BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang
Ilmu sejarah adalah ilmu yang digunakan untuk mempelajari peristiwa penting masa lalu manusia. Pengetahuan sejarah meliputi pengetahuan akan kejadian-kejadian yang sudah lampau serta pengetahuan akan cara berpikir secara historis. Jika yang dipelajari adalah sejarah fisika maka pembahasannya mengenai bagaimana perkembangan fisika sejak masa lampau hingga sekarang. Sejarah menggambarkan kejadian fakta berdasarkan pengalaman yang sebenarnya, menekankan pada proses yang terjadi pada waktu dan di tempat tertentu. Selain itu sejarah juga dipandang sebagai peristiwa yang abadi, unik dan penting. Peristiwa-peristiwa dalam perkembangan fisika tetap dikenang sepanjang masa, hanya terjadi satu kali, dan memiliki arti penting dalam menentukan kehidupan orang banyak. Sejarah mengajarkan hal-hal yang sangat penting mengenai keberhasilan dan kegagalan temuan-temuan fisika, teori-teori fisika yang pernah ada, dan hal-hal penting lainnya dalam sejarah perkembangan fisika. Dari sejarah, kita dapat mempelajari apa saja yang mempengaruhi keberhasilan dan kegagalan sebuah temuan atau penelitian fisika. Kita juga dapat mempelajari latar belakang alasan permasalahan-permasalahan fisika sepanjang perkembangannya. Selain itu kita dapat mengenal tokoh-tokoh yang berperan dalam perkembangan fisika serta penemuan apa saja yang telah mereka sumbangkan. Kita pun dapat mempelajari bagaimana suatu bangsa memberikan peranannya dalam perkembangan fisika. Sejarah fisika sangat penting untuk dipelajari, terutama dalam hubungannya dengan kegiatan pembelajaran fisik. Karena dengan pengetahuan sejarah yang banyak yang tentunya berkaitan dengan fisika, akan sangat memudahkan seseorang dalam memahami Ilmu Fisika. Selain itu, dengan mengetahui sejarah fisika, seseorang tidak akan merasa cepat bosan dalam mempelajari fisika karena merasa tertarik dengan hal-hal yang luar biasa yang telah dilakukan oleh para ilmuwan. Sehingga anggapan bahwa fisika adalah pelajaran yang 1
sangat membosankan dan hanya mengandalkan rumus saja, tanpa perlu mengetahui konsepkonsep apa saja yang terkandung dalam rumus-rumus tersebut dapat dipatahkan. Setiap orang perlu mempelajari atau mengetahui semua sejarah yang berkaitan dengan fisika, karena dengan mengetahui banyak sejarah, pengetahuan akan bertambah luas, dan bahkan mungkin dari sejarah-sejarah tersebut bisa menemukan penemuan-penemuan baru yang mungkin bisa memperbaiki penemuan-penemuan sebelumnya. Jadi, intinya sejarah fisika itu penting untuk dipelajari. Sejarah fisika sangat kompleks dan berlangsung sangat lama sehingga untuk membahasnya secara keseluruhan tentu membutuhkan waktu yang cukup lama. Oleh karena itu, kami hanya akan mengulas abad ke-19 agar pembaca dapat memahami sejarah fisika sedikit demi sedikit dan berdasarkan kronologi kejadiannya. I.2. Rumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah dikemukakan di atas, diperoleh rumusan masalah sebagai berikut: 1.
Bagaimana perkembangan Fisika pada Abad ke-19?
2.
Siapa saja Ilmuan yang memberikan kontribusi pada abad ke-19? Dan apa peran mereka?
I.3. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan makalah ini adalah: 1. Menguraikan dan menjelaskan tentang perkembangan fisika pada abad ke-19. 2. Menyebutkan ilmuwan-ilmuwan yang berkontribusi dan menjelaskan peran mereka pada perkembangan fisika pada abad-19. I.3. Manfaat Penulisan
Makalah ini diharapkan dapat memberikan tambahan pengetahuan bagi pembaca sehingga wawasan pembaca tentang perkembangan fisika berambah luas, khususnya perkembangan fisika pada abad ke-19. 2
BAB II PEMBAHASAN
II.1. Perkembangan Fisika Pada Abad Ke-19
Sejarah fisika sepanjang yang telah diketahui telah 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 sekarang.
Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang dunia benda, matematika dan filosofi, namu juga melalui teknologi, membawa perubahan ke dunia social masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsung pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba dan lahirnya fisika klasik. Pada masa ini fisika berkembang pesat terutama dalam mendapatkan formulasi-formulasi umum dalam Mekanika, Fisika Panas, Listrik-Magnet, dan Gelombang yang masih terpakai sampai saat ini. Perkembangan Mekanika terjadi pada abad ke-17 dan abad ke-18, sedangkan perkembangan Fisika Panas, Listrik-Magnet dan Gelombang terjadi pada abad ke-19. Dalam fisika panas diformulasikan hukum-hukum termodinamika, teori kinetik gas, penjalaran panas dan lain-lain. Pada 1847 James Joule menyatakan hukum konversi energi, dalam bentuk panas dan juga dalam energi mekanika. Dalam Listrik-Magnet diformulasikan Hukum Ohm, Hukum Faraday, Teori Maxwell, dan lain-lain. Sifat listrik dsn magnetism dipelajari oleh Michael Faraday, George Ohm, dan lainnya. Pada 1855, Jame Clerk Maxwell menyatakan kedua fenomena menjadi satu teori elektromagnetisme, dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Perkiraan dari teori ini yaitu cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Dalam gelombang diformulasikan teori gelombang cahaya, prinsip interferensi, difraksi, dan lain-lain.
TERMODINAMIKA KLASIK Termodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan yang membahas antara panas dan bentuk – bentuk bentuk energi lainnya. Michael A Saad dalam bukunya menerangkan Thermodinamika merupakan sains aksiomatik yang berkenaan dengan transformasi energi dari satu bentuk ke 3
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 di kenal dengan hukum kedua termodinamika. Keterbatasan termodinamika klasik. 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 temperature yang dapat diukur secara lansung dan tidak menyangkut asumsi – asumsi mengenai struktur zat. Termodinamika klasik tidak memperhatikan perincian, 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 berpindah. Kita mengenal bahwa panas dapat berpindah dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.
ELEKTRODINAMIKA KLASIK DAN GELOMBANG Elekrodinamika, sesuai dengan namanya adalah kajian yang menganalisis fenomena akibat gerak elektron. Fenomena ini berkaitan dengan kelistrikan dan kemagnetan. Kendati elektrodinamika merupakan bagian dari fisika klasik, hukum-hukum elektrodinamika yang dikompilasi oleh Maxwell ternyata sesuai dengan teori Relativitas, salah satu pilar dari fisika modern. Teori elektromagnet membahas medan elektromagnet, yaitu medan listrik dan medan magnet . Kedua besaran ini berhubungan dengan rapat muatan dan rapat arus. Bagian ini tidak 4
akan mengulas secara rinci teori medan elektromagnet sebab dapat diperoleh dalam kuliah khusus tentang elektrodinamika. Hal yang perlu dikemukakan di sini adalah bahwa menurut Maxwell, medan listrik dan magnet memenuhi persamaan Persamaan ini mengungkapkan bahwa medan elektromagnet merambat dalam ruang dalam bentuk gelombang dengan kecepatan tetap v. Maxwell adalah orang pertama yang mengungkapkan bahwa gelombang EM pada jangkauan frekuensi tertentu adalah gelombang cahaya. Sejak itu orang kemudian memahami bahwa gelombang EM meliputi frekuensi sangat rendah seperti sinar tampak (frekuensi berkisar 4000 A - 7000A), hingga radiasi frekuensi tinggi seperti Sinar-X. Dalam kajian optika dipahami bahwa cahaya memiliki berbagai sifat yang menunjukkan bahwa konsep cahaya sebagai gelombang tidak esensial. Akan tetapi guna menjelaskan secara lebih tepat mengenai gejala interferensi, khususnya difraksi, konsep cahaya sebagai gelombang adalah mutlak. Pada prinsipnya fisika klasik berpandangan bahwa materi terdiri atas partikel dan radiasi terdiri atas gelombang. Pandangan ini menjadi acuan dalam menjelaskan gejala alam. Contohnya, gaya yang dialami oleh partikel bermuatan seperti, elektron dan proton, dengan massa masing-masing muatan listrik satu satuan, berinteraksi melalui interaksi gravitasi (massa) dan elektromagnetik. Geraknya dapat dijelaskan melalui Hukum Lorentz. Akan tetapi, teori klasik tidak mampu menjelaskan bagaiman interaksi partikel ini dengan cahaya (radiasi).
II.2. Biografi Ilmuwan Dan Perannya Pada Abad Ke-19
A. FISIKA PANAS Nicolas Leonard Sadi Carnot
Nicolas Leonard Sadi Carnot lahir di Paris Perancis pada tanggal 1 Juni tahun 1976. Ia adalah seorang fisikawan Perancis. Ayahnya adalah Lazare Carnot. Seorang ilmuwan, perwira dan politikus. Nicolas Carnot menemukan dan 5
merumuskan hukum kedua termodinamika dan memberikan model universal atas mesin panas, sebuah mesin yang mengubah energi panas kedalam bentuk energi lain. Misalnya energi kinetik (sekarang bernama siklus Carnot) atau biasa disebut mesin Carnot. Mesin Carnot adalah sebuah mesin kalor dengan cara memindahkan energi dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin, dan dalam prosesnya mengubah sebagian energi menjadi usaha mekanis. Penemuan ini berawal dari ketertarikan dari Nicolas Carnot dengan mesin uap, pada saat Sadi Carnot menengok ayahnya pada tahun 1821 di Magdeburg. Adiknya, Hippolyte Carnot, tinggal bersama sang ayah. Pertemuan ayah dengan anaknya ini, selain melepas rindu juga banyak berdiskusi tentang mesin uap. Mesin uap dari revolusi industri Inggris mulai menjamur.Sepulang dari reuni ini, Sadi dengan penuh antusias berusaha mengembangkan teori tentang mesin uap. Sesampainya di Paris, Sadi sudah fokus dengan cita-citanya yaitu memulai mengerjakan teori tentang kalor (panas) dan membantu menjabarkan teori termodinamika modern. Apa yang ada di otak Sadi adalah bagaimana merancang mesin uap dengan baik? Tenaga Uap mempunyai banyak manfaat : mengeringkan air dalam pertambangan, mengangkat air dari sungai untuk irigasi, menggiling biji-bijian, memintal benang tapi saat itu belum efisien. Jaman ini mesin-mesin uap masih diimpor dari Inggris karena belum ada insinyur dan designer mesin perancis yang memahaminya. Mesin-mesin buatan Inggris sudah dilengkapi dengan spesifiksi : jenis/tipe mesin, mesin tekanan tinggi/rendah. 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. William Thomson (Lord Kelvin)
William Thomson (Lord Kelvin) lahir di Belfast, Irlandia pada tanggal 26 Juni 1824. Merupakan alumni Universitas Glasgow
dan
Universitas
Cambridge
Thomson
sudah
mempublikasikan 661 tulisan untuk berbagai macam bidang 6
ilmiah dan telah mematenkan 70 buah hasil penemuannya. William Thomson diberi gelar kebangsaan Baron Kelvin of Largs. Gelar kebangsawanan itulah Kelvin digunakan sebagai satuan suhu untuk Sistem Internasional (SI). William meninggal dunia 17 Desember 1907 diusia 83 tahun, saat ia menjabat sebagai Presiden The British Association dalam hal kemajuan ilmu pengetahuan. Kelvin adalah orang pertama yang mengusulkan skala mutlak dari suhu. Studinya terhadap teori Carnot menuntunnya ke ide bahwa kalor tidak pernah berpindah secara spontan dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi, teori ini dikenal sebagai hukum kedua Termodinamika. Skala Kelvin digunakan pada skala termometer untuk mengukur titik lebur es dan titik didih air. Skala Kelvin ditetapkan sebagai satuan internasional (SI) pada skala suhu (mutlak) termodinamik. Rudolf Clausius
Rudolf Julius Emanuel Clausius (2 Januari 1822 - 24 Agustus 1888), adalah seorang fisikawan Jerman dan matematika dan dianggap salah satu pendiri pusat ilmu termodinamika. Dengan penyajian kembali konsep Sadi Carnot. prinsip yang dikenal sebagai siklus Carnot, ia menempatkan teori panas secara lebih benar. Pada tahun 1850, Rudolf Clausius menemukan hukum kedua termodinamika. Hukum ini menyatakan bahwa "entropi" (yaitu, perbandingan antara energi yang dikandung sebuah benda dengan suhunya) selalu bertambah dalam tiap perubahan bentuk energi, contohnya: dalam sebuah mesin uap.Menurut hukum kedua termodinamika, atom, ketika dibiarkan sendiri akan bercampur dan mengacak dirinya sendiri sejauh mungkin. Misalnya: karat terjadi karena atom-atom besi cenderung bercampur dengan oksigen dari udara di sekelilingnya untuk membentuk oksida besi. Pada tahun 1865 ia memperkenalkan konsep entropi.
7
Ludwig Eduard Boltzmann (1844-1906)
Boltzmann adalah seorang fisikawan Austria yang lahir di Wina pada 20 Pebruari 1844. Ayahnya, George Ludwig Boltzmann adalah seorang pejabat pajak dan ibunya, Katharina Pauernfeind yang berasaldari Salzburg. Sedangkan kakeknya, yang telah pindah dariBerlin ke Wina adalah seorang produsen jam. Ia belajar di perguruan tinggi yang ada di Austria sejak tahun 1863. Dia mulaimengajar di universitas Graz tahun 1869 dan pada tahun 1873 iamenjadi profesor matematika di Wina dalam usia 25 tahun dankemudian menjadi profesor fisika di Graz (1876), Munich (1890), Wina (1895), danLeipzig (1900). Pada tanggal 17 Juli 1876 ia menikah dengan Henriette von Aiglenter,seorang calon guru matematika dan fisika di Universitas Graz. Mereka memiliki tiga anak perempuan dan dua anak laki-laki. Boltzmann mengembangkan teori kinetik gas seperti James Clerk Maxwell, namun hal tersebut dikerjakannya tanpa saling tahu, hingga akhirnya hasil karya keduanya dikenal dengan faktor distribusi MaxwellBoltzmann dalam mekanika statistik, Ia berhasil menegakkan dasar yang kuat untuk mekanika statistik. Salah satu hasil yang diraihnya ialah penafsiran hukum II termodinamika (ditemukan oleh Robert Clausius pada tahun 1850), yang dinyatakan dengan keteraturan dan kerambangan. Hukum tersebut disempurnakan oleh Ludwig Boltzmann pada tahun 1877 denganmencoba untuk menurunkan hukum kedua termodinamika dari teori materi atomic. Herman Ludwig von Helmholtz Ferdinand
Herman Ludwig von Helmholtz Ferdinand (31 Agustus
1821 – 8
September
1894) 8
adalah seorang dokter Jerman dan fisikawan yang membuat kontribusi yang signifikan terhadap daerah bervariasi secara luas beberapa ilmu pengetahuan modern. Dalam fisika, ia dikenal karena teori-teorinya tentang konservasi energy, bekerja di elektrodinamika, termodinamika kimia, dan atas dasar mekanika termodinamika. Sebagai seorang filsuf, ia dikenal karena filsafat ilmu, ide-ide mengenai hubungan antara hokum persepsi dan hokum alam, ilmu estetika, dan ide-ide pada kekuatan peradaban ilmu pengetahuan. Hubungan Jerman terbesar dari lembaga penelitian, asosiasi Helmholtz, yang dinamai menurut namanya. Posisi pertama akademik Helmholtz adalah professor fisiologi di Universitas Prusia Königsberg, di mana ia diangkat pada tahun 1894. Pada tahun 1855 ia menerima jabatan sebagai guru besar anatomi dan fisiologi di Universitas Bonn, juga di Prusia. Dia tidak terlalu bahagia di Bonn, kemudian tiga tahun kemudian dia dipindahkan ke Universitas Heidlberg, di Baden, di mana ia menjabat sebagai professor fisiologi. Pada 1871 ia menerima posisi universitas terakhirnya, sebagai profesor fisika di Universitas di Berlin. Joseph Louis Gay-Lussac (6 Desember 1778 – 10 Mei 1850)
Kimiawan dan fisikawan Perancis. Ia terkenal untuk 2 hukum yang berkenaan pada gas. Gay-Lussac dilahirkan di St Leonard dari Noblac, di bagian Haute-Vienne. Ia menerima pendidikan awalnya di rumah dan pada 1794 dikirim ke Paris bersiap menghadapi École Polytechnique setelah ayahnya ditahan, dan ia diterima pada 1797. 3 tahun kemudian ia pindah ke École des Ponts et Chaussées, dan segera setelah itu ditugaskan pada C. L. Berthollet. Pada 1802 ia ditunjuk sebagai demonstrator pada A. F. Fourcroy di École Polytechnique, di mana kemudian (1809) ia menjadi guru besar kimia. Dari 1808 sampai 1832 ia merupakan guru besar fisika di Sorbonne, kedudukan yang ia hanya berhenti untuk kursi di Jardin des Plantes. Pada 1831 ia diangkat untuk mewakili Haute-Vienne di DPR, dan pada 1839 ia memasuki chamber of peers. 9
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 1808, ia merupakan ko-penemu boron, penemu Hukum Gay-Lussac, sianogen, hidrometer, alkoholmeter, pelopor penelitian sifat-sifat gas dan teknik analisis kimia, serta salah seorang perintis meteorologi. Dia juga yang menerbangkan balon cuaca pertama di dunia. Setahun setelah lulus dari Politeknik Paris, ia ditawari pekerjaan oleh Claude-Louis Berthollet, seorang kimiawan Prancis yang ter- kemuka. Berthollet mempunyai laboratorium sendiri dan memimpin sekelompok ilmuwan muda di daerahnya. Gay-Lussac mengadakan banyak riset bersama Berthollet dan Pierre Simon Laplace, dua ilmuwan yang dibiayai dan dilindungi Napoleon Bonaparte. B. LISTRIK-MAGNET Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta adalah seorang fisikawan Italia yang dilahirkan dari keluarga bangsawan. Ia lahir pada 8 Februari 1745 di Como, Lombardia, Italia. Waktu kecil ia tak kelihatan istimewa karena Volta kecil baru bisa berbicara pada usia empat tahun. Namun tak disangka, pada usia tujuh tahun ketika ayahnya meninggal dunia, ia sudah memiliki kemampuan sejajar dengan anak-anak lainnya. Pada usia 14 tahun Volta menegaskan keinginan untuk menjadi seorang ahli fisika. Volta tertarik pada fenomena yang terjadi pada masa itu, yaitu listrik. Ia pun menjadi guru fisika pada umur 29 tahun di SMA Como, dan bahkan ia pernah bekerja sebagai kepala sekolah di Como. Pada tahun 1774, Alessandro Volta merancang penemuan pertamanya yaitu Electrophorus, sebuah alat yang menghasilkan listrik statis. Selama bertahun-tahun di Como, ia belajar dan bereksperimen dengan atmosfer statis listrik dengan membakar bunga api. Pada tahun 1777 ia memperoleh gelar profesor fisika dari The University of Pavia. Di sanalah ia menemukan baterai pada tahun 10
1800. Dari penemuannya itu, ia diangkat menjadi anggota Royal Society dan mendapat hadiah Medali Copley. Pada tahun 1801, Volta diundang ke Paris oleh The Academy of Sciences untuk mendemonstrasikan temuannya. Kaisar Prancis Napoleon bahkan memberi gelar “Count” bagi Volta atas temuannya itu dan menganugerahi Volta sebuah medali emas. Napoleon juga mengangkat Volta sebagai senator. Pada 1819, Volta pensiun di Camnago, Kota Como dan meninggal pada 5 Maret 1827. Kemudian wilayah tersebut dikenal sebagai Camnago Volta. Meski Volta telah lama wafat, namun jasanya menciptakan baterai masih dikenang hingga sekarang. Hans Christian Oersted, Ahli Fisika dan Kimia
Ørsted lahir di Rudkøbing . Sebagai anak muda Ørsted
mengembangkan
minatnya
dalam
ilmu
pengetahuan sambil bekerja untuk ayahnya, yang memiliki apotek. Dia dan saudaranya Anders menerima sebagian besar pendidikan awal mereka melalui belajar-sendiri di rumah, pergi ke Kopenhagen pada tahun 1793 untuk mengambil pintu masuk ujian untuk Universitas Kopenhagen , di mana kedua saudara unggul secara akademis. Dengan 1796 Ørsted telah diberikan gelar kehormatan untuk kertas di kedua estetika dan fisika . Ia menerima gelar doktor pada 1799 untuk disertasinya berdasarkan karya-karya Kant berjudul "Architectonicks dari Metafisika Alam". Pada 1801 Ørsted menerima perjalanan beasiswa dan hibah publik yang memungkinkan dia untuk menghabiskan tiga tahun perjalanan di seluruh Eropa . Di Jerman ia bertemu Johann Wilhelm Ritter , seorang fisikawan yang percaya ada hubungan antara listrik dan magnetisme . Ini masuk akal untuk Ørsted karena dia percaya pada ide-ide Kant tentang kesatuan alam dan bahwa hubungan yang mendalam terjadi antara fenomena alam 11
Pada tanggal 21 April 1820, selama kuliah, Ørsted melihat kompas jarum dibelokkan dari utara magnet ketika arus listrik dari baterai ini dinyalakan dan dimatikan, mengkonfirmasikan hubungan langsung antara listrik dan magnet. interpretasi awal adalah bahwa efek magnetik memancar dari semua sisi kawat membawa arus listrik, seperti halnya cahaya dan panas. Tiga bulan kemudian ia mulai penyelidikan lebih intensif dan tidak lama kemudian menerbitkan temuan itu, menunjukkan bahwa arus listrik menghasilkan medan magnet melingkar ketika mengalir melalui kawat. Penemuan ini bukan karena kebetulan belaka, karena Ørsted telah mencari hubungan antara listrik dan magnet selama beberapa tahun. Simetri khusus dari fenomena itu mungkin salah satu kesulitan yang terbelakang penemuan itu. Kadang-kadang menyatakan bahwa Italia Gian Domenico Romagnosi adalah orang pertama yang menemukan hubungan antara listrik dan magnet, sekitar dua dekade sebelum 1820 penemuan Ørsted tentang elektromagnetisme. Namun, eksperimen Romagnosi itu tidak berurusan dengan arus listrik, dan hanya menunjukkan bahwa muatan elektrostatik dari tumpukan volta bisa membelokkan jarum magnetik. Penelitian Nya diterbitkan dalam dua surat kabar Italia dan sebagian besar diabaikan oleh komunitas ilmiah. Temuan Ørsted yang diaduk banyak penelitian elektrodinamika seluruh masyarakat ilmiah, mempengaruhi fisikawan Perancis André-Marie amper perkembangan itu dari rumus matematika tunggal untuk mewakili kekuatan magnet antara pembawa arus konduktor. Kerja Ørsted juga mewakili sebuah langkah besar menuju konsep kesatuan energi. Pada 1822, ia terpilih sebagai anggota asing dari Royal Swedish Academy of Sciences . Ørsted meninggal di Kopenhagen pada 1851, berusia 73, dan dimakamkan di Pemakaman Assistens di kota yang sama.
12
Andre-Marie Ampere
Andre Marie Ampere lahir di dekat Lyons, Prancis, ia adalah seorang anak saudagar yang kaya raya. Ayahnya sendiri yang memberikan pendidikan dasar padanya. Ia menunjukkan bakat cemerlang dibidang matematika dan pada umur belasan tahun sudah membaca karya-karya para ahli matematika terkenal. Ayahnya kemudian dihukum mati pada tahun 1793 pada saat di Prancis timbul perlawanan terhadap kekuasaan Raja. Seluruh kekayaannya disita, sehingga Andre jatuh miskin dan terpaksa menjadi guru pribadi untuk mencari nafkah. Ia menikah pada tahun 1799. Andre Marie Ampere menjadi guru besar fisika di Bourg dari 1801 - 1803. Saat itulah ia menerbitkan risalah kecil tapi cukup menyakinkan tentang statistik permainan adu-adu nasib. Ia kemudina kembali ke Lyons, dimana kemudian istrinya meninggal dunia. Setelah itu ia menjadi guru besar matematika di sekolah tinggi Politeknik di Paris. Ia mengajar sampai akhir hidupnya. Ia menjadi profesor pada tahun1808 dan terpilih menjadi anggota akademi Prancis di tahun 1814, walaupun sangat terpukul oleh kematian ayah dan istrinya, pribadinya selalu hangat dan bersahabat. Di tahun 1820 pada suatu pertemuan yang diadakan oleh Akademi Prancis, ia melihat demonstrasi pertemuan Oersted yang membuktikan bahwa jarumkompas akan berubah arah jika pada kawat didekatnya dialirkan arus listrik. Di ilhami oleh langkah pertama di bidang elektromagnetik ini, Ampere lalu mengadakan beberapa percobaan juga. Dalam beberapa minggu saja ia berhasil menemukan perkembangan lebih lanjut diantaranya adalah “Hukum Ampere” yang mengatakan bahwa suatu arus yang berjalan
pada suatu kawat atau benda penghantar listrik lainnya, yang menunjuk ke utara akan membelokkan arah jarum kompas ke arah timur. Selanjutnya Ampere menerangkan bahwa arus listrik yang menjalar dengan arah yang sama melalui dua konduktor yang sejajar akan membuat kawat-kawat tadi saling 13
tarik-menarik. Tetapi jika arusnya saling berlawanan arah maka kawat-kawat akan saling tolak menolak. Ditunjukkannya bahwa daya magnet disekitar sebuah konduktor berbanding terbalik dengan pangkat dua jaraknya. Kemiripannya dengan dalil daya tarik bumi ini membuatnya dijuluki “Newton-nya elektromagnetis”. Hukum-hukum
Ampere
merupakan dasar teori elektromagnetik yang kemudian diajukan oleh Maxwell di tahun 1865. Di samping menemukan hukum matematika di bidang elektromagnetik, Ampere juga menyatakan bahwa suatu kumparan kawat yang dialiri arus listrik akan memiliki sifat kemagnetan dan jika sebatang besi diletakkan diantara kumparan tersebut, maka besi itu akan bersifat sebagai magnet. Susunan kumparan dan besi itu dinamakannya solenoid dan nama itu masih digunakan sampai sekarang. Dari berbagai percobaannya, Ampere menyimpulkan bahwa magnet abadi ditimbulkan oleh adanya arus listrik lemah pada batang besi magnet, dan daya magnet bumi menunjukkan bahwa dalam bumi terdapat arus listrik. pemikiran ini banyak mengilhami pemikiran modern di bidang elektromagnetik. Georg Simon Ohm
Georg Ohm dilahirkan dari pasangan Johann Wolfgang Ohm, seorang tukang kunci, dan Maria Elizabeth Beck, seorang penjahit. Walaupun ayahnya hanya berprofesi sebagai tukang kunci,
namun
dia
mampu
memberikan
anak-anaknya
pendidikan yang tinggi melalui ajarannya sendiri. Sebenarnya Georg Ohm terlahir sebagai 7 bersaudara, namun hanya 3 yang bertahan melewati masa kecilnya, yaitu Georg, Martin (matematikawan terkenal), dan Elizabeth Barbara. Pada tahun 1805, Ohm masuk ke Universitas Erlangen namun keluar di semester ketiga dan kemudian pergi mengajar matematika di sekolah Gottstadt bei Nydaud, Swiss. Georg Ohm meninggalkan sekolah tersebut pada Maret 1809 untuk menjadi guru privat di 14
Neuchâtel. Atas nasihat dari Karl Christian von Langsdorf, dia kembali melanjutkan studi di bidang matematika dan pada April 1811, dia kembali ke Universitas Erlangen. Pada 11 September 1817, Georg Ohm menerima tawaran mengajar matematika dan fisika di Gimnasium Jesuit, Cologne. Di tempat itu, dia mulai melakukan berbagai eksperimen hingga kepindahannya ke Berlin pada Maret 1928 karena antusiasme terhadap karyanya tidak terlalu baik. Naskah ilmiah yang pertama kali dipublikasikan oleh Ohm berisi tentang pemeriksaan penurunan gaya elektromagnetik yang dihasilkan oleh suatu kawat yang diperpanjang ukurannya. Naskah tersebut memperlihatkan hubungan matematis yang murni berdasarkan pada eksperimen yang dilakukannya. Setahun kemudian, pada 1826, Ohm mempublikasikan dua naskah ilmiah yang memberikan gambaran tentang konduksi model sirkuit yang didasarkan oleh studi Fourier tentang konduksi panas. Di dalamnya, dia juga mengajukan suatu teori untuk menerangkan tentang elektrisitas galvanik. Naskah kedua yang ditulisnya pada tahun tersebut memuat langkah awal dari teori komprehensif yang berperan untuk mendukung penerbitan bukunya yang terkenal berisi hukum Ohm (1827). Ketika sel elektrokimia baru ditemukan oleh Alessandro Volta, Ohm menggunakannya untuk eksperimennya hingga menghasilkan hukum Ohm. Dengan bantuan peralatan yang dibuat sendiri, Ohm mengemukakan bahwa arus listrik yang mengalir melalui kawat sebanding dengan luas penampang dan berbanding terbalik dengan panjang kawat tersebut. Hukum Ohm tersebut dituliskannya dalam buku berjudul Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (1827).
Pada tahun 1833, Ohm mendapatkan pekerjaan dan gelar profesor dari salah satu universitas di Nüremberg. Meskipun demikian, universitas tersebut bukanlah yang dicitacitakan olehnya. Pengakuan dan penghargaan masyarakat terhadap karya-karya besar Ohm terlambat dia terima dan untuk mendapatkannya pun, dia harus berusaha dengan susah payah dan dalam waktu yang lama. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh hubungannya yang tidak terlalu baik dengan beberapa tokoh berkuasa, seperti Johannes Schultz, tokoh berpengaruh dalam departemen pendidikan Berlin, dan Georg Friedrich 15
Pohl, profesor fisika di kota tersebut. Royal Society memberikan penghargaan Medali Copley pada Ohm pada tahun 1841 dan setahun kemudian, dia menjadi anggota Royal Society. Akademi Berlin dan Turin juga memilih Ohm sebagai anggota, dan pada tahun 1845, ia menjadi anggota penuh Akademi Bavaria. Pada tahun 1849, Ohm mengambil jabatan di Munich sebagai kurator Akademi Bavaria dan mulai mengajar di Universitas Munich. Dua tahun sebelum kematiannya, dia berhasil meraih ambisinya menjadi ketua bidang studi fisika di Universitas Munich. Joseph Henry
Henry lahir di Albany, New York untuk Skotlandia imigran Ann Alexander Henry dan William Henry. Orangtuanya miskin, dan ayah Henry meninggal saat ia masih muda. Selama sisa masa kecilnya, Henry tinggal bersama neneknya di Galway, New York . Dia menghadiri sekolah yang kemudian diberi nama "Joseph Henry SD" untuk menghormatinya. Setelah sekolah, ia bekerja di toko umum, dan pada usia tiga belas tahun menjadi magang pembuat jam tangan dan perak . cinta pertama Joseph adalah teater dan dia ingin menjadi seorang aktor profesional. Minatnya dalam sains dipicu pada usia enam belas oleh buku kuliah tentang topik ilmiah berjudul Populer Kuliah tentang Filsafat Eksperimental. Pada tahun 1819 ia masuk Akademi Albany , di mana ia diberi biaya kuliah gratis. Dia begitu miskin, bahkan dengan biaya kuliah gratis, bahwa ia harus mendukung dirinya sendiri dengan pengajaran dan posisi les privat. Dia dimaksudkan untuk masuk ke bidang kedokteran, tetapi pada tahun 1824 ia diangkat sebagai seorang insinyur asisten untuk survei jalan Negara yang sedang dibangun antara Sungai Hudson dan Danau Erie . Sejak saat itu, ia terinspirasi untuk karir baik di sipil atau teknik mesin. Henry unggul di studinya dan pada tahun 1826 ia diangkat sebagai Profesor Matematika dan Filsafat Alam di Akademi Albany oleh Principal T. Romeyn Beck . Romeyn Beck . Beberapa penelitian yang paling penting dilakukan dalam posisi baru. 16
Rasa ingin tahunya tentang magnet dapat membawanya untuk bereksperimen dengan magnetisme pada umumnya. Dia adalah yang pertama untuk diisolasi kawat kumparan erat di inti besi untuk membuat lebih kuat electromagnet.
Dengan menggunakan teknik
ini, ia membangun elektromagnet kuat pada waktu untuk Yale . Henry pada tahun 1831 menciptakan salah satu mesin pertama yang menggunakan elektromagnetisme untuk gerakan. Ini tidak menggunakan gerakan berputar, tapi hanya dari elektromagnet bertengger di tiang, goyang kembali dan sebagainya. Gerakan goyang disebabkan oleh salah satu dari dua mengarah pada kedua ujung magnet rocker menyentuh salah satu dari dua sel baterai, menyebabkan perubahan polaritas, dan goyang arah yang berlawanan sampai dua lainnya memimpin memukul baterai lainnya. Alat ini memungkinkan Henry untuk mengenal induktansi. Ilmuwan Inggris Michael Faraday juga mengakui properti ini sekitar waktu yang sama; sejak Faraday mempublikasikan hasil pertamanya, ia menjadi penemu diakui secara resmi dari fenomena tersebut. Pada tahun 1848 Henry bekerja dalam kaitannya dengan Profesor Stephen Alexander untuk menentukan suhu relatif untuk bagian yang berbeda dari disk surya. Mereka menggunakan thermopile untuk menentukan bahwa bintik matahari yang lebih dingin dari pada daerah sekitarnya. Karya ini ditampilkan pada astronom Angelo Secchi yang diperpanjang, tetapi dengan beberapa pertanyaan mengenai apakah Henry diberikan tepat penghargaan bagi karya sebelumnya. Michael Faraday
Michael Faraday lahir tahun 1791 di Newington, Inggris. Berasal-usul dari keluarga tak berpunya dan umumnya belajar sendiri. Di usia empat belas tahun dia magang jadi tukang jilid dan jual buku, dan kesempatan inilah yang digunakannya banyak baca buku seperti orang kesetanan. Tatkala umurnya menginjak dua puluh tahun, dia mengunjungi ceramah-ceramah yang diberikan oleh ilmuwan Inggris kenamaan Sir Humphry Davy. Faraday 17
terpesona dan ternganga-nganga. Ditulisnya surat kepada Davy dan pendek ceritera untung baik diterima sebagai asistennya. Hanya dalam tempo beberapa tahun, Faraday sudah bisa membikin penemuan-penemuan baru atas hasil kreasinya sendiri. Meski dia tidak punya latar belakang yang memadai di bidang matematika, selaku ahli ilmu alam dia tak terlawankan. Penemuan Faraday pertama yang penting di bidang listrik terjadi tahun 1821. Dua tahun sebelumnya Oersted telah menemukan bahwa jarum magnit kompas biasa dapat beringsut jika arus listrik dialirkan dalam kawat yang tidak berjauhan. Ini membikin Faraday berkesimpulan, jika magnit diketatkan, yang bergerak justru kawatnya. Bekerja atas dasar dugaan ini, dia berhasil membuat suatu skema yang jelas dimana kawat akan terus-menerus berputar berdekatan dengan magnit sepanjang arus listrik dialirkan ke kawat. Sesungguhnya dalam hal ini Faraday sudah menemukan motor listrik pertama, suatu skema pertama penggunaan arus listrik untuk membuat sesuatu benda bergerak. Betapapun primitifnya, penemuan Faraday ini merupakan “nenek moyang” dari semua
motor listrik yang digunakan dunia sekarang ini. Ini merupakan pembuka jalan yang luar biasa. Tetapi, faedah kegunaan praktisnya terbatas, sepanjang tidak ada metode untuk menggerakkan arus listrik selain dari baterei kimiawi sederhana pada saat itu. Faraday yakin, mesti ada suatu cara penggunaan magnit untuk menggerakkan listrik, dan dia terus-menerus mencari jalan bagaimana menemukan metode itu. Kini, magnit yang tak berpindah-pindah tidak mempengaruhi arus listrik yang berdekatan dengan kawat. Tetapi di tahun 1831, Faraday menemukan bahwa bilamana magnit dilalui lewat sepotong kawat, arus akan mengalir di kawat sedangkan magnet bergerak. Keadaan ini disebu “pengaruh elektromagnetik” dan penemuan ini disebut “Hukum Faraday” dan pada umumnya dianggap penemuan Faraday yang terpenting dan
terbesar. Ini merupakan penemuan yang monumental, dengan dua alasan. Pertama, “Hukum Faraday” mempunyai arti penting yang
mendasar dalam hubungan dengan
pengertian teoritis kita tentang elektromagnetik. Kedua, elektromagnetik dapat digunakan untuk menggerakkan secara terus menerus arus aliran listrik seperti diperagakan sendiri oleh Faraday lewat pembuatan dinamo listrik pertama. Meski generator tenaga 18
pembangkit listrik kita untuk mensuplai kota dan pabrik dewasa ini jauh lebih sempurna daripada apa yang diperbuat Faraday, tetapi kesemuanya berdasar pada prinsip serupa dengan pengaruh elektromagnetik.
James Prescott Joule
James Prescott Joul lahir di Salford, Lancashire, Inggris pada 24 Desember 1818. James Prescott Joule merumuskan Hukum Kekekalan Energi , yaitu "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan.". Sebuah Hukum kekekalan energi ini yang juga menjadi hukum fisika yang sangat berpengaruh dan menjadi pegangan untuk ilmu Fisika Modern. James Prescott Joule adalah anak seorang pengusaha bir yang kaya raya, namun ia tidak pernah merasakan sedikitpun pendidikan di sekolah hingga usia 17 tahun. Hal ini disebabkan karena sejak kecil ia selalu sakit-sakitan akibat luka di tulang belakangnya. Sehingga,yang bisa ia lakukan hanya berbaring di rumah . Karena itu, ayahnya sengaja mendatangkan guru privat ke rumahnya dan menyediakan semua buku yang diperlukan Joule. Agar Joule dapat belajar layaknya orang-orang lainnya. Tidak hanya itu, ayahnya bahkan menyediakan sebuah laboratorium khusus untuk Joule. Meskipun begitu, Joule tidak hanya mengandalkan pelajaran yang ia dapatkan dari guru privatnya. Joule tetap berusaha belajar sendiri sehingga sebagian besar pengetahuan yang dimilikinya diperoleh dengan cara belajar sendiri. Namun, ada satu pelajaran yang cukup sulit dipahaminya, yaitu Matematika. Setelah berusia 17 tahun Joule baru bersekolah dan masuk ke Universitas Manchester dengan bimbingan John Dalton, seorang ahli kimia Inggris yang begitu terkenal. Joule dikenal sebagai siswa yang rajin belajar, rajin bereksperimen, dan juga rajin menulis buku. Bukunya yang berjudul Tentang Panas yang Dihasilkan oleh Listrik terbit 19
pada tahun 1840 saat ia berusia 22 tahun. Tiga tahun kemudian tepatnya pada tahun 1843 bukunya mengenai ekuivalen mekanik panas terbit. Lalu, empat tahun berikutnya (1847) ia
juga
menerbitkan
buku
mengenai
hubungan
dan
kekekalan
energi.
Buku-buku hasil karyanya tersebut begitu menarik perhatian Sir William Thomson atau dikenal dengan nama Lord Kevin. Sehingga, akhirnya Joule bekerja sama dengan Thomson dan menemukan efek Joule-Thomson. Efek tersebut merupakan prinsip yang kemudian dikembangkan dalam pembuatan lemari es. Efek tersebut menyatakan bahwa apabila gas dibiarkan berkembang tanpa melakukan kerja ke luar, maka suhu gas itu akan turun. Selain itu, Joule yang sangat taat kepada agama juga menemukan hukum kekekalan energi bersama dengan dua orang ahli fisika dari Jerman, yaitu Hermann von Helmholtz dan Julius Von Mayer. Hukum kekekalan energi yang mereka temukan menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk menjadi energi listrik, mekanik, atau kalor. Ia adalah seorang yang hobi dan menyukai pelajaran tentang 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. Joule (simbol J) adalah satuan SI untuk energi dengan basis unit kg.m2/s2. Nama joule diambil dari penemunya James Prescott Joule. Joule disimbolkan dengan huruf J. Istilah ini pertama kali diperkenalkan oleh Dr. Mayer of Heilbronn. Joule diambil dari satuan unit yang didefinisikan sebagai besarnya energi yang dibutuhkan untuk memberi gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Oleh sebab itu, 1 joule sama dengan 1 newton meter (simbol: N.m). Selain itu, satu joule juga adalah energi absolut terkecil yang dibutuhkan (pada permukaan bumi) untuk mengangkat suatu benda seberat satu kilogram setinggi sepuluh sentimeter. Berkat penemuan-penemuannya, Joule menerima Medali Emas Copley, menjadi anggota Royal Society – sebuah Lembaga Ilmu Pengetahuan Inggris yang pernah dipimpin Newton selama 25 tahun. Selain itu, Joule juga menjadi Presiden Asosiasi Kemajuan Ilmu Pengetahuan di Inggris. Namun, meskipun begitu kehidupan Joule sangat sederhana. Tidak seperti ayahnya yang kaya raya, Joule hidup miskin dan menghabiskan 20
masa tuanya dalam penyesalan dan kekecewaan karena banyak penemuan ilmiah digunakan untuk berperang. James Clerk Maxwell
James Clerk Maxwell lahir di Edinburg, Skotlandia pada tanggal 13 Juni 1831. Dia anak tunggal dari John Clerk, seorang pengacara. Tidak lama setelah James lahir, keluarga John Clerk pindah ke tanah warisan nenek moyang Maxwell, di Glenlair, pinggiran kota Edinburgh. Pada waktu itulah John Clerk mengambil nama keluarga tambahan, yaitu Maxwell. Keluarga ini hidup bahagia sebagai warga kelas menengah. Maxwell besar di Glenlair, kediaman ayahnya di barat daya skotlandia. Pada usia tiga tahun, dia sudah menunjukkan ketertarikannya pada alam sekitar. Orangtuanya senantiasa tergoda dengan pertanyaan yang selalu diucapkanya " what’s the go o’that?".
Tahun 1847 James masuk Universitas Edinburgh, dan tidak lama kemudian menerbitkan dua karya ilmiah. Tahun 1850 dia masuk Universitas Cambridge, dan 4 tahun kemudian James lulus dalam bidang matematika dengan pujian tertinggi. Dia juga mendapat hadiah prestisius untuk karya penelitian asli, tentang analisis matematika mengenai kestabilan cincin di sekitar Saturnus. Maxwell menyimpulkan bahwa cincin Saturnus tidak mungkin padat sama sekali atau fluida sama sekali; cincin itu pasti terdiri atas partikel-partikel kecil padat, terpisah. (Lebih dari 100 tahun kemudian, kesimpulan ini dibenarkan melalui penjelajahan pertama pesawat angkasa Voyager ke Saturnus.) Ketika masih mahasiswa, Maxwell sudah berhasil melakukan penelitian yang bisa bertahan menghadapi ujian waktu. Setelah lulus, Maxwell diangkat menjadi dosen di Universitas Cambridge. Ia memberi kuliah optika dan hidrostatika serta melakukan penelitian dalam bidang-bidang tersebut.
21
Tahun 1856, Maxwell meninggalkan Cambridge dan kembali ke Skotlandia untuk merawat ayahnya yang mulai memburuk kesehatannya. Tapi ayahnya meninggal sebelum ia sampai. Maxwell kemudian memutuskan untuk menetap di Skotlandia dan memulai pekerjaan baru sebagai profesor bidang fisika di Marischal College di Aberdeen. Dua tahun kemudian Maxwell menikah dengan Katherine Mary Dewar. Ayah Mary adalah dekan Marischal College. Pernikahan James dan Katherine Maxwell bahagia, tapi tidak dikaruniai anak. Ketika Marischal College bergabung dengan King's College dan menjadi Universitas Aberdeen, Maxwell kehilangan pekerjaannya. Tahun 1860, Maxwell menjadi profesor fisika dan astronomi di King's College, London. Di sini ia menjadi penyelia pengukuran dan standardisasi satuan listrik untuk "The British Association for the Advancement of Science", tahun 1863. Pada tahun 1865, dia meninggalkan London dan pindah ke rumah warisan ayahnya di Skotlandia. Di sini dia mengabdikan diri pada penelitian dan penulisan mengenai listrik dan magnetisme. Tujuan utama Maxwell meneliti listrik dan magnet adalah untuk menghasilkan kerangka matematika yang mendasari hasil eksperimen serta gagasan Faraday mengenai teori medan. Keempat persamaan matematika yang dihasilkan Maxwell dinilai setingkat dengan hukum gerak Sir Isaac Newton dan teori relativitas Albert Einstein, yang dianggap sebagai sumbangan terbesar bagi fisika. Ketika Maxwell menghitung kecepatan gelombang elektromagnetik, dia menemukan bahwa kecepatannya hampir sama dengan kecepatan cahaya. Dia menyimpulkan bahwa cahaya adalah jenis lain dari gelombang elektromagnetik. Tahun 1840 ahli fisika Inggris, James Joule, menetapkan bahwa ada hubungan antara panas dan gerak mekanik. Asas ini melahirkan disiplin ilmu yang disebut termodinamika, yang mencakup kajian gerakan molekul gas. Tahun 1848 Joule menjadi ilmuwan pertama yang menghitung kecepatan molekul gas. Joule menganggap semua molekul bergerak dengan kecepatan yang sama. Kenyataannya, tidak. Perbedaan kecepatan itu terjadi akibat benturan dengan molekul lain. Dengan menerapkan metoda probabilitas dan statistika, Maxwell menyusun distribusi yang paling memungkinkan dari kecepatan molekul. Distribusi ini sekarang dikenal sebagai "distribusi kecepatan Maxwell". Sebagai hasil penerapan statistikanya, termodinamika berkembang menjadi 22
bidang ilmu baru, yaitu termodinamika statistik. Di luar elektromagnetisme, gagasan probabilitas yang diperkenalkan Maxwell mungkin merupakan sumbangannya yang paling penting bagi fisika. Maxwell memimpin pada banyak area di bidang fisika tapi dia enggan mempublikasikan kerjanya tanpa bukti hasil eksperimen yang valid, karena dia selalu percaya pada pentingnya eksperimen. Perilakunya ini dapat dibaca dari statementnya " I never try to dissuade a man from carrying out an experiment: if he does not find what he wants, he may find out something else". Maxwell adalah Master Fisika sepanjang masa yang bisa disejajarkan dengan Newton dan Feynman. Heinrich Rudolf Hertz
Heinrich Rudolf Hertz lahir di Hamburg, Jerman. Ayahnya adalah seorang pengacara terkemuka dan legislator. Di masa mudanya Heinrich menikmati bangunan instrumen dalam lokakarya keluarga. Hertz mulai studi kuliahnya di University of Munich. Setelah waktu yang singkat ia pindah ke Universitas Berlin, di mana ia menerima gelar Doktor nya Filsafat gelar magna cum laude. Di Berlin dia asisten Hermann von Helmholtz, salah satu fisikawan terkemuka saat itu. Pada 1883 Hertz menjadi dosen dalam teori fisika di Universitas Kiel. Dua tahun kemudian ia diangkat sebagai profesor fisika di Politeknik Karlsruhe. Pada tahun 1880 fisikawan berusaha untuk mendapatkan bukti eksperimental dari gelombang elektromagnetik. Keberadaan mereka telah diperkirakan pada tahun 1873 oleh persamaan matematika dari James Clerk Maxwell, seorang ilmuwan Inggris. (Courtesy potret). Pada tahun 1887 Hertz menguji hipotesis Maxwell. Dia menggunakan sebuah osilator yang terbuat dari tombol-tombol kuningan dipoles, masing-masing terhubung ke kumparan induksi dan dipisahkan oleh celah kecil dimana bunga api bisa melompat.
23
Hertz beralasan bahwa, jika prediksi Maxwell benar, gelombang elektromagnetik akan ditransmisikan selama setiap rangkaian bunga api. Untuk mengkonfirmasi hal ini, Hertz membuat penerima sederhana dari kawat melingkar. Pada ujung loop itu tombol-tombol kecil dipisahkan oleh celah kecil. Penerima ditempatkan beberapa meter dari osilator. Menurut teori, jika gelombang elektromagnetik yang menyebar dari bunga api osilator, mereka akan menginduksikan arus dalam loop yang akan mengirim bunga api di kesenjangan. Ini terjadi ketika Hertz dihidupkan osilator, menghasilkan transmisi pertama dan penerimaan gelombang elektromagnetik. Hertz juga mencatat bahwa konduktor listrik mencerminkan gelombang dan bahwa mereka dapat difokuskan oleh reflektor cekung. Ia menemukan bahwa nonconductors memungkinkan sebagian besar gelombang melewatinya. Lain dari penemuannya adalah efek fotolistrik. Pada tahun 1889 Hertz diangkat guru besar fisika di Universitas Bonn. (Referensi). Hertz membuka jalan untuk pengembangan radio, televisi radar, dan dengan penemuan gelombang elektromagnetik antara 1886 dan 1888. James Clerk Maxwell telah meramalkan gelombang itu pada tahun 1864. Hertz digunakan percikan listrik cepat osilasi untuk menghasilkan gelombang frekuensi ultrahigh. Dia menunjukkan bahwa gelombang ini disebabkan osilasi listrik serupa dalam loop kawat yang jauh. Ia juga menunjukkan bahwa gelombang cahaya dan gelombang elektromagnetik yang identik (lihat Elektromagnetisme). Heinrich Hertz secara anumerta diakui untuk kontribusinya untuk penelitian di bidang elektromagnetik oleh International Electrotechnical Commission pada tahun 1930 dengan memiliki unit pengukuran frekuensi nama hertz. Unit ini menggantikan pengukuran sebelumnya digunakan siklus per detik dan berada di luas digunakan oleh 1970-an. Hari ini hertz unit digunakan dalam segala hal dari siaran radio untuk mengukur frekuensi cahaya yang dipantulkan oleh tinta printer untuk mengukur kecepatan chip pemrosesan komputer dan lebih banyak banyak.
24
Gustav Robert Kirchhoff
Gustav Robert Kirchhoff (12 Maret, 1824 – 17 Oktober , 1887), adalah seorang fisikawan Jerman yang berkontribusi pada pemahaman konsep dasar teori rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi radiasi benda hitam yang dihasilkan oleh benda-benda yang dipanaskan. Dia menciptakan istilah radiasi "benda hitam" pada tahun 1862. Terdapat 3 konsep fisika berbeda yang kemudian dinamai berdasarkan namanya, "hukum Kirchhoff", masing-masing dalam teori rangkaian listrik, termodinamika, dan spektroskopi. Gustav Kirchhoff dilahirkan di Königsberg, Prusia Timur (sekarang Kaliningrad, Rusia), putra dari Friedrich Kirchhoff, seorang pengacara, dan Johanna Henriette Wittke. Dia lulus dari Universitas Albertus Königsberg (sekarang Kaliningrad) pada 1847 dan menikahi Clara Richelot, putri dari profesor-matematikanya, Friedrich Richelot. Pada tahun yang sama, mereka pindah ke Berlin, tempat dimana ia menerima gelar profesor di Breslau (sekarang Wroclaw). Kirchhoff merumuskan hukum rangkaian, yang sekarang digunakan pada rekayasa listrik, pada 1845, saat dia masih berstatus mahasiswa. Ia mengusulkan hukum radiasi termal pada 1859, dan membuktikannya pada 1861. Di Breslau, ia bekerjasama dalam studi spektroskopi dengan Robert Bunsen. Dia adalah penemu pendamping dari Caesium dan rubidium pada 1861 saat mempelajari komposisi kimia matahari via spectrum. Pada tahun 1862 dia dianugerahi Medali Rumford untuk risetnya mengenai garisgaris terang pada spektrum matahari, dan pembalikan garis-garis terang pada spektrum cahaya buatan. Dia berperan besar pada bidang spektroskopi dengan merumuskan tiga hukum yang menggambarkan komposisi spektrum optik obyek-obyek pijar, berdasar pada penemuan David Alter dan Anders Jonas Angstrom.
25
C. GELOMBANG Augustin-Jean Fresnel
Augustin Jean Fresnel lahir di Broglie pada 10 Mei 1788. Ia menerima pendidikan dasar nya di perkebunan keluarga di Mathieu, Normandia, di mana ayahnya, Jacques Fresnel, seorang arsitek, berlindung selama tahun membadai dari Revolusi. Pada usia 16 Fresnel memasuki École Polytechnique, di mana ia unggul dalam matematika tetapi membuat sedikit kemajuan dalam fisika. Setelah lulus, Fresnel bekerja sebagai insinyur militer. Dalam Nyons pada awal 1815, selama Seratus Hari, ia bergabung dengan kelompok royalis, dan pada akhirnya ia dinonaktifkan dan dijatuhi hukuman kurungan. Karena kesehatan yang buruk ia diizinkan untuk tinggal di Normandia dengan ibunya. Fresnel memulai riset pada cahaya dengan mencoba untuk memahami polarisasi cahaya, tentang apa yang ia baca secara kebetulan di koran. Pengetahuan tentang subjek sangat tidak memadai, dan tidak jauh lebih baik adalah keakraban dengan fisika secara umum. Namun, Fresnel bertahan dengan pembacaan dan melakukan beberapa eksperimen dengan alat sederhana. Hal pertama yang harus dijelaskan oleh teori gelombang cahaya adalah kegagalan yang tampak dari gelombang cahaya untuk membungkuk sekitar "sudut" atau tepi, pada varian lengkap dengan perilaku gelombang air dan gelombang suara. Fresnel menunjukkan bahwa dari teori gelombang ada diikuti membungkuk sedikit, dan bahwa itu mewujud dalam suksesi band gelap dan terang di tepi bayangan. Yang paling penting, formalisme matematika tentang teori gelombang cahaya bisa memprediksi lebar yang tepat dari masing-masing band. Fresnel tidak memiliki lensa panjang fokus pendek, yang ia butuhkan untuk verifikasi eksperimental dari teorinya.Dia mengajukan gagasan bahwa: gelombang dasar timbul pada setiap titik di sepanjang busur depan gelombang melewati diffracter dan saling mengganggu. Masalahnya adalah untuk menentukan getaran yang dihasilkan diproduksi oleh semua wavelets mencapai titik balik diffracter tersebut. Kesulitan matematika yang tangguh, dan solusi adalah untuk meminta berbulan-bulan usaha. 26
Fresnel mempublikasikan hasil pertama tentatif di Juli 1816 namun meminta agar para pembaca artikelnya menunjukkan kesabaran sementara ia bekerja di luar konsekuensi lebih lanjut dari matematika.Setelah bekerja untuk sementara waktu pada polarisasi cahaya selama 1817, khususnya pengaruh refleksi cahaya terpolarisasi, ia kembali ke teori difraksi ketika Académie des Sciences mengumumkan bahwa Grand Prix untuk 1.819 akan diberikan kepada karya terbaik difraksi . Itu adalah kesempatan besar bagi Fresnel untuk menempatkan karya revolusionernya sebelum dunia dan ia sangat yakin teorinya sejak pemotongan matematika dari hipotesis yang sederhana menyebabkan hasil yang telah diverifikasi eksperimental memberikan kesepakatan yang sangat akurat antara teori dan bukti eksperimental . Dia menyelesaikan pekerjaan matematika sebelum waktu untuk pengajuan dan ini memungkinkan dia untuk menghitung intensitas cahaya di setiap titik balik diffracter menggunakan apa yang kemudian disebut Fresnel integral itu. Penemuannya dan pemotongan matematika, membangun kerja eksperimental oleh thomas Young , memperpanjang teori gelombag dari cahaya untuk kelas besar fenomena optik. Pada tahun 1817, Young telah mengusulkan komponen melintang kecil terhadap cahaya, sementara namun tetap mempertahankan komponen longitudinal yang jauh lebih besar. Fresnel, pada tahun 1821, mampu menunjukkan melalui metode matematika yang polarisasi hanya dapat dijelaskan jika cahaya itu seluruhnya melintang, tanpa getaran longitudinal apapun. Dia mengusulkan hipotesis tarik eter 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 sirkuler cahaya terpolarisasi dengan cara belah ketupat kaca, yang dikenal sebagaibelah ketupat Fresnel , memiliki sudut tumpul dari 126 ° dan sudut akut dari 54 °. Dimana hasil penelitiannya tertulis dalam: Fresnel, Augustin (1819). "Memoir pada 27
Difraksi cahaya" . The Wave Theory of Light - Memoirs oleh Huygens, Young dan Fresnel . Amerika Book Company. hlm 79-145. Fresnel, Augustin (1819). "Pada Aksi Sinar Cahaya terpolarisasi pada Sesama" . The Wave Theory of Light - Memoirs oleh Huygens, Young dan Fresnel . Amerika Book Company. hlm 145-156 . Thomas Young
Young terlahir di Milverton, Inggris pada tanggal 13 Juni 1773. ia termasuk anak ajaib, karena pada umur 2 tahun ia sudah pandai membaca dengan lancar. Pada umur 14 tahun Young telah menguasai sedikitnya 5 bahasa. Thomas Young adalah ahli fisika Inggris, dokter, penemu teori gelombang cahaya Young, penemu akomodasi mata dan astigmatisma, penemu hukum interferensi cahaya, penemu teori tiga warna Young-Helmholtz, ahli tulisan mesir kuno,pengarang, guru besar, sekretaris, anggota Royal Society. Sebelum masuk perguruan tinggi ia mempelajari bahasa Yunani, Latin, Hibranu, Arab, Turki dan Etiopia. Ia pandai memainkan bermacam-macam alat musik termasuk seruling tas yang biasa dimainkan orang Skotlandia. Sampai dewasa ia pun tetap ajaib dan dapat membiayai hidup dan kuliahnya dengan uang dari kantung sendiri. Ia mengikuti kuliah di Universitas Edinburgh, lalu pergi ke Jerman kemudian mendapat gelar dari Universitas Gottingen pada umur 23 tahun. Pada waktu ia masih mahasiswa ia menemukan bahwa lensa mata berubah bentuknya, jadi pipih atau cembung, sesuai dengan jarak benda yang dilihatnya. Tahun 1793 ia berhasil menjelaskan proses akomodasi pada mata manusia. Ia mengatakan bahwa lensa mata berubah bentuknya, sesuai jarak benda yang dilihatnya. Pada tahun 1799 ia berpraktek dokter di London, dan menemukan panyebab astigmatisma (1801). Astigmatisma adalah keadaan mata yang menyebabkan benda yang dilihat tampak kabur. Hal ini disebabkan oleh lengkung kornea mata yang tidak normal. Akibatnya berkas-berkas sinar yang berasal dari benda tidak terfokus pada retina. Sejak penemuannya ini Young mulai mempelajari sifat-sifat cahaya.
28
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 astimagtisma yaitu keadaan mata yang menyebabkan benda yang dilihat nampak kabur. Hal ini disebabkan oleh lengkung mata yang tidak normal. Pada tahun itu juga ia menemukan hukum interferensi cahaya. Dengan penemuannya ia berhasil membuktikan bahwa cahaya adalah gelombang. Selain itu Young beranggapan bahwa suatu zat mempunyai batas ketegangan. Sifat-sifat dari ketegangan ini disebut ”Modulus Young” pada suatu zat.
Teori lain yang dikemukakan oleh Thomas Young (ilmuwan Inggris tahun 1801), menyatakan manusia dapat melihat warna karena di dalam retina mata manusia terdapat tiga reseptor warna yang masing-masing peka terhadap warna merah, hijau, dan biru. Ia mengatakan bahwa warna-warna merah dan biru adalah warna primer cahaya. Ketika mata menangkap warna, maka informasi yang ditangkap mata tersebut dikirimkan ke otak, otak kemudian mengolahnya, sehingga manusia dapat menerima informasi tersebut sebagai sensasi warna. Joseph von Fraunhofer
Joseph
von
Fraunhofer
(lahir 6 Maret 1787 –
meninggal 7 Juni 1826 pada umur 39 tahun) adalah seorang fisikawan Jerman. Ketika Fraunhofer menjadi yatim piatu pada usia 11, ia mulai bekerja sebagai tenaga magang pada seorang pengrajin kaca bernama Philipp Anton Weichelsberger. Pada 1801 bengkel tempatnya bekerja runtuh dan dia terkubur di dalamnya. Operasi penyelamatan dipimpin oleh Maximilian IV Joseph, Kurfürst Bavaria (yang kelak menjadi Maximilian I Joseph). Sang pangeran masuk ke dalam kehidupan Fraunhofer, menyediakannya buku dan memaksa majikannya untuk memberikan Fraunhofer muda waktu untuk belajar. Setelah 8 bulan belajar, Fraunhofer pergi bekerja di Institut Optik di Benediktbeuern, sebuah biara Benediktin sekular yang mengabdikan diri pada pembuatan 29
gelas/kaca. Di sini ia menemukan cara membuat kaca optik terbaik dan menciptakan metode sangat teliti dalam mengukur dispersi. Pada 1818 ia menjadi direktur isntitut optik tersebut. Melalui instrumen optik terbaik yang ia kembangkan, Bavaria melampaui Inggris sebagai pusat industri optik. Bahkan seorang Michael Faraday tidak dapat menghasilkan kaca yang dapat menyaingi kaca Fraunhofer. Pada 1814, Fraunhofer menciptakan spektrokop, dan menemukan 574 garis-garis gelap dalam spektrum Matahari. Garis-garis gelap ini kemudian diketahui sebagai garisgaris serapan atom, sebagaimana dijelaskan oleh Kirchhoff dan Bunsen pada 1859. Garisgaris ini kadang-kadang masih disebut garis-garis Fraunhofer sebagai penghormatan atas dirinya. Dia juga menciptakan grating difraksi dan mengubah spektroskopi dari seni kualitatif menjadi sains kuantitatif dengan menunjukkan cara mengukur panjang gelombang cahaya dengan akurat. Ia juga menemukan bahwa spektrum Sirius dan bintang-bintang bermagnitudo satu lainnya berbeda satu sama lain dan berbeda juga dari Matahari, sehingga beliaulah penemu spektroskopi bintang. Namun demikian, hebatnya, minat utamanya tetap dalam bidang optika praktis, dengan mengatakan, “Pada semua percobaan yang saya dapat lakukan, (saya) kekurangan
waktu, (dan) hanya memusatkan perhatian pada hal-hal yang tampak memiliki hubungan pada optika praktis.”
Kariernya yang sangat masyhur akhirnya mengantarnya pada gelar doktor kehormatan dari Universitas Erlangen pada 1822. Pada 1824, ia dianugerahi order of merit ,
menjadi bangsawan dan warga kehormatan München. Seperti banyak pembuat
gelas pada jamannya yang keracunan uap logam berat, Fraunhofer mati muda, pada 1826 di usia 39. Albert Abraham Michelson
Albert Abraham Michelson (1852-1931) dilahirkan di Strelno, Prusia. Seorang fisikawan, hasil penemuannya yang secara akurat menentukan kecepatan cahaya menyokong teori relativitas Albert Einstein. Dianggap sebagai penemuan kunci dalam sejarah ilmiah, 30
penemuan itu dibuat pada alat yang ditemukannya dan kini digunakan pada kadar panjang gelombang spektrum. Ia pindah ke Amerika Serikat dan ialah orang pertama Amerika yang memenangkan Hadiah Nobel Fisika (1907). Max Planck
Dilahirkan tahun 1858 di kota Kiel, Jerman, dia belajar di Universitas Berlin dan Munich, peroleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari Universitas Munich selagi berumur baru dua puluh satu tahun. Sebentar dia mengajar di Universitas Munich, kemudian di Universitas Kiel. Di tahun 1889 dia jadi mahaguru Univeristas Berlin sampai pensiunnya tiba tatkala usianya mencapai tujuh puluh. Itu tahun 1928. Planck, seperti halnya ilmuwan lain, tertarik dengan "radiasi kuantitas gelap," julukan buat radiasi elektromagnetik dikeluarkan oleh obyek gelap sempurna apabila dipanaskan. (Suatu obyek gelap sempurna dijelaskan sebagai sesuatu yang tidak memantulkan cahaya, tetapi sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya). Percobaan-percobaan para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh obyek itu bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah itu. Hasil karya Planck pertama adalah penemuannya dalam hal formula secara aljabar yang ruwet yang dengan tepat menggambarkan "radiasi kuantitas gelap." Formula ini yang kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan. Tetapi ada satu masalah: hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu formula yang samasekali berbeda. Planck berkecimpung dalam-dalam terhadap soal ini dan akhirnya tampil dengan teori baru yang radikal: energi radiant cuma keluar pada pergandaan yang tepat dari unit elementer yang disebut Planck "kuantum". Pada tahun 1899, Planck merumuskan nilai “h”. Menurut teori Planck, ukuran kuantum cahaya
tergantung pada frekuensi cahaya
(misalnya pada warnanya), dan juga berimbang dengan kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan "h", tetapi sekarang disebut "patokan Planck.". Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika. Tetapi, dengan penggunaan ini dia
31
mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat daripada formula yang benar tentang "radiasi kuantitas gelap." Teori Planck begitu revolusioner, yang tak syak lagi bisa dianggap suatu gagasan eksentrik kalau saja Planck bukan seorang ahli fisika yang mantap dan konservatif. Kendati hipotesanya terdengar aneh, dalam soal khusus ini jelas merupakan penuntun ke arah formula yang benar. Pada mulanya, umumnya ahli fisika melihat hipotesa planck sebagai tak lain dari sebuah fiksi matematik yang cocok. Sesudah beberapa tahun, hal itu berubah sehingga konsepsi Plank tentang kuantum dapat digunakan untuk berbagai fenomena fisik selain untuk “radiasi kuantitas gelap”. Einstain menggunakan konsep ini di tahun 1905 dalam
rangka menjelaskan efek fotoelektrika, dan Niels Bohr menggunakannya di tahun 1913 dalam teorinya tentang struktur atom. Menjelang tahun 1918, saat plank memperoleh hadiah nobel, telah jelas bahwa hipotesanya sudah benar dan hal tersebut mempunyai arti penting yang fundamental dalam teori fisika.
32
BAB III PENUTUP
III.1. Kesimpulan
1. Pada abad ke-19, Ilmu fisika yang mengalami perkembangan secara signifikan adalah Fisika Panas, Listrik-Magnet, dan Gelombang. 2. Ilmuwan yang berkontribusi dalam perkembangan masing-masing bidang adalah sebagai berikut: a. Fisika Panas: 1. Nicolas Leonard Sadi Carnot 2. William Thomson (Lord Kelvin) 3. Rudolf Clausius 4. Ludwig Eduard Boltzmann 5. Herman Ludwig von Helmholtz Ferdinand 6. Joseph Louis Gay-Lussac b. Listrik-Magnet: 1. Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta 2. Hans Christian Oersted 3. Andre-Marie Ampere 4. Georg Simon Ohm 5. Joseph Henry 6. Michael Faraday 7. James Prescott Joule 8. James Clerk Maxwell 9. Heinrich Rudolf Hertz 10. Gustav Robert Kirchhoff 33
c. Gelombang: 1. Augustin-Jean Fresnel 2. Tomas Young 3. Joseph von Fraunhofer 4. Albert Abraham Michelson 5. Max Planck
III.2. Saran
1. Penyusunan makalah ini didasarkan pada pengelompokan Ilmuwan berdasarkan bidang yang berkembang, disarankan pada penyusunan makalah berikutnya didasarkan pada kronologi penelitian dan penemuannya. 2. Masih ada ilmuwan yang tidak kami sebutkan dalam makalah ini karena keterbatasan waktu, diharapkan pada penyusunan makalah selanjutnya dapat melengkapi kekurangankekurangan yang ada, sehingga pembaca dapat memperoleh informasi yang lengkap.
34
