gaya. Perintis bidang ini adalah Archimedes..” Archimedes adalah orang yang mendasarkan penemuannya dengan eksperiman. Sehingga, ia dijuluki Bapak IPA Eksperimental.

3 • Eratoshenes

16


Eratoshenes melakukan penghitungan diameter bumi pada tahun 230 SM. Dia menengarai bahwa kota Syene di Mesir terletak di equator, dimana matahari bersinar vertikal tepat di atas kepala

pada hari pertama musim panas. Eratoshenes mengamati fenomena ini tidak dari

rumahnya, dia menyimpulkan bahwa matahari tidak akan pernah mencapai zenith di atas rumahnya di Alexandria yang berjarak 7° dari Syene. Jarak Alexandria dan Syene adalah 7/360 atau 1/50 dari lingkaran bumi yang dianggap lingkaran penuh adalah 360°. Jarak antara Syene sampai Alexandria +/- 5000 stade. Dengan dasar itu

dibut

perkiraan bahwa diameter bumi berkisar: 50x5000

stade

= 25.000stade = 39.690 Km. Pengukuran tentang diameter bumi

diketahui

adalah 40.008

km.

Ternyata, astronomer jaman kuno juga tidak kalah cerdasnya

Periode II • ( Awal Sains 1550-1800 M )

1

• Galileo

17


Ilmuwan Itali besar ini

mungkin

lebih bertanggung jawab terhadap perkembangan metode ilmiah dari

siapa pun

juga. Aristoteles lebih

berat

mengajarkan, jatuh

lebih

benda

yang

cepat

ketimbang benda yang lebih ringan, bergenerasi-generasi pandai

menelan

kaum

cerdik

pendapat

filosof

dan

Yunani yang besar pengaruh ini. Tetapi, Galileo memutuskan mencoba

dulu

benar-tidaknya, dan lewat serentetan

eksperimen

dia berkesimpulan bahwa Aristoteles keliru. Yang benar adalah, baik benda berat maupun ringan jatuh pada kecepatan yang sama kecuali sampai batas mereka berkurang kecepatannya akibat pergeseran udara. Galileo melakukan eksperimen ini di menara Pisa (Kebetulan, kebiasaan Galileo melakukan percobaan melempar benda dari menara Pisa tampaknya tanpa sadar). Pada satu sisi benda ringan akan menghambat benda berat dan benda berat akan mempercepat benda ringan, dan karena itu kombinasi tersebut akan bergerak pada suatu laju pertengahan. Di lain pihak benda-benda yang dipadu bahkan akan membentuk benda yang lebih berat, yang karena itu harus bergerak lebih cepat dari pada yang pertama atau salah satunya. Mengetahui hal ini, Galileo mengambil langkah-langkah lebih lanjut. Dengan hati-hati dia mengukur jarak jatuhnya benda pada saat yang ditentukan dan mendapat bukti bahwa jarak yang dilalui oleh benda yang jatuh adalah berbanding seimbang dengan jumlah detik kwadrat jatuhnya benda. Penemuan ini (yang berarti penyeragaman percepatan) memiliki arti penting tersendiri. Bahkan lebih penting lagi Galileo berkemampuan menghimpun hasil penemuannya dengan formula matematik. Sumbangan besar Galileo lainnya ialah penemuannya mengenai hukum kelembaman (inersia). Sebelumnya, orang percaya bahwa benda bergerak dengan sendirinya cenderung menjadi makin pelan dan sepenuhnya berhenti kalau saja tidak ada tenaga yang menambah kekuatan agar terus

18


bergerak. Tetapi percobaan-percobaan Galileo membuktikan bahwa anggapan itu keliru. Bilamana kekuatan melambat seperti misalnya pergeseran, dapat dihilangkan, benda bergerak cenderung tetap bergerak tanpa batas. Analisis Galileo mencapai resolusi akhir dari masalah gerak peluru. Dia juga memperlihatkan bagaimana komponen-komponen horisontal dan vertikal dari gerak peluru bergabung menghasilkan lintasan parabolik. Galileo menganggap bahwa sebuah benda yang menggelinding ke bawah pada suatu bidang miring adalah dipercepat seragam yaitu, kecepatannya bertambah dengan besar yang sama dalam tiap interval waktu yang kecil. Dia kemudian menunjukkan bahwa asumsi ini dapat diuji dengan mengukur jarak yang dilalui, dari pada mencoba mengukur kecepatan secara langsung.

2

• Descartes Rene Descartes lahir Di desa La Haye tahun 1596, filosof, ilmuwan, matematikus Perancis yang tersohor abad 17. Waktu mudanya dia sekolah Yesuit, College La Fleche. Begitu umur dua puluh dia dapat gelar ahli hukum dari Universitas Poitiers walau tidak pernah mempraktekkan ilmunya samasekali. Meskipun Descartes memeperoleh pendidikan baik, tetapi dia yakin betul tak ada ilmu apa pun yang bisa dipercaya tanpa matematik. Karena

itu,

bukannya

dia

meneruskan

pendidikan formalnya, melainkan ambil keputusan kelana keliling Eropa dan melihat dunia dengan mata kepala sendiri. Hukum Gerak Descartes terdiri atas dua bagian, dan memprediksi hasil dari benturan antar dua massa:

19


1.

bila dua benda memiliki massa dan kecepatan yang sama sebelum terjadinya benturan, maka keduanya akan terpantul karena tumbukkan, dan akan mendapatkan kecepatan yang sama dengan sebelumnya.

2.

bila dua benda memiliki massa yang sama, maka karena tumbukkan tersebut, benda yang memiliki massa yang lebih kecil akan terpantul dan menghasilkan kecepatan yang sama dengan yang memiliki massa yang lebih besar. Sementara, kecepatan dari benda yang bermassa lebih besar tidak akan berubah. Descartes telah memunculkan hukum ini berdasarkan pada perhitungan simetris dan suatu gagasan bahwa sesuatu harus ditinjau dari proses tumbukkan. Sayangnya, gagasan Descartes memiliki kekurangan yang sama dengan gagasan Aristoteles yaitu masalah diskontinuitas. Descartes menerima prinsip Galileo bahwa benda-benda cenderung untuk bergerak dalam garis lurus, dia beranggapan bahwa tidak pernah ada sembarang ruang kosong ke dalam mana sebuah benda dapat bergerak. maka konsekuensinya adalah satu-satunya gerak yang mungkin adalah rotasi dari suatu kumpulan partikel-partikel.. Pengaruh besar lain dari konsepsi Descartes adalah tentang fisik alam semesta. Dia yakin, seluruh alam kecuali Tuhan dan jiwa manusia bekerja secara mekanis, dan karena itu semua peristiwa alami dapat dijelaskan secara dan dari sebab-musabab mekanis. Atas dasar ini dia menolak anggapan-anggapan astrologi, magis dan lain-lain ketahayulan. Descartes menyukai suatu alam dengan suatu mekanisme mesin jam yang besar sekali, yaitu alam yang mekanistik, yang diciptakan oleh Tuhan dengan suatu pasokan materi dan gerak yang tetap. Agar mesin dunia tidak “berhenti akhirnya”, dia berasumsi bahwa kapanpun dua partikel bertumbukan, daya dorong atau momentum total mereka harus tetap tak berubah. Descartes mendefinisikan momentum sebagai perkalian massa dan kecepatan, mv. Ini tidak sepunuhnya benar kecuali “kecepatan” diperlakukan sebagai sebuah vektor yaitu suatu besaran yang memiliki arah tertentu di dalam ruang sehingga kecepatan-kecepatan yang sama dalam arah belawanan akan saling menghilangkan.

20


3

• Torricelli Fisikawan Italia kelahiran Faenza dan belajar di Sapienza College Roma. Ia menjadi sekretaris Galileo selama 3 bulan sampai Galileo wafat pada tahun 1641. Tahun 1642 ia menjadi profesor matematika di Florence. Pada tahun 1643 ia menetapkan tentang tekanan atmosfer dan menemukan alat untuk mengukurnya, yaitu barometer. Pada tahun 1643, Torricelli membuat eksperimen sederhana, yang dinamakan Torricelli Experiment, yaitu ia menggunakan sebuah tabung kaca kuat dengan panjang kira-kira 1 m dan salah satu ujungnya tertutup. Dengan menggunakan sarung menghadap ke atas. Dengan menggunakan corong ia menuangkan raksa dari botol ke dalam tabung sampai penuh. Kemudian ia menutup ujung terbuka tabung dengan jempolnya, dan segera membaliknya.

Dengan

cepat

ia

melepaskan

jempolnya dari ujung tabung dan menaruh tabung vertikal dalam sebuah bejana berisi raksa. Ia mengamati permukaan raksa dalam tabung dan berhenti ketika tinggi kolom raksa dalam tabung 76 cm di atas permukaan raksa dalam bejana. Ruang vakum terperangkap di atas kolam raksa.

21


4

• Otto von Guericke Otto von Guericke (30 November 1602- 21 Mei 1686) adalah seorang ilmuwan Jerman, pencipta, dan politikus. Prestasi ilmiah utama nya menjadi penetapan dari

ilmu fisika ruang hampa.Pada 1650

Guericke menemukan pompa udara. Guericke menerapkan barometer

ke

ramalan

cuaca

untuk

meteorologi. Kemudiannya bidang kajianya dipusatkan pada listrik, tetapi sangat sedikit hasil nya. Ia menemukan generator

elektrostatik

yang

pertama,

“

Elektrisiermaschine”.

5

• Blaise Pascal Blaise Pascal (19 Juni 1623- 19Agustus 1662) adalah ilmuwan Perancis Ahli matematik, ahli ilmu fisika, dan ahli filsafat religius. Dalam bidang fisika, khususnya mekanika, dia melakukan percobaan dengan cara mengukur beda tinggi barometer di dasar dan di puncak gunung. Dari keteranganketerangannya itu nantinnya dia mengemukakan prinsip hidrostatik yang kita kenal dengan Hukum Pascal, yaitu “Jika suatu zat cair dikenakan tekanan, maka tekanan itu akan merambat ke segala arah sama besar dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya”.

22


6

• Isaac Newton Isaac Newton (1642-1727), lahir di Woolsthrope, Inggris. Dia lahir di tahun kematian Galileo. Penemuanpenemuan Newton yang terpenting adalah

di

pengetahuan

bidang sekitar

mekanika, bergeraknya

sesuatu benda didasarkan pada tiga hukum pertamanya

fundamental. adalah

hukum

Hukum inersia

Galileo, Galileo merupakan penemu pertama hukum yang melukiskan gerak sesuatu obyek apabila tidak dipengaruhi oleh kekuatan luar. Tentu saja pada dasarnya semua obyek dipengaruhi oleh kekuatan luar dan persoalan yang paling penting dalam ihwal mekanik adalah bagaimana obyek bergerak dalam keadaan itu. Masalah ini dipecahkan oleh Newton dalam hukum geraknya yang kedua dan termasyhur dan dapat dianggap sebagai hukum fisika klasik yang paling utama. Hukum kedua (secara matematik dijabarkan dengan persamaan F = m.a atau a = F/m) menetapkan bahwa percepatan obyek adalah sama dengan gaya netto dibagi massa benda. Hukum kedua Newton memiliki bentuk sama seperti hukum dinamika Aristoteles, v = kF/R, dengan dua perbedaan penting. Yang satu adalah bahwa gaya menghasilkan percepatan dari pada kecepatan, sehingga dalam ketidak hadiran gaya, kecepatan tetap konstan (hukum pertama). Perbedaan yang lain adalah bahwa hambatan terhadap gerak adalah disebabkan oleh massa

23


benda itu sendiri, terhadap medium di mana ia bergerak. hukum ketiganya

yang masyhur

tentang gerak (menegaskan bahwa pada tiap aksi, misalnya kekuatan fisik, terdapat reaksi yang sama dengan yang bertentangan) serta yang paling termasyhur penemuannya tentang kaidah ilmiah hukum gaya berat universal. Newton juga membedakan antara massa dan berat. Massa adalah sifat intrinsik suatu benda yang mengukur resistansinya terhadap percepatan, sedangkan berat adalah sesungguhnya suatu gaya, yaitu gaya berat yang bekerja pada sebuah benda. Jadi berat W sebuah benda adalah W = mag, di mana ag adalah percepatan karena gravitasi. Keempat perangkat hukum ini, jika digabungkan, akan membentuk suatu kesatuan sistem yang berlaku buat seluruh makro sistem mekanika, mulai dari ayunan pendulum hingga gerak planet-planet dalam orbitnya mengelilingi matahari. Diantara banyak prestasi Newton, ada satu yang merupakan penemuan terbesar ialah ‘Hukum Gravitasi’. Pada penemuan ini, Newton menggunakan dengan baik penemuan penting sebelumnya tentang pergerakan angkasa yang dibuat oleh Kepler dan yang lainnya. Newton menyadari hukum semacam ini pada pertengahan 1660. Pada masa kreatif ini, ia menulis hampir satu abad kemudian bahwa,“Saya menarik kesimpulan bahwa kekuatan yang menjaga planetplanet pada orbitnya pasti berbanding terbalik sama dengan kuadrat dari jarak mereka dengan pusat dimana mereka berevolusi.

24


Periode III

• ( Fisika Klasik 1800 M -1890 (1900 ) M )

1

• Daniel Bernoulli Daniel Bernoulli ( 8 Pebruari 1700 – 17 Maret 1782) adalah

ilmuwan

swiss

Ahli

matematik.

Keahlian

matematikanya untuk diaplikasikan ke mekanika, terutama ilmu mekanika zat cair (fluida) dan gas. Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran

tersebut.

Prinsip

ini

sebenarnya

merupakan

penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama.

25


2

• Leonhard Euler Leonard Euler lahir tahun 1707 di Basel, Swiss. Dia diterima masuk Universitas Basel tahun 1720 tatkala umurnya baru mencapai tiga belas tahun. 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 hidrodinamika. 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. Pengetahuan modern dan teknologi akan jauh tertinggal di belakang, tanpa adanya formula Euler, rumus-rumusnya, dan metodenya. Sekilas pandangan melirik indeks textbook matematika dan fisika akan menunjukkan penjelasan-penjelasan ini sudut Euler (gerak benda keras); kemantapan Euler (deret tak terbatas); keseimbangan Euler (hydrodinamika); keseimbangan gerak Euler (dinamika benda keras); formula Euler (variabel kompleks); penjumlahan Euler (rentetan tidak ada batasnya), curve polygonal Eurel (keseimbangan diferensial); pendapat Euler tentang keragaman fungsi (keseimbangan diferensial sebagian); transformasi Euler (rentetan tak terbatas); hukum Bernoulli-Euler (teori elastisitis); formula Euler-Fourier (rangkaian trigonometris); keseimbangan Euler-Lagrange (variasi kalkulus, mekanika); dan formula Euler-Maclaurin (metode penjumlahan) itu semua menyangkut sebagian yang penting-penting saja.

26


3 • Hamilton Jika ditinjau gerak partikel yang terkendala pada

suatu

permukaan bidang, maka diperlukan adanya gaya tertentu yakni gaya konstrain yang berperan mempertahankan kontak antara partikel dengan permukaan bidang. Namun tak selamanya gaya konstrain yang beraksi terhadap partikel dapat diketahui. Pendekatan Newtonian memerlukan informasi gaya total yang beraksi pada partikel. Gaya total ini merupakan keseluruhan gaya yang beraksi pada partikel, termasuk juga gaya konstrain. Oleh karena itu, jika dalam kondisi khusus terdapat gaya yang tak dapat diketahui, maka pendekatan Newtonian tak berlaku. Sehingga diperlukan pendekatan baru dengan meninjau kuantitas fisis lain yang merupakan karakteristik partikel, misal energi totalnya. Pendekatan ini dilakukan dengan menggunakan prinsip Hamilton, dimana persamaan Lagrange yakni persamaan umum dinamika partikel dapat diturunkan dari prinsip tersebut. Prinsip Hamilton mengatakan, Dari seluruh lintasan yang mungkin bagi sistem dinamis untuk berpindah dari satu titik ke titik lain dalam interval waktu ``spesifik (konsisten dengan sembarang konstrain), lintasan nyata yang diikuti sistem dinamis adalah lintasan yang meminimumkan integral waktu selisih antara energi kinetik dengan energi potensial.

4

• Joseph-Louis Lagrange Persamaan

gerak

partikel

yang

dinyatakan

oleh

persamaan Lagrange dapat diperoleh dengan meninjau energi kinetik dan energi potensial partikel tanpa perlu meninjau gaya yang beraksi pada partikel. Energi kinetik partikel dalam koordinat kartesian adalah fungsi dari kecepatan, energi

27


potensial partikel yang bergerak dalam medan gaya konservatif adalah fungsi dari posisi. Persamaan Lagrange merupakan persamaan gerak partikel sebagai fungsi dari koordinat umum, kecepatan umum, dan mungkin waktu. Waktu berpengaruh dalam persaman Lagrange dikarenakan persamaan transformasi yang menghubungkan koordinat kartesian dan koordinat umum mengandung fungsi waktu. Pada dasarnya, persamaan Lagrange ekivalen dengan persamaan gerak Newton, jika koordinat yang digunakan adalah koordinat kartesian. Dalam mekanika Newtonian, konsep gaya diperlukan sebagai kuantitas fisis yang berperan dalam aksi terhadap partikel. Dalam dinamika Lagrangian, kuantitas fisis yang ditinjau adalah energi kinetik dan energi potensial partikel. Keuntungannya, karena energi adalah besaran skalar, maka energi bersifat invarian terhadap transformasi koordinat. Dalam kondisi tertentu, tidaklah mungkin atau sulit menyatakan seluruh gaya yang beraksi terhadap partikel, maka pendekatan Newtonian menjadi rumit atau bahkan tak mungkin dilakukan. 2.

2

PERKEMBANGAN MEKANIKA MODERN

Mekanika Kuantum a.

1.

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 bendah hitam

2.

Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton.

28


3.

Pada tahun 1913, Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen dengan penggunaan kuantisasi.

4.

Pada tahun 1924, Louis de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang benda.

5.

Teori-teori di atas, meskipun sukses, tetapi sangat fenomenologikal. Tidak ada penjelaskan jelas untuk kuantisasi. Mereka dikenal teori kuantum lama.

6.

Mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika Werner Karl Heisenberg mengembangkan mekanika matriks dan Erwin Schrodinger menemukan mekanika gelombang dan persamaan Schrodinger. Schrodinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua pendekatan tersebut sama. Pada tahun 1927, Heinseberg merumuskan prinsip ketidakpastiannya dan interpretasi Kopenhagen terbentuk dalam waktu yang hampir bersamaan.

7.

Tahun 1927, Paul Dirac menggabungkan mekanika kuantum dengan relativitas khusus. Dia juga menggunakan teori operator, termasuk nota bra-ket yang berpengaruh.

8.

Pada tahun 1932, Neumann Janos merumuskan dasar matematika yang kuat untuk mekanika kuantum sebagai teori operator.

9.

Bidang kimia kuantum dibuka oleh Walter Heitler dan Fritz London yang mempublikasikan penelitian ikatan kovalen dari molekul hidrogen pada tahun 1927. Kimia kuantum beberapa kali dikembangkan oleh pekerja dalam jumlah besar, termasuk kimiawan Amerika, Linus Pauling.

10. Berawal pada 1927, percobaan dimulai 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 pada tahun 1940-an. Elektrodinamika kuantum adalah teori kuantum elektron, proton dan medan elektromagnetik dan berlaku sebagai contoh untuk teori kuantum berikutnya. 11. Teori Kromodinamika Kuantum diformulasikan pada awan 1960an. Teori yang kita kenal sekarang ini diformulasikan oleh Polizter, Gross dan Wilzcek pada tahun 1975. Pengembangan awal oleh Schwinger, Peter Higgs, Goldstone dan lain-lain..Sheldon Lee Glashow, Steven Wienberg, dan Abdus Salam menunjukkan secara independen bagaimana gaya nuklir lemah dan elektrodinamika kuantum dapat digabungkan menjadi satu gaya lemah elektro.

29


Perkembangan Ilmu Panas

Sejarah Termodinamika Pada dasarnya, termodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang panas sebagai energi yang mengalir. Oleh karena itu, sejarah berkembangnya ilmu termodinamika berawal sejak manusia mulai “memikirkan” tentang panas. Adalah Aristoteles (350 SM)seorang filsuf dan ilmuwan Yunani yang

mengatakan bahwa panas adalah bagian dari materi atau materi

tersusun dari panas. Konsep dan pemikiran Aristoteles tersebut seolah-olah menunjukkan bahwa apapun materi yang ada di alam ini tersusun atas panas. Beberapa abad kemudian, penalaran yang dilakukan oleh Aristoteles diteruskan oleh Galileo Galilei (1593). Galileo berhipotesa bahwa panas adalah sesuatu yang dapat diukur. Hal itu dapat dibuktikan penemuannya berupa termometer air. Perlu diketahui bahwa konsep dan pemikiran Aristoteles bukanlah berdasarkan eksperimen namun merupakan teori yang dihasilkan berdasarkan intuisi dari pemikirannya. Berbeda dengan Aristoteles, Galileo mendasarkan teorinya dengan eksperimen yang dilakukan (walaupun percobaannya sangat bersifat sederhana) sehingga antara teori dan eksperimen saling mendukung satu sama lain. Setelah beberapa abad penemuan Galileo tersebut, Sir Humphrey Davy dan Count Rumford (1799)berhasil menyimpulkan bahwapanas adalah sesuatu yang mengalir. Kesimpulan ini mendukung prinsip kerja termometer, tapi membantah pernyataan Aristoteles. Jika dikaji dengan baik kita dapat menyimpulkan bahwa seharusnya Hukum Ke-Nol Termodinamikadirumuskan saat itu, tapi karena termodinamika belum berkembang sebagai ilmu, maka belum terpikirkan oleh para ilmuwan mengenai hukum yang bekerja “pada panas yang mengalir” tersebut.

30


Pada tahun 1756 Joseph Black mengemukakan teorinya tentang panas atau yang lebih sering dikenal dengan Asas Black pada termodinamika. Eksperimen yang dilakukan Joseph Black yaitu pada proses pembekuan dan pendidihan air dan campuran air-alkohol yang mengawalinya pada konsep kalor laten leburan. Dia melakukan penelitian yang sama untuk kalor laten penguapan, yang merupakan awal dari konsep kapasitas kalor atau kalor spesifik. Pada tahun 1778, Thomas Alfa Edison memperkenalkan mesin uap pertama yang mengkonvesi panas menjadi kerja mekanik. Selanjutnya, mesin tersebut disempurnakan oleh Sardi Carnot (1824). Saat itu, Cranot berupaya menemukan hubungan antara panas yang digunakan dan kerja mekanik yang dihasilkan. Hasil pemikirannya merupakan titik awal perkembangan ilmu termodinamika klasik dan beliau dianggap sebagai Bapak Termodinamika. Pada 1802, Gay-Lussac pertama kali merumuskan hukum bahwa gas berkembang secara linear dengan tekanan tetap dan suhu yang bertambah (biasanya banyak dikenal sebagai Hukum Charles). Pada tahun 1802 Joseph Louis Gay-Lussac menyelidiki pemuaian gas yang dipanaskan. Dia mengulangi percobaan Alexander Caesar Charles. Gay-Lussac menemukan bahwa bila gas dipanaskan pada tekanan tetap, volumenya bertambah besar sebanding dengan suhu mutlak. Bila suhunya dinaikkan dua kali lipat, maka volumenya bertambah dua kali lipat. Hukum ini ditemukan pada tahun 1787, tetapi Charles tidak mempublikasikannya dalam buku oleh karena itu,hukum itu kadang-kadang disebut hukum Gay Lussac. Pada 24 Agustus 1804 Gay Lussac dan Jean Baptiste Biot naik balon udara dan mencapai ketinggian 4000 m. Bulan berikutnya Gay Lussac sendirian naik balon udara dan mencapai ketinggian 7016 m, untuk menyelidiki berbagai macam tekanan dan suhu udara. Pada tahun yang sama Julius Robert Mayer untuk pertama kali mengajukan bahwa kalor atau sering kita ucapkan sebagai panas merupakan salah satu bentuk energi. Mayer menyimpulkan bahwa di daerah tropis diperlikan lebih sedikit pembakaran makanan untuk menjaga agar tubuh konstan,dan panas dari pembakaran makanan itu lebih banyak dipakai untuk melaksanakan kerja dari individu.Jika ternyata kalor dapat diubah menjadi usaha,hal ini berarti bahwa keduanya merupakan bentuk energi. Mayer mempublikasikan pemikirannya itu tahun 1842. Pada tahun 1845, James P. Joule merumuskan Hukum Kekekalan Energi, yaitu "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan." Dia menyimpulkan bahwa panas dan kerja adalah

31


dua bentuk energi yang satu sama lain dapat dikonversi. Kesimpulan ini didukung pula oleh Rudolf Clausius, Lord Kelvin (William Thomson), Helmhozt, dan Robert Mayer.

Selanjutnya, para ilmuwan ini merumuskan hukum pertama termodinamika (1850). Setahun sebelumnya, Lord Kelvin telah memperkenalkan istilah termodinamika melalui makalahnya: “An Account of Carnot’s Theory of the Motive Power of Heat”.Buku pertama tentang termodinamika ditulis oleh William Rankine pada tahun 1859, inti dari buku yang ditulis oleh Rankine “perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi panas yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem”. Pada tahun 1824 Carnot menemukan dan merumuskan hukum kedua termodinamika dan memberikan model universal atas mesin panas, sebuah mesin, yang mengubah energi panas ke dalam bentuk energi lain, misalnya energi kinetik (sekarang bernama siklus Carnot). Untuk selanjutnya Sadi Carnot melalui teorinya itu meneruskan mesin uap buatan Thomas Alva Edison. Setelah mempelajari mesin Carnot, Lord Kelvin, Planck, menyimpulkan bahwa pada suatu mesin siklik tidak mungkin kalor yang diterima mesin diubah semuanya menjadi kerja, selalu ada kalor yang dibuang oleh mesin. Hal ini karena adalah sifat sistem yang selalu menuju ketidakteraturan, entropi meningkat. Saat itu hukum kedua termodinamika diperkenalkan (1860). Menurut Clausius, besarnya perubahan entropi yang dialami oleh suatu sistem, ketika sistem tersebut mendapat tambahan kalor (Q) pada temperatur tetap dinyatakan melalui konsep berikut: “total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya”. Pada volume tetap kesetimbangan dalam sebuah sistem akan cenderung berubah dalam arah untuk melawan perubahan suhu yang ditentukan pada sistem ini. Penurunan suhu menyebabkan lepasnya panas dan menaikkan suhu menyebabkan penyerapan panas. Asas kesetimbangan bergerak ini digeneralisasi 1885 oleh Henri Louis le Chatelier yang memperluas dengan perubahan volume untuk perubahan tekanan yang dipaksakan; ini dikenal sebagai asas van 't Hoff-Le Chatelier. Selama tahun 1873-1976, fisikawan matematika Amerika Josiah Willard Gibbs menerbitkan tiga makalah, salah satunya adalah On the Equilibrium of Heterogeneous Substances. Makalah tersebut menunjukkan bahwa proses termodinamika dapat dijelaskan secara

32


matematis, dengan mempelajari energi, entropi, volume, temperatur dan tekanan sistem, sedemikian rupa untuk menentukan apakah suatu proses akan terjadi secara spontan, Equilibrium Gibbs

menandakan

awal

termodinamika

kimia

dengan

mengintegrasikan

fenomena kimia, fisika, listrik, dan elektromagnetik menjadi satu sistem yang koheren. Karya ilmiah ini memperkenalkan konsep-konsep seperti potensi kimia, aturan fase, dan lain-lain, yang membentuk dasar kimia fisik modern. On the Equilibrium of Heterogeneous Substances awalnya diterbitkan di sebuah jurnal Amerika Serikat yang relatif kurang terkenal, yaitu Transactions of the Connecticut Academy, dalam beberapa bagian pada tahun 1875 sampai 1878 (meski sebagian besar sumber menyebut "1876" sebagai tahun penerbitannya).Karya ilmiah ini masih belum diketahui publik sampai akhirnya diterjemahkan ke dalam bahasa Jerman oleh Wilhelm Ostwald dan bahasa Perancis oleh Henry Louis Le Chatelier. Pada abad ke-19, James P. Joule mempelajari cara memanaskan air dalam sebuah wadah menggunakan roda pengaduk dan membandingkan memanasnya air akibat putaran roda pengaduk dengan memanasnya air dalam wadah yang disentuhkan dengan nyala api atau sumber listrik. Berdasarkan percobaannya, Joule menyimpulkan bahwa panas atau kalor bukan energi (kalor bukan suatu jenis energi tertentu, seperti energi kinetik, energi potensial, energi kimia dll).Panas atau kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu.Jadi ketika panas atau kalor mengalir dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah, sebenarnya energi yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Perpindahan energi terhenti setelah benda-benda yang bersentuhan mencapai suhu yang sama atau keseimbangan termal. Secara umum, proses perpindahan panas dapat diklasifikasikan dalam 3 cara yaitu, secara konduksi, konveksi dan radiasi. Pada awal abad ke-20, ahli kimia seperti Gilbert N. Lewis, Merle Randall, dan EA Guggenheim mulai menerapkan metode matematis Gibbs tersebut untuk analisis proses kimia yang disebut termodinamika kimia. Pada tahun 1885, Boltzman menyatakan bahwa energi dalam dan entropi merupakan besaran yang menyatakan keadaan mikroskopis sistem. Pernyataan ini mengawali berkembangnya termodinamika statistik, yaitu pendekatan mikroskopis tentang sifat termodinamis suatu zat berdasarkan perilaku kumpulan partikel-partikel yang menyusunnya. Termodinamika statistik merupakan cabang termodinamika yang menyediakan penafsiran tingkat molekul terhadapbesaran-besaran

33

termodinamika

seperti kerja,

kalor,

dan entropi.


Masalah mendasar dalam termodinamika statistik adalah penentuan distribusi energi E di antara N sistem identik.Dasar-dasar termodinamika statistik ditetapkan oleh fisikawan seperti James Clerk Maxwell, W. Nernst, Ludwig Boltzmann, Max Planck, Rudolf Clausius dan J. Willard Gibbs. Pada tahun 1906 Giauque dan W. Nernst merumuskan hukum ketiga termodinamika yaitu: “pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum” Pada tahun 1911, Einstein menyatakan bahwa massa merupakan perwujudan dari energi (E=mc2). Hal ini kemudian dibenarkan oleh ilmuwan mekanika kuantum (1900-1940) bahwa radiasi sebagai bentuk energi bisa bersifat sebagai partikel. Pernyataan ini seakan-akan membenarkan penalaran Aristoteles sebelumnya bahwa materi = energi. Pada tahun 1950, para ilmuwan, seperti Carl Anderson menemukan adanya partikel antimateri yang bisa memusnahkan materi.

Hukum-Hukum Dasar Termodinamika Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu: a) Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya. b) Hukum Pertama Termodinamika Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem. c) Hukum kedua Termodinamika Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

34


d) Hukum ketiga Termodinamika Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

• Konsep Suhu Konsep suhu alias temperatur sebenarnya berawal dari rasa panas dan dingin yang dialami oleh indera peraba kita. Berdasarkan apa yang dirasakan oleh indera peraba, kita bisa mengatakan suatu benda lebih panas dari benda yang lain. Atau suatu benda lebih dingin dari benda lain. Ukuran panas atau dinginnya suatu benda ini dikenal dengan julukan suhu alias temperatur. Benda yang terasa panas biasanya memiliki suhu yang lebih tinggi. Semakin dingin suatu benda, semakin rendah suhunya. Sebaliknya, semakin panas suatu benda, semakin tinggi suhunya. Tetapiukuran panas atau dinginnya suatu benda yang hanya didasarkan pada sentuhan (indera peraba) ini sebenarnya tidak terlalu jelas. Apa yang dirasakan oleh setiap orang bisa saja berbeda. Demikian juga, walaupun menyentuh benda yang sama, panas yang dirasakan oleh bagian tubuh yang berbeda bisa saja berbeda

• Asas Black Berikut adalah teori yang dikemukakan oleh Joseph Black atau lebih dikenal azas Black. 1. Apabila dua benda yang suhunya berbeda dan dicampur, maka benda yang lebih panas melepas kalor kepada benda yang lebih dingin sampai suhu keduannya sama. 2. Banyaknya kalor yang dilepas benda yang lebih panas = banyaknya kalor yang diterima benda yang lebih dingin. 3. Sebuah benda untuk menurunkan ∆T akan melepaskan kalor yang sama besarnya dengan banyaknya kalor yang dibutuhkan benda itu untuk menaikkan suhunya sebesar ∆T juga.

35


Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black. Asas ini menjabarkan: 

Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama



Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas benda panas



Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila dipanaskan

36


Tokoh Ilmuwan Penemu Termodinamika

• Aristoteles 1. Aristoteles dilahirkan di kota Stagira, Macedonia, 384 SM. Nyaris tak terbantahkan, Aristoteles seorang filosof dan ilmuwan terbesar dalam dunia masa lampau. Dia memelopori penyelidikan ihwal logika, memperkaya hampir tiap cabang falsafah dan memberi sumbangsih tak terperikan besarnya terhadap ilmu pengetahuan. Penting dari apa yang pernah dilakukan Aristoteles adalah pendekatan rasional yang senantiasa melandasi karyanya. Pendapat Aristoteles, alam semesta tidaklah dikendalikan oleh serba kebetulan, oleh magi, oleh keinginan tak terjajaki kehendak dewa yang terduga, melainkan tingkah laku alam semesta itu tunduk pada hukum-hukum rasional. Aristoteles menulis tentang astronomi, zoologi, embryologi, geografi, geologi, fisika, anatomi, physiologi, dan hampir tiap karyanya dikenal di masa Yunani purba.

• Galileo-Galilei 2. Galileo Galilei dilahirkan di Pisa, Italia pada tanggal 15 Februari 1564 dan meninggal pada 8 January 1642 (pada umur 77 tahun) di Arcetri, Grand Duchy of Tuscany, Italia. Ayahnya Vincezio Galilei adalah seorang musisi.Galileo adalah seorang fisikawan, matematikawan, insinyur, astronom, dan filsuf yang mempunyai peranan dalam revolusi Sains selama masa Renaissance. Sumbangan terbesarnya dalm bidang astronomi adalah penemuannya berupa teleskop.

37


Kakaknya Virginia (Suster Maria Caleste) adalah seorang biarawati.Galileo adalah penentang teori teori Geosentris sebagaimana pandangan Gereja Katolik) dan mendukung teori Heliosentris.Hal itu menimbulkan perdebatan besar dikalangan ilmuwan dengan Gereja. Setelah pengamatannya selama berminggu-minggu tentang astronomi iamerangkum semua tulisannya dalam sebuah makalah yang berjudul The Starry Messenger yang diterbitkan pada bulan Maret 1610, berjumlah 500 eksemplar. Sumbangannya dalam termodinamika adalah pada 1593, Galileo berhasil menemukan salah satu alat ukur yang dapat digunakan dalam ilmu pengetahuan, yaitu thermometer. Thermometer temuan Galileo ini terdiri dari sebuah gelembung udara yang dapat membesar atau mengecil karena perubahan temperature sehingga dapat menyebabkan lebel air naik atau turun.Meskipun alat ini tidak akurat karena tidak menghitung perubahan tekanan udara, tetapi alat ini menjadi pelopor perkembangan alat-alat canggih.

• Benjamin Thompson (Count Romford) 3. Benjamin Thompson atau 'Count Rumford' (1753 – 1814) adalah penemu, ilmuwan, negarawan, dan tentara terkenal kelahiran Amerika. Benjamin Thompson dilahirkan di Woburn Utara, Massachusetts pada tanggal 26 Maret 1753. Pada usia 13 tahun, Benjamin Thompson mulai melakukan beberapa pekerjaan seperti menjadi juru tulis seorang importer, pedagang bahan kering dan kemudian magang di Doctor John Hay of Woburn, dimana Thompson mendapatkan banyak pengetahuan tentang ilmu medis. Bakat Thompson dalam bekerja dengan alat mekanis dan kemampuan bahasanya yang sangat baik membuat John Fowle, salah satu guru lulusan Harvard, membantunya untuk belajar dengan Professor John Winthrop di Harvard. Pada tahun 1772, Thompson meninggalkan kota kelahirannya dan mengajar di salah satu sekolah di Bradford, Massachusetts sambil mempelajari ilmu pengetahuan pada Samuel Williams. Tidak beberapa lama kemudian, Thompson berpindah mengajar di Concord, New Hampshire atas undangan dari Timothy Walker.Di sana Benjamin Thompson hidup menumpang dan kemudian menikahi anak dari tuan rumahnya, Sarah Walker Rolfe yang merupakan janda kaya di daerah Concord.

38


Pada saat revolusi Amerika meledak, Thompson diajak bergabung dengan Amerika untuk melawan Inggis karena dia memiliki hubungan penting dengan pemerintah Inggris namun dia menolak. Benjamin Thompson meninggalkan keluarganya di Amerika pada tahun 1974 dan bergabung dengan pemerintah Britania Raya (Inggris) sebagai penasihat Jenderal Thomas Gage. Pada tahun 1779 Benjamin Thompson menjadi salah satu anggota Royal Society. Selain politik, dunia militer juga digeluti oleh Benjamin Thompson. Benjamin Thompson pernah menjabat sebagai letnan kolonel pasukan Britania Raya dan mendapatkan gelar kesatrian dari Raja George III. Pada tahun 1785, Benjamin Thompson bergabung bersama pasukan Austria untuk melawan Turki dan di sana dia berkenalan dengan Pangeran Maximillian dari Bavaria yang mengundangnya untuk tinggal Bavaria. Pada tahun 1971, Benjamin Thompson dianugerahi gelar Count of the Holy Roman Empire. Thompson juga aktif meneliti berbagai hal, terutama bidang Fisika. Sekitar tahun 1975, Benjamin Thompson meneliti tentang gaya pada bubuk mesiu dan membangun sistem sinyal kelautan yang baru bagi tentara Inggris. Kontribusinya yang terbesar pada dunia Fisika adalah pemikirannya tentang teori kalor. Pada akhir abad ke-18, teori kalori yang dipercaya adalah bahwa kalor merupakan fluida yang dapat mengalir ke dalam tubuh ketika dipanaskan dan mengalir keluar ketika didinginkan. Saat meneliti tentang bubuk mesiu, Benjamin Thompson menemukan adanya penyimpangan atau anomali yang tidak dapat dijelaskan dengan teori kalori. Di dalam laporannya kepada Royal Society yang berjudul "An Experimental Enquiry concerning the Source of Heat excited by Friction" (1798), Benjamin Thompson mengajukan suatu teori baru yang menyatakan bahwa kerja mekanis akan menghasilkan kalor dan kalor tersebut merupakan suatu bentuk gerak. Teori tersebut berhasil memberikan penjelasan mengapa panas yang dihasilkan dari gesekan peluru meriam (bubuk mesiu) tidak akan pernah habis. Peristiwa itu tak dapat dijelaskan dengan teori kalori terdahulu. Di dalam laporan tersebut terdapat perhitungan jumlah kuantitas kalor yang diproduksi oleh energi mekanis. Teori yang dikemukakan Thompson bertentangan dengan teori kalori yang terdahulu dan banyak orang pada saat itu yang tidak yakin dengan Thompson hingga James Maxwell mengemukakan teori kinetik kalor pada tahun 1871. Penemuan-penemuan Thompson lainnya adalah kompor, oven, ketel ganda, dan pakaian penahan panas, serta mengembangkan cerobong asap dan tungku perapian yang ada. Pada tahun 1804, Thompson menetap di Paris dan menikah dengan Madame Lavoisier, janda seorang ahli

39


kimia Perancis, Antoine Lavoisier. Thompson menjadi anggota Institusi Nasional Perancis sebagai dan secara rutin berkontribusi dalam berbagai pertemuan dan debat ilmu pengetahuan. Penghargaan yang pernah diraihnya adalah Copley Medal. Benjamin Thompson meninggal pada tanggal 21 Agustus 1814di Auteuil, Paris pada usia 61 tahun. Dibangun Monumen Benjamin Thompson di English Garden.

• Joseph Black 4. Joseph Black dilahirkan di Bordeaux, Perancis pada tanggal 16 April 1728, dan memiliki saudara 14 orang. Joseph mempelajari sesuatu yang lebih berguna, dan karena itu dia memilih kedokteran. Dia menjadi Asisten William Cullen, Profesor Kedokteran yang pada tahun 1747 memiliki institusi yang mengajarkan kimia. Joseph Blach pindah ke Edinburg pada tahun 1752 untuk melanjutkan pendidikan dokternya dan pada bulan Juni 1754 mempresentasikan disertasinya, On the Acid Humour Arising from Food and Magnesia alba. Beberapa tahun berikutnya, dia memulai penelitian mengenai sifat kimia magnesia alba (magnesium karbonat) dan menemukan sesuatu yang disebutnya dengan fixed air (karbon dioksida). Dia merupakan seorang guru yang terkenal. Sebagian besar muridnya di Glasgow mengikuti dia ke Edinburg ketika pindah pada tahun 1766. Dia banyak melakukan penelitian pada magnesia alba dan efek dari kalor. Dia juga merupakan seorang fisikawan selama hidupnya. Kesehatannya tidak selalu baik, dia menderita masalah pada paru-paru yang dideritanya dari semasa kanak-kanak dan rematik pada akhir masa hidupnya. Dia menjadi seorang vegetarian pada akhir masa hidupnya dan mengalami kekurangan vitamin D sejak dia pindah negara.Dia tidak pernah menikah dan meninggal di Edinburg pada 6 Desember 1799.

40


• Thomas Alva Edison 5. Ia lahir di pada tanggal 11 Februari 1847 di Milan, Ohio, AS dan meninggal pada 18 Oktober 1931 di New Jersey, AS. Ia adalah penemu dan pengusaha yang banyak menemukan peralatan penting. Pada masa kecilnya di Amerika Serikat,Edison selalu mendapat nilai buruk di sekolahnya. Oleh karena itu ibunya memberhentikannya dari sekolah dan mengajar sendiri di rumah. Di rumah dengan leluasa Edison kecil dapat membaca buku-buku ilmiah dewasa dan mulai mengadakan berbagai percobaan ilmiah sendiri. Pada Usia 12 tahun ia mulai bekerja sebagai penjual koran, buah-buahan dan gula-gula di kereta api. Kemudian ia menjadi operator telegraf, Ia pindah dari satu kota ke kota lain. Di New York ia diminta untuk menjadi kepala mesin telegraf yang penting. Mesin-mesin itu mengirimkan berita bisnis ke seluruh perusahaan terkemuka di New York. Pada tahun 1870 ia menemukan mesin telegraf yang lebih baik. Pada tahun 1874 ia pindah ke Menlo Park, New Jersey. Disana ia membuat sebuah bengkel ilmiah yang besar dan yang pertama di dunia. Setelah itu ia banyak melakukan penemuan-penemuan yang penting. Pada tahun 1877 ia menemukan Gramofon. Dalam tahun 1879 ia berhasil menemukan lampu listrik kemudian ia juga menemukanproyektor untuk film-film kecil. Tahun 1882 ia memasang lampulampu listrik di jalan-jalan dan rumah-rumah sejauh satu kilometer di kota New York. Hal ini adalah pertama kalinya di dunia lampu listrik di pakai di jalan-jalan. Pada tahun 1890, ia mendirikan perusahaan General Electric. Edison dipandang sebagai salah seorang pencipta paling produktif pada masanya, memegang rekor 1.093 paten atas namanya. Ia juga banyak membantu dalam bidang pertahanan pemerintahan Amerika Serikat. Beberapa penelitiannya antara lain : mendeteksi pesawat terbang, menghancurkan periskop dengan senjata mesin, mendeteksi kapal selam, menghentikan torpedo dengan jaring, menaikkan kekuatan torpedo, kapal kamuflase, dan masih banyak lagi. Thomas Edison juga berjasa dalam bidang perfilman.Ia menggabungkan film fotografi yang telah dikembangkan George Eastman menjadi industri film yang menghasilkan jutaan dolar seperti saat ini. Dia pun membuat Black Maria, suatu studio film bergerak yang dibangun pada jalur berputar.

41


Ia meninggal pada usianya yang ke-84, pada hari ulang tahun penemuannya yang terkenal, bola lampu modern.Pada tahun 1928 ia menerima penghargaan berupa sebuah medali khusus dari Kongres Amerika SerikatKata kebajikan yang dikenang dari Thomas Alva Edison adalah:  Jenius adalah 1 % inspirasi dan 99 % keringat. Tidak ada yang dapat menggantikan kerja keras  Keberuntungan adalah sesuatu yang terjadi ketika kesempatan bertemu dengan kesiapan  Saya tidak patah semangat, karena setiap usaha yang salah adalah satu langkah maju

• Nicolas Leonardo Sadi Carnot 6. Nicolas Léonard Sadi Carnot (lahir di Paris, 1 Juni1796 – meninggal di Paris, 24 Agustus1832 pada umur 36 tahun) adalah seorang fisikawan Perancis. Ayahnya adalah Lazare Nicholas Marguerite Carnot, seorang ilmuwan, perwira, dan politikus; keponakannya Marie François Sadi Carnot kelak menjadi Presiden Perancis. Ia dinamai menurut seorang penyair PersiaSa'adi.Sadi Carnot adalah fisikawan, insinyur dan anggota Angkatan Darat Perancis. Carnot menemukan dan merumuskan hukum kedua termodinamika dan memberikan model universal atas mesin panas, sebuah mesin, yang mengubah energi panas ke dalam bentuk energi lain, misalnya energi kinetik (sekarang bernama siklus Carnot). Karyanya yang paling utama adalah "Réflexions sur la puissance motrice du feu" (Refleksi Daya Gerak Api); terbit tahun 1824. Di dalamnya termuat sejumlah asas seperti siklus Carnot, mesin panas Carnot, teorema Carnot, efisiensi termodinamika, dll.Karya Carnot diperbaharui oleh Benoit Paul Émile Clapeyron, yang melakukannya dengan menggunakan rumus matematika yang pasti, dan Rudolf Clausius, yang menyempurnakan dan menyelesaikannya.Nicolas Sadi Carnot meninggal akibat penyakit kolera.

42


• Joseph Gay-Lussac 7. Lahir di Saint-Léonard di departemen Vienne, Joseph Gay-Lussac berasal dari keluarga kokoh borjuis. Badai Revolusi Perancis tertunda pendidikannya, tetapi sebagian besar oleh diri mengajar-sendiri disiplin, ia lulus ujian dan diterima di École Polytechnique bergengsi pada 1797. Di sini ia menjadi anak didik Claude Louis Berthollet. Pada tahun-tahun awal keterampilan Gay-Lussac sebagai suatu percobaan dan pembuat instrumen ilmiah baik dikembangkan. Pada 1802 ia menerbitkan hukum perluasan gas oleh panas, yang kemudian dikenal sebagai hukum Charles '. Pada 1804 ia membuat pendakian 23.000 kaki di balon untuk mengumpulkan sampel dari atmosfer untuk analisis kimia dan untuk mengukur ketergantungan medan magnet bumi pada ketinggian.Pada tahun 1806 Gay-Lussac terpilih ke Institut de France, dan pada tahun 1809 ia menjadi profesor kimia di École Polytechnique dan profesor fisika di Sorbonne. Ia menemukan barometer portabel, uap pompa injektor, dan termometer udara dan meningkatkan semangat dan lampu tungku apotek.Selain karyanya pada perangkat laboratorium, ia memberikan kontribusi untuk produksi dan perbaikan mesin industri kimia dan proses, terutama dalam asam sulfat menara penting yang menyandang namanya. Pada 1805-1806, melalui intervensi Berthollet, Gay-Lussac disertai penjelajah ilmiah Alexander von Humboldt pada ekspedisinya melalui Italia dan Jerman melakukan pengukuran dari kutub magnet Bumi. Sementara di Roma, kimiawan muda bisa menggunakan laboratorium Wilhelm von Humboldt, yang kesempatan ia menemukan adanya fluorida dan fosfat dalam tulang ikan. Tidak lama setelah ini, Gay-Lussac bertemu dengan seorang gadis cantik di sebuah toko pedagang kain Paris, segera bertunangan, dan kemudian dikirim tunangannya ke sekolah untuk menyelesaikan pendidikan kimia nya. Pada 1808 ia menikahinya.Perkawinan berlangsung selama 40 tahun dan ditandai dengan kolaborasi terdekat dari hati dan pikiran. Selain terkenal karyanya pada sifat menggabungkan gas, Gay-Lussac juga bekerja pada penentuan kepadatan uap, dan koefisien ekspansi gas, di mana ia merintis prosedur, dan berkontribusi pada pengukuran kuantitatif hati bahwa dalam tahun kemudian begitu berguna

43


untuk landasan teori kinetik gas dan fisika termal. Ia menerbitkan karyanya yang paling berpengaruh pada tahun 1808, hukum menggabungkan volume gas.  Penemuan Elektrolisis dan Yodium Beberapa pekerjaan Gay-Lussac terbaik, bagaimanapun, dilakukan dalam kerjasama erat dengan Louis Jacques Thenard, ahli kimia yang menciptakan dasar analisis organik. Bersamasama mereka menghasilkan logam alkali dalam jumlah dengan mereaksikan alkali menyatu dengan warna merah-panas besi. Napoleon membuat jumlah yang cukup tersedia untuk École Polytechnique untuk mendukung pekerjaan mereka pada elektrolisis.Namun, meskipun menyadari pentingnya teoritis dari proses elektrolitik, mereka menjelaskan metode yang lebih efisien memproduksi logam alkali. Gay-Lussac menyelidiki (1813-1814) sifat-sifat kimia yodium dan menggambarkan temuannya dalam sejumlah makalah yang disajikan kepada Institut de France. Namun, Sir Humphry Davy, mengunjungi di Paris pada saat itu, menulis catatan yang sangat menghina dunia ilmiah mengklaim prioritas untuk penemuan sifat unsur yodium, menyatakan bahwa Gay-Lussac telah belajar sifat dasar yodium darinya. Dalam belum kontroversi lain Gay-Lussac dan Thenard mengklaim prioritas 36 jam untuk isolasi mereka boron. Mereka mengklaim bahwa percobaan selesai pada tanggal 21 Juni 1800, dan hasilnya dikirim ke Jenewa untuk publikasi, sedangkan pengumuman Davy itu seharusnya tanggal 30 Juni. Perlu dicatat bahwa kalium yang Davy digunakan untuk mengobati boraks diproduksi dengan menggunakan metode Thenard-Gay-

9

Lussac.

• James Prescott Joule

8. James Prescott Joule (lahir di Salford, Inggris, 24 Desember 1818 – meninggal di Greater Manchester, Inggris, 11 Oktober1889 pada umur 70 tahun) ialah seorang ilmuwan Inggris. Ia dikenal

sebagai

perumus Hukum

Kekekalan

Energi,James

kecil

menderita

penyakit

kelainan tulang belakang, yang membuatnya harus banyak beristirahat di rumah. Karena tidak bisa bersekolah, maka sang ayah pun mencarikan guru privat untuk mengajari James di rumah. Karena kondisi kesehatannya buruk, James tumbuh menjadi seorang yang pendiam dan pemalu.

44


Pada tahun 1840, James menerbitkan sebuah karya ilmiah tentang panas yang dihasilkan oleh arus listrik. Lalu pada tahun 1843, ia menerbitkan kelanjutan karya ilmiahnya tentang bagaimana mengubah kerja menjadi panas. Ia melakukan eksperimen menggunakan roda berpedal. Akhirnya dari situ James merumuskan konsep fisika mengenai kesetaraan energi mekanik dan energi panas.Empat tahun kemudian dia menemukan teori Hukum Kekekalan Energi yang merupakan Hukum Termodinamiak yang pertama. Pada tahun 1847 James bertemu dengan Lord Kelvin atau William Thomson, di acara diskusi sains. Lord Kelvin tertarik dengan penemuan-penemuan James dan karya-karya ilmiah yang pernah dipublikasikan. Ia pun mengajak James untuk bekerja sama. Dari kerja samanya, maka lahirlah suatu konsep fisika yang disebutEfek Joule-Thomson. Efek Joule-Thomson lalu berkembang menjadi ilmu yang memelajari tentang sifat materi pada suhu sangat rendah. Ilmu

10

itu disebut Kriogenik.

• Rudolf Julius Emanuel Clausius

9. Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822-1888) adalah ahli fisika matematik Jerman, penemu Hukum Termodinamika II, penemu entropi, penemu teori elektorolisis, doktor, guru besar, dan pengarang. Ia lahir di Koslin, Prusia, meninggal di Bonn tanggal 24 Agustus 1888, pada umur 66 tahun. Ia kuliah di Unervisitas Berlin dan mendapat doktor dari Halle pada tahun 1848 ketika berumur 26 tahun. Dua tahun kemudian (1850) ia diangkat menjadi guru besar fisika di sekolah mesin dan artileri di Berlin, pada tahun 1867 ia jadi guru bedar fisika di Unirvesitas Wurzburg sampai tahun 1869. Kemudian ia mengajar di Universitas Bonn. Clausius adalah ahli fisika teori atau fisika murni. Ia tidak mengadakan experimen. Ia menerapkan matematika untuk membuat teori yang dapat menjelaskan Hasil pengamatan dan exprimen orang lain. Hukum termodinamika II berbunyi : “Panas tidak dapat dengan sendirinya berpindah dari badan yang lebih dingin ke badan yang lebih panas”. Menurutnya di alam semesta terjadi decara terus – menerus perpindahan panas atau energi dari badan angkasa yang panas ke badan angkasa yang dingin. Maka berabad-abad kemudian semua panas atau energi akan terbagi merata keseluruh bagian alam semesta. Keadaan seimbang ini disebut entropi. Ini berati dunia kiamat, karena semua gerak dan kehidupan berhenti.

45


11

• Josiah Willard Gibbs

10. Josiah Willard Gibbs dilahirkan 11 Februari 1839 dan meninggal 28 April 1903 di New Haven, Connecticut, AS.Ia adalah fisikawan, Matematikawan dan Kimiawanteoretis AS. Sebagai matematikawan ia adalah penemu analisis vektor. Ia adalah orang pertama di Amerika Serikat yang menerima Ph. D dalam teknik mesin (Universitas Yale). Ia adalah salah satu fisikawan teoretis di Amerika dan barangkali salah satu kimiawan teoretis awal. Gelar Gibbs Professorship of Physics and Chemistrydinamai menurut namanya. Memasuki Universitas Yale, dan belajar di Paris, Berlin, dan Heidelberg. Ia ditawari jabatan guru besar dalam fisika matematika di University of Yale, penunjukan pertama di AS, dalam sebuah posisi tanpa gaji selama 10 tahun. Dalam kimia, ia menyumbang besar pada gagasan termokimia. Pada 1873, Gibbs menerbitkan makalah mengenai perwakilangeometris jumlah termodinamika dalam 2 angsuran. Beberapa topik penting yang termasuk dalam makalah lainnya pada persamaan yang heterogen termasuk

konsep potensial

pendirianmekanika

statistik)

kimia dan energi dan aturan

fase

bebas; gagasan Gibbs.

ansambel Gibbs

Makalah

ini

(sebuah

mengilhami James

Maxwell membuat (dengan tangannya sendiri) acuan gips yang mengilustrasikan gagasan Gibbs yang kemudian dikirimkannya kepada Gibbs.Dengan bangga Yale Universitymemilikinya hingga kini.1876 dan 1878 Gibbs menulis serial makalah berjudul On the Equilibrium of Heterogeneous Substances, kini dianggap sebagai salah satu prestasi ilmiah terbesar pada abad ke-19 dan

makalah

pembuka

menerapkan termodinamika untuk

dalam fisika

kimia.

menafsirkan fenomena,

Dalam

makalah

berhasil

ini

menjelaskan

Gibbs dan

menyangkutkan apa yang dahulu ialah massa fakta terisolasi. Dalam matematika, ia menyumbangkan gagasan analisis vektor. Pada 1880, ia mengembangkan

perlambangan

dan aljabar vektor-vektor.

Pada 1901,

perlakuan

penuh

gagasannya disajikan salah satu mahasiswanya E.B. Wilson, dalam sebuah buku yang berjudul Vector Analysis.

46


12

• Jacobus Henricus van't Hoff

11. Jacobus Henricus van 't Hoff adalah kimiawan fisika dan organik Belanda dan pemenang Penghargaan Nobel dalam Kimia pada 1901. Penelitiannya pada kinetika kimia, kesetimbangan kimia, tekanan osmotik dan kristalografi diakui sebagai hasil karya utamanya. Jacobus juga mendirikan bidang ilmu kimia fisika, ia juga dianggap sebagai salah satu kimiawan terbesar sepanjang masa bersama kimiawan Perancis Antoine Lavoisier, Louis Pasteur dan ahli kimia Jerman Friedrich Wöhler. Ia lahir di Rotterdam, Belanda 30 Agustus 1852, anak ke-3 dari 7 bersaudara Jacobus Henricus van 't Hoff, seorang dokter dan Alida Jacoba Kolff. Sumbangan terbesarnya ialah mengenai pengembangan hukum termodinamika umum pada hubungan antara perubahan tekanan dan pemindahan kesetimbangan sebagai akibat variasi suhu. Pada volume tetap kesetimbangan dalam sebuah sistem akan cenderung berubah dalam arah untuk melawan perubahan suhu yang ditentukan pada sistem ini. Penurunan suhu menyebabkan lepasnya panas dan menaikkan suhu menyebabkan penyerapan panas. Asas kesetimbangan bergerak ini digeneralisasi 1885 oleh Henri Louis le Chatelier yang memperluas dengan perubahan volume untuk perubahan tekanan yang dipaksakan; ini dikenal sebagai asas van 't Hoff-Le Chatelier. Di tahun 1885 dia menuliskan sebuah makalah dalam bahasa Perancis yang berjudul “L'Équilibre chimique dans les Systèmes gazeux ou dissous à I'État dilué “ (Kesetimbangan Kimia dalam Sistem Gas atau Larutan yang Ditambah Air). Di sinilah ia menunjukkan bahwa "tekanan osmotik" dalam larutan yang dicairkan secukupnya sebanding terhadap konsentrasi dan temperatur penuh. Demikian van 't Hoff bisa membuktikan bahwa hukum termodinamika tak hanya sah buat gas, namun juga buat larutan cair. Hukum tekanannya, yang diberikan keabsahan umum oleh teori disosiasi elektrolisis Arrhenius (1884-1887). Pada kerja yang lebih luas ia dibantu khususnya oleh W. Meyerhoffer, yang sebelumnya telah bekerja dengannya di Amsterdam. Hasil penyelidikan ini kebanyakan diterbitkan di Laporan Akademi Ilmiah Kerajaan Prusia, diringkaskan dalam karya 2 jilid Zur Bildung ozeanischer Salzablagerungen, 1905-1909. van 't Hoff amat menghargai kekuatan imajinasi dalam kerja ilmiah, sebagaimana nyata dalam pidato pelantikannya pada pengambilan jabatan profesornya di Amsterdam: Verbeeldingskracht

47


in de Wetenschap (Kekuatan Imajinasi dalam Sains). Wilhelm Ostwald, membuat Zeitschrift für physikalische Chemie dengannya di Leipzig, bisa dianggap sebagai pendiri kimia fisika. Hadiah Nobel Kimia (1901) titik kulminasi karirnya. Pada 1885 diangkat sebagai anggota Akademi Ilmiah Kerajaan Belanda, setelah nominasinya tak dimasukkan pada 1880. Di antara medalinya yang lain ialah gelar doktor kehormatan dari Harvard dan Yale (1901), Universitas Victoria Manchester (1903), Heidelberg (1908); Medali Davy dari Royal Society (1893), Medali Helmholtz dari Akademi Ilmiah Kerajaan Prusia (1911); ia juga diangkat sebagai Chevalier de la Legion d'Honneur (1894), Senator der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft (1911). Ia juga anggota kehormatan Chemical Society, London (1898), Akademi Ilmiah Kerajaan, Gottingen (1892), American Chemical Society (1898), Académie des Sciences, Paris (1905). Penerimaannya pada filsafat dan kegemarannya pada puisi juga nyata pada awal-awal ia bersekolah di Lord Byron ialah pujaannya. van 't Hoff meninggal di Steglitz dekat Berlin pada 1 Maret 1911.

48


Perkembangan Optik

• Periode I (Zaman Prasejarah s.d. 1500 M) Pada zaman prasejarah ternyata optik telah dikenal, buktinya adalah ditemukannya sebuah kanta optik yang berumur sekitar 2.200 tahun yang lalu di Baghdad, Irak. Kanta purba yang berukuran kira-kira satu ibu jari tersebut ditemukan dengan sedikit retak di bagian kacanya. Penemuan ini menunjukkan bahwa sejak zaman purbakala orangorang telah mengetahui cara membuat kanta dan mengaplikasikannya di kehidupan seharihari. Optik dipelajari secara ilmiah di periode I ini dimulai pada tahun 300 SM. Pada zaman prasejarah dikenal dengan zaman yang hanya mengemukakan teori-teori para ahli saja tanpa dilakukan pembuktian dengan eksperimen sehingga ada beberapa teori tentang optik yang bermunculan, misalnya Teori Tactile dan Teori Emisi. Para ilmuwan yang hidup di zaman prasejarah mengemukakan pendapat bahwa kita dapat melihat suatu benda karena terdapat cahaya dari mata kita yang dipancarkan ke benda tersebut. seperti halnya senter yang disorotkan ke sebuah benda sehingga kita dapat melihat benda tersebut. Teori ini dipelopori oleh Aristoteles dan Ptolomeus. Di masa sebelum masehi ini, Euclid (275 SM-330 SM) menemukan bahwa cahaya bergerak dalam garis lurus.dan dia mempelajari juga tentang pemantulan cahaya.

49


Pada abad ke-10 M, muncul teori yang menentang Teori Tactile yaitu Teori Emisi. Teori Emisi ini dikatakan merubah drastis cara pandang terhadap konsep cahaya. Pada Teori Emisi dikatakan bahwa kita dapat melihat benda bukan karena mata kita yang memancarkan cahaya ke benda tersebut (Teori Tactile), tetapi karena terdapat cahaya yang dipantulkan oleh beda yang kita lihat menuju mata kita. Teori ini pertama kali dicetuskan oleh Ibnu Al-Haitsam (965M – 1040 M) seorang Ilmuwan muslim yang sangat populer dan dikenal juga sebagai ‘Bapak optik dunia’. Akhirnya, teori emisi ini benar-benar menggugurkan Teori Tactile dan dipercaya kebenarannya sampai sekarang. Kemudian pada abad ke-13, pembiasan cahaya mulai disadari. Hal ini terbukti dengan adanya tulisan di buku yang berjudul “Perspectiva” karya Bacon yaitu bila tulisan sebuah buku, atau suatu benda kecil dilihat melalui bagian lengkung sebuah kaca atau kristal akan nampak lebih jelas dan lebih besar. Pada akhir abad ke 15 atau sekitar awal abad ke 16 seorang ilmuwan Italia yaitu Leonardo Da Vinci mengemukakan tentang optik fisiologis mata manusia yang mengakibatkan penemuan di bidang medis di masa depan mulai terbuka jalannya

.A

Aristoteles

Lahir: Stagira, Macedonia 384 SM Sekolah: Akademi Plato (di Athena) pada umur 7 tahun, dan menetap di Athena selama 20 Tahun Pada tahun 324 SM ia kembali ke Macedonia enjadi seorang guruAlexander yang Agung (raja yang berumur 13 tahun) Meninggal: Pada tahun 322 SM, tepatnya pada umur 62 tahun.Pada umur 17 tahun Aristoteles pergi ke Athena belajar di akademi Plato dan menetap di sana sampai ayahnya meninggal.Peranan Aristoteles dalam bidang optikyakni dia menyatakan tetang cahayan mempunyai rambat yang lurus dan cahaya dapat dipantulkan yang mana sudut dating sma dengan sudut pantul.

50


.B

Archimedes

Lahir: Pada tahun 287 SM, di Syracuse (Yunani) Keponakan dari raja Heiro II Meninggal: Pada tahun 212 SM, karena dibunuh Prajurit Romawi. Ia Menemukan atau membuat cermin cekung. Dari cermin cekung ini bangsa Yunani dapat membakar kapal-kapal bangsa Romawi yang akan memerangi dan manghancurkan bangsa Yunani.

.C

Mozi

Mozi

(cina,

lahir

di 476 SM - 486

SM),

seorang ideolog besar dan politisi dan ilmuwan alam. Dalam pembacaan mo nya, film dokumenter pertama tentang optik di dunia, menggambarkan pengetahuan optik dasar, termasuk definisi dan menciptakan visi , propagasi cahaya dalam garis lurus, lubang jarum pencitraan, hubungan antara objek dan gambar di pesawat cermin, cermin cembung dan cermin cekung.

51


D

Eluid

Euclid

(Yunani,

275 SM - 330 SM)

Dalam

Optica,

mencatat

bahwa

cahaya

dalam

ia

perjalanan garis

lurus

dan

menjelaskan

hukum

refleksi.

percaya

Dia

bahwa

melibatkan sinar pergi

visi

dari mata ke obyek yang dilihat dan dia

mempelajari hubungan antara ukuran nyata dari objek dan sudut bahwa mereka subtend di mata.

E.

Claudius Ptolemy

Claudius

Ptolemy

(Yunani, 90 M - 168 M). Dalam terjemahan Latin dari abad kedua belas dari bahasa Arab yang ditugaskan untuk Ptolemy, sebuah studi refraksi, termasuk refraksi atmosfer. Disarankan bahwa sudut bias sebanding dengan sudut insiden.

52


F.

Al-Kindi

Ilmuwan Muslim pertama yang

mencurahkan

pikirannya

untuk mengkaji ilmu optik adalah Al-Kindi (801 M – 873 M). Hasil kerja

kerasnya

menghasilkan

mampu

pemahaman

baru

tentang refleksi cahaya serta prinsipprinsip persepsi visual. Buah pikir Al-Kindi tentang optik terekam dalam kitab berjudul De Radiis Stellarum. Buku

yang

ditulisnya

itu

sangat

berpengaruh

bagi

sarjana

Barat

seperti

Robert Grosseteste dan Roger Bacon. Tak heran, bila teori-teori yang dicetuskan Al-Kindi tentang ilmu optik telah menjadi hukum-hukum perspektif di era Renaisans Eropa. Secara lugas, Al-Kindi menolak konsep tentang penglihatan yang dilontarkan Aristoteles. Dalam pandangan ilmuwan Yunani itu, penglihatan merupakan bentuk yang diterima mata dari obyek yang sedang dilihat. Namun, menurut Al-Kindi penglihatan justru ditimbulkan daya pencahayaan yang berjalan dari mata ke obyek dalam bentuk kerucut radiasi yang padat.

53


G.

Ibnu Sahl

Seabad kemudian, sarjana

Muslim

lainnya yang menggembangkan

ilmu

optik adalah Ibnu Sahl (940 M –

1000 M).

Sejatinya,

Ibnu

Sahl

matematikus

adalah

seorang

yang

mendedikasikan dirinya di Istana Baghdad. Pada tahun 984 M, dia menulis risalah yang berjudul On Burning Mirrors and Lenses (pembakaran dan cermin dan lensa). Dalam risalah itu, Ibnu Sahl mempelajari cermin membengkok dan lensa membengkok serta titik api cahaya. Ibnu Sahl pun menemukan hukum refraksi (pembiasan) yang secara matematis setara dengan hukum Snell. Dia menggunakan hukum tentang pembiasan cahaya untuk memperhitungkan bentuk-bentuk lensa dan cermin yang titik fokus cahanya berada di sebuah titik di poros.

H.

Ibnu Al-Haitam

Ilmuwan Muslim yang paling populer di bidang optik adalah Ibnu Al-Haitham (965 M – 1040 M). Menurut Turner, Al-Haitham adalah sarjana Muslim yang mengkaji ilmu optik dengan kualitas riset yang tinggi dan sistematis.“Pencapaian dan keberhasilannya begitu spektakuler,”. Al-Haitham adalah sarjana pertama menemukan pelbagai data penting mengenai cahaya. Salah satu karyanya yang paling fenomenal adalah Kitab Al-Manazir (Buku

54


Optik). Dalam kitab itu, ia menjelaskan beragam fenomena cahaya termasuk sistem penglihatan manusia. Saking fenomenalnya, kitab itu telah menjadi buku rujukan paling penting dalam ilmu optik. Selama lebih dari 500 tahun buku dijadikan pegangan. Pada tahun 1572 M, Kitab Al-Manadzir diterjemahkan kedalam bahasa Latin Opticae Thesaurus. Dalam kitab itu, dia mengupas ide-idenya tentang cahaya. Sang ilmuwan Muslim itu meyakini bahwa sinar cahaya keluar dari garis lurus dari setiap titik di permukaan yang

bercahaya.

Selain itu, Al-Haitham memecahkan misteri tentang lintasan cahaya melalui berbagai media melalui serangkaian percobaan dengan tingkat ketelitian yang tinggi. Keberhasilannya yang lain adalah ditemukannya teori pembiasan cahaya. Al-Haitham pun sukses melakukan eksperimen pertamanya tentang penyebaran cahaya terhadap berbagai warna. Tak cuma itu, dalam kitab yang ditulisnya, Alhazen

begitu dunia Barat

menyebutnya juga menjelaskan tentang ragam cahaya yang muncul saat matahari terbenam. Ia pun mencetuskan teori tentang berbagai macam fenomena fisik seperti bayangan, gerhana, dan juga pelangi. Ia juga melakukan percobaan untuk menjelaskan penglihatan binokular dan memberikan penjelasan yang benar tentang peningkatan ukuran matahari dan bulan ketika mendekati horison. Keberhasilan

lainnya

yang

terbilang

fenomenal

adalah

kemampuannya

menggambarkan indra penglihatan manusia secara detail. Tak heran, jika ‘Bapak Optik’ dunia itu mampu memecahkan rekor sebagai orang pertama yang menggambarkan seluruh detil bagian indra pengelihatan manusia. Hebatnya lagi, ia mampu menjelaskan secara ilmiah proses bagaimana manusia bisa

melihat.

Teori yang dilahirkannya juga mampu mematahkan teori penglihatan yang diajukan dua ilmuwan Yunani, Ptolemy dan Euclid. Kedua ilmuwan ini menyatakan bahwa manusia bisa melihat karena ada cahaya keluar dari mata yang mengenai objek. Berbeda dengan keduanya, Ibnu Haytham mengoreksi teori ini dengan menyatakan bahwa justru objek yang dilihatlah yang mengeluarkan cahaya yang kemudian ditangkap mata sehingga bias terlihat. Secara detail, Al-Haitham pun menjelaskan sistem penglihatan mulai dari kinerja syaraf di otak hingga kinerja mata itu sendiri. Ia juga menjelaskan secara detil bagian

55


dan fungsi mata seperti konjungtiva, iris, kornea, lensa, dan menjelaskan peranan masing-masing terhadap penglihatan manusia. Hasil penelitian Al-Haitham itu lalu dikembangkan Ibnu Firnas di Spanyol dengan membuat kacamata. Dalam buku lainnya yang diterjemahkan dalam bahasa Inggris berjudul Light dan On Twilight Phenomena Al-Haitham membahas mengenai senja dan lingkaran cahaya di sekitar bulan dan matahari serta bayang-bayang dan gerhana. Menurut Al-Haitham, cahaya fajar bermula apabila matahari berada di garis 19 derajat ufuk timur. Warna merah pada senja akan hilang apabila matahari berada di garis 19 derajat ufuk barat. Ia pun menghasilkan kedudukan cahaya seperti bias cahaya dan pembalikan cahaya. Al-Haitham juga mencetuskan teori lensa pembesar. Teori itu digunakan para saintis di Italia untuk menghasilkan kaca pembesar pertama di dunia. Pada abad ke-13 M, fisikawan Muslim lainnya yang banyak berkontribusi dalam bidang optik adalah Kamaluddin Al-Farisi. Dia mampu menjelaskan fenomena pelangi. Melalui penelitian yang dilakukannya, ia berhasil mengungkapkan bagaimana cahaya matahari direfraksi melalui hujan serta terbentuknya pelangi primer dan sekunder. Itulah peran sarjana Muslim

di

I

era

kekhalifahan

dalam

bidang

optik.

Kamal al-Din al-Farisi

Kamal al-Din al-Farisi adalah seorang ahli fisika Muslim terkemuka dari Persia. Ia dilahirkan di kota Tabriz, Persia sekarang Iran- pada 1267 M dan meninggal pada bernama

lengkap

Muhammad

1319 M.

Kamal

Al-Farisi

itu

Ilmuwan yang

al-Din

Abu'l-Hasan

kesohor

dengan

kontribusinya tentang optik serta teori angka. Ia merupakan murid seorang astronom dan ahli matematika terkenal, Qutb al-Din al-Shirazi (1236-1311), yang juga murid Nasiruddin al-Tusi. Dalam bidang optik, al-Farisi berhasil merevisi teori pembiasan cahaya yang

56


dicetuskan para ahli fisika sebelumnya. Gurunya, Shirazi memberi saran agar al-Farisi membedah teori pembiasan cahaya yang telah ditulis ahli fisika Muslim legendaris Ibnu al-Haytham

(965-1039).

Secara mendalam, al-Farisi melakukan studi secara mendala mengenai risalah optik yang ditulis pendahuluannya itu. Sang guru juga menyarankannya agar melakukan revisi terhadap karya Ibnu Haytham. Buku hasil revisi terhadap pemikiran al-Hacen – nama panggilan Ibnu Haytham di Barat -- tersebut kemudian jadi sebuah adikarya, yakni Kitab Tanqih al-Manazir (Revisi tentang Optik). Kitab Tanqih merupakan pendapat dan pandangan al-Farisi terhadap buah karya Ibnu Haytham. Dalam pandangannya, tak semua teori optik yang diajukan Ibnu Haytham menemukan kebenaran. Guna menutupi kelemahan teori Ibnu Haytham, al-Farisi AlFarisi lalu mengusulkan teori alternatif. Sehingga, kelemahan dalam teori optik Ibnu Haytham dapat disempurnakan. Salah satu bagian yang paling penting dalam karya al-Farisi adalah komentarnya tentang teori pelangi. Ibnu Haytham sesungguhnya mengusulkan sebuah teori, tapi alFarisi mempertimbangkan dua teori yakni teori Ibnu Haytham dan teori Ibnu Sina (Avicenna) sebelum mencetuskan teori baru. Teori yang diusulkan al-Farisi sungguh luar biasa. Ia mampu menjelaskan fenomena alam bernama pelangi menggunakan matematika.

57


J.

Roger Baconn

Roger Bacon (Inggris, 12141292).

Seorang

pengikut

Grosseteste di Oxford, Bacon diperpanjang bekerja Grosseteste pada optik. Ia menganggap bahwa kecepatan cahaya yang terbatas dan itu disebarkan melalui media dengan cara yang analog dengan propagasi suara. Dalam karyanya Opus Maius, Bacon menggambarkan penelitian tentang perbesaran benda kecil menggunakan lensa cembung dan menyarankan bahwa mereka bisa menemukan aplikasi di koreksi penglihatan yang cacat. Dia menghubungkan fenomena pelangi dengan refleksi sinar matahari dari air hujan individu.

K.

Leonardo da Vinci

Sebagai

seorang

seniman

terkenal

dunia dan ilmuwan, Leonardo da Vinci (Italia, 1452-1519) visioner pengamatan dan sketsa merintis

studi

tentang

anatomi

manusia

membuka jalan penemuan masa depan di bidang medis. Ia berbicara panjang lebar pada optik fisiologis mengenai mata manusia.

58


• Periode II (1550 M – 1800 M) Berbeda dengan Periode I, di Periode II ini sudah banyak dilakukan eksperimen untuk mendukung kebenaran dari teori-teori yang telah dikemukakan. Penemuan-penemuan di Periode II ini dimulai ketika orang-orang mulai gemar mengamati pelangi, hingga akhirnya diketahui bahwa pelangi disebabkan oleh pembiasan cahaya oleh air. selain itu, di abad ke16 ini juga sudah mulai dibuat mikroskop yang menggunakan lensa gabungan yaitu lensa objektif dan lensa okuler oleh Antony van Leuwenhoek (1632-1723) dari Belanda. Satu abad berselang dengan tempat yang sama yaitu di Belanda, tepatnya pada abad ke-17 atau sekitar tahun 1608 M untuk pertama kalinya seseorang mengklaim bahwa dia adalah orang yang pertama menemukan teleskop. Orang tersebut adalah Hans Lippershey. Teleskop yang ditemukan Hans Lippershey ini hanya bisa memperbesar tiga kali lipat ukuraan semula. Awalnya Lippershey ini memegang sebuah lensa di depan lensa lain dan meletakkannya di sebuah tabung kayu dan teleskop Hns Lippershey pun tercipta. Namun, satu tahun kemudian Galileo Galilei yaitu tahun 1609 M, Galileo mendengar bahwa seseorang telah menemukan teleskop di Belanda. Namun, berita itu masih samar-samar di telinganya. Akhirnya, berkat kecerdasannya, ia mampu mempelajarai perangkat teleskop Lippershey dan berhasil membuat teleskopnya sendiri yang lebih canggih pada masa itu karena dapat melakukan perbesaran hingga 20 kali lipat. Teropong yang ditemukan Galileo ini sekarang disebut teleskop panggung. Baik Lippershey maupun Galileo sama-sama mengkombinasikan lensa cekung dan lensa cembung.

59


Kemudian pada tahun 1611, Keppler menyempurnakan desain teleskop Galileo yaitu dengan menggunakan dua buah lensa cembung sehingga gambar yang dihasilkan terbalik. Desain Keppler ini masih menjadi desain utama refraktor masa kini hanya saja mungkin ada perbaikan dalam lensa dan kaca. Selama abad ke-15 sampai abad ke-16, para ilmuwan berlomba-lomba untuk menghitung kecepatan cahaya dengan berbagai cara. Ada yang menggunakan cara yang hampir sama ketika menghitung kecepatan suara, yaitu dengan menyuruh seseorang berdiri di atas bukit yang sangat jauh kemudian menyalakan sebuah lentera. Selang waktu ketika cahaya lentera dinyalakan dengan cahaya yang dilihat oleh pengamat di bawah bukit itulah yang menjadi dasar perhitungan kecepatan cahaya. Ilmuwan yang menggunakan metode ini adalah Galileo Galilei. Namun Galileo tidak menemukan selang waktu tersebut, sehingga Galileo nenyatakan bahwa kecepatan cahaya sangat cepat bahkan tak berhingga. Pada tahun 1670-an, Ole Romer (1644-1710), mengamati bulan-bulan di Planet Jupiter. Dia mengamati berapa lama waktu yang dibutuhkan bulan-bulan itu untuk bergerak ke belakang Jupiter. Namun, dia heran karena mendapati waktu bulan muncul dan menghilang berbeda-beda, terkadang lebih cepat dan terkadang lebih lambat dari waktu yang telah dihitung. Romer pun mengambil kesimpulan bahwa kecepatan cahaya mempunyai batas. Itu mengacu dari posisi Bumi saat dia melakukan pengamatan. Dan jeda waktu tadi diketemukan sebesar 16,7 menit. Romer menganggap bahwa jarak Bumi-Jupiter sebesar 2 AU. Dapat disimpulkan bahwa C = 2 AU/16,7 menit = 300,000 km/s. Walaupun saat itu tetapan AU (Satuan Astronomi) masih belum ditetapkan, tetapi dari hasil pengamatan Romer tersebut membuktikan bahwa kecepatan cahaya sangat besar. Pantas saja Galileo gagal mengukurnya karena mungkin jarak pengamatan yang dilakukan Galileo kurang jauh. Pada tahun 1675, Sir Isaac Newton dalam Hypothesis of Light menyatakan bahwa cahaya terdiri dari partikel halus yang memancar ke segala arah dari sumbernya. Jika partikel diamggap tidak bermassa, maka suatu benda bersinar tidak akan kehilangan massanya hanya karena memancarkan cahaya, dan cahaya itu sendiri tidak dipengaruhi oleh gravitasi. Teori Newton ini dikenal dengan nama Teori Emisi. Pada

tahun

1678,

Christian

Huygens

mengatakan

teori

bahwa

cahaya dipancarkan ke segala arah sebagai gelombang seperti bumi. Sehingga jike

60


demikian cahaya akan memiliki frekuensi dan panjang gelombang. Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa cahaya selalu memerlukan energi dalam perambatannya. Namun, ruang antara bintang maupun planet di antariksa merupakan ruang hampa udara. Inilah yang membuat kebingungan, jika cahaya seperti yang dikatakan oleh Huygens maka medium apakah yang menghantarkan cahaya di ruang angkasa? Sehingga Huygens menjawab kritik ini dengan berhipotesis bahwa ada zat yang bernama eter sebagai perantara di ruang hampa. Zat ini sangat ringan, tembus pandang, dan memenuhi seluruh alam semesta. Eterlah yang ‘mengantarkan cahaya dari bintang-bintang sampai ke Bumi. Newton menjelaskan cahaya bagaikan peluru yang melaju mengikuti lintasan lurus. Anehnya dilain tempat Newton malah mengusulkan teori getaran eter untuk menjelaskan sifat cahaya. Ini memperlihatkan ketidakkonsistenan Newton. Tapi Newton percaya bahwa eter terdiri dari partikel yang sangat halus yang membuatnya bersifat sangat renggang dan lenting. Alam tanpa eter tidak mungkin menghantar gelombang. Newton bersikukuh menolak ide Huygens bahwa cahaya bersifat gelombang. Menurut Newton gelombang akan melebar dan mengisi seluruh ruang seperti gelombang air mengisi ceruk kolam, padahal dalam praktik cahaya mengikuti garis lurus dan tidak mengisi ruang bayangan. Pada kesempatan lain Newton menyatakan lebih suka langit tetap kosong daripada diisi eter. Bagaimanapun juga sekiranya ruang angkasa diisi eter maka perjalanan benda langit terhambat. Implikasi ini tidak teramati, ia tetap lebih suka alam tanpa eter, persis seperti ajaran atonomi yunani. Dari sini dapat disimpulkan bahwa Newton masih bimbang perihal cahaya, ia tidak dapat memilih antara model peluru dan getaran eter meski condong pada yang pertama. Dalam edisi kedua ‘Principia’ (1713) Newton kembali menutup segala spekulasi dan menulis “saya tidak mengakali hipotesa”.

Sampai

pertengahan abad ke-18, tidak ada percobaan-percobaan yang mendukung kebenaran bahwa cahaya diumpamakan sebagai peluru di atas.

61


A.

Galileo Galilei Galileo Galilei

(1564 M - 1642 M) adalah seorang astronom, filsuf, dan fisikawan Italia yang memiliki peran besar dalam

revolusi

ilmiah.

Sumbangannya

dalam

keilmuan antara lain adalah penyempurnaan teleskop (dengan 32x pembesaran) dan berbagai observasi astronomi seperti menemukan satelit alami Jupiter -Io, Europa, Ganymede, dan Callisto- pada 7 Januari 1610. Buku karangannya adalah Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo yang kemudian diterbitkan di Florence pada 1632, dan Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno à due nuove scienze diterbitkan di Leiden pada 1638.

B.

Johannes Kepler

Johannes Kepler (Jerman ,15711630).

Dalam

bukunya

Iklan

Vitellionem Paralipomena, Kepler menyatakan bahwa intensitas cahaya dari sumber titik berbanding terbalik dengan sumbernya,

kuadrat cahaya

jarak

dari

yang

dapat

diperbanyak melalui jarak jauh tanpa batas dan bahwa kecepatan propagasi adalah tak terbatas. Dia menjelaskan visi sebagai konsekuensi dari pembentukan gambar pada retina oleh lensa pada mata dan benar menggambarkan penyebab panjang-sightedness dan kecupetan.

62


Dalam Dioptrice, Kepler disajikan penjelasan tentang prinsip-prinsip yang terlibat dalam mikroskop lensa konvergen / divergen dan teleskop. Dalam risalah yang sama, ia menyarankan agar teleskop dapat dibangun menggunakan tujuan konvergen dan lensa mata konvergen dan menggambarkan kombinasi lensa yang kemudian akan menjadi dikenal sebagai lensa tele. Ia menemukan refleksi internal total, tetapi tidak dapat menemukan hubungan yang memuaskan antara sudut datang dan sudut bias.

C.

Rene Descartes

Para matematikawan dan filsuf Rene Descartes (Perancis, 1596-1650) menerbitkan karya Snell pada tahun 1637 di Dioptrique La nya. Descartes menentukan sudut refraksi dan menunjukkan hukum sinus dari refraksi optik yang Willebrord Snell sebelumnya berasal.

D.

Francesco Maria Gimaldi

Francesco Maria Grimaldi (Italia, 1618-1663). Dalam Physicomathesis nya lumine de, coloribus et Iride, diterbitkan pada 1655, menggambarkan pengamatan difraksi ketika ia melewati cahaya putih melalui lubang kecil. Grimaldi menyimpulkan bahwa cahaya adalah cairan yang menunjukkan gelombang-seperti gerakan.

63


E.

Robert Hooke

Robert

Hooke

(Inggris,

1635-1703)

tertarik pada eksperimen Grimaldi, dia mengulangi hal itu. Pada 1655, Hooke diterbitkan risalahnya, Micrographia. Dalam buku itu, dijelaskan Hooke pengamatan dengan mikroskop senyawa yang memiliki lensa objektif dan lensa konvergen mata konvergen.

Dalam

buku

yang

sama,

ia

menggambarkan pengamatannya dari warna yang dihasilkan dalam serpihan dari mika, gelembung sabun dan film minyak di atas air. Dia mengakui bahwa warna diproduksi di mika serpih ini terkait dengan ketebalan mereka tetapi tidak mampu untuk membangun hubungan yang pasti antara ketebalan dan warna. Hooke diajukan sebuah teori gelombang untuk propagasi cahaya.

F.

Isaac Newton

Isaac Newton (Inggris, 1642-1727) telah melolong sukses di optik. Pada 1666, ketika ia berlibur di rumah, ia menemukan pemecahan atas cahaya putih menjadi warna komponennya ketika melewati sebuah prisma. Pada 1668, sebagai solusi untuk masalah chromatic

aberration

dipamerkan

oleh

teleskop

pembiasan, Newton dibangun teleskop refleksi pertama. Pada 1672, pengamatan sebelumnya Newton pada dispersi sinar matahari saat melewati

64


sebuah prisma dilaporkan ke Royal Society. Newton menyimpulkan bahwa sinar matahari terdiri dari cahaya warna yang berbeda yang dibiaskan oleh kaca untuk luasan yang berbeda. Ini adalah awal dari optik fisik. Newton 's Opticks diterbitkan pada 1704. Dalam buku itu, Newton mengemukakan pandangannya bahwa cahaya adalah partikel tetapi bahwa partikel dapat merangsang gelombang di aether. Kepatuhan-Nya kepada sifat partikel cahaya didasarkan terutama pada anggapan bahwa perjalanan cahaya dalam garis lurus sedangkan gelombang bisa menekuk ke daerah bayangan. Newton juga membangun teleskop refraksi karena ia menduga bahwa cahaya putih terdiri dari spektrum cahaya. Dia bereksperimene dengan menembakan cahaya putih menjadi warna pelangidi sekitar cerah objek astronoomi.

G.

Christian Huygens

Christiaan

Huygens

(Belanda,

1629-

1695), seorang ilmuwan fisik dan

astronom dan ahli

matematika. Dalam de Traité nya

Lumiere pada tahun

1690, Huygens mengemukakan teori

gelombang cahaya

nya. Dia dianggap ringan yang ditularkan melalui eter meresapi segala yang dibuat dari partikel-partikel kecil yang elastis, yang masing-masing dapat bertindak sebagai sumber sekunder wavelet. Atas dasar ini, Huygens menjelaskan banyak karakteristik propagasi cahaya diketahui, termasuk refraksi ganda di kalsit ditemukan oleh Bartholinus pada 1669. Dia memecah monopoli teori partikel Newton cahaya.Huygens mengatakan bahwa cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi dan berupa gelombang.

65


• Periode III (1800 M s.d. 1890 M) A. Perkembangan Optik Periode III (Periode singkat, 1800 M s.d. 1890 M) Periode III ini merupakan periode tersingkat dalam sejarah perkembangan optik. Periode III dimulai ketika ketika sekitar tahun 1801, Thomas Young dan Agustin Fresnell membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan dapat mengalami interferensi ketika dilewatkan pada dua celah sempit. Ternyata peristiwa ini tidak dapat diterangkan oleh teori emisi Newton. Selain tidak dapat menjelaskan peristiwa difraksi dan interferensi, teori emisi Newton pun tidak dapat menjelaskan bahwa kecepatan cahaya di dalam air lebih kecil dibandingkan kecepatan cahaya di udara. Sehingga anggapan bahwa cahaya merupakan gelombang semakin kuat. Selanjutnya Maxwell (1831-1874) mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikkan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektomagnetik. Sesuatu yang yang berbeda dengan gelombang bunyi yang tergolong gelombang mekanik. Gelombang elekromagnetik dapat merambat dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnyapun amat tinggi bila dibandingkan dengan gelombang bunyi. Gelombang elekromagnetik merambat dengan kecepatan 300.000 km/s, kecepatan ini hampir sama dengan kecepatan gelombang cahaya. Sehingga dapat dikatakan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Dua prediksi Maxwell diuji secara terpisah oleh Heinrich Rudolf Hertz ( 1857-1894 ) dan Hendrik Antoon Lorentz ( 1853-1928 ). Maxwell meramalkan bahwa gangguan di dalam medan magnetik dan listrik harus merambat secepat cahaya. Tapi gelombang elektromagnetik seperti itu belum pernah teramati. Pada tahun 1887, Heartz menguji prediksi itu sampai dengan memercikkan bunga api listrik di antara dua kutub. Ia mengamati bahwa di antara dua kutub di tempat lain di

66


dalam laboratoriumnya terjadi juga percikan bunga api yang sama.Tak pelak lagi, pengaruh bunga api yang petama harus dibawa sebagai gelombang melalui udara sehingga menimbulkan bunga api yang kedua. Ia membuktikan secara eksperimental bahwa gelombang mirip seperti cahaya, karena menunjukkan gejala pemantulan, pembiasan, difraksi, dan polarisasi.

A.

Thomas Young

Thomas Young (Inggris, 17731829). Dilakukan percobaan yang sangat infered sifat gelombang cahaya. Karena ia percaya bahwa cahaya terdiri dari gelombang, muda beralasan bahwa beberapa jenis interaksi akan terjadi ketika dua gelombang cahaya bertemu. Tutorial interaktif ini mengeksplorasi bagaimana gelombang cahaya koheren berinteraksi ketika melewati dua celah berjarak dekat. Pada tahun 1793 , ia berhasil menjelaskan proses akomodasi pada mata manusia. Ia mengatakan bahwa lensa mata berubah bentuknya, sesuai jarak benda yang dilihatnya. Tahun 1801 ia menemukan penyebab astigmatisma yaitu keadaan mata yang menyebabkan benda yang dilihat Nampak kabur. Hal ini disebabkan oleh lengkung mata yang tidak normal. Pada tahun ini juga ia menemukan hokum interferensi cahaya. Ia membuktikan bahwa cahaya adalah gelombang. Selain itu young beranggapan bahwa suatu zat memiliki batas ketegangan . Sifat ketegangan inni dinamakan ‘ Modulus Young ‘ pada suatu zat.. Thomas menggunkan sebuah berkas cahaya tunggal ( monokromatis ) dan celah sempit yang memancar menuju dua celah sempit atau sejajar dan jaraknya berdekatan, celah-celah Young dapat digunakan untuk menentukan pola interferasi. Dalam percobaannya, Young

67


menjelaskan bahwa difraksi merupakan gejala penyebaran cahaya yang dialami oleh seberkas gelombang cahaya ketika melalui suatu celah sempit dibandingkan dengan ukuran panjang gelombangnya. Young mengatakan bahwa manusia dapat melihat warna karena didalam retina mata manusia terdapat tiga reseptor warna yang masing-masing peka terhadap warna merah, hijau. Biru.

B.

Augustin Jean Fresnel

Augustin Jean Fresnel (Prancis ,17881827). Independen menemukan kembali interferensi dan mulai mempelajari teori gelombang cahaya. Difraksi efek, seperti tepi samar bayangan dan bayangan pinggiran, diketahui telah diamati pada awal abad ke-17. Namun, sebelum penemuan gangguan pada tahun 1801, baik teori gelombang maupun teori partikel bisa menawarkan penjelasan yang cocok untuk efek. Di tahun 1816, Fresnel menunjukkan bahwa fenomena difraksi berbagai sepenuhnya dijelaskan oleh interferensi gelombang cahaya. Sebagai hasil dari penyelidikan oleh Arago Fresnel dan pada gangguan cahaya terpolarisasi dan interpretasi selanjutnya mereka dengan Thomas Young, disimpulkan bahwa gelombang cahaya yang transversal dan tidak, seperti yang telah diperkirakan sebelumnya, longitudinal.

Fresnel menemukan

lensa Fresnel yaitu bentuk lensa cembung yang bentuknya berbeda dengan lensa cembung pada umumnya.Fresnel menemukan persamaan Fresnel untuk mengamati perilaku gelombang cahaya ketika merambat antar medium yang mempunyai indeks bias berbeda namun indeks bias tersebut bernilai real. Fresnel berpendapat bahwa gelombang cahaya mengalami refraksi dan refraksi beraturan.

68


C.

James Clerk Maxwell

James

Clerk

Maxwell

(Skotlandia,

1831-1879). Pada tahun 1865 tentang

dari

studi

persamaan

menggambarkan medan listrik

dan

magnetik, ditemukan bahwa

kecepatan

gelombang

elektromagnetik

dalam

harus,

kesalahan

eksperimental, menjadi sama dengan kecepatan cahaya. Maxwell menyimpulkan bahwa cahaya

adalah

bentuk

dari

gelombang

elektromagnetik.

Maxwell

menyelidiki

tentanghubungan antar warna dengan cara bagaimana warna terseut tertangkap oleh mataHasil penyelidikannya merupakan dasar dari fotografi berwarna dan menuntun Maxwell untuk membuat potret berwarna. Maxwell menyatakan bahwa cepat ranbat gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya yaitu

dan

berkesimpulan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik.

69


D.

Michael Faraday

Pada tahun 1845, Faraday mulai meneliti tali-temali cahaya dengan gejala elektromagnetik. Penelitian ini diusulkan oleh William Thomson ( belakangan terkenal sebagai Lord Kelvin ). Seberkas cahaya yang terpolarisasi oleh bidang ia lewatkan sejenis kaca berat yang terletak di antara kedua kutub magnet. Bidang polarisasi cahaya itu ternyata berputar. Faraday girang sekali. Kelihatannya bukan saja listrik yang tekait dengan kemagnetan, tapi keduanya berhubungan dengan cahaya. Ia menyimpulkan bahwa gaya magnetik dan gaya cahaya berhubungan satu sama lain. Hal ini, menurut Faraday, kemungkinan besar sangat penting pada penelitian susulan terhadap kedua jenis gaya alamiah ini. Prediksinya tidak meleset. Kelak di kemudian hari, maxwell merumuskan hubungan ini secara matematis.

70


• Periode IV (1887 M s.d. 1925) (1550 M – 1800 M) Optika modern ditandai dengan perkembagan ilmu dan rekayasa optik yang menjadi sangat populer pada abad 20. Bidang optik ini meliputi elektromagnetik atau sifat kuantum cahaya. Pada era optika modern ditandai dengan penemuan besar yaitu mengenai efek foto listrik dan serat optik.

A.

Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik berawal dari penemuan Heinrich Rudolf Hertz pada tahun 1887. Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron yang dimiliki atom-atom logam akibat disinari oleh cahaya yang memiliki frekuensi lebih besar daripada frekuensi ambang logam tersebut. Peralatan eksperimen Hertz pada waktu terdiri dari dua buah plat logam yang terhubung dengan sumber tegangan dan terletak dalam ruang. Sebuah logam ketika disinari akan melepaskan elektron, yang akan menghasilkan arus listrik jika disambung ke rangkaian tertutup. Jika cahaya adalah gelombang seperti yang telah diprediksikan oleh Fisika klasik, maka seharusnya semakin tinggi intensitas cahaya yang diberikan maka semakin besar arus yang terdeteksi. Namun hasil eksperimen menunjukkan bahwa walaupun intensitas cahaya yang diberikan maksimum, elektron tidak muncul juga dari plat logam. Tetapi ketika diberikan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek (frekuensi lebih tinggi, ke arah warna ungu dari spektrum cahaya) dari sebelumnya, tiba-tiba

71


elektron lepas dari plat logam sehingga terdeteksi arus listrik, padahal intensitas yang diberikan lebih kecil dari intensitas sebelumnya. Berarti, energi yang dibutuhkan oleh plat logam untuk melepaskan elektronnya tergantung pada panjang gelombang. Hal inilah yang membuat banyak ilmuwan pada saat itu menjadi kebingungan. Misteri ini akhirnya dijawab oleh Albert Einstein, yang menyatakan bahwa cahaya terkuantisasi dalam gumpalan partikel cahaya yang disebut foton. Energi yang dibawa oleh foton sebanding dengan frekuensi cahaya dan konstanta Planck. Dibutuhkan sebuah foton dengan energi yang lebih tinggi dari energi ikatan elektron untuk melepaskan elektron keluar dari plat logam. Ketika frekuensi cahaya yang diberikan masih rendah, maka walaupun intensitas cahaya yang diberikan maksimum, foton tidak memiliki cukup energi untuk melepaskan electron dari ikatannya. Tapi ketika frekuensi cahaya yang diberikan lebih tinggi, maka walaupun terdapat hanya satu foton saja (intensitas rendah) dengan energi yang cukup, foton tersebut mampu untuk melepaskan satu elektron dari ikatannya. Intensitas cahaya dinaikkan berarti akan semakin banyak jumlah foton yang dilepaskan, akibatnya semakin banyak elektron yang akan lepas.

B.

Serat Optik Serat optik adalah sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau

plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Sekitar tahun 1930-an para ilmuwan di Jerman melakukan eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui media yang disebut serat optik. Kemunculan serat optik sebenarnya didasari oleh penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi yang sudah lama dilakukan. Namun, hasil percobaan tersebut tidak bisa langsung

72


dimanfaatkan. Kemudian pada tahun 1958 para ilmuwan di Inggris mengusulkan prototipe serat optik yang modelnya masih digunakan sampai saat ini yaitu terdiri dari gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya. Lalu sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis terjadi di Asia yaitu ketika para ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat optik yang mampu mentransmisikan gambar. Sekitar tahun 60-an ditemukan serat optik yang sangat bening dan tidak menghantar listrik, sehingga konon, dengan pencahayaan cukup mata normal akan dapat melihat lalu-lalangnya penghuni serat tersebut. Sejak pertama kali dicetuskan, serat optik masih memerlukan banyak perbaikan dan pengembangan karena masih sangat tidak efektif. Hingga pada tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali diramalkan akan menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih 20 dB/km. Melalui pengembangan dalam teknologi material, serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tapi pasti atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dB/km. Serat optik mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan media transmisi yang lain, antara lain sebagai berikut: 1. Mempunyai lebar bidang (bandwidth) yang sangat lebar sehingga dapat mentransmisikan sinyal digital dengan kecepatan data yang sangat tinggi (dari orde Mbit/s sampai dengan Gbit/s) dan mampu membawa informasi yang sangat besar. 2. Rugi transmisi (transmission loss) yang rendah sehingga memperkecil jumlah sambungan dan jumlah pengulang (repeater) yang pada gilirannya akan mengurangi kerumitan dan biaya sistem. 3. Ukuran sangat kecil dan sangat ringan. 4. Serat optik terbebas dari derau (noise) elektrik maupun medan magnetic karena menyediakan pemandu gelombang (waveguide) yang kebal terhadap interferensi elektromagnetik (Electromagnetic Interference, EMI), menjamin terbebas dari efek pulsa elektromagnetik (Electromagnetic Pulse, EMP), dan interferensi frekuensi radio (Radiofrequency Interference, RFI). 5. Terisolasi dari efek elektrik karena terbuat dari kaca silika atau polimer plastik yang bersifat sebagai bahan isolator (insulator)

73


• Periode V (Tahun 1925 s.d. sekarang

A.

Michelson

Pada tahun 1926, Michelson (Amerika ,18521931) melakukan percobaan yang terakhir dan paling akurat untuk menentukan kecepatan cahaya. Menggunakan jalan cahaya dengan panjang

35

km

dari

Mount

Wilson

observatorium untuk teleskop di Gunung San Antonio, ia menemukan nilai 299.796 km per detik. Michelson melakukan eksperimennya dengan desain dan prinsip yang sama seperti milik Young berupa percobaan celah ganda. Awalnya percobaan interferometer Michelson digunakan untuk membuktikan adanya eter, namun tidak terbukti, akhirnya interferometer Michelson digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya dan untuk mengamati sifat medium optik interferensi cahaya.

74


B.

Walter Geffcken

Pada tahun 1939, Walter Geffcken (Jerman, 18721950),

menggambarkan

filter gangguan transmisi.

C.

Dennis Gabor

Pada tahun 1948, Dennis Gabor (Hungaria, 1900-1979), menggambarkan prinsip

prinsiprekonstruksi

wavefront, kemudian menjadi dikenal sebagai holografi.

75


.D

Arthur Schawlow L

Pada tahun 1958, Arthur Schawlow L (Amerika

,1921-1999)

dan

Charles

Townes H (Amerika, 1915 -) menerbitkan sebuah makalah berjudul "Maser Infrared dan Optical" di mana ia mengusulkan bahwa prinsip maser dapat diperluas ke daerah

terlihat

memunculkan

apa

dari

spektrum

yang

kemudian

menjadi dikenal sebagai 'laser'.

76


Perkembangan Astronomi

A. Pengertian Astronomi

Astronomi, erat sekali hubungannya dengan perkara keseharian kita. Secara etimologi astronomi berarti "ilmu bintang" adalah ilmu yang melibatkan pengamatan dan penjelasan kejadian yang terjadi di luar Bumi dan atmosfernya. Ilmu ini mempelajari asal-usul, evolusi, sifat fisik dan kimiawi benda-benda yang bisa dilihat di langit (dan di luar Bumi), juga proses yang melibatkan mereka. Astronomi merupakan cabang pengetahuan eksakta yang tertua. Astronomi, secara etimologi berarti "ilmu bintang" (dari Yunani: άστρο, + νόμος), adalah ilmu yang melibatkan pengamatan dan penjelasan kejadian yang terjadi di luar Bumi dan atmosfernya. Ilmu ini mempelajari asal-usul, evolusi, sifat fisik dan kimiawi benda-benda yang bisa dilihat di langit (dan di luar Bumi), juga proses yang melibatkan mereka. Ikhwan As Shafa memberikan definisi astronomi di dalam bukunya Rasaa-iluikhwan As Shafa, adalah ilmu untuk mengetahui tata surya, menghitung banyak bintang (buruj), jarak, besar dan gerakannya, serta mengetahui segala sesuatu yang berhubungan dengan pengetahuan ini. Thasy Kubra memberikan definisinya di dalam bukunya Miftaahus Sa’adah, adalah ilmu untuk mengetahui ihwal benda-benda angkasa yang tinggi dan yang rendah, lengkap dengan bentuk, letak, ukuran serta jaraknya.

77


Di dalam khazanah islam, astronomi dikenal dengan nama ilmu falak yang berarti orbit at au lintasan benda-benda langit. Ilmu falak adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari lintasan benda-benda langit khususnya bumi, bulan, dan matahari pada orbitnya masing-masing dengan tujuan untuk mengetahui posisi benda langit antara satu sama lainnya, agar dapat diketahui waktu-waktu dipermukaan bumi. Ilmu falak ini sangat berpengaruh sekali terhadap pelaksanaan ibadah dalam agama islam, seperti waktu shalat, puasa ramadhan, arah qiblat,dan sebagainya. Selama sebagian abad ke-20, astronomi dianggap terpilah menjadi astrometri, mekanika langit, dan astrofisika. Status tinggi sekarang yang dimiliki astrofisika bisa tercermin dalam nama jurusan universitas dan institut yang dilibatkan di penelitian astronomis: yang paling tua adalah tanpa kecuali bagian 'Astronomi' dan institut, yang paling baru cenderung memasukkan astrofisika di nama mereka, kadang-kadang mengeluarkan kata astronomi, untuk menekankan sifat penelitiannya. Selanjutnya, penelitian astrofisika, secara khususnya astrofisika teoretis, bisa dilakukan oleh orang yang berlatar belakang ilmu fisika atau matematika daripada astronomi. Secara umum baik "astronomi" maupun "astrofisika" boleh digunakan untuk menyebut ilmu yang sama. Apabila hendak merujuk ke definisi-definisi kamus yang baku, "astronomi" bermakna "penelitian benda-benda langit dan materi di luar atmosfer Bumi serta sifat-sifat fisika dan kimia benda-benda dan materi tersebut"sedang "astrofisika" adalah cabang dari astronomi yang berurusan dengan "tingkah laku, sifat-sifat fisika, serta proses-proses dinamis dari bendabenda dan fenomena-fenomena langit".Dalam kasus-kasus tertentu, misalnya pada pembukaan buku The Physical Universe oleh Frank Shu, "astronomi" boleh dipergunakan untuk sisi kualitatif dari ilmu ini, sedang "astrofisika" untuk sisi lainnya yang lebih berorientasi fisika. Namun demikian, penelitian-penelitian astronomi modern kebanyakan berurusan dengan topiktopik yang berkenaan dengan fisika, sehingga bisa saja kita mengatakan bahwa astronomi modern adalah astrofisika. Banyak badan-badan penelitian yang, dalam memutuskan menggunakan istilah yang mana, hanya bergantung dari apakah secara sejarah mereka berafiliasi dengan departemen-departemen fisika atau tidak. Astronom-astronom profesional sendiri banyak yang memiliki gelar di bidang fisika. Untuk ilustrasi lebih lanjut, salah satu jurnal ilmiah terkemuka pada cabang ilmu ini bernama Astronomy and Astrophysics (Astronomi dan Astrofisika). Astronomi adalah salah satu di antara sedikit ilmu pengetahuan di mana amatir masih memainkan peran aktif,khususnya dalam hal penemuan dan pengamatan fenomena sementara.

78


Astronomi jangan dikelirukan dengan astrologi, ilmu semu yang mengasumsikan bahwa takdir manusia dapat dikaitkan dengan letak benda-benda astronomis di langit. Meskipun memiliki asal-muasal yang sama, kedua bidang ini sangat berbeda; astronom menggunakan metode ilmiah, sedangkan astrologtidak. Ilmu astronomi (ilmu falak) berbeda dengan ilmu astrologi. Adapun astrologi adalah ilmu yang mempelajari benda-benda langit dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh benda-benda langit itu terhadap kehidupan (nasib) seseorang di bumi.Astrologi lebih dikenal dengan ilmu nujum.

B. Cabang-Cabang Ilmu Astronomi

Pada abad ke-20, astronomi profesional terbagi menjadi dua cabang: astronomi observasional dan astronomi teoretis. Yang pertama melibatkan pengumpulan data dari pengamatan atas benda-benda langit, yang kemudian akan dianalisis menggunakan prinsipprinsip dasar fisika. Yang kedua terpusat pada upaya pengembangan model-model komputer/analitis guna menjelaskan sifat-sifat benda-benda langit serta fenomena-fenomena alam lainnya. Adapun kedua cabang ini bersifat komplementer — astronomi teoretis berusaha untuk

menerangkan

hasil-hasil

pengamatan

astronomi

observasional,

dan

astronomi

observasional kemudian akan mencoba untuk membuktikan kesimpulan yang dibuat oleh astronomi teoretis. Bidang yang dipelajari juga dikategorikan menjadi dua cara yang berbeda: dengan 'subyek', biasanya menurut daerah angkasa (misalnya Astronomi Galaksi) atau 'masalah' (seperti pembentukan bintang atau kosmologi); atau dari cara yang dipergunakan untuk mendapatkan informasi (pada hakekatnya, daerah di mana spektrum elektromagnetik dipakai). Pembagian pertama bisa diterapkan kepada baik pengamat maupun teoretikus, tetapi pembagian kedua ini hanya berlaku bagi pengamat (dengan tak sempurna), selama teoretikus mencoba menggunakan

79


informasi yang ada, di semua panjang gelombang, dan pengamat sering mengamati di lebih dari satu daerah spectrum.

Berdasarkan pada subyek atau masalah, ada beberapa pengklarifikasian dalam ilmu astronomi sebagai berikut : Astrometri: cabang ilmu Astronomi yang mempelajari hubungan geometris benda-benda angkasa, meliputi: kedudukan benda-benda angkasa, jarak benda angkasa yang satu dengan yang lain, ukuran benda angkasa, rotasi dan revolusinya.. Mendefinisikan sistem koordinat yang dipakai dan kinematika dari benda-benda di galaksi kita. Kosmologi: penelitian alam semesta sebagai seluruh dan evolusinya. Fisika galaksi: penelitian struktur dan bagian galaksi kita dan galaksi lain. Astronomi ekstragalaksi: penelitian benda (sebagian besar galaksi) di luar galaksi kita. Pembentukan galaksi dan evolusi: penelitian pembentukan galaksi, dan evolusi mereka. Ilmu planet: penelitian planet dan tata surya. Fisika bintang: penelitian struktur bintang. Evolusi bintang: penelitian evolusi bintang dari pembentukan mereka sampai akhir mereka sebagai bintang sisa. Pembentukan bintang: penelitian kondisi dan proses yang menyebabkan pembentukan bintang di dalam awan gas, dan proses pembentukan itu sendiri.

C. Periode 1 (Zaman Purbakala – 1500M)

Perkembangan Astronomi sebenarnya sudah terdeteksi sekitar 1000 SM tepatnya zaman sumeria dan babilonia. Mereka mengamati berbagai keteraturan dan mampu meramalkan gerhana bulan, dan peredaran planet. Bangsa mesir sudah menemukan bahwa satu tahun terdiri dari 365 hari. Akan tetapi, pada zaman sumeria belum menemukan pengetahuannya dalam

80


bentuk gambaran. Gambaran mengenai alam semesta memang ada namun masih bersifat spekulatif belaka. Mereka beranggapan bahwa bumi dan langit berbentuk cakram datar yang saling tumpang tindih. Ciri-ciri periode Pertama: 1) Belum ada penelitian yang sistematis. 2) Bersifat spekulatif. 3) Pergerakan benda-benda langit dianggap memiliki kekuatan magis. 4) Pada periode pertama ini dikumpulkan berbagai fakta fisis yang dipakai untuk membuat perumusan empirik. Untuk pengkajian lebih dalam kita akan membahas tokoh – tokoh penting yang sangat berperan dalam perkembangan astronomi pada periode satu ini.

Anaximander (610-546 SM) Seorang filusuf Yunani yang dikenal sebagai “Bapak Ilmu Astronomi”. Ia menganggap bentuk Bumi sebagai silinder dan angkasa berputar tiap hari mengelilinginya.

Anaxagoras (500478 SM) Mengajarkan bahwa Matahari sebuah batu panas dan bulan tidak memancarkan cahaya sendiri tapi mendapat penerangan dari Matahari. Dia juga menerangkan mengenai Gerhana Matahari.

Aristoteles (348322 SM) Ia adalah murid Plato, dan dianggap sebagai bapak filsafat dan ilmuan sepanjang sejarah. Bumi menurutnya adalah pusat jagat raya (geosentris). Sedangkan dilangit (alam semesta bagian atas) terdapat planet-planet, bintang, matahari, dan bulan yang gerak alamiah mereka adalah melingkar sempurna, continue dan tak terbatas.

81


Erastostenes (276196 SM) Ia bukan orang Yunani tetapi orang Mesir. Pemikiran Erastostenes terpenting adalah mengenai keliling lingkaran bumi. Erastostenes melakukan pengukurn keliling bumi dari dua kota : Alexandria (mesir dan Syene yang berjarak ± 787 km. pada musuim panas di Alexandia sinar matahari jatuh tegak lurus pada tengah hari, sedangkan di Syene sinar matahari, membentuk sudut 7.2o. dari data ini Erastostenes menghitung bahwa keliling bumi ± 46.250 km. pengukurannya didasarkan pada asumsi bahwa bumi berbentuk bulat, tidak datar. Erastostenes berhasil mengukur jarak bumi – matahari dan jarak bulan – bumi.

Thales Pengamatan fenomena langit sebenarnya telah dilakukan sejak zaman kuno oleh orang-orang China, Mesopotamia, dan Mesir. Tetapi astronomi sebagai ilmu, baru berkembang di Yunani pada abad ke-6 SM. Penelitian tentang astronomi di Yunani diawali oleh Thales. Ia mengemukakan sebuah pendapat bahwa Bumi itu berbentuk bulat, setelah itu Aristoteles mengeluarkan terobosan yang penting dua abad kemudian yang menyatakan bahwa Bumi itu bulat budar dengan dukungan dari beberapa buku ilmiah.

Phytagoras (560 – 480 SM) Ia berpendapat bahwa jagat raya bersipat harmonic (cosmos) atau tidak kacau (chaos) dalam hal keharmonisan alam, mazhab phytagorean merujuk pada teorinya bahwa keharmonisan alam memiliki kesesuaian dengan harmoni pada music. Menurutnya suara music ditentukan oleh pengaturan interval dari panjang pendeknya senar. Konsep keharmonisan konsep ini kemudian dijadikan prinsip umum untuk menjelaskan gagasan tentang keharmonisan jagat raya dan semua gerakan planet menyuarakan suara harmoni yang mewakili perbedaan notasi music. Teori ini yang kemudian disebut harmoni of the spheres

82


berpengaruh luas, bahkan Johanes Kepler pada permulaan spekulasinya menganggap bahwa perbedaan gerakan antar planet ditentukan oleh perbedaan oktaf yang ada pada skala musik.

Aristarchus (310230 SM) Ia merupakan orang pertama yang berbeda pandangan tentang pusat jagat raya. Menurutnya bukan bumi sebagai titik pusat, tetapi mataharilah sebagai titik pusat (helio sentris). Dia memperbaiki teori cosmogonic Philolaus dan menyatakan bahwa pusat api tidak ada. Dengan matahari sebagai pusat dan bumi serta planet-planet lain mengelilinginya. Teori ini merupakan pengantar kepada teori Heliosentris cosmogonic 2000 tahun kemudian. Teori ini sebenarnya tidak memperoleh kemajuan bagi pemikiran bangsa Yunani dan hilang hampir 200 tahun, karena pengaruh ajaran Aristoteles dengan hipotesanya mengenai teori Geosentris yang sangat diyakini orang pada saat itu dan tidak sesuai dengan keyakinan agama yang berkembang saat itu yang lebih sejalan pola pikirnya terhadap pola geosentris.

Archimedes (287212 SM) Ia adalah sosok ilmuan yang telahmemberikan kontribusi yang besar bagi peradaban. Seperti penemuan skrup air, yakni alat untuk menarik air dari tempat yang rendah ke tempat yang tinggi dimana air akan mengikuti putaran skrup ke atas, sampai pada pengamatan benda-benda angkasa deng observasi yang akurat. Bahkan Chasles mencatat bahwa karya Integral Archimedes memberikan sumbangan besar bagi kepler dan Newton dalam penentuan hokum-hukumnya secara matematis. Dia telah mengenal teori gravitasi.Menyokong teori Aristarkus, bahwa bumi berputar setiap hari mengelilingi sumbunya dan berputar mengelilingi matahari tiap tahunnya dengan lintasan berbetuk lingkaran. Matahari dan bintang-bintang tetap diam, sedangkan pada planet bergerak berbentuk lingkaran dengan matahari sebagai pusatnya.

83


Hipparchus (abad ke-2 SM) Pola pemikirannya menjadi pijakan bagi Ptolemy khususnya mengenai perkiraan equnox (situasi siang dan malam sama panjang) 1) Dia menunjukkan bahwa Vernal Equinox (titik musim panas) bergerak sepanjang lingkaran ekliptika dengan kecepatan 36 detik busur dalam setahun, sedangkan di zaman modern sekarang ini 50 detik. Akibat perputarn Equinox, Bumi berputar pola mngenai sumbunya. Bidang yang melalui lintasan Matahari dan melalui keliling Bumi, disebut “ekliptika”. 2) Dia telah menemukan trigonometri dan memberikan tabel dari sudut-sudut sinusnya. Dia mengukur lamanya tahun tropik yaitu 365 hari 5 jam 54 menit. Untuk mendapatkan harga ini, Hipparcus menggunakan observasi Aristarchus. Harga yang didapat sekarang, yang berbeda 5 menit 14 detik. Dia meyakini teori cosmogonic geosentris. Selain itu, Ia membuat sebuah katalog 850 bintang dengan teliti yang dibagi kedalam enam kelompok kecerlangan atau magnitudo; bintang paling cemerlang dengan magnitudo 1 dan yang paling lemah (yang tampak dengan mata telanjang) dengan magnitudo 6. Suatu sistem magnitudo yang disesuaikan masih digunakan dewasa ini. Hipparkus menemukan bahwa posisi bumi agak goyah di antariksa, suatu efek yang disebut Presesi.

Nicolaus Copernicus (14731543 M) Sosok ilmuan yang dengan berani mematahkan paradigma geosentris yang sudah bertahan ratusan tahun sebelumya dengan menungkap bahwa bukan bumi sebagai pusat edar melainkan matahari (heliosentris). Teorinya didukung oleh pengamatan Galileo dan dibenarkan oleh perhitungan Johannes Kepler. Tiga belas abad lebih konsep Geosentris diterima masyakat dunia. Pada tahun 1512 dibukalah sejarah baru oleh Copernicus yang mengemukakan bahwa Planet dan

84


Bintang bergerak mengelilingi Matahari dengan orbit Melingkar. Sejak pernyataannya inilah konep heliosentris mulai diterima oleh dunia.

D. Periode II (Sekitar 1550 – 1800 M)

Perkembangan ilmu astronomi pada periode II terjadi sangat pesat. Banyak sumbangan-sumbangan yang telah diberikan oleh para ahli dalam perkembangan astronomi. Selain itu, pada periode II ini terjadi perubahan sarana pengamatan yaitu dari pengamatan benda langit yang menggunakan mata telanjang menjadi pengamatan yang menggunakan teleskop. Tokoh-tokoh yang berperan penting dalam perkembangan astronomi pada periode II adalah sebagai berikut:

Tycho Brahe (1546-1601) Ia memberikan sumbangsih bagi perkembangan astronomi luar biasa besarnya. Dia bukan hanya merancang dan membangun instumentasi yang revolusioner, tetapi juga melakukan pengamatan yang berulang-ulang. Sejumlah orbit planet yang bersifat anomali, yang sebelumnya belum pernah tercatat, oleh Thyco kemudian ditampilan secara komplit, tanpa bantuan thyco ini, kepler tidak mungkin bisa menemukan bahwa planet-planet bergerak di dalam orbit berbentuk elips. Ia juga tercatat sebagai astronom pertama yang membuat koreksi terhadap pembiasan oleh atmosfer. Braheadalah seorang astronom. Selama 20 tahun, ia hanya membuat observasi planet-planet secara sistematis, membuat daftar dari bintang, pengumpulan data Astronomi yang lain hanya dengan ketelitian yang mungkin tanpa teleskop.

85


1) Dia mengintroduksikan koordinat Astronomi modern, menentukan deklinasi, tinggi bintang dan sebagainya. 2) Di Prague, ia menyelesaikan tabel gerak planet dengan bantuan asistennya Johannes Kepler (1571-1630). Setelah kematian Brahe, Kepler menelaah data yang ditinggalkan Brahe dan menemukan bahwa orbit planet tidak sirkular melainkan eliptik. Kepler kemudian mengeluarkan tiga hukum gerak orbit yang dikenal sampai saat ini.

Rene Descartes (1596-1650) Ia berpendapat bahwa jagat raya tersusun atas materi-matei yang berputar, yang ia sebut vortex. Menurutnya sebuah benda memiliki kecenderungan untuk diam atau bergerak beraturan dalam garis lurus. Akibatnya lintasan alamiah sebuah planet merupakan sebuah garis lurus bukan merupakan lingkaran seperti pendapat Galileo. Sebuah planet tidak akan menyimpang tiba-tiba kecuali ada pengaruh lain yang memaksanya berbelok dari lintasan. Alamiahnya. Inilah tekanan vortex yang menahan sebuah planet dalam lintsan orbitnya. Ia menyatakan bahwa alam semesta secara keseluruhan dibangun oleh materi dan gerak, dari sinilah kemudian Descartes dianggap telah melucuti jagat raya hingga tinggal materi dan gerak.

Johannes Kepler (1571-1630) Kontribusdi kepler pada perkembangan astronomi adalah mengenai 3 hukumnya yang ia nyatakan berdasarkan data yang diperoleh dari Thyco Brahe yang telah melakukan penelitian dan pencatatan sebelumnya, tiga hukum itu adalah : 1) Lintasan dari tiap-tiap planet adalah ellips dengan matahari sebagai titik fokusnya. 2) Garis yang menghubungkan planet dengan matahari akan melukiskan luas yang sama pada saat-saat waktu yang sama. 3) Kuadrat periode planet-planet itu sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya ke matahari.

86


Walaupun telah mengeluarkan ketika hukumnya, Kepler masih belum dapat menjawab mengapa planet-planet dapat bergerak? dan kenapa planet-planet yang sebelah luar pergerakannya lebih lambat? Akhirnya pertanyaan-pertanyaan kepler ini dapat dijawab oleh Newton dengan hukum gravitasi umumnya. Hukum Kepler tentang gerakan planet adalah sumbangannya yang terbesar bagi ilmu pengetahuan. Hukum ini berdampak besar terhadap pemikiran ilmiah dan kelak menyediakan landasan bagi karya Sir Isaac Newton mengenai gaya tarik bumi. Namun, Kepler juga memberikan banyak sumbangan lain kepada ilmu pengetahuan. Dia menemukan bintang baru (supernova), menganalisis cara kerja mata manusia, meningkatkan kemampuan teleskop, dan beberapa sumbangan dalam bidang optik. Dia mempublikasikan data akurat mengenai kedudukan bintang dan planet yang sangat berharga bagi para pelaut. Dia memberikan sumbangan kepada matematika, termasuk cara penghitungan yang lebih cepat dan cara menentukan volume banyak benda padat.

Galileo Galilei (1564-1642) Pada tahun 1609 Galileo merakit teropong dengan mengembangkan teknologi rancangan Hans Lippershey yang diperkenalkan setahun sebalumya ia mengarahkan teopong kelangit malam. Dalam tempo beberapa jam longsorlah paradigma-paradigma yang paling disayangi atau diyakini saat itu. Seperti : 1) Ia melihat permukaan bulan ternyata tidak mulus dan bulat sempurna. Pengamatan ini bertentangan dengan kepercayaan Yunani kuno yang menegaskan kesempurnaan benda langit. Pada permukaan bulan kelihatan bergunung-gunung dan berlembah-lembah seperti di bumi. Ia juga melihat noktah-noktah pada permukaan matahari; 2) Ia melihat ada 4 ”planet kecil” yang sekarang disebut bulan yang mengitari jupiter. Pengamatan ini adalah bukti telak bahwa tidak semua benda langit mengitari bumi; 3) Ia melihat fase-fase venussebagaimana bulan. Bentuk venus kelihatan berubah antara sabit sampai purnama secara teratur. 4) Ia mengamati bintang melalui teropong, ternyta bintang itu tidak lebih besar, melainkan tetap berupa bintik kecil. Ini menunjukan bahwa bintang-bintang memang jauh sekali dari

87


bumi. Juga bima sakti terlihat dengan teropong bukan sebagai bentangan kabut malar, melainkan ribuan bintang yang belum pernah dlihat oleh mata manusia.

Sir Isaac Newton (1642-1727) Ia adalah orang yang berhasil merumuskan hukum gravtasi universal yang sangat berperan untuk memahami perilaku pergerakan planet-planet yang diformulasikan berdasarkan data-data yang diperoleh dari ilmuan-ilmuan sebelumnya termasuk kepler.

Games Bradley (1693-1762) Seorang ahli astronomi Inggris yang menemukan penyimpangan yang disebut Aberasi Sinar Cahaya di tahun 1728, yaitu bukti langsung pertama yang dapat diamati bahwa Bumi beredar mengelilingi Matahari. Dari besarnya penyimpangan ia menghitung kecepatan cahaya sebesar 295.000 km/dt. Hanya sedikit lebih kecil dari nilai sebenarnya (299.792,4574 km/dt, US National Bureau of Standards).

Immanuel Kant (1724-1804) Seorang filsuf Jerman yang pada tahun 1755 mengajukan cikal-bakal teori modern tentang tata surya. Kant percaya bahwa planet-planet tumbuh dari sebuah cakram materi di sekeliling Matahari, sebuah gagasan yang kemudian dikembangkan oleh Marquis de Laplace. Kant juga berpendapat bahwa nebula suram yang terlihat di antariksa adalah galaksi tersendiri seperti galaksi Bima Sakti kita. Pendapat tersebut kini telah terbukti kebenarannya.

88


E. Periode III (1800M – 1890M) 1. Pada periode ini diformulasikan konsep-konsep fisika yang mendasar yang sekarang kita kenal dengan sebutan Fisika Klasik Tokoh-tokoh astronomi pada periode tiga dan kontribusinya dalam perkembangan astronomi adalah:

William Hyde Wollaston Pada 1802,Ia mencatat keberadaan sejumlah garis-garis gelap dalam spectrum matahari.

Urbain Jean Joseph Leverrier (1811-1877) Seorang ahli matematika Prancis yang memperhitungkan keberadaan planet Neptunus. Saat memeriksa gerakan Uranus, ia menemukan bahwa gerakannya dipengaruhi oleh sebuah planet tak dikenal. Perhitungan Leverrier memungkinkan penemuan Neptunus oleh Johann Galle.

Johann Gottfried Galle(1812-1910) Seorang ahli astronomi Jerman yang menemukan planet Neptunus. Dengan menggunakan perhitungan Urbain Leverrier, Galle menemukan Neptunus pada malam hari, di tanggal 23 September 1846, dari Observatorium Berlin bersama dengan Louis d’Arrest, seorang mahasiswa Astronomi, tidak seberapa jauh dari posisi yang semula diperhitungkan.

89


Walaupun Galle merupakan orang pertama yang berhasil mengobservasi Neptunus secara visual, namun yang dipandang sebagai penemu sebenarnya adalah John Couch Adams (yang membuat kalkulasi awal) dan Le Verrier.

Joseph von Fraunhofer (1814) Sebelumnya

garis-garis

gelap

dalam

spektrum

matahari

telah

ditemukan

keberadaannya oleh William Hyde Wollaston. Pada tahun 1814, Fraunhofer menciptakan spektroskop dan secara mandiri menemukan kembali garis-garis tersebut, memulai sebuah studi sistematik dan melakukan pengukuran seksama terhadap panjang gelombang garis-garis ini. Dia mencatat dan memetakan sejumlah garis-garis gelap dalam spektrum matahari jika cahayanya dilewatkan pada suatu prisma. Secara keseluruhan, dia memetakan lebih dari 570 garis, dan menandai fitur-fitur utama dengan huruf A hingga K, dan garis-garis yang lebih lemah dengan huruf lainnya. Garis-garis ini kemudian disebut sebagai garis-garis Fraunhofer. Fraunhofer juga menemukan bahwa bintang-bintang lain juga memiliki spektrum seperti Matahari, tetapi dengan pola garis-garis gelap yang berbeda.

Chamberlin (1890) Chamberlin menawarkan solusi untuk teori nebula Laplace. Ia menawarkan adanya satu akumulasi yang membentuk planet atau inti planet (objek kecil terkondensasi di luar materi nebula) yang kemudian dikenal sebagai planetesimal. Menurut Chamberlin, planetesimal akan bergabung membentuk proto planet. Namun karena adanya perbedaan kecepatan partikel dalam dan partikel luar, dimana partikel dalam bergerak lebih cepat dari partikel luar, maka objek yang terbentuk akan memiliki spin retrograde.

90


E.Periode IV (1890M – Sekarang)

Pada periode ini, Pada akhir abad ke 19 ditemukan beberapa fenomena yang tidak bisa dijelaskan melalui fisika klasik. Hal ini menuntut pengembangan konsep fisika yang lebih mendasar lagi yang sekarang disebut Fisika Modern. para ahli astronomi melakukan pengamatan di observatorium dengan menggunakan teleskop untuk mengamati objek langit. Setelah ditemukannya kanal di planet Mars, para ahli astronomi terobsesi untuk meneliti planet mars. Selain itu, pada peiode ini diyakini bahwa ada anggota tata surya ke-9 setelah neptunus. Pada periode ini juga, para ahli astronomi yakin bahwa alam semesta ini tetap. Kemudian terjadi revolusi dalam bidang astronomi yang dilakukan oleh Hubble yang mengatakan bahwa alam semesta ini mengembang dan ditemukannya galaksi lain di luar galaksi kita. Tokoh-tokoh pada periode ini adalah:

Giovanni Schiaparelli (18351910) Seorang ahli astronomi Italia yang pertama kali melaporkan adanya canali di permukaan planet Mars ketika planet tersebut mendekat di tahun 1877. Dalam bahasa italia, canali berarti selat, namun ketika diterjemahkan ke dalam bahasa inggris menjadi terusan atau saluran air, sehingga menimbulkan implikasi adanya bangunan buatan di planet Mars. Selain itu, ia juga menunjukkan bahwa hujan meteor mengikuti garis edar sama seperti komet. Dari sana, ia menduga bahwa hujan meteor sebenarnya adalah puing sebuah komet.

Percival Lowell (1855-1916)

91


Selain di Italia ‘demam’ Mars juga terjadi di Amerika. Salah seorang ahli astronomi yang terobsesi untuk meneliti planet Mars adalah Percival Lowell. Hal ini terbukti dengan didirikannya observatorium Lowell yang didirikan dengan tujuan untuk memetakan canal di planet Mars. Dari hasil pengamatannya, dia memetakan saluran-saluran di Mars dan percaya tentang adanya kehidupan di planet tersebut. Kemudian dia menerbitkan peta kanal di planet Mars, lengkap dengan globe mars. Akan tetapi, para astronom lainnya yang juga sama-sama meneliti planet Mars, tidak menemukan adanya saluran-saluran di planet Mars. Bahkan pada abad ke 20, ketika berbagai wahana antariksa dikirim ke planet Mars, kanal-kanal yang digambarkan Lowell tidak ada. Selain meneliti tentang planet Mars, Lowell juga mempercayai adanya planet lain setelah Neptunus yang belum ditemukan. Ia mulai mencarinya di langit dengan bantuan gambar foto. Namun sayang, ia gagal menemukannya.

Annie Jump Cannon (18631941) Dia merupakan ahli astronomi dari Amerika. Tahun 1920-an, ia bekerja sama dengan Observatorium Harvard telah mengklasifikasikan bintang berdasarkan spektrumnya. Berdasarkan klasifikasi tersebut, bintang dibagi menjadi 7 kelas utama yang dinyatakan dengan huruf O, B, A, F, G, K, dan M. Untuk mengingat klasifikasi ini, biasanya digunakan kalimat “Oh Be AFine Girl Kiss Me”. Klasifikasi tersebut juga menunjukkan urutan suhu, warna dan komposisi kimianya. Bintang-bintang kelas O, B, dan A seringkali disebut sebagai kelas awal, sementara K dan M disebut sebagai kelas akhir. Klasifikasi bintang yang dikembangkan oleh Annie Jump Cannon ini diadopsi secara internasional pada tahun 1910.

Henrietta Leavitt (1868-1921) Seorang ahli astronomi Amerika yang melakukan penelitian mengenai awan Magellan. Dari penelitiannya, diperoleh hubungan antara periode dengan luminositas. Dengan mengukur waktu variasi cahaya sebuah Cepheid, para astronom dapat memperoleh kecemerlangan sebenarnya, dengan demikian jaraknya dari bintang dan planet lain dapat dihitung.

92


Albert Einstein (1879-1955) Pada tahun 1917 Einstein memperkenalkan teori relativitas umum yang menghasilkan model alam semesta berdasarkan teorinya tersebut. Dia menyebutkan bahwa ruang dipengaruhi gravitasi. Teorinya tersebut menggambarkan bahwa alam semesta berkembang. Namun, ia menyatakan bahwa hal tersebut tidak wajar sehingga memperbaharui teorinya dan menyatakan bahwa alam semesta tetap dan tidak bergerak. Setelah ditemukannya bukti bahwa alam semesta ini mengembang oleh Hubble, Einstein menyadari dan mengatakan bahwa revisinya tentang teori alam semesta yang dibuatnya sendiri merupakan kekeliruan terbesar dalam hidupnya.

Harlow Shapley (1885-1972) Seorang ahli astronomi Amerika yang pertama kali menghitung ukuran sebenarnya dari galaksi milky way dengan menggunakan teknik pengukuran yang ditemukan oleh Henrietta Leavitt, dan menunjukkan bahwa Matahari tidak terletak di pusatnya. Dengan mengukur jaraknya dari kecerlangan bintang, ia memperkirakan bahwa galaksi kita kira-kira berdiameter 100.000 tahun cahaya dan bahwa Matahari terletak kira-kira 30.000 tahun cahaya dari pusatnya. Ia juga membuat taksiran jarak awan Magellan besar dengan awan Magellan kecil dengan cara membandingkan periode Cepheid di awan Magellan tersebut dengan Cepheid di Milky way. Namun, pada awal tahun 1950 disadari bahwa perhitungannya kurang tepat, karena dalam perhitungannya ia melibatkan Cepheid-cepheid dari tipe yang berbeda.

Edwin Hubble (1889-1953) Seorang ahli astronomi Amerika yang bekerja di observatorium Mount Wilson California. Ia membuat banyak rekaman gambar astronomi dengan menggunakan teleskop

93


Hooker berdiameter 250 cm. Kemudian, ia menunjukkan bahwa terdapat galaksi lain di luar galaksi Milky way. Selanjutnya ia mengelompokkan galaksi-galaksi yang ia temukan menurut bentuknya yang spiral atau eliptik. Selain itu, ketika Hubble mengamati sejumlah bintang melalui teleskop raksasanya di Observatorium Mount Wilson, dia menemukan bahwa cahaya bintang-bintang itu bergeser ke arah ujung merah spectrum, Pergeseran itu berkaitan langsung dengan jarak bintang-bintang dari bumi. Penemuan ini mengguncangkan teori model alam semesta yang dipercaya saat itu. Menurut aturan fisika yang diketahui, spektrum berkas cahaya yang mendekati titik observasi cenderung ke arah ungu, sementara spektrum berkas cahaya yang menjauhi titik observasi cenderung ke arah merah. Pengamatan Hubble menunjukkan bahwa menurut hukum ini, benda-benda luar angkasa menjauh dari kita. Tidak lama kemudian, Hubble membuat penemuan penting lagi, yaitu bahwa bintang-bintang tidak hanya menjauh dari bumi, tetapi juga menjauhi satu sama lain. Satu-satunya kesimpulan yang bisa diturunkan dari alam semesta di mana segala sesuatunya saling menjauh adalah bahwa alam semesta dengan konstan “mengembang”. Pendapatnya ini menjadi bukti kuat kebenaran teori big bang. Jika alam semesta mengembang semakin besar sejalan dengan waktu, berarti jika mundur ke masa lalu berarti alam semesta semakin keci dan akan mengerut kemudian bertemu pada satu titik. Kesimpulan yang harus diturunkan dari model ini adalah bahwa pada suatu saat, semua materi di alam semesta ini terpadatkan dalam massa satu titik yang mempunyai volume nol karena gaya gravitasinya yang sangat besar. Alam semesta kita muncul dari hasil ledakan massa yang mempunyai volume nol ini. Ledakan ini mendapat sebutanbig bang dan keberadaannya telah berulang-ulang ditegaskan dengan bukti pengamatan. Untuk menunjang penelitiannya mengenai alam semesta, Hubble meyakinkan pengelola observatorium untuk memasang teleskop yang lebih besar. Instrumen pada desain teleskop Hale yang bediameter 500 cm ditentukan oleh Hubble sendiri. Tetapi belum juga selesai untuk melakukan penelitiannya, ia meninggal pada tanggal 28 September 1953 di San Marino.untuk mengenang jasanya yang sangat besar dalam bidang astronomi, teleskop terbaik yang pernah dibangun di luar angkasa dan masih beroperasi sampai sekarang diberi nama Teleskop ruang angkasa Hubble (HST).

94


Georges Lemaitre (1894-1966) Seorang ahli astronomi Belgia yang pertama kali menyadari arti dari perhitungan Friedman. Berdasarkan perhitungan ini, pada tahun 1927 ia mencetuskan teori Ledakan Besar kosmologi yang menyatakan bahwa alam semesta dimulai dengan suatu ledakan besar dahulu kala dan bahwa sejak itu kepingannya masih terus beterbangan. Lemaitre mendasarkan teorinya pada pengamatan Edwin Hubble mengenai alam semesta yang mengembang.

George Gamow (1904-1968) Dia adalah seorang ahli astronomi Amerika yang merupakan pendukung teori Big Bang. Pada tahun 1948, dengan mengembangkan perhitungan yang sebelumnya telah diungkapkan oleh George Lemaitre, Gamow menghasilkan gagasan baru mengenai Dentuman Besar. Jika alam semesta terbentuk dalam sebuah ledakan besar yang tiba-tiba, maka harus ada sejumlah tertentu radiasi yang ditinggalkan dari ledakan tersebut. Radiasi ini harus bisa dideteksi, dan harus sama di seluruh alam semesta. Bukti ini pada akhirnya diketemukan pada tahun 1965, oleh dua peneliti bernama Arno Penziaz dan Robert Wilson. Keduanya menemukan gelombang ini tanpa sengaja. Radiasi yang disebut “radiasi latar kosmis” tersebut tidak terlihat memancar dari satu sumber tertentu, akan tetapi meliputi keseluruhan ruang angkasa. Demikianlah, diketahui bahwa radiasi ini adalah sisa radiasi peninggalan dari tahapan awal peristiwa Big Bang.

G. P. Kuiper (19051973) Dia adalah seorang astronom dari Belanda. Tahun 1950, dia menjadi astronom perintis yang mengemukakan “Hipotesis Kondensasi”. Hipotesis ini menjelaskan bahwa tata surya terbentuk dari bola kabut raksasa yang berputar membentuk cakram raksasa.

95


Kemudian, tahun 1951 ia pun memberikan usulan lain mengenai sistem tata surya. Usulan tersebut berdasarkan argumentasi bahwa semestinya materi-materi dari piringan nebula pembentuk tata surya berkurang secara gradual ke arah tepi piringan. Usulan ini kemudian diperkuat oleh analisis dinamika komet-komet periode pendek yang menunjukkan bahwa komet-komet berasal dari “sarang” komet yang terletak di luar orbit Neptunus. Kawasan ”sarang” komet yang diduga berisi sekitar 35.000 objek batuan mengandung es itu kini dikenal sebagai sabuk Kuiper.

Clyde Tombaugh (1906-1997) Ahli astronomi Amerika yang pada bulan Februari 1930 menemukan Pluto dengan mempergunakan gambar-foto yang diambil di observatorium Lowell. Setelah penemuan Pluto, Tombaugh melanjutkan survey foto sekeliling langit untuk mencari planet lain yang mungkin ada, tetapi tidak berhasil menemukan apapun. Pluto sempat dianggap sebagai planet kesembilan di tata surya hingga status keplanetannya dicabut oleh IAU pada Agustus 2006.

Carl von Weizsacker Seorang astronom Jerman yang dalam tahun 1945 menggagas dasar teori-teori modern mengenai asal mula tata surya. Ia membayangkan bahwa planet terbentuk dari kumpulan partikel-partikel debu yang berasal dari sebuah cakram yang terdiri dari materi yang mengelilingi Matahari saat masih muda. Teorinya ini merupakan perubahan dari teori sebelumnya yang digagas oleh Kant dan Laplace.

Sir Fred Hoyle Dia adalah seorang ahli astronomi dari Inggris. Dia dikenal dunia karena pendapatnya yang menentang teori “Dentuman Besar” (Big Bang). Sekitar pertengahan abad ke-20, Hoyle mengemukakan suatu teori yang disebut “Steady State” (keadaan tetap) yang mirip dengan

96


teori alam semesta tetap di abad ke-19. Dengan menerima bukti-bukti yang menyatakan bahwa jagat raya selalu mengembang, dia berpendapat bahwa alam semesta tidak terbatas baik dalam dimensi maupun waktu. Menurut teorinya itu, ketika jagat raya mengembang, materi baru muncul dengan sendirinya dalam jumlah yang tepat sehingga alam semesta tetap berada dalam “keadaan stabil”. Dengan suatu tujuan jelas mendukung dogma “materi sudah ada sejak waktu tak terbatas”, yang merupakan basis filsafat materialis, teori ini mutlak bertentangan dengan teori Dentuman Besar. Perkembangan ilmu astronomi pada masa-masa selanjutnya memberikan bukti-bukti baru yang semakin membenarkan teori ”Dentuman Besar”. Hal inilah yang kemudian memaksa Hoyle mengakui kesalahannya. Ditambah dengan adanya kejadian dimana Dennis Sciama yang selama bertahun-tahun menemani Hoyle dalam mempertahankan teori Steady State mengakui bahwa pertempuran telah usai dan bahwa teori keadaan-stabil harus ditinggalkan. Sir Fred Hoyle yang akhirnya harus menerima teori Big Bang, mengatakan dengan tegas bahwa alam semesta ini berasal dari se buah ledakan.

Alexander Friedman Pada tahun 1922, dia menunjukkan ketidakstatisan struktur alam semesta melalui perhitungannya. Perhitungan tersebut menunjukkan bahwa impuls yang sangat kecil pun mungkin cukup untuk menyebabkan struktur keseluruhan mengembang atau mengerut menurut Teori Relativitas Einstein. Penemuan perhitungan Alexandra Friedman ini merupakan permulaan dirintisnya teori pembentukan alam semesta dari sebuah ledakan (Teori Big Bang).

Marteen Schmidt Seorang ahli astronomi Amerika yang menemukan jarak-jarak kuasar dalam alam semesta. Di tahun 1963 ia mula-mula mengukur pergeseran merah dari kuasar C 273 yang ternyata begitu besar sehingga menurut hukum Hubble ia seharusnya terletak jauh diluar galaksi kita.

97


Carl Sagan (19341996) Seorang

ilmuwan

Amerika

yang

dikenal

karena

penelitiannya

mengenai

kemungkinan adanya bentuk kehidupan diluar planet Bumi. Ia terlibat sebagai peneliti dalam berbagai misi wahana tak berawak yang diluncurkan oleh NASA, diantaranya adalah misi Mariner ke planet Venus dan Viking ke planet Mars. Ia banyak berkontribusi pada sebagian besar misi luar angkasa tak berawak yang bertugas mengeksplorasi tata surya. Ia pernah mengajukan suatu gagasan tentang pencantuman pesan universal yang tidak dapat dihapus pada suatu pesawat luar angkasa yang beranjak meninggalkan tata surya dan dapat dipahami oleh makhluk cerdas luar angkasa yang (mungkin) akan menemukannya. Pesan pertama yang pernah dikirim ke luar angkasa berupa plakat emas berukir yang dipasang di satelit luar angkasa, Pioneer 10. Ia terus memperbaiki rancangannya dan terlibat cukup intens pada rancangan pesan Voyager Golden Record yang dikirim bersama satelit luar angkasa Voyager.

John Archibald Wheeler Seorang fisikawan Amerika yang pertama kali menggunakan istilah “lubang hitam” pada tahun 1968. Sebelumnya, Pada tahun 1783 John Mitchell berpendapat: “Bila bumi memiliki kecepatan lepas 11 km/s, tentu ada planet/bintang lain mempunyai gravitasi lebih besar”. Mitchell memperkirakan di kosmis terdapat suatu bintang dengan massa 500 kali massa matahari yang mampu mencegah lepasnya cahaya dari permukaannya sendiri. Adapun Wheeler memberi nama demikian karena singularitas ini tak bisa dilihat. Dan penyebabnya tidak lain karena cahaya tak bisa lepas dari kungkungan gravitasi singularitas yang maha dahsyat ini. Daerah di sekitar singularitas atau lazimnya disebut sebagai Horizon Peristiwa (radiusnya dihitung dengan rumus jari-jari Schwarzschild R = 2GM/c2 dengan G = 6,67 x 10-11 Nm2kg-2, M = massa lubang hitam (kg), c = cepat rambat cahaya) menjadi gelap. Itulah sebabnya, wilayah ini disebut sebagai lubang hitam. Black hole atau lubang hitam baru-baru ini diduga menarik susunan ruang dan waktu di sekitarnya sambil berputar,

98


menciptakan gelombang dimana materi kosmis berselancar di atasnya, demikian diungkapkan para astronom. Karena black hole menarik segala sesuatu termasuk cahaya, maka mereka tidak bisa terlihat. Namun para astronom telah sejak lama mempelajari fenomena-fenomena yang tampak di sekitar black hole, dan menemukan apa yang mereka sebut sebagai piringan tambahan – suatu bundaran materi yang biasanya berisi materi-materi yang dihisap dari bintang-bintang di dekatnya, yang merupakan sumber makanan black hole. Black Hole (Lubang Hitam) ini terbentuk ketika sebuah bintang yang telah menghabiskan seluruh bahan bakarnya, sehingga jari-jarinya mengecil dan volume menyusut, dan akhirnya berubah menjadi sebuah lubang hitam dengan kerapatan tak hingga dan volume nol serta medan magnet yang amat kuat. Kita tidak mampu melihat lubang hitam dengan teropong terkuat sekalipun, sebab tarikan gravitasi lubang hitam tersebut sedemikian kuatnya sehingga cahaya tidak mampu melepaskan diri darinya. Namun, bintang yang runtuh seperti itu dapat diketahui dari dampak yang ditimbulkannya di wilayah sekelilingnya.

Kentaro Osada Pada malam 29 Agustus 1975, ia menemukan bintang yang terang (Cygni 1975) yang merupakan nova yang paling terang pada abad ke-20.Kemudian, pada abad ke-19 ini juga ditemukan kabut kepiting yang merupakan sisa ledakan bintang yang terang (supernova) pada 900 tahun yang lalu.Dan untuk pertama kalinya para ilmuwan berhasil merekam ledakan sebuah supernova. Ledakan bintang, atau supernova, adalah salah satu kejadian paling spektakuler yang terjadi di alam semesta, yang menghasilkan jumlah energi yang sama dengan triliunan bom nuklir yang diledakkan pada saat bersamaan. Biasanya, ledakan terjadi ketika sebuah inti panas pada bintang berukuran sangat besardengan massa setidaknya delapan kali massa matahari abis dan bintang tersebut mati dan berubah menjadi bintang neutron. Ledakan supernova memancarkan cahaya yang sangat cemerlang sehingga dapat terlihat dari galaksi lain.

99


Namun demikian, sejauh ini para astronom masih belum berhasil merekam cahaya yang terpancar dalam ledakan supernova. Ledakan tersebut biasanya baru berhasil direkam beberapa jam, atau bahkan hari, sesudah terjadinya ledakan. Baru-baru ini, para astronom telah berhasil merekam ledakan bintang yang spektakuler tersebut pada saat kejadian. Pada 9 Januari 2008, saat menggunakan teleskop antariksa Sinar-X Swift untuk mengamati sebuah objek di galaksi spiral NGC 2770, berjarak sekitar 90 juta tahun cahaya di rasi Lynx, Alicia Soderberg dari Princeton University, New Jersey, AS, beserta koleganya, Edo Berger dari Carnegie Observatory, California, mendeteksi semburan sinar-X yang sangat cemerlang yang dilepaskan oleh sebuah ledakan supernova. Mereka menyimpulkan bahwa semburan sinar itu datang dari gelombang kejut (shockwave) ledakan bintang yang menembus lapisan gas luar bintang tersebut.Observasi awal itu kemudian dilanjutkan dengan pemantauan oleh sejumlah teleskop tercanggih di dunia. Pengamatan selama 30 hari setelah ledakan supernova yang dinamai SN 2008D tersebut memungkinkan Soderberg dan koleganya untuk menentukan besarnya energi yang dilepaskan oleh semburan sinar-X yang petama, yang akan sangat membantu para teoretikus untuk memahami fenomena supernova secara lebih rinci. Kesempatan untuk menangkap pancaran sinar-X dari kematian bintang akan membantu para astronom untuk menentukan sifat-sifat bintang masif, pembentukan bintang neutron dan lubang hitam, serta dampak ledakan supernova terhadap lingkungan sekitarnya. Para astronom juga dapat menentukan pola sinar-X yang harus dicari, dan dengan demikian terbuka kesempatan untuk menemukan ledakan supernova lain di masa mendatang. Potensi penemuan sejumlah besar supernova pada saat meledak juga akan membuka jalan bagi kajian yang selama ini dianggap hampir mustahil. Menentukan waktu terjadinya ledakan akan memungkinkan pencarian terhadap neutrino dan semburan gelombang gravitasional yang diprediksi akan menyertai keruntuhan inti bintang dan kelahiran sebuah bintang neutron.

100


George Smoot Pada tahun 1989, George Smoot dan tim NASA-nya meluncurkan sebuah satelit ke luar angkasa. Sebuah instrumen sensitif yang disebut “Cosmic Background Emission Explorer” (COBE) di dalam satelit itu hanya memerlukan delapan menit untuk mendeteksi dan menegaskan tingkat radiasi yang dilaporkan Penzias dan Wilson. Hasil ini secara pasti menunjukkan keberadaan bentuk rapat dan panas sisa dari ledakan yang menghasilkan alam semesta. Kebanyakan ilmuwan mengakui bahwa COBE telah berhasil menangkap sisa-sisa Dentuman Besar. Ada lagi bukti-bukti yang muncul untuk Dentuman Besar. Salah satunya berhubungan dengan jumlah relatif hidrogen dan helium di alam semesta. Pengamatan menunjukkan bahwa campuran kedua unsur ini di alam semesta sesuai dengan perhitungan teoretis dari apa yang seharusnya tersisa setelah Dentuman Besar. Bukti itu memberikan tusukan lagi ke jantung teori keadaan-stabil karena jika jagat raya sudah ada selamanya dan tidak mempunyai permulaan, semua hidrogennya telah terbakar menjadi helium. Dihadapkan pada bukti seperti itu, Dentuman Besar memperoleh persetujuan dunia ilmiah nyaris sepenuhnya. Dalam sebuah artikel edisi Oktober 1994, Scientific American menyatakan bahwa model Dentuman Besar adalah satu-satunya yang dapat menjelaskan pengembangan terus menerus alam semesta dan hasil-hasil pengamatan lainnya Model alam semesta berosilasi dikemukakan oleh para ahli astronomi yang tidak menyukai gagasan bahwa Dentuman Besar adalah permulaan alam semesta. Dalam model ini, dinyatakan bahwa pengembangan alam semesta sekarang ini pada akhirnya akan membalik pada suatu waktu dan mulai mengerut. Pengerutan ini akan menyebabkan segala sesuatu runtuh ke dalam satu titik tunggal yang kemudian akan meledak lagi, memulai pengembangan babak baru. Proses ini, kata mereka, berulang dalam waktu tak terbatas. Model ini juga menyatakan bahwa alam semesta sudah mengalami transformasi ini tak terhingga kali dan akan terus demikian selamanya. Dengan kata lain, alam semesta ada selamanya namun mengembang dan runtuh pada interval berbeda dengan ledakan besar

101


menandai setiap siklusnya. Alam semesta tempat kita tinggal merupakan salah satu alam semesta tanpa batas itu yang sedang melalui siklus yang sama. Ini tak lebih dari usaha lemah untuk menyelaraskan fakta Dentuman Besar terhadap pandangan tentang alam semesta tanpa batas. Skenario tersebut tidak didukung oleh hasilhasil riset ilmiah selama 15-20 tahun terakhir, yang menunjukkan bahwa alam semesta yang berosilasi seperti itu tidak mungkin terjadi. Lebih jauh, hukum-hukum fisika tidak bisa menerangkan mengapa alam semesta yang mengerut harus meledak lagi setelah runtuh ke dalam satu titik tunggal: ia harus tetap seperti apa adanya. Hukum-hukum fisika juga tidak bisa menerangkan mengapa alam semesta yang mengembang harus mulai mengerut lagi. Bahkan kalaupun kita menerima bahwa mekanisme yang membuat siklus mengerutmeledak-mengembang ini benar-benar ada, satu hal penting adalah bahwa siklus ini tidak bisa berlanjut selamanya, seperti anggapan mereka. Perhitungan untuk model ini menunjukkan bahwa setiap alam semesta akan mentransfer sejumlah entropi kepada alam semesta berikutnya. Dengan kata lain, jumlah energi berguna yang tersedia menjadi berkurang setiap kali, dan setiap alam semesta akan terbuka lebih lambat dan mempunyai diameter lebih besar. Ini akan menyebabkan alam semesta yang terbentuk pada babak berikutnya menjadi lebih kecil dan begitulah seterusnya, sampai pada akhirnya menghilang menjadi ketiadaan. Bahkan jika alam semesta “buka dan tutup” ini dapat terjadi, mereka tidak bertahan selamanya. Pada satu titik, akan diperlukan “sesuatu” untuk diciptakan dari “ketiadaan”. Hawking gelisah dan berusaha mencari mekanisme yang bisa menghasilkan radiasi lubang hitam jika Bekenstein benar. Kemudian Hawking menelaah apa yang bisa terjadi di permukaan lubang hitam. Di situ medan gravitasi yang kuat berinteraksi dengan pasangan-pasangan partikel semu. Gravitasi yang kuat dapat menarik salah satu komponen dari pasangan semu ke dalam lubang hitam (energi negatif) dan menyebabkan massalubang hitam berkurang, sedangkan komponen lainnya (energi positif) keluar dari lubang hitam dalam bentuk radiasi yang dapat dideteksi oleh pengamat luar. Ia menggabungkan mekanika kuantum dan relativitas umum dalam rumusan tunggal untuk pertama kalinya. Dengan berani Hawking berkesimpulan bahwa lubang hitam tidak sepenuhnya hitam tapi juga memancarkan radiasi. Penemuan tersebut membuat Hawking

102


mendapat gelar kehormatan akademik tertinggi Inggris. Dia diangkat menjadi anggota Fellow of The Royal Society. Dan Hawking terpilih sebagai Lucasian Professor of Mathematics di Cambridge. Ini adalah jabatan paling prestisius — yang sebelumnya dipegang oleh Isaac Newton, dan selanjutnya oleh Babbage, bapak komputer. Dari hasil penelitian-penelitian para ilmuwan pada terakhir ini telah ditemukan beberapa planet, terutama setelah munculnya teleskop-teleskop yang serba cangih saat ini sehingga para ilmuwan lebih mudah mencari dan menemukan planet-planet yang baru antaralain : Varuna, ditemukan tahun 2000, berdiamater sekitar 900 kilometer. Ixion, ditemukan tahun 2001, lebarnya 1.065 kilometer. Dan sampai saat ini juga planet pluto masih beranggapan bahwa pluto bukanlah sebuah planet melainkan sebuah objek yang bentuknya lebih besar. mereka yang berangapan bahwa pluto adalah tidak sebuah planet tidak menutup kemungkinan sedna pun tidak akan diakui sebagai sebuah planet. dan sedangkan mereka yang beranggapan bahwa planet pluto adalah sebuah planet tidak menutup kemungkinan sedna juga akan disebut dengan planet ke-10 di tatasurya ini apa lagi bila hal yang selama ini telah terbukti bahwa dia memiliki sebuah bulan. Quaoar, ditemukan tahun 2002, adalah objek dengan diameter sekitar 1.200 kilometer. Sedna. Menurut ilmuwn dari California Institute of Technology planet ini berdiameter tidak lebih dari 1700 kilo meter dan pertamakali terlihat tanggal 14 November 2003, saat para astronom melakukan pengamatan langit menggunakan teleskop Samuel Oschin 48 inci, milik Observatorium Mount Palomar, California. Astronom-astronom dari Institut Teknologi California, Observatorium Yale, dan Observatorium Gemini, terlibat dalam penemuan tersebut. Sedna berotasi lebih pelan dari pada yang diperkirakan oleh para ilmuan sehingga para ilmuan berpendapat bahwa planet ini mempunyai sebuah satelit. Adapun Sedna sempat dianggap sebagai planet yang ke-10 ditata surya ini.

103


F. Sejarah Perkembangan Astronomi Modern

Awal perkembangan ilmu astronomi modern dimulai oleh Purbach (1423-1461) di universitas Wina serta lebih khusus lagi oleh muridnya Yohanes muller (1436-1476). Johanes Muller pergi ke Italia khusus untuk belajar karya asli Ptolemeus tentang astronomi bersama temannya Walther (1430-1504).Walther adalah seorang yang kaya, ia memiliki observatorium pribadi, serta mesin percetakan pribadi. Muller bersama Walther membuat penanggalan berdasarkan benda-benda langit yang banyak dipakai oleh para pelaut Spanyol dan Portugis.Muller kemudian pergi ke Roma untuk melakukan pembaruan kalender di sana, akan tetapi ia meninggal sebelum dapat melaksanakan niatnya. Pengamatan muller dilanjutkan oleh temannya, Walther dan Albrecht Durer.Maka, ketika Nicolas Copernicus (1473-1543) memulai karyanya, telah terdapat cukup banyak karya hasil pengamatan astronomi. Sistem Copernicus yang baru tentang alam semesta menempatkan matahari sebagai pusat alam semesta, serta terdapat tiga jenis gerakan bumi. Tiga jenis gerakan bumi itu adalah gerak rotasi bumi (perputaran bumi pada porosnya),gerak revolusi (gerak bumi mengelilingi matahari) dan suatu girasi perputaran sumbu bumi yang mempertahankan waktu siang dan malam sama panjangnya.Teori Copernicus tersebut ditulis tangan dan diedarkan di antara kawan-kawannya pada tahun 1530.Teori Copernicus menjadi semakin terkenal dan menarik perhatian seorang ahli matematika dari wittenberg bernama George Rheticus (15141576). Rheticus kemudian belajar bersama Copernicus dan pada tahun 1540 menerbitkan buku tentang teori Copernicus.Akhirnya Copernicus menerbitkan hasil karyanya sendiri pada tahun 1543 berjudul On the Revolutions Of the Celestial Orbs. Buku copernicus dicetak di Nuremberg, pada awalnya di bawah supervisi Rheticus, kemudian dilanjutkan di bawah supervisi Andreas Osiander, seorang pastor Lutheran. Osiander menambahkan kata pengantar untuk karya Copernicus dengan menyatakan bahwa

104


teori yang baru itu tidak harus benar,dan dapat dipandang semata-mata sebagai suatu kecocokan metode matematis tentang benda-benda langit.Copernicus sendiri tidak berpendapat begitu. Ia berpendapat bahwa sistem semesta yang dikemukakannya adalah nyata. Copernicus berpendapat bahwa sistem yang dikemukakan oleh ptolemous ‘tidak cukup tepat, tidak cukup memuaskan pikiran’, karena ptolemous beranjak langsung dari karya kelompok Pythagoras. Untuk menjelaskan gerakan benda-benda langit, ptolemous menganggap bahwa benda-benda langit itu bergerak melingkar dengan kecepatan angular yang tidak sama relatif terhadap pusatnya, kecepatan anguler itu hanya sama terhadap titik di luar pusat lingkaran itu. Menurut copernicus, asumsi itu merupakan kesalahan pokok dari sistem ptolemous. Akan tetapi hal ini bukan hal pokok yang dikemukakan oleh copernicus. Kritik utama yang dikemukakan oleh copernicus kepada para ahli astronomi pendahulunya adalah, dengan menggunakan aksioma-aksiomanya, mereka telah gagal menjelaskan gerakan benda-benda langit yang teramati dan juga teori-teori yang mereka kembangkan melibatkan sistem yang rumit yang tidak perlu. Copernicus menilai para pendahulunya dengan mengatakan : “di dalam metode yang dikembangkan, mereka telah mengabaikan hal-hal penting atau menambahkan hal-hal yang tidak perlu”. Copernicus memusatkan perhatian pada hal yang terakhir. Ia melihat bahwa para leluhurnya telah menambahkan tiga gerakan bumi untuk setiap benda langit agar sampai pada kesimpulan bahwa bumi berada diam di pusat putaran. Ketiga lingkaran tersebut telah ditambahkan untuk setiap benda langit di dalam sistem geometris bangsa Yunani untuk menjelaskan gerakan benda-benda langit dengan bumi sebagai pusatnya. Copernicus berpendapat bahwa lingkaran-lingkaran tersebut tidak diperlukan dengan berpendapat bahwa bumi berputar pada sumbuhnya setiap hari dan bergerak melintasi orbitnya mengitari matahari setiap tahun. Dengan cara demikian, Copernicus mengurangi jumlah lingkaran yang diperlukan untuk menjelaskan gerakan benda-benda langit. Dengan sistem yang dikemukakannya itu, Copernicus memberikan jawaban yang paling sederhana untuk menjawab pertanyaan yang diajukan bangsa Yunani tentang bagaimana menjelaskan gerakan benda-benda langit dalam suatu gerakan yang melingkar dan seragam. Tidak ada hal yang baru dalam metode tersebut, hal itu telah dipergunakan oleh para astronom sejak jaman Pythagoras. Dengan menggunakan konsepsi yang dipakai oleh

105


Pythagoras, ia mencampakkan sistem yang dikembangkan oleh bangsa yunani. Akan tetapi, ada satu konsep yang tidak dipakainya, yaitu bahwa benda-benda langit adalah mulia. Di dalam sistem Copernicus, bumi berputar mengitari matahari, seperti planet-planet lainnya. Bumi menjalani gerakan yang seragam dan melingkar sebagai benda langit, suatu gerakan yang sejak lama diyakini sebagai gerakan yang sempurna. Lebih jauh, copernicus menekankan kesamaan antara bumi dengan benda-benda langit lainnya bahwa semuanya memiliki gravitasi. Gravitasi ini tidak berada di langit, melainkan bekerja pada materi, seperti bumi dan benda-benda langit memiliki gaya ikat dan mempertahankannya dalam suatu lingkaran yang sempurna. Untuk hal ini penjelasan copernicus agak berbau teologis : “menurut saya gravitasi tidak lain daripada suatu kekuatan alam yang diciptakan oleh pencipta agar supaya semuanya berada dalam kesatuan dan keutuhan. Kekuatan seperti itu mungkin juga dimiliki oleh matahari, bulan dan planet-planet agar semuanya tetap bundar” Sistem copernicus lebih bagus dan lebih sederhana daripada sistem ptolomeus. Di dalam sistem lama, benda-benda langit memiliki baik gerakan timur-barat maupun rotasi pada arah yang berlawanan. Dalam sistem copernicus, bumi dan semua planet bergerak mengitari matahari dengan arah yang sama dan laju yang berkurang semakin jauh dari matahari. Sementara itu, matahari yang berada di pusat dan bintang-bintang yang berada di luar tatasurya berada pada tempatnya yang tetap. Sekarang dapat dijelaskan mengapa planetplanet kelihatan mendekati dan menjahui bumi. Planet-planet itu pada suatu saat berada pada satu sisi yang sama dengan bumi, tetapi pada saat yang lain berada pada sisi yang berseberangan Dengan sistem Copernicus, perhitungan astronomi dibuat menjadi lebih mudah, karena melibatkan jumlah lingkaran yang lebih sedikit. Tetapi prakiraan posisi planet-planet dan perhitungan lainnya tidak lebih tepat daripada dihitung dengan menggunakan sistem ptolemous, keduanya masih memiliki kesalahan sekitar satu persen. Selanjutnya terdapat keberatan-keberatan terhadap sistem Copernicus. Pertama, dan mungkin tidak terlalu serius ketika itu, adalah kenyataan bahwa pusat tata surya tidak tepat berada pada matahari. Copernicus menempatkan pusat tatasurya pada pusat orbit bumi, yang tidak persis berada pada matahari, untuk menjelaskan perbedaan panjang musim-musim. Beberapa filsuf berpendapat bahwa pusat tata surya haruslah berada pada suatu obyek nyata, meskipun banyak juga yang menerima bahwa titik geometris dapat dipakai sebagai pusat tatasurya.

106


Selanjutnya, para pendukung aristoteles berpendapat bahwa gravitasi bekerja ke arah titik geometris tersebut, sebagai pusat tatasurya, yang tidak harus sama dengan pusat bumi. Keberatan kedua, yang lebih serius, menyatakan bahwa bila bumi berputar, maka udara cenderung tertinggal di belakang, hal ini akan menimbulkan angin yang arahnya ke timur. Copernicus memberikan dua jawaban untuk keberatan timur. Pertama, yang merupakan suatu jenis penjelasan abad pertengahan, yaitu udara berputar bersama-sama dengan bumi karena udara berisi partikel-partikel bumi yang memiliki sifat-sifat yang sama dengan bumi. Maka bumi menarik udara berputar bersama-sama dengan bumi karena udara bersisi partikel-partikel bumi. Maka bumi menarik udara berputar dengan bumi. Jawaban kedua yang bersifat modern, udara berputar tanpa hambatan karena udara berdampingan dengan bumi yang terus menerus berputar. Keberatan yang samaadalah apabila sebuah batu dilemparkan ke atas maka batu itu akan tertinggal oleh bumi yang berputar, sehingga kalau batu itu jatuh akan berada di sebelah barat proyeksi batu itu. Untuk keberatan ini, copernicus menjawab ‘karena benda-benda yang ditarik ke tanah oleh beratnya adalah terbuat dari tanah, maka tidak diragukan bahwa benda-benda itu memiliki sifat yang sama dengan bumi secara keseluruhan, sehingga berputar bersama-sama dengan bumi’ Keberatan lebih jauh terhadap sistem copernicus adalah bila bumi berputar, maka bumi akan hancur berkeping-keping oleh gaya sentrifugal. Copernicus menjawab bahwa bila bumi tidak berputar maka bola yang lebih besar yang ditempati oleh bintang-bintang pasti bergerak dengan kecepatan yang sangat besar dan lebih rentan oleh pengaruh gaya sentrifugal. Nampaknya copernicus tidak menerima teori aristoteles juga tidak menerima teori adanya gaya dorong. Copernicus berpendapat bahwa spin dan gerakan dalam suatu lingkaran adalah gerakan-gerakan yang spontan, merupakan sifat alami dari suatu bentuk bola dimana bumi dan benda-benda langit ada. Oleh karena itu, copernicus tidak menggunakan hirarki para malaikat untuk menggerakan benda-benda langit, yaitu malaikat yang lebih berkuasa menggerakan benda yang lebih tinggi hirarkinya. Menurut copernicus benda-benda langit bergerak secara spontan. Maka bersama copernicus muncul suatu sistem cosmos yang betul-betul baru. Penggerak alam semesta tidak lagi penting. Matahari sebagai pusat tatasurya menjadi pengatur alam semesta.Terdapat figur perantara di antara pendukung aristoteles yang

107


mendukung adanya penggerak alam semesta dan copernicus yang menyatakan matahari sebagai pusat tatasurya yaitu nicolas Cusa. Kiranya dapat dikatakan bahwa copernicus berusaha mempromosikan suatu nilai baru dengan sistem yang dikemukakannya. Karena apabila ia sekedar ingin mengembangkan suatu sistem yang lebih sederhana, terdapat suatu sistem yang dipakai oleh tycho brahe (1546-1601). Di dalam sistem itu planet-planet berputar mengelilingi matahari, sementara itu matahari bersama-sama dengan planet-planet yang mengelilinginya sebagai satu kesatuan, berputar mengelilingi bumi yang diam yang berada pada pusat semesta. Sistem itu secara matematis ekuivalen dengan sistem copernicus, dan juga sistem itu tidak menimbulkan persoalan fisis. Tetapi sistem itu tetap mempertahankan nilai-nilai lama dalam sistem cosmos yaitu bumi sebagai pusat alam semesta. Itulah mungkin sebabnya copernicus mengajukan suatu sistem baru, heliosentris. Dalam seluruh hidupnya, Copenicus menganut pandangan bangsa yunani bahwa gerakan benda-benda langit adalah melingkar dengan kecepatan tetap, maka meskipun sistem yang dibuat copernicus lebih sederhana dibandingkan dengan sistem ptolomeus, tetapi tetap rumit dibandingkan dengan sistem Kepler (1571-1630). Copernicus menjelaskan gerakan benda-benda langit dengan menggunakan tiga puluh empat lingkaran, sementara itu kepler hanya menggunakan tujuh elips. Seperti dikatakan oleh kepler, copernicus tidak menyadari akan adanya suatu bangunan yang sangat baik yang ada dalam genggamannya. Copernicus mengetahui bahwa gabungan beberapa lingkaran dapat menghasilkan elips, akan tetapi ia tidak pernah menggunakan elips untuk menggambarkan benda-benda langit. Lagipula, pada tahap-tahap awal, copernicus sangat menghargai hasil observasi bangsa kuno. Copernicus menentang werner yang menyatakan bahwa hasil-hasil pengamatan terakhir lebih cocok dengan sistem ptolemous daripada dengan sistem copernicus. Kenyataannya memang tiga kali lebih tepat. Pengamatan paling penting dalam bidang astronomi modern adalah yang dilakukan oleh Ticho Brahe. Hasil pengamatan Ticho Brahe limapuluh kali lebih tepat dari hasil muller, hasil terbaik yang dapat dilakukan dengan mata telanjang. Tycho Brahe adalah orang Denmark terhormat. Raja Frederick II dari Denmark memberi tempat tinggal dan pulau Hveen untuk melakukan kegiatan astronominya. Di pulau itu Tycho Brahe membangun kastil, bengkel, percetakan pribadi, dan observatorium. Ia bekerja di pulau itu dari tahun

108


1576 sampai 1597. Ia berpendapat bahwa adalah tidak mungkin melakukan pengamatan tanpa panduan suatu teori. Ia menganut pendangan geosentris. Ketika raja Frederick II wafat, fasilitas yang diterima Tycho Brahe tidak diperpanjang, kemudian Ticho Brahe pergi ke Praha pada tahun 1599, di mana ia mendapat tunjangan dari raja Rudolph II. Tahun-tahun berikutnya ia bergabung dengan astronom jerman, Johann Kepler, seorang matematikawan. Kepler adalah anak seorang tentara wurtemburg. Ia mempelajari sistem copernicus di Tubingen. Kerja sama antara Kepler dengan Ticho Brahe tidak berlangsung lama karena Ticho Brahe meninggal dunia. Setelah Ticho Brahe meninggal, Kepler tetap tinggal di Praha. Karya pertama Kepler dalam bidang astronomi berjudul The Mysteri of the Universe yang diterbitkan pada tahun 1596. Di dalam buku itu, ia berusaha mencari suatu keselarasan antara orbit-orbit planet menurut copernicus dengan hasil pengamatan Ticho Brahe. Akan tetapi

Kepler

tidak

berhasil

menemukan

keselarasan

antara

sistem-sistem

yang

dikembangkan oleh Copernicus maupun Ptolemous dengan hasil pengamatan Tycho Brahe. Oleh karena itu ia meninggalkan sistem ptolemous dan Copernicus lalu berusaha mencari sistem baru. Pada tahun 1609, Kepler menemukan ternyata elips sangat cocok dengan hasil pengamatan Ticho Brahe. Kepler tidak lagi menggunakan lingkaran sebagailintasan bendabendalangit melainkan elips.

G. Astronomi Islam

Setelah runtuhnya kebudayaan Yunani dan Romawi pada abad pertengahan, maka kiblat kemajuan ilmu astronomi berpindah ke bangsa Arab. Astronomi berkembang begitu pesat pada masa keemasan Islam (8 – 15 M).Salah satu bukti dan pengaruh astronomi Islam yang cukup signifikan adalah penamaan sejumlah bintang yang menggunakan bahasa Arab,

109


seperti Aldebaran dan Altair, Alnitak, Alnilam, Mintaka (tiga bintang terang di sabuk Orion), Aldebaran, Algol, Altair, Betelgeus. Selain itu, astronomi Islam juga mewariskan beberapa istilah dalam `ratu sains’ itu yang hingga kini masih digunakan, seperti alhidade, azimuth, almucantar, almanac, denab, zenit, nadir, dan vega. Kumpulan tulisan dari astronomi Islam hingga kini masih tetap tersimpan dan jumlahnya mencapaii 10 ribu manuskrip. Astronom-Astronom Muslim

Al-Battani (858-929 M) Al-Batanni banyak mengoreksi perhitungan Ptolomeus mengenai orbit bulan dan planet-planet tertentu. Dia membuktikan kemungkinan gerhana matahari tahunan dan menghitung secara lebih akurat sudut lintasan matahari terhadap bumi, perhitungan yang sangat akurat mengenai lamanya setahun matahari 365 hari, 5 jam, 46 menit dan 24 detik. Ia juga merevisi orbit bulan dan planet-planet. Al-Battani mengusulkan teori baru untuk menentukan kondisi dapat terlihatnya bulan baru. Tak hanya itu, ia juga berhasil mengubah sistem perhitungan sebelumnya yang membagi satu hari ke dalam 60 bagian (jam) menjadi 12 bagian (12 jam), dan setelah ditambah 12 jam waktu malam sehingga berjumlah 24 jam. Sejumlah karya tentang astronomi terlahir dari buah pikirnya. Salah satu karyanya yang paling populer adalah al-Zij al-Sabi. Kitab itu sangat bernilai dan dijadikan rujukan para ahli astronomi Barat selama beberapa abad.

Al-Sufi(903-986 M) Ia berkontribusi besar dalam menetapkan arah laluan bagi matahari, bulan, dan planet dan juga pergerakan matahari. Dalam Kitab Al-Kawakib as-Sabitah Al-Musawwar, beliau menetapkan ciri-ciri bintang, memperbincangkan kedudukan bintang, jarak, dan warnanya. Ia juga ada menulis mengenai astrolabe (perkakas kuno yang biasa digunakan untuk mengukur kedudukan benda langit pada bola langit) dan seribu satu cara penggunaannya.

110


Al-Khuzandi Menciptakan alat pertama yang bisa digunakan untuk mengukur sudut dengan lebih persis. al-Khujandi mengamati rentetan transit garis bujur Matahari, yang membolehkannya untuk menghitung sudut miring dari gerhana.

Al-Biruni (9731050M) Ia telah menyatakan bahwa bumi berputar pada porosnya. Pada zaman itu, Al-Biruni juga telah memperkirakan ukuran bumi dan membetulkan arah kotaMakkah secara saintifik dari berbagai arah di dunia. Dari 150 hasil buah pikirnya, 35 diantaranya didedikasikan untuk bidang astronomi.

Ibnu Yunus (1009M) Sebagai bentuk pengakuan dunia astronomi terhadap kiprahnya, namanya diabadikan pada sebuah kawah di permukaan bulan. Salah satu kawah di permukaan bulan ada yang dinamakan Ibn Yunus. Ia menghabiskan masa hidupnya selama 30 tahun dari 977-1003 M untuk memperhatikan benda-benda di angkasa. Dengan menggunakan astrolabe yang besar, hingga berdiameter 1,4 meter, Ibnu Yunus telah membuat lebih dari 10 ribu catatan mengenai kedudukan matahari sepanjang tahun.

Al-Zarqali (10291087M) Wajah Al-Zarqali diabadikan pada setem di Spanyol, sebagai bentuk penghargaan atas sumbangannya terhadap penciptaan astrolabe yang lebih baik. Beliau telah menciptakan

111


jadwal Toledan dan juga merupakan seorang ahli yang menciptakan astrolabe yang lebih kompleks bernama Safiha.

Omar Khayyam (1075 M) Astronom yang memperhitungkan bagaimana mengoreksi kalender Persia. Dia menyusun banyak tabel astronomis dan melakukan reformasi kalender yang lebih tepat dari pada Kalender Julian dan mirip dengan Kalender Gregorian Akhirnya, Khayyām dengan sangat akurat (mengoreksi hingga enam desimal di belakang koma) mengukur panjang satu tahun sebagai 365,24219858156 hari. Ia terkenal di dunia Persia dan Islam karena observasi astronominya. Ia pernah membuat sebuah peta bintang (yang kini lenyap) di angkasa.

Jabir Ibnu Aflah (1145M) Ilmuwan pertama yang menciptakan sfera cakrawala mudah dipindahkan untuk mengukur dan menerangkan mengenai pergerakan objek langit. Salah satu karyanya yang populer adalah Kitab al-Hay’ah.

Al-Khawarizmi Muhammad bin Mūsā al-Khawārizmī adalah seorang ahli matematika, astronomi, astrologi, dan geografi yang berasal dari Persia. Beliau merevisi dan menyesuaikan Geografi Ptolemeus sebaik mengerjakan tulisan-tulisan tentang astronomi dan astrologi. Beliau juga banyak membuat tabel-tabel untuk digunakan menentukan saat terjadinya bulan baru, terbitterbenam matahari, bulan, planet, dan untuk prediksi gerhana.

Al-Farghani

112


Nama lengkapnya Abu’l-Abbas Ahmad ibn Muhammad ibn Kathir al-Farghani. Ia merupakan salah seorang sarjana Islam dalam bidang astronomi yang amat dikagumi. Beliau adalah merupakan salah seorang ahli astronomi pada masa Khalifah Al-Ma’mun. Dia menulis mengenai astrolabe dan menerangkan mengenai teori matematik di balik penggunaan peralatan astronomi itu. Kitabnya yang paling populer adalah Fi Harakat AlSamawiyah wa Jaamai Ilm al-Nujum tentang kosmologi Muslimal-Farghani (Abu’l-Abbas Ahmad ibn Muhammad ibn Kathir al-Farghani) menulis secara ekstensif tentang gerakan benda langit. Karyanya diterjemahkan ke dalam bahasa Latin di abad ke-12

Nasiruddin at-Tusi Ia berhasil memodifikasi model semesta episiklus Ptolomeus dengan prinsip-prinsip mekanika untuk menjaga keseragaman rotasi benda-benda langit.

Abu Ma’syar Ia berasal dari Balkh di Khurasan dan tinggal di Baghdad. Selain keyakinan fanatisnya akan pengaruh benda langit terhadap kelahiran, kejadian dalam hidup, dan kematian segala sesuatu, Abu Ma’syar juga memperkenalkan ke Eropa hokum pasang surut laut, yang ia jelaskan dalam kaitannya dengan timbul dan tenggelamnnya bulan.

113


H. Perkembangan Ilmu Astronomi Di Indonesia

Sejarah telah mencatat, geliat penerapan astronomi di kepulauan Nusantara telah ada sejak beberapa abad silam. Penanggalan kalender jawa, penentuan musim hujan, kemarau, panen, dan ritual kepercayaan lain yang menggunakan peredaran gerak benda langit sebagai acuan. Bahkan, mengutip sebuah lagu “nenek moyangku seorang pelaut”, mereka pun mahir menggunakan rasi-rasi bintang sebagai penunjuk arah. Zaman beranjak ke masa kerajaan Hindu-Budha, dimana candi-candi dibangun berdasarkan letak astronomis. Candi-candi di daerah Jawa Tengah dibangun dengan menghadap ke arah terbitnya Matahari, timur. Sedangkan bangunan candi di Jawa Timur, menghadap ke barat, dimana Matahari terbenam. Meski begitu, ada sedikit perbedaan dengan candi kebesaran rakyat Indonesia, Candi Borobudur, yang dibangun menghadap ke arah utara-selatan tepat pada sumbu rotasi Bumi. Gunadharma, yang membangun Candi Borobudur memakai patokan bintang polaris yang pada masa dinasti Syailendra masih terlihat dari Pulau Jawa. Mulai abad ke 18, perjalanan Astronomi Indonesia telah beranjak ke arah yang lebih empiris. Pada masa itu, masyarakat dunia belum tahu jarak Bumi-Matahari. Halley, yang telah menemukan cara untuk menentukan paralaks Matahari, membutuhkan pengamatan di tempat yang berbeda-beda. Dengan menggunakan hukum Kepler, ia telah menghitung akan terjadinya transit Venus pada tahun 1761 dan 1769. Dan pengamatan fenomenal itu dilakukan di Batavia (Jakarta), di sebuah Planetarium pribadi milik John Mauritz Mohr, seorang pendeta Belanda kelahiran Jerman. Selain Mohr, Astronom Perancis De Bougainvile juga melakukan pengamatan transit Venus pada tahun 1769. Dari hasil pengamatan diperoleh gambaran transit Venus yang kemudian dipublikasikan dalam Philosophical Transaction. Tahun

1920,

berdirilah

Nederlandch

Indische

Sterrenkundige

Vereeniging

(Perhimpunan Ilmu Astronomi Hindia Belanda) yang dipelopori oleh Karel Alber Rudolf

114


Bosscha. Yang mencetuskan didirikannya sebuah observatorium untuk memajukan ilmu astronomi di Hindia Belanda. Butuh usaha yang tidak mudah untuk mendirikan observatorium yang sekarang terletak di daerah Lembang, arah utara Kota Bandung itu. Mulai dari penelitian lokasi yang tepat untuk pengamatan, hingga perjalanan teleskop “Meredian Circle” dan “Carl Zeiss Jena”. Pembangunan Observatorium dimulai pada tahun 1922 di atas tanah pemberian kakak beradik “Ursone” seluas 6 hektar. Hingga akhirnya teleskop besar Zeiss mulai berfungsi pada tahun 1928. Beberapa bulan setelah instalasi teleskop, K.A.R. Bosscha meninggal, dan observatorium itu dinamai Observatorium Bosscha.Kini, observatorium bersejarah itu sudah berusia hampir 80 tahun. Di usianya yang mulai senja, Observatorium Bosscha telah menorehkan banyak catatan ke-astronomian. Sebagai contoh, penemuan planetary nebula di daerah langit selatan, 50% ditemukan di observatorium milik Indonesia ini. Ditambah dengan pengamatan-pengamatan lain seperti gerhana Matahari total pada tahun 1930, dimana Einstein duduk dalam komitenya untuk membuktikan Teori Relativitas Umum Einstein. Dan keikutsertaan Observatorium Bosscha dalam pendidikan ilmu pengetahuan alam, dengan mengadakan jurusan Astonomi di ITB pada tahun 1959. Minat masyarakat terhadap ilmu yang menjadi “anak tiri” di Indonesia ini telah meningkat selama beberapa tahun terakhir. Melihat antusiasnya masyarakat dan media ketika terjadi fenomena langit yang jarang terjadi seperti saat melintasnya komet Halley (1986), oposisi Mars (2003), transit Venus (2004), dan lainnya. Juga dengan terbentuknya perkumpulan-perkumpulan pecinta Astronomi yang mulai marak. Dan beberapa media di dunia maya mulai dari millis, website, forum diskusi dan banyak blog yang berisikan infoinfo Astronomi. Secara Internasional, astronomi di Indonesia pun sudah ‘cukup dipandang’. Terbukti dengan dipercayanya Indonesia menjadi tuan rumah APRIM, ajang berkumpulnya para astronom dunia, pada tahun 2005 silam, juga sebagai tuan rumah olimpiade Astronomi Internasional tahun 2008 mendatang. Belum lagi banyaknya siswa yang membawa pulang medali ke tanah air, hasil dari pertarungan mereka dalam Olimpiade Astronomi Internasional maupun Olimpiade Astronomi Asia Pasific.Kini, setelah melihat perkembangan ilmu Astronomi yang cukup pesat, akankah pemerintah lebih memperhatikan perkembangan ilmu alam ini? Seperti sudah menjadi hal umum jika ilmu alam kurang diperhatikan di negara

115


tercinta ini. Padahal, sangatlah penting untuk membuka kesadaran sains di mata masyarakat Indonesia. Agar menjadi masyarakat yang cinta ilmu, yang bisa banyak membaca dari alam sekitarnya, dari tingginya langit hingga dalamnya lautan. Kita bisa mencotoh negara-negara maju seperti Badan Antariksa Nasional Amerika Serikat (NASA) ataupun Badan Antariksa Eropa (ESA), yang menyiapkan divisi khusus untuk pelayanan informasi Astronomi bagi publik. Mulai dari informasi informal hingga terprogram seperti pelatihan guru sekolah dan bantuan implementasi kurikulum ilmu pengetahuan alam. Memasukkan astronomi dalam kurikulum pelajaran siswa sekolah, mengapa tidak?Indonesia, yang terbentang dari Sabang sampai Merauke hanya memiliki sedikit sekali fasilitas astronomi. Hampir semua kegiatan astronomi terpusat di Observatorium Bosscha dan Planetarium Jakarta. Ide pembuatan observatorium di daerahdaerah terpencil sudah ada sejak dulu. Yang sudah mulai berjalan seperti Planetarium di Palembang dan Tenggarong, Kalimantan. Juga adanya rencana menjadikan Pulau Biak sebagai tempat peluncuran satelit. Para pecinta Astronomi dan masyarakat Indonesia pada umumnya, memiliki mimpi agar dapat dibangun lagi observatorium-observatroium di daerahdaerah ataupun pulau-pulau terpencil lainnya. Selain belum banyak terjamah manusia, hingga tingkat polusinya kecil dan memungkinkan untuk melihat langit sangat cerah, pembangunan fasilitas astronomi itu juga menjadi sebuah ajang penyebaran pendidikan sains yang tentunya dapat mengurangi tingkat kebodohan masyarakat Indonesia. Pemerintah Indonesia dan para pecinta Astronomi dapat bekerja sama dalam menyebarkan ilmu astronomi. Dengan tersedianya fasilitas media yang cukup banyak, keinginan adanya majalah atau tabloid astronomi tentunya mimpi yang harus diwujudkan. Kesediaan pemerintah untuk menyokong dana riset ataupun kegiatan keilmuan ini juga sangatlah diharapkan.

116


• EVALUASI

• SOAL 1. Jelaskan mengapa era Fisika Klasik runtuh ? 2. Jelaskan fenomena-fenomena apa saa yang menandai lahirnya Fisika Modern ? 3. Sebutkan dan jelaskan tokoh-tokoh beserta kontibusinya pada Perkembangan Ilmu Mekanika? 4. Sebutkan dan jelaskan tokoh-tokoh yang pertama kali memprakasai Ilmu Termodinamika ? 5. Jelaskan penemuan besar pada perkembangan optik pada periode IV ? 6. Jelaskan perbedaan pandangan pada era fisika klasik dan fisika modern?

117


• KUNCI JAWABAN 1. Dikarena 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 fenomenafenomena 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. Awal berakhirnya era fisika klasik di tandai dengan 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. Selain itu penanda kuat berakhirnya fisika klasik ketika diakannya pertemuan sovley oleh para ahli fisika,

118


2. Fenomena-fenomena yang mendai lahirnya Fisika Modern diantaranya : 

Radiasi Benda Hitam Benda hitam adalah benda ideal yang mampu menyerap atau mengabsorbsi semua radiasi yang mengenainya, serta tidak bergantung pada frekuensi radiasi tersebut. Bisa dikatakan benda hitam merupakan penyerap dan pemancar yang sempurna. Benda hitam pada temperatur tertentu meradiasi energi dengan laju lebih besar dari benda lain.Model yang dapat digunakan untuk mengamati sifat radiasi benda hitam adalah model rongga



Efek Fotolistrik Efek fotolistrik adalah peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam yang tembaki oleh foton.jika logam mengkilat di iradiasi, maka akan terjadi pancaran electron pada logam tersebut. Cahaya dengan frekuensi lebih besar dari frekuensi ambang yang akan menghasilkan arus elektron Foton. Energi maksimum yang terlepas dari logam akibat peristiwa fotolistrik adalah



Spekrum Cahaya Oleh Atom hydrogen Atom hydrogen jika dipanaskan pada suhu tinggi, akan mengeluarkan cahaya. Namun cahaya yang dipancarkan tidak meliputi semua warna, melinkan hanya cahaya dengan frekuensi tertentu

119


3. Ahli-ahli pada Fisika Mekanika beserta seumbangsinya dalam dunia mekani diantaranya : 

Periode I (Pra Sains sampai dengan 1550 M), yang terdiri dari: 

Aristoteles, mengemukakan tentang hubungan tombal balik antara gerak dan gaya, yaitu bidang dinamika.



Archimedes, mengemukakan tentang hukum Archimedes, yaitu berat benda yang dicelupkan ke dalam zat cair sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.

 

Eratoshenes, melakukan perhitungan tentang diameter bumi. Periode II ( Awal Sains 1550-1800 M ), tokoh yang berperan diantaranya:

 Galileo, mengemukakan tentang hukum kelembaman atau inersia.  Descartes, mendefenisikan tentang momentum sebagai perkalian masa dan kecepatan.  Evangelista Torricelli membuat eksperimen yang dikenal dengan Torricelli Experiment.  Otto Von Guericke menemukan pompa udara dan Elektrisiermasschine.  Blaise Pascal, mengemukakan tentang prinsip Hidrostatik yang dikebal dengan hukum Pascal.  Isaac Newton, mengemukakan tentang gerak yang dikenal dengan hukum gerak Newton dan hukum gravitasi. 

Sampai Periode III ( Fisika Klasik 1800 M -1890 (1900 ) M). tokoh yang berperan diantaranya : 

Daniel Bernoulli, mengemukakan tentang Prinsip Mekanika Fluida.



Leonhard Euler, mengemukakan tentang Teori Elastisitas.



Hamilton, mengemukakan sebuah pendekatan dengan menggunakan prinsip Hamilton.



120

Joseph Louis Lagrange, mengemukakan tentang persamaan gerak partikel.




Orang yang pertama kali melakukannya adalah a. Aristolteles (350 SM). Dia mengatakan panasa adalah bagian dari materi. b. Galileo Galilei yang menganggap panas adalah sesuatu yang dapat diukur dengan penemuannya adalah termometer air. c. sir humphrey davy dan count rumford (1799) menegaskan bahwa panas adalah sesuatu yang meengalir. d. Thonas A. Edison. Memperkenalkan mesin uap yang mengkonvensi menjadi kerja mekanik dan disempurnakan oleh Sardi Carnot (1824) e. James P Joule menyimpulkan bahwa panas dan kerja adalah dua bentuk energi yang satu sama lain dapat dikonversi.



Penemuan besar pada periode ke IV Optika modern ditandai dengan perkembagan ilmu dan rekayasa optik yang menjadi sangat populer pada abad 20. Bidang optik ini meliputi elektromagnetik atau sifat kuantum cahaya. Pada era optika modern ditandai dengan penemuan besar yaitu mengenai efek foto listrik dan serat optik.

a. Efek Fotolistrik Efek fotolistrik berawal dari penemuan Heinrich Rudolf Hertz pada tahun 1887. Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron yang dimiliki atom-atom logam akibat disinari oleh cahaya yang memiliki frekuensi lebih besar daripada frekuensi ambang logam tersebut. Peralatan eksperimen Hertz pada waktu terdiri dari dua buah plat logam yang terhubung dengan sumber tegangan dan terletak dalam ruang. Sebuah logam ketika disinari akan melepaskan elektron, yang akan menghasilkan arus listrik jika disambung ke rangkaian tertutup. Jika cahaya adalah gelombang seperti yang telah diprediksikan oleh Fisika klasik, maka seharusnya semakin tinggi intensitas cahaya yang diberikan maka semakin besar arus yang terdeteksi. Namun hasil eksperimen menunjukkan bahwa walaupun intensitas cahaya yang diberikan maksimum, elektron tidak muncul juga dari plat logam. Tetapi ketika diberikan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek (frekuensi lebih tinggi, ke arah warna ungu dari spektrum cahaya) dari sebelumnya, tiba-tiba elektron lepas dari plat logam sehingga terdeteksi arus listrik, padahal

121


intensitas yang diberikan lebih kecil dari intensitas sebelumnya. Berarti, energi yang dibutuhkan oleh plat logam untuk melepaskan elektronnya tergantung pada panjang gelombang. Hal inilah yang membuat banyak ilmuwan pada saat itu menjadi kebingungan. Misteri ini akhirnya dijawab oleh Albert Einstein, yang menyatakan bahwa cahaya terkuantisasi dalam gumpalan partikel cahaya yang disebut foton. Energi yang dibawa oleh foton sebanding dengan frekuensi cahaya dan konstanta Planck. Dibutuhkan sebuah foton dengan energi yang lebih tinggi dari energi ikatan elektron untuk melepaskan elektron keluar dari plat logam. Ketika frekuensi cahaya yang diberikan masih rendah, maka walaupun intensitas cahaya yang diberikan maksimum, foton tidak memiliki cukup energi untuk melepaskan electron dari ikatannya. Tapi ketika frekuensi cahaya yang diberikan lebih tinggi, maka walaupun terdapat hanya satu foton saja (intensitas rendah) dengan energi yang cukup, foton tersebut mampu untuk melepaskan satu elektron dari ikatannya. Intensitas cahaya dinaikkan berarti akan semakin banyak jumlah foton yang dilepaskan, akibatnya semakin banyak elektron yang akan lepas. b. Serat Optik Serat optik adalah sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Sekitar tahun 1930-an para ilmuwan di Jerman melakukan eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui media yang disebut serat optik. Kemunculan serat optik sebenarnya didasari oleh penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi yang sudah lama dilakukan. Namun, hasil percobaan tersebut tidak bisa langsung dimanfaatkan. Kemudian pada tahun 1958 para ilmuwan di Inggris mengusulkan prototipe serat optik yang modelnya masih digunakan sampai saat ini yaitu terdiri

122


dari gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya. Lalu sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis terjadi di Asia yaitu ketika para ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat optik yang mampu mentransmisikan gambar. Sekitar tahun 60-an ditemukan serat optik yang sangat bening dan tidak menghantar listrik, sehingga konon, dengan pencahayaan cukup mata normal akan dapat melihat lalu-lalangnya penghuni serat tersebut. Sejak pertama kali dicetuskan, serat optik masih memerlukan banyak perbaikan dan pengembangan karena masih sangat tidak efektif. Hingga pada tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali diramalkan akan menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih 20 dB/km. Melalui pengembangan dalam teknologi material, serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tapi pasti atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dB/km. Serat optik mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan media transmisi yang lain, antara lain sebagai berikut: 6. Mempunyai lebar bidang (bandwidth) yang sangat lebar sehingga dapat mentransmisikan sinyal digital dengan kecepatan data yang sangat tinggi (dari orde Mbit/s sampai dengan Gbit/s) dan mampu membawa informasi yang sangat besar. 7. Rugi transmisi (transmission loss) yang rendah sehingga memperkecil jumlah sambungan dan jumlah pengulang (repeater) yang pada gilirannya akan mengurangi kerumitan dan biaya sistem. 8. Ukuran sangat kecil dan sangat ringan. 9. Serat optik terbebas dari derau (noise) elektrik maupun medan magnetic karena menyediakan pemandu

gelombang (waveguide)

yang kebal

terhadap

interferensi elektromagnetik (Electromagnetic Interference, EMI), menjamin terbebas dari efek pulsa elektromagnetik (Electromagnetic Pulse, EMP), dan interferensi frekuensi radio (Radiofrequency Interference, RFI). 10. Terisolasi dari efek elektrik karena terbuat dari kaca silika atau polimer plastik yang bersifat sebagai bahan isolator (insulator)

123


7. Perbedaan pandangan pada era fisika klasik dan fisika modern diantarany: 

Fisika klasik -

Cahaya

digambarkan

sebagai

gelombang

- Teori ini tidak dapat menerangkan spektrum radiasi benda hitam -

Energi

kinetik

bertambah

jika

intensitas

cahaya

diperbesar

- Efek fotolistrik terjadi pada tiap frekuensi asal intensitasnya memenuhi - Tidak dapat menjelaskan Energi kinetik maksimal jika frekuensi cahaya diperbesar - Fisika klasik dibagi atas 3 fase, yakni padat, cair, gas. 

Fisika modern -

Cahaya Terdiri

dari

Energi

digambarkan

paket-paket

kinetik

energi

tidak

sebagai

yang disebut

bergantung

pada

partikel

kuanta atau intensitas

foton cahaya

- Efek fotolistrik terjadi diperlukan frekuensi minimum (frekuensi ambang) - Dapat menjelaskan Energi kinetik maksimal jika frekuensi cahaya diperbesar -

Radiasi Makin

tinggi

kalor suhu,

makin

tergantung besar

energi

kalor

pada

suhu

yang

dipancarkan

- Fisika Modern terbagi atas 4 fase padat, cair, gas, dan plasma. - Dapat membuktikan adanya fenomena efek fotolistrik dan efek Compton - Cahaya tersusun dari paket-paket energi diskret yang diberi nama foton - Masing-masing foton memiliki energi sesuai dengan frekuensinya. Persamaan energi foton Einstein adalah sebagai berikut: E = hυ atau E = hc/λ.

124


Kesimplan

1. Keberadaan fisika sudah ada sejak zaman Yunani Kuno. Fisika pada zaman Yunani Kuno merupakan suatu periode yang sangat penting dalam sejarah peradaban manusia karena pada waktu ini terjadi perubahan-perubahan pola pikir manusia dari mitosentris menjad ilogosentris. Pola pikir mitosentris adalah pola pikir masyarakat yang sangat mengandalkan mitos untuk menjelaskan fenomena alam, seperti gempa bumi dan pelangi. Gempa bumi tidak dianggap fenomena alam biasa, tetapi Dewa Bumi yang sedang menggoyakan kepalanya. Oleh karena tonggak perkembangan fisika pada zaman ini mulai dirasakan setelah diperkenalkan filsafat yang mampu membawa keluar orang-orang Yunani dari pola pikir mereka yang masih percaya pada takhayul dan dongeng menuju pada suatu perubahan untuk dapat membedakan yang riil dan ilusi sehingga mereka mampu memperoleh sebuah dasar pengetahuan. Periode fisika klasik dalam halnya sains klasik termasuk periode ketiga yang dimulai dari tahun 1600-an sampai 1900-an. Pada periode ini diformulasikan konsep-konsep fisika yang mendasar yang sekarang kita kenal dengan sebutan Fisika Klasik. Dalam periode ini pemahaman dibidang kefisikaan masih sempit dan perkembangannya tidak seluas pada perkembangan konsep-konsep fisika modern. Pada perkembangannya, fisika klasik telah melahirkan banyak sekali tokoh-tokoh dengan penemuan-penemuan hebatnya yang kemudian menjadi tonggak perkembangan fisika itu sendiri. Pada akhir abad XIX, sebagian besar hal yang hendak diketahui tentang fisika tampaknya telah tuntas dipelajari. Dinamika Newton telah berulang kali mengalami pengujian ketat, dan keberhasilannya membuat ia diterima sebagai kerangka nalar dasar bagi pemahaman yang

125


mendalam dan taat asas tentang perilaku alam. Keelektrikan dan kemagnetan telah berhasil dipadukan lewat karya teoritik Maxwell, dan begitu pula gelombang elektromagnet, yang diramalkan kehadirannya oleh persamaan Maxwell, telah berhasil diamati dan diselidiki sifatsifatnya lewat berbagai percobaan yang dilakukan Hertz. Hukum-hukum termodinamika dan teori kinetik telah pula memperhatikan keberhasilannya, terutama dalam memberi penjelasan terpadu tentang berbagai ragam gejala alam. Dalam dunia fisika, terpendam ketidakpuasan yang segera menimbulkan sejumlah perubahan revolusioner dalam alam pandangan fisikawan. Beberapa percobaan baru memberikan hasil pengamatan yang tidak dapat dijelaskan dengan teori-teori mekanika, elektromagnet, dan termodinamika. Hanya dalam jangka waktu dua dasawarsa yang singkat, hasil berbagai percobaan ini menuntun para fisikawan kepada perumusan teori relativitas khusus dan teori kuantum. Segera setelah gagasan revolusioner yang dikemukakan kedua teori ini diterima bekembanglah bidang studi atom, inti (nuklir), dan zat padat. 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.

2.

Kronologi perkembangan Fisika Modern 

Pada tahun 1900, Max Planck o Energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta



Pada tahun 1905, Albert Einstein o Efek fotoelektrik o Energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton



Pada tahun 1913, Niels Bohr o Garis spektrum dari atom hidrogen



Pada tahun 1923, Arthur Holy Compton o Gejala tumbukan anatara foton dan elektron



Pada tahun 1924, Louis de Broglie o Gelombang Bneda



126

Pada tahun 1925, Fermi -Dirac


o merancang teori yang lebih umum menurut prinsip mekanika kuantum merncangg statistic partikel yang memenuhi prinsip Pauli, 

Pada tahun 1927, Heisenberg o mengembangkan teori ketidakpastian. Menurut teori ini makin akurat kita menentukan posisi suatu benda, makin tidak akurat momentumnya (atau kecepatannya) dan sebaliknya.



Pada taahu 1933 Erwin Schrodinger o Mengembangan teori Brolglie mengatakan elektron lebih tepat disebut sebagai gelombang-gelombang.



Pada tahun 1940, Richard Feynmenn o memberikan sumbangan pengetahuan yang penting dalam elektrodinamika kuantum, teori kuantum relativistic yang menggambarkan interaksi antarpartikel bermuatan.

3. Perkembangan ilmu mekanika terdiri dari mekanika klasik dan mekanika modern dengan tokoh-tokohnya masing-masing Perkembangan mekanika terbagi menjadi beberapa periode diantaranya: 

Periode I (Pra Sains sampai dengan 1550 M), yang terdiri dari: 

Aristoteles, mengemukakan tentang hubungan tombal balik antara gerak dan gaya, yaitu bidang dinamika.



Archimedes, mengemukakan tentang hukum Archimedes, yaitu berat benda yang dicelupkan ke dalam zat cair sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.

 

Eratoshenes, melakukan perhitungan tentang diameter bumi.

Periode II ( Awal Sains 1550-1800 M ), tokoh yang berperan diantaranya : 

Galileo, mengemukakan tentang hukum kelembaman atau inersia.



Descartes, mendefenisikan tentang momentum sebagai perkalian masa dan kecepatan.



Evangelista Torricelli membuat eksperimen yang dikenal dengan Torricelli Experiment.



127

Otto Von Guericke menemukan pompa udara dan Elektrisiermasschine. Muhammad Hilal Sudarbi | Sejarah Perkembangan Fisika



Blaise Pascal, mengemukakan tentang prinsip Hidrostatik yang dikebal dengan hukum Pascal.



Isaac Newton, mengemukakan tentang gerak yang dikenal dengan hukum gerak Newton dan hukum gravitasi.



Sampai Periode III ( Fisika Klasik 1800 M -1890 (1900 ) M). tokoh yang berperan diantaranya : 

Daniel Bernoulli, mengemukakan tentang Prinsip Mekanika Fluida.



Leonhard Euler, mengemukakan tentang Teori Elastisitas.



Hamilton, mengemukakan sebuah pendekatan dengan menggunakan prinsip Hamilton.



Joseph Louis Lagrange, mengemukakan tentang persamaan gerak partikel.

4. Perkembangan ilmu panas Termodinamika adalah fisika energi, panas, kerja, entropi, dan kespontanan proses. Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu: 

Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika;



Hukum Pertama Termodinamika;



Hukum kedua Termodinamika;



Hukum ketiga Termodinamika.



Orang yang pertama kali melakukannya adalah f. Aristolteles (350 SM). Dia mengatakan panasa adalah bagian dari materi. g. Galileo Galilei yang menganggap panas adalah sesuatu yang dapat diukur dengan penemuannya adalah termometer air. h. sir humphrey davy dan count rumford (1799) menegaskan bahwa panas adalah sesuatu yang meengalir. i. Thonas A. Edison. Memperkenalkan mesin uap yang mengkonvensi menjadi kerja mekanik dan disempurnakan oleh Sardi Carnot (1824) j. James P Joule menyimpulkan bahwa panas dan kerja adalah dua bentuk energi yang satu sama lain dapat dikonversi.

128




Perkembangan ilmu panas/termodinamika mengalami perkembangan dari masa ke masa. Perkembangan tersebut selalu diikuti dengan adanya perubahan baru dalam dunia keilmuan. Thermodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan yang membahas antara panas dan bentuk – bentuk energi lainnya. Michael A Saad dalam bukunya menerangkan Thermodimika merupakan sains aksiomatik yang berkenaan dengan transformasi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya . energi dan materi sangat berkaitan erat, sedemikian eratnya sehingga perpindahan energi akan menyebabkan perubahan tingak keadaan materi tersebut.



Hukum pertama dari termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihilangkan namun berubah dari satu bentuk menjadi bentuk yang lainnya. Hukum ini mengatur semua perubahan bentuk energi secara kuantitatif dan tidak membatasi arah perubahan bentuk itu. Pada kenyataannya tidak ada kemungkinan terjadinya proses dimana proses tersebut satu – satunya hasil dari perpindahan bersih panas dari suatu tempat yang suhunya lebih rendah ke suatu tempat yang suhunya lebih tinggi. Pernyataan yang mengandung kebenaran eksperimental ini di kenal dengan hukum kedua termodinamika.



Termodinamika klasik menggarap keadaan sistem dari sudut pandang makroskopik dan tidak membuat hipotesa mengenai struktur zat. Untuk membuat analisa termodinamika klasik kita perlu menguraikan keadaan suatu sistem dengan perincian mengenai karakteristik – karakteristik keseluruhannya seperti tekanan , volume dan temperatur yang dapat diukur secara lansung dan tidak menyangkut asumsi-asumsi mengenai struktur zat.



Termodinamika klasik tidak memperhatikan perincian suatu proses tetapi membahas keadaan-keadaan kesetimbangan. Dari sudut pandang termodinamika jumlah panas yang dipindahkan selama suatu proses hanyalah sama dengan beda antara perubahan energi sistem dan kerja yang dilaksanakan., jelaslah bahwa analisa ini tidak memperhatikan mekanisme aliran panas maupun waktu yang diperlukan untuk memindahkan panas tersebut.



Termodinamika klasik mampu menerangkan mengapa perpindahan panas dapat terjadi, namun termodinamika klasik tidak menjelaskan bagaimana cara panas dapat

129


berpindah. Kita mengenal bahwa panas dapat berpindah dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. 

Dari perkembangan termodinamika klasik tersebut ilmu termodinamika mengalami evolusi menjadi ‘termodinamika modern’. Termodinamika modern lahir tidak lepas dari peran besar para ahli dan ilmuwan yang berperan didalamnya. Kelahiran termodinamika tersebut tak dapat dipungkiri lagi membawa perubahan yang drastis terhadap peradaban kehidupan manusia modern dengan ditemukannya mesin-mesin dan peralatan yang memudahkan manusia yang didasari ilmu termodinamika. Adanya ilmu termodinamika membuat aktivitas manusia menjadi lebih efisien dan efektif. Dari pemaparan diatas jelaslah bahwa ilmu termodinamika mempunyai pengaruh yang sangat besar bagi kehidupan manusia.

5. Sejarah penemuan Optik telah terjadi berabad-abad yang lalu di mulai dari zaman prasejarah sampai dengan sekarang. Berbagai penemuan itu turut melibatkan banyak ilmuwan di dunia, seperti Mozi dan Eulid ( Periode I ), Johannes Kepler dan Isac Newton ( Periode II ), Thomas Young, James Clerk Maxwell ( Periode III ), Albert Einstein, Heinrich Rudolf Hertz ( Periode IV ), Michelson, Dennis Gabor ( Periode V). 6.

Dalam sejarah perkembangan astronomi modern, pendapat dan teori yang berkembang di Eropa sangat dipengaruhi oleh adanya pendapat yang telah dikemukakan dan penemuanpenemuan yang telah ditemukan oleh para cendekiawan muslim. Buah pikir dan hasil kerja keras para sarjana Islam di era tamadun diadopsi serta dikagumi para saintis Barat seperti Copernicus sebagai penemu ilmu astronomi modern dan tokoh-tokoh astronomi Eropa lainnya seperti Regiomantanus, Kepler dan Peubach tak mungkin mencapai sukses tanpa jasa Al-Batani (salah satu Ilmuwan Astronomi Islam) Pada mulanya, manusia menganggap fenomena langit sebagai sesuatu yang magis. Seiring berputarnya waktu dan zaman, manusia pun memanfaatkan keteraturan benda-benda yang mereka amati di angkasa untuk memenuhi kebutuhan hidup seperti penanggalan. Bahkan pada zaman sekarang manusia sudah mulai meneliti akan adanya kehidupan diplanet selain bumi.

130


Dengan mengembangkan ilmu pengetahuan teknologi manusia mampu menciptakan alat-alat teknologi canggih yang dipakai untuk mengobservasi fenomena alam sehingga ilmu astronomi semakin berkembang dengan temuan–temuan terbarunya dari zaman ke zaman.

131


Daftar Pustaka Beiser, Arthur,1987. Konsep Fisika Modern edisi keempat. Jakarta. Erlangga Hart H Michael, 2005.100 Tokoh Paling Berpengaruh Sepanjang Masa.Batam.Karisma Publising group http://www.yohanessurya.com/download/penulis/Nobel_03.pdf: Rabu,17 desember 2008. 22.47 http://id.wikipedia.org/wiki/Partikel_Elementer.Rabu, 17 Desember 2008. 22.35 Zukaf,Gary, 2003.Makna Fisika Baru Dalam Kehidupan Yogyakarta. Kreasi Wacana http://fisikauntuksurga.wordpress.com/2011/10/09/sejarah-fisika-astronomi/ (diunduh pada tanggal 06 September 2013) http://delibrarian.blogspot.com/2011/03/perkembangan-astronomi-pada-abad.html (diunduh pada tanggal 06 September 2013) http://nary-junary.blogspot.com/2013/04/perkembangan-sains-kebumian-dan.html (diunduh pada tanggal 06 September 2013) Sears, F.W. dan Zemanski. 2002. Fisika Universitas. Jakarta: Penerbit Erlangga http://www.fisikaonline.com/index.php?Itemid=68&catid=18:sejarah&id=60:sejarahperkembangan-fisika&option=com_content&view=article http://allinkblog.wordpress.com/2010/01/02/peristiwa-peristiwa-penting-perkembangantermodinamika/ http://tokoh-ilmuwan-penemu.blogspot.com/2010/02/ilmuwan-kimia-fisika-belanda.html http://einsteinfisika.blogspot.com/2012/01/sejarah-fisika-optika optik.html#ixzz2MBEMcVQP http://delibrarian.blogspot.com/2011/03/perkembangan-astronomi-pada-abad.html Tersedia:http://einsteinfisika.blogspot.com/2012/01/sejarah-fisika-optika optik.html#ixzz2MBEMcVQP [ 15 Februari 2015 ]

132


Biografi Penulis Muhammad Hilal sudarbi

Muhammad Hilal Sudarbi biasa di panggil Hilal. Lahir di Kupang tepatnya 16 Agustus 1996 dari seorang ibu yang bernama Herlina Hidayati dan ayah yang bernama Sudarbi. Anak ke-2 dari 4 orang bersaudara. Menghabiskan masa kecilnya di Kupang dan bersekolah di MIS Al-Fitrah Oesapa Kupang dari tahun 2003 sampai 2009. Kemudian melanjutkan sekolah Menengah pertama di MTs Plus Nurul Iman pada tahun 2009 sampai 2011 dan melanjutkan di Sekolah Menengah Atas Negeri 4 Kupang pada tahun 2011 dan menamatkan sekolah pada tahun 2014. Pada tahun 2014 melanjutkan pendidikan S1 ditempat kelahirannya di Universitas Nusa Cendana Kupang tepatnya di Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan jurusan Pendidikan MIPA prodi Pendidikan Fisika. Selain berkesibukan sebagai mahasiswa FKIP Undana, ia juga menekuni dunia desain dan dunia video editing

133


134


Buku Sejarah Fisika

Recommend Documents