Perkembangan ilmu Fisika; Pengertian, Sejarah

Sejarah Perkembangan fisika Sejak zaman dulu, manusia terus memperhatikan bagaimana benda-benda di sekitarnya berinteraksi, mengapa benda yang tanpa disangga jatuh ke bawah, mengapa benda yang berlainan memiliki sifat yang berlainan juga, dan sebagainya. Mereka juga mengira-ngira tentang misteri alam semesta, bagaimana bentuk dan posisi bumi di tengah alam yang luas ini dan bagaimana sifat-sifat dari matahari dan bulan, dua benda yang memiliki posisi penting dalam kehidupan manusia purba. Secara umum, untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini mereka secara mudah langsung mengaitkannya dengan pekerjaan dewa. Akhirnya, jawaban yang mulai ilmiah namun tentu saja masih terlalu berspekulasi, mulai berkembang. Tentu saja jawaban ini kebanyakan masih salah karena tidak didasarkan pada eksperimen, bagaimanapun juga dengan begini ilmu pengetahuan mulai mendapat tempatnya. Fisika pada masa awal ini kebanyakan berkembang dari dunia filosofi, dan bukan dari eksperimen yang sistematis (Anonim1, 2012).

Saat kebudayaan didominasi oleh Kekaisaran Roma, ilmu medik dan fisika berkembang sangat pesat yang dipimpin oleh ilmuwan dan filsuf dari Yunani. Runtuhnya Kekaisaran Roma berakibat pada mundurnya perkembangan ilmu pengetahuan di dataran Eropa. Bagaimanapun juga kebudayaan di timur tengah terus berkembang pesat, banyak ilmuwan dari Yunani yang mencari dukungan dan bantuan di timur tengah ini. Akhirnya ilmuwan muslim pun berhasil mengembangkan ilmu astronomi dan matematika, yang akhirnya menemukan bidang ilmu pengetahuan baru yaitu kimia. Setelah bangsa Arab menaklukkan Persia, ilmu pengetahuan berkembang dengan cepat di Persia dan ilmuwan terus bermunculan yang akhirnya dengan giatnya memindahkan ilmu yang telah ada dari kebudayaan Yunani ke timur tengah yang saat itu sedang mundur dari Eropa yang mulai memasuki abad kegelapan.

Secara sederhana pengertian fisika ialah ilmu pengetahuan atau sains tentang energi, transformasi energi, dan kaitannya dengan zat. Sebagaimana sains yang lain, fisika juga mengalami perkembangan yang pesat terutama sejak abad ke-19. Oleh karena itu, orang membagi fisika dalam fisika klasik dan fisika modern. Fisika klasik merupakan akumulasi dari pengatahuan, teori-teori, hukum-hukum, tentang sifat zat dan energi yang sebelum tahun 1900 mengalami penyempurnaan. Adapun bidang-bidang yang menjadi bahasannya meliputi mekanika, akustik, termometri, termodinimika, listrik dan magnet, optika. Bidang bahasan ini tetap merupakan dasar dan kerekayasaan dan teknologi, serta merupakan awal pelajaran fisika. Sekitar tahun 1900 terjadi beberapa fenomena anomali dalam fisika klasik sehingga melahirkan fisika modern.
 

Fisika modern mempelajari struktur dasar suatu zat, yakni molekul, atom, inti serta partikel dasar. Teori relativitas menunjukkan bahwa dalam hal jarak yang amat besar serta kecepatan yang amat tinggi, teori fisika klasik kurang memadai. Sejak 1925 teori kuantum tentang zat serta teori relativitss dapat dikatakan mendominasi fisika. Fisika modern juga memberikan dasar serta penjelasan yang umum kepada fisika klasik. Sebagai contoh fisika modern menunjukkan bahwa energi dan zat adalah dua hal yang dapat dipertukarkan, artinya energi dapat hilang dari sistem dan timbul kembali sebagai zat dan demikian pula sebaliknya. Tetapi, ini bukan berarti hukum kekekalan energi dalam fisika klasik (Anonim2, 2012).

Fisika modern ini ditandai dengan pemikiran-pemikiran baru oleh para ilmuwan fisika, dimana pemikiran baru ini lebih luas dari pemikiran di zaman fisika klasik. Dengan kelamahan-kelemahan fisika klasik, fisika modern mampu mengembangkan dan menjawab berbagai permasalahan yang tidak terjawab oleh pemikiran fisika klasik. Dan akhirnya pada tahun 1900 menandakan mulai berlangsungnya era baru yaitu era fisika modern (Angga, 2012).

Awal tahun 1900 sampai tahun 1920-an merupakan selang waktu yang menggoncangkan sendi-sendi dan landasan ilmu fisika. Periode 1900-1930 sesungguhnya merupakan waktu dimana landasan fisika modern (fisika tingkat atom dan inti) dikokohkan. Hasil massa pancaroba ini telah menghasilkan kemajuan dalam elektronika (sampai mikro-elektronika), energy nuklir, laser, dan lain-lainnya yang sebagian juga menjadi bagian dari kehidupan kita (Rosana, 2003).

Beberapa penemuan penting dalam zaman fisika modern diantaranya :

1. Relativitas khusus

Teori relativitas muncul sebagai hasil analisis konsekuensi fisis yang tersirat oleh ketiadaan kerangka acuan universal. Teori relativitas muncul dikembangkan oleh Albert Einstein dalam 1905, mempersoalkan kerangka acuan universal yang merupakan kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap terhadap kerangka lainnya. Teori relativitas umum, diusulkan oleh Einstein sepuluh tahun kemudian, mempersoalkan kerangka yang dipercepat satu terhadap yang lainnya.

Teori relativitas khusus bersandar pada dua postulat. Postulat pertama, prinsip relativitas, menyatakan bahwa hukum fisika dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama dalam semua kerangak acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap lainnya. Postulat ini menyatakan ketiadaan kerangka acuan yang universal. Jika hukum fisika berbeda untuk pengamat yang berbeda dalam keadaan gerak relatif, maka kita dapat menentukan mana yang dalam keadaan “diam” dan mana yang “bergerak” dari perbedaan tersebut, tetapi karena tidak terdapat kerangka acuan universal, perbedaan itu tidak terdapat, sehingga muncul postulat di atas.

Postulat kedua menyatakan bahwa kelajuan cahaya dalam ruang hampa sama besar untuk semua pengamat, tidak bergantung dari keadaan gerak pengamat itu. Postulat ini timbul secara langsung dari hasil berbagai eksperimen (Beiser, 1982).

Menurut transformasi Galileo, kecepatan (termasuk kecepatan cahaya) yang teramati oleh pengamat yang berada pada dua kerangka acuan yang berbeda yang saling bergerak relatif satu sama lain tergantung pada kecepatan relatif kerangka acuan tersebut.

Sedangkan percobaan Michelson-Morley yang dilakukan pada tahun 1887 telah membuktikan bahwa kecepatan cahaya tidak dipengaruhi oleh kecepatan kerangka acuan.

Untuk mengatasi permasalahan yang muncul dalam pecobaan Michelson-Morley, Einstein pada thun 1905 mengajukan dua postulat sebagai berikut:


1. Asas relativitas: hukum-hukum fisika mempunyai bentuk yang sama di dalam setiap kerangka acuan inersal.

2. Ketidakubahan laju cahaya: laju cahaya mempunyai nilai yang sama di semua kerangka inersial, tidak bergantung dari gerak sumber maupun pengamatnya.

Postulat tersebut yang kemudian dikenal dengan Teori Relativitas Khusus. Teori relativitas ini cocok dengan eksperimen dan belum pernah ditemukan keberatan secara eksperimen terhadap teori lain (Rosana, 2003).

2. Efek Compton

Menurut teori kuantum cahaya, foton berlaku sebagai partikel, hanya foton tidak mempunyai massa diam. Jika hal ini benar kita harus bisa menganalisis tumbukan antara foton dengan electron, misalnya, dengan cara yang sama seperti tumbukan bola billiard dianalisis dalam mekanika pendahuluan (Beiser, 1982).

Penjelasan tentang efek Compton diberikan oleh Compton pada tahun 1923 dalam naskah karya ilmiahnya yang berjudul “A Quantum Theory of Scattering of-Rays by Light Elements” Kesimpulan yang dicantumkannya dalam naskah tersebut secara garis besar adalah sebagai berikut:

“…teori yang sekarang pada dasarnya bertopang pada pengandaian bahwa setiap electron yang berperan dalam proses ini, menghambur suatu kuantum cahaya yang utuh (foton). Teori ini juga berlandaskan hipotesa bahwa kuantum-kuantum cahaya datang dari berbagai arah tertentu dan dihamburkan dalam arah-arah tertentu (teratur). Hasil eksperimen yang dilakukan untuk menyelidiki teori tersebut dengan sangat meyakinkan telah menunjukkan bahwa radiasi kuantum (foton) kecuali membawa energi juga memiliki momentum linier…”

Dengan demikian maka cahaya yang dalam teori klasik merupakan gelombang dalam fisika modern harus juga dianggap sebagai partikel. Sifat dari partikel cahaya ini adalah sebagai berikut:

a. Bergerak dengan kecepatan cahaya, dan dalam geraknya menempati bagian yang sangat terbatas dalam ruang.

b. Memiliki energi total sebesar E= hv, dimana v adalah frekuensi cahaya.

c. Memiliki massa diam m0= 0.

d. Memiliki momentum linier p= E/c

e. Dalam perwujudannya sebagai partikel (foton) mengikuti kaidah dan hukum mekanika relativistik.

Meskipun demikian kita tidak dapat mengeneralisasi sifat partikel cahaya ini untuk setiap kasus, karena pada gejala-gejala tertentu sifat ini muncul sendiri-sendiri. Pada kasus interferensi, dan difraksi muncul sifat gelombang cahaya, tapi pada gejala efek fotolistrik, dan efek Compton muncul gejala partikel cahaya (Rosana, 2003).

B. Radioaktivitas

Radioaktivitas adalah kemampuan inti atom yang tak-stabil untuk memancarkan radiasi dan berubah menjadi inti stabil. Proses perubahan ini disebut peluruhan dan inti atom yang takstabil disebut radionuklida. Materi yang mengandung radionuklida disebut zat radioaktif. Peluruhan ialah perubahan inti atom yang tak-stabil menjadi inti atom yang lain, atau berubahnya suatu unsur radioaktif menjadi unsur yang lain.Tentu banyak di antara kita yang sudah mendengar dan mengetahui peristiwa dijatuhkannya bom atom di Hiroshima pada Perang Dunia II yang menelan banyak korban jiwa. Berpuluh-puluh tahun setelah kejadian tersebut ternyata korban akibat dijatuhkannya bom atom tersebut masih banyak berjatuhan. Korban-korban tersebut diberitakan terpapar radiasi radioaktif sisa ledakan bom atom (Anonim3, 2012).

Referensi

Angga. 2012. Perkembangan Sejarah Fisika. http://www.angga.com, diakses pada tanggal 14 April 2012. Makassar.

Anonim1. 2012. Sejarah fisika - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas. id.wikipedia.org/wiki/Sejarah_fisika, diakses pada tanggal 14 April 2012. Makassar.

Anonim2. 2012. Perkembangan-fisika. komikfisika.blogspot.com, diakses pada tanggal 14 April 2012. Makassar.

Anonim3. 2012. Marie Curie penemu radium dan polonium. http://www.wikipedia.com, diakses pada tanggal 14 Maret 2012. Makassar.

Anonim4. 2012. Marie Sklowdoska. http://www.Misykatul Anwar.blogspot.com, diakses pada tanggal 14 Maret 2012. Makassar.

Anonim5. 2012. Radioaktif. http://www.RiniOktavia.blogspot.com, diakses pada tanggal 14 Maret 2012. Makassar.

Beiser, Arthur. 1982. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga.

Rosana, Dadan, dkk. 2003. Konsep Dasar Fisika Modern. Yogyakarta: JICA.

Surya, Yohanes. 2012. Marie Curie si Jago Fisika Kimia. www.yohanessurya.com/ Nobel_19.pdf, diakses pada tanggal 14 Maret 2012. Makassar.