MEKANIKA KUANTUM
By
SRI AGUSTINI (1312441018)
PHYSICS ICP-B
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR
UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR
2013-2014
Abstract.Basic quantum mechanics is the starting period when
classical mechanics can not explain the physical symptoms that are mikroskofis
and moving at speeds approaching the speed of light. Therefore, required a different
way of looking at earlier in explaining the physical symptoms.
Atomic theory had been developed starting from the atomic
theory of John Dalton, Joseph John Thomson, Ernest Rutherford, Niels Henrik
David Bohr and. The development of atomic theory suggests a change in the
concept of the arrangement of atoms and chemical reactions antaratom.
Weaknesses of Rutherford's atomic model proposed Henrik
David Bohr olehNiels enhanced. Bohr put forward his ideas on the use of
electron energy levels in the atomic structure. This model became known as the
Rutherford-Bohr model of the atom. Electron energy levels are used to describe
the atomic spectra generated by atoms that emit radiation in the form of light
energy.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dasar dimulaianya periode mekanika
kuantum adalah ketika mekanika klasik tidak bisa menjelaskan gejala-gejala
fisika yang bersifat mikroskofis dan bergerak dengan kecepatan yang mendekati
kecepatan cahaya. Oleh karena itu, diperlukan cara pandang yang berbeda dengan
sebelumnya dalam menjelaskan gejala fisika tersebut.
Teori atom
mengalami perkembangan mulai dari teori atom John Dalton, Joseph John Thomson,
Ernest Rutherford, dan Niels Henrik David Bohr. Perkembangan teori atom
menunjukkan adanya perubahan konsep susunan atom dan reaksi kimia antaratom.
Kelemahan model atom yang
dikemukakan Rutherford disempurnakan olehNiels Henrik David Bohr.
Bohr mengemukakan gagasannya tentang penggunaan tingkat energi elektron pada
struktur atom. Model ini kemudian dikenal dengan model atom Rutherford-Bohr.
Tingkat energy elektron digunakan untuk menerangkan terjadinya spektrum atom
yang dihasilkan oleh atom yang mengeluarkan energi berupa radiasi cahaya.
1.2
Rumusan
masalah
1. Bagaimana
Sejarah awal teori mekanika kuantum
2. Bagaiman
perkembangan teori mekanika kuantum
3. Bagaimana
eksperimen-eksperimen yang mendasari
perkembangan mekanika kuantum
4. Seperti
Apa tokoh-tokoh mekanika kuantum
5. Bagaimana
bukti dari mekanika kuantum
1.3
Tujuan
Makalah
Adapun
tujuan pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui
sejarah awal teori mekanika kuantum
2.
Mengetahui perkembangan teori mekanika
kuantum
3.
Mengetahui eksperimen-eksperimen yang mendasari
perkembangan mekanika kuantum
4.
Mengetahui tokoh-tokoh mekanika kuantum
5. Mengetahui bukti dari mekanika kuantum
1.4
Manfaat
Adapun manfaat dari pembuatan makalah
ini yaitu untuk memberikan informasi tentang mekanika kuantum.
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Sejarah Awal
Setiap memasuki pemahaman dunia atom, ilmuan mengalami kesulitan
yang luar biasa.Teori-teori mapan tidak berdaya, bahasa yang digunakan
mengalami kebuntuan, bahkan imajinasi terhadap dunia atom dipengaruhi pandangan
emosional. Pengalaman ini dilukiskan Heisenberg: “Saya ingat pembicaraan saya
dengan Bohr yang berlangsung selama berjam-jam hingga larut malam dan
mengakhirinya dengan putus asa; dan ketika perbincangan itu berakhir saya
berjalan-jalan sendirian di taman terdekat dan mengulangi pertanyaan pada diri
saya sendiri berkali-kali: Mungkinkah alam itu absurd sebagaimana yang
tampak pada kita dalam eksperimen-eksperimen atom ini?” (Fritjof Capra,
2000:86).
Situasi psikologis Heisenberg, pada akhirnya merupakan salah satu
kata kunci dalam perkembangan revolusioner dunia atom.Benda/materi yang diamati
tidak terlepas dari pengalaman pengamat, benda/materi bukan lagi sebagai objek
penderita yang dapat diotak-atik sesuai keinginan pengamat.Lebih jauhnya,
benda/materi sendiri yang berbicara dan mempunyai keinginan sesuai fungsi dan
kedudukannya dalam suatu fenomena.Absurditas subatom terlihat ketika dipandang
sebagai benda/materi tidak memadai lagi, subatom bukan ‘benda’.Tetapi,
merupakan kesalinghubungan dalam membentuk jaringan dinamis yang terpola.
Sub-subatom merupakan jaring-jaring pembentuk dasar materi yang merubah
pandangan manusia selama ini yang memandang sub atom sebagai blok-blok bangunan
dasar pembentuk materi.
Meminjam istilah Kuhn, mekanika kuantum merupakan paradigma sains
revolusioner pada awal abad 20.Lahirnya mekanika kuantum, tidak terlepas dari
perkembangan-perkembangan teori, terutama teori atom.Mekanika kuantum, bukan
untuk menghapus teori dan hukum sebelumnya.Mekanika kuantum tidak lebih untuk
merevisi dan menambal pandangan manusia terhadap dunia, terutama dunia
mikrokosmik.Bisa jadi, sebenarnya hukum-hukum yang berlaku bagi dunia [sunnatullah]
telah tersedia dan berlaku bagi setiap fenomena alam, tetapi pengalaman
manusialah yang terbatas.Oleh sebab itu, sampai di sini kita harus sadar dan
meyakini bahwa sifat sains itu sangat tentatif.
Mengapa teori kuantum merupakan babak baru cara memandang alam?
Vladimir Horowitz pernah mengatakan bahwa mozart terlalu mudah untuk
pemula, tetapi terlalu sulit untuk para ahli. Hal yang sama juga berlaku untuk
teori kuantum. Secara sederhana teori kuantum menyatakan bahwa partikel
pada tingkat sub atomik tidak tunduk pada hukum fisika klasik. Entitas seperti
elektron dapat berwujud [exist] sebagai dua benda berbeda secara
simultan—materi atau energi, tergantung pada cara pengukurannya (Paul
Strathern, 2002:viii). Kerangka mendasar melakukan penalaran dalam sains adalah
berpikir dengan metoda induksi.Apabila melakukan penalaran dengan metoda ini,
maka pengamatan terhadap wajah alam fisik dilakukan melalui premis-premis yang
khusus tentang materi-materi kecil [mikro] bahan alam fisik yang kasat
mata.Hukum-hukum sains klasik yang telah terpancang lama, ternyata terlihat
kelemahannya ketika berhadapan dengan fenomena mikrokosmik.
Gary Zukaf (2003:22) memberikan pengertian secara etimologis dari
mekanika kuantum.‘Kuantum’ merupakan ukuran kuantitas sesuatu, besarnya
tertentu.‘Mekanika’ adalah kajian atau ilmu tentang gerak.Jadi, mekanika
kuantum adalah kajian atau ilmu tentang gerak kuantum.Teori kuantum mengatakan
bahwa alam semesta terdiri atas bagian-bagian yang sangat kecil yang disebut
kuanta [quanta, bentuk jamak dari quantum], dan mekanika
kuantum adalah kajian atau ilmu yang mempelajari fenomena ini.
B.
Perkembangan Mekanika Kuantum
Pada tahun 1905, Albert Einstein
berhasil menjelaskan efek foto listrik dengan didasari oleh pendapat Planck
lima tahun sebelumnya dengan mempostulatkan bahwa cahaya atau lebih khususnya
radiasi elektromagenetik dapat dibagi dalam paket-paket tertentu yang disebut
kuanta dan berada dalam ruang. Energi berhasil menjelaskan bahwa untuk membuat
electron terpancar dari permukaan logam diperlukan cahaya yang menumbuk. Cahaya
tersebut harus memiliki frekuensi melebih frekuensi ambang dari logam tersebut.
Efek foto listrik ini tidak bergantung pada intensitas cahaya yang ditembakan
seperti pandangan mekanika klasik tetapi hanya bergantung pada frekuensinya
saja. Walaupun cahaya lemah ditembakan tetapi memiliki frekuensi yang melebihi
frekuensi ambang ternyata ada electron yang dipancarkan.
Pernyataan Einstein bahwa cahaya
teradiasikan dalam bentuk paket-paket energi yang kemudian disebut kuanta
dinyatakan dalam jurnal kuantum yang berjudul "On a heuristic viewpoint
concerning the emission and transformation of light" pada bulan Maret
1905. Pernyataan tersebut disebut-sebut sebagai pernyataan yang paling
revolusioner yang ditulis oleh fisikawan pada abad ke-20.
Paket-paket energi yang pada masa
itu disebut dengan kuanta kemudian disebut oleh foton, sebuah istilah yang
dikemukakan oleh Gilbert & Lewis pada tahun 1926. Ide bahwa tiap foton
harus terdiri dari energi dalam bentuk kuanta merupakan sebuah kemajuan. Hal
tersebut dengan efektif merubah paradigma ilmuwan fisika pada saat itu yang
sebelumnya menjelaskan teori gelombang. Ide tersebut telah mampu menjelaskan
banyak gejala fisika pada waktu itu.
C.
Eksperimen-Eksperimen Yang Mendasari
Perkembangan Mekanika Kuantum
Berikut ini adalah eksperimen –
eksperimen yang mendasari perkembangan mekanika kuantum:
1) Thomas Young dengan eksperimen celah
ganda mendemonstrasikan sifat gelombang cahaya pada tahun 1805,
2)
Henri
Becquerel menemukan radioaktivitas pada tahun 1896,
3)
J.J.
Thompson dengan eksperimen sinar katoda menemuka electron pada tahun 1897,
4)
Studi
radiasi benda hitam antara 1850 sampai 1900 yang dijelaskan tanpa menggunakan
konsep mekanika kuantum,
5)
Einstein
menjelaskan efek foto listrik pada tahun 1905 dengan menggunakan konsep foton
dan partikel cahaya dengan energi terkuantisasi,
6)
Robert
Milikan menunjukan bahwa arus listrik bersifat seperti kuanta dengan
menggunakan eksperimen tetes minyak pada tahun 1909,
7)
Ernest
Rutherford mengungkapkan model atom pudding yaitu massa dan muatan postif dari
atom terdistribusi merata dengan percobaan lempengan emas pada tahun 1911,
8)
Otti
Stern dan Walther Gerlach mendemonstrasikan sifat terkuantisasinya spin
partikel yang dikenal dengan eksperimen Stern-Gerlach pada tahun 1920,
9)
Clinton
Davisson dan Lester Germer mendemondtrasikan sifat gelombang dari electron
melalui percobaan difraksi electron pada tahun 1927,
10) Clyde L. Cowan dan Frederick Reines
menjelaskan keberadaan neutrino pada tahun 1955,
D.
Tokoh-Tokoh Mekanika Kuantum
a.
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.
b.
Albert Einstein (14 Maret 1879–18 April 1955)
Albert Einsteinadalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang
dipandang luas sebagai ilmuwan terbesar dalam abad ke-20. Dia mengemukakan
teori relativitas dan juga banyak menyumbang bagi pengembangan mekanika
kuantum, mekanika statistik, dan kosmologi. Dia dianugerahi Penghargaan Nobel
dalam Fisika pada tahun 1921 untuk penjelasannya tentang efek fotoelektrik dan
"pengabdiannya bagi Fisika Teoretis".
Setelah teori relativitas umum dirumuskan, Einstein menjadi
terkenal ke seluruh dunia, pencapaian yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan. Di
masa tuanya, keterkenalannya melampaui ketenaran semua ilmuwan dalam sejarah,
dan dalam budaya populer, kata Einstein dianggap bersinonim dengan kecerdasan
atau bahkan jenius. Wajahnya merupakan salah satu yang paling dikenal di
seluruh dunia.
Pada tahun 1999, Einstein dinamakan "Orang Abad
Ini" oleh majalah Time. Kepopulerannya juga membuat nama
"Einstein" digunakan secara luas dalam iklan dan barang dagangan
lain, dan akhirnya "Albert Einstein" didaftarkan sebagai merk dagang.
Untuk menghargainya, sebuah satuan dalam fotokimia dinamai einstein, sebuah
unsur kimia dinamai einsteinium, dan sebuah asteroid dinamai 2001 Einstein.
Einstein dilahirkan di Ulm di Württemberg, Jerman; sekitar
100 km sebelah timur Stuttgart. Bapaknya bernama Hermann Einstein, seorang
penjual ranjang bulu yang kemudian menjalani pekerjaan elektrokimia, dan ibunya
bernama Pauline. Mereka menikah di Stuttgart-Bad Cannstatt. Keluarga mereka
keturunan Yahudi; Albert disekolahkan di sekolah Katholik dan atas keinginan
ibunya dia diberi pelajaran biola. Pada umur lima, ayahnya menunjukkan kompas
kantung, dan Einstein menyadari bahwa sesuatu di ruang yang "kosong"
ini beraksi terhadap jarum di kompas tersebut; dia kemudian menjelaskan
pengalamannya ini sebagai salah satu saat yang paling menggugah dalam hidupnya.
Meskipun dia membuat model dan alat mekanik sebagai hobi, dia dianggap sebagai
pelajar yang lambat, kemungkinan disebabkan oleh dyslexia, sifat pemalu, atau
karena struktur yang jarang dan tidak biasa pada otaknya (diteliti setelah
kematiannya).
Niels Bohr
Teori struktur atom mempunyai seorang bapak.Dia itu Niels Henrik
David Bohr yang lahir tahun 1885 di Kopenhagen.Di tahun 1911 dia raih gelar
doktor fisika dari Universitas Copenhagen.Tak lama sesudah itu dia pergi ke
Cambridge, Inggris.Di situ dia belajar di bawah asuhan J.J. Thompson, ilmuwan
kenamaan yang menemukan elektron.Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr
pindah lagi ke Manchester, belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun
sebelumnya menemukan nucleus (bagian inti) atom.Adalah Rutherford ini yang
menegaskan (berbeda dengan pendapat-pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya
kosong, dengan bagian pokok yang berat pada tengahnya dan elektron di bagian
luarnya.Tak lama sesudah itu Bohr segera mengembangkan teorinya sendiri yang
baru serta radikal tentang struktur atom.
Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah "On the Constitution of Atoms and Molecules," diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933
Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah "On the Constitution of Atoms and Molecules," diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933
Louis de Broglie
Louis
Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe, Perancis.
Keturunan de Broglie, yang berasal dari Piedmont, Italia barat laut cukup
dikenal dalam sejarah Perancis karena mereka telah melayani raja-raja Perancis
baik dalam perang dan jabatan diplomatik selama beratus tahun.
Pada
1740, Raja Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie, Francois
Marie (1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris), suatu gelar keturunan
yang hanya disandang oleh anggota keluarga tertua. Putra Duc pertama ini
ternyata membantu Austria dalam Perang Tujuh Tahun (1756-1763). Karena itu,
Kaisar Perancis I dari Austria menganugerahkan gelar Prinz yang berhak
disandang seluruh anggota keluarga de Broglie.
Dengan
meninggalnya saudara tertua Louis, Maurice, juga fisikawan (eksperimen), pada
1960, maka Louis serempak menjadi Duc Perancis (ke-7) dan Prinz Austria. Louis
mulanya belajar pada Lycee Janson de Sailly di Paris dan memperoleh gelar dalam
sejarah pada 1909. Ia menjadi tertarik pada ilmu pengetahuan alam karena
katanya, "terpengaruh oleh filsafat dan buku-buku Henry Poincare
(1854-1912)", matematikawan besar Perancis.
c.
Werner Karl Heisenberg
Di
tahun 1925 Werner Heisenberg mengajukan rumus baru di bidang fisika, suatu
rumus yang teramat sangat radikal, jauh berbeda dalam pokok konsep dengan rumus
klasik Newton. Teori rumus baru ini --sesudah mengalami beberapa perbaikan oleh
orang-orang sesudah Heisenberg--sungguh-sungguh berhasil dan cemerlang. Rumus
itu hingga kini bukan cuma diterima melainkan digunakan terhadap semua sistem
fisika, tak peduli yang macam apa dan dari yang ukuran bagaimanapun.
Dapat
dibuktikan secara matematik, sepanjang pengamatan hanya dengan menggunakan
sistem makroskopik melulu, perkiraan kuantum mekanika berbeda dengan mekanika
klasik dalam jumlah yang terlampau kecil untuk diukur. (Atas dasar alasan ini,
mekanika klasik --yang secara matematik lebih sederhana daripada kuanturn
mekanika-- masih dapat dipakai untuk kebanyakan perhitungan ilmiah). Tetapi,
bilamana berurusan dengan sistem dimensi atom, perkiraan tentang kuantum
mekanika berbeda besar dengan mekanika klasik. Percobaan-percobaan membuktikan
bahwa perkiraan mengenai kuantum mekanika adalah benar
d.
Erwin Schrodinger
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.
e.
Paul Dirac
Pada tanggal 8 Agustus
1902 lahirlah seorang anak yang diberi nama Paul Andrien Maurice Dirac di
Bristol Inggris. Siapa sangka di kemudian hari anak yang dikenal sebagai Paul
Dirac ini akan menjadi fisikawan besar Inggris yang dapat disejajarkan dengan
Newton, Thomson, dan Maxwell. Melalui teori kuantumnya yang menjelaskan tentang
elektron, Dirac menjelma menjadi fisikawan ternama di dunia dan namanya
kemudian diabadikan bagi persamaan relativistik yang dikembangkannya, yaitu
persamaan Dirac. Tulisan ini dibuat untuk mengenang kembali perjalanan karirnya
yang cemerlang dalam bidang fisika teori. Dirac kecil tumbuh dan besar di
Bristol. Ayahnya yang berasal dari Swiss bernama Charles lahir di kota Monthey
dekat Geneva pada tahun 1866 dan kemudian pindah ke Bristol Inggris, untuk
menjadi guru bahasa Prancis di Akademi Teknik Merchant Venturers. Ibunya
bernama Florence Holten, wanita yang lahir di Liskeard pada tahun 1878 dan
menjadi pustakawan di kota Bristol. Ayah dan Ibu Dirac menikah di Bristol pada
tahun 1899 dan memiliki tiga orang, dua laki-laki (di mana Paul adalah yang
lebih muda) dan seorang perempuan.
Setelah menyelesaikan
pendidikan SMA dan sekolah teknik, Paul Dirac melanjutkan studi di Jurusan
teknik elektro Universitas Bristol pada tahun 1918. Pilihannya ini diambil
berdasarkan anjuran ayahnya yang menginginkan Paul mendapatkan pekerjaan yang
baik. Dirac menyelesaikan kuliahnya dengan baik, tetapi dia tidak mendapatkan
pekerjaan yang cocok paska berkecamuknya perang dunia pada saat itu.
Keinginannya adalah pergi ke Universitas Cambridge untuk meperdalam matematika
dan fisika. Dia diterima di akademi St John Cambridge pada tahun 1921, tetapi
hanya ditawarkan beasiswa yang tidak memadai untuk menyelesaikan kuliahnya.
Untungnya dia sanggup mengambil kuliah matematika terapan di Universitas
Bristol selama dua tahun tanpa harus membayar uang kuliah dan tetap dapat
tinggal di rumah. Setelah itu pada tahun 1923 dia berhasil mendapatkan beasiswa
penuh di akademi St John dan dana penelitian dari Departemen perindustrian dan
sains, tetapi dana ini pun belum bisa menutupi jumlah biaya yang diperlukan
untuk kuliah di Cambridge. Pada akhirnya Paul Dirac berhasil mewujudkan
keinginannya kuliah di Akademi St John karena adanya permintaan dari pihak
universitas. Di Cambridge Paul Dirac mengerjakan semua pekerjaan sepanjang
hidupnya sejak kuliah paska sarjananya pada tahun 1923 sampai pensiun sebagai
profesor (lucasian professor) pada tahun 1969.
Pada tanggal 20 oktober
1984 Paul Dirac meninggal dunia pada usia 84 tahun, sebagai peraih hadiah nobel
fisika tahun 1933 dan anggota British order of merit tahun 1973. Paul Dirac
merupakan fisikawan teoritis Inggris terbesar di abad ke-20. Pada tahun 1995
perayaan besar disellenggarakan di London untuk mengenang hasil karyanya dalam
fisika. Sebuah monumen dibuat di Westminster Abbey untuk mengabadikan namanya
dan hasil karyanya, di mana di sini dia bergabung bersama sejumlah monumen yang
sama yang dibuat untuk Newton, Maxwell, Thomson, Green dan fisikawan-fisikawan
besar lainnya. Pada monumen itu disertakan pula Persamaan Dirac dalam bentuk
relativistik yang kompak. Sebenarnya persamaan ini bukanlah persamaan yang
digunakan Dirac pada saat itu, tetapi kemudian persamaan ini digunakan oleh
mahasiswanya. Dirac mengukuhkan teori mekanika kuantum dalam bentuk yang paling
umum dan mengembangkan persamaan relativistik untuk elektron, yang sekarang
dinamakan menggunakan nama beliau yaitu persamaan Dirac. Persamaan ini juga
mengharuskan adanya keberadaan dari pasangan antipartikel untuk setiap partikel
misalnya positron sebagai antipartikel dari elektron. Dia adalah orang pertama
yang mengembangkan teori medan kuantum yang menjadi landasan bagi pengembangan
seluruh teori tentang partikel subatom atau partikel elementer. Pekerjaan ini
memberikan dasar bagi pemahaman kita tentang gaya-gaya alamiah. Dia mengajukan
dan menyelidiki konsep kutub magnet tunggal (magnetic monopole), sebuah obyek
yang masih belum dapat dibuktikan keber-adaannya, sebagai cara untuk memasukkan
simetri yang lebih besar ke dalam persamaan medan elektromagnetik Maxwell.
Paul Dirac melakukan
kuantisasi medan gravitasi dan membangun teori medan kuantum umum dengan
konstrain dinamis, yang memberikan landasan bagi terbentuknya Teori Gauge dan
Teori Superstring, sebagai kandidat Teory Of Everything, yang berkembang
sekarang. Teori-teorinya masih berpengaruh dan penting dalam perkembangan
fisika hingga saat ini, dan persamaan dan konsep yang dikemukakannya menjadi
bahan diskusi di kuliah-kuliah fisika teori di seluruh dunia. Langkah awal
menuju teori kuantum baru dimulai oleh Dirac pada akhir September 1925. Saat
itu, R H Fowler, pembimbing risetnya, menerima salinan makalah dari Werner
Heisenberg berisi penjelasan dan pembuktian teori kuantum lama Bohr dan
Sommerfeld, yang masih mengacu pada prinsip korespondensi Bohr tetapi berubah
persamaannya sehingga teori ini mencakup secara langsung kuantitas observabel.
Fowler mengirimkan makalah Heisenberg kepada Dirac yang sedang berlibur di
Bristol dan menyuruhnya untuk mempelajari makalah itu secara teliti. Perhatian
Dirac langsung tertuju pada hubungan matematis yang aneh, pada saat itu, yang
dikemukakan oleh seorang sepertiWerner Karl Heisenberg.
Beberapa pekan kemudian
setelah kembali ke Cambridge, Dirac tersadar bahwa bentuk matematika tersebut
mempunyai bentuk yang sama dengan kurung poisson (poisson Bracket) yang
terdapat dalam fisika klasik dalam pembahasan tentang dinamika klasik dari
gerak partikel. Didasarkan pada pemikiran ini dengan cepat dia merumuskan ulang
teori kuantum yang didasarkan pada variabel dinamis non-komut (non-comuting
dinamical variables). Cara ini membawanya kepada formulasi mekanika kuantum
yang lebih umum dibandingkan dengan yang telah dirumuskan oleh fisikawan yang
lain. Pekerjaan ini merupakan pencapaian terbaik yang dilakukan oleh Dirac yang
menempatkannya lebih tinggi dari fisikawan lain yang pada saat itu sama sama
mengembangkan teori kuantum. Sebagai fisikawan muda yang baru berusia 25 tahun,
dia cepat diterima oleh komunitas fisikawan teoritis pada masa itu. Dia
diundang untuk berbicara di konferensi-konferensi yang diselenggarakan oleh
komunitas fisika teori, termasuk kongres Solvay pada tahun 1927 dan tergabung
sebagai anggota dengan hak-hak yang sama dengan anggota yang lain yang terdiri
dari para pakar fisika ternama dari seluruh dunia.
Formulasi umum tentang
teori kuantum yang dikembangkan oleh Dirac memungkinkannya untuk melangkah
lebih jauh. Dengan formulasi ini, dia mampu mengembangkan teori transformasi
yang dapat menghubungkan berbagai formulasi-formulasi yang berbeda dari teori
kuantum. Teori tranformasi menunjukkan bahwa semua formulasi tersebut pada
dasarnya memiliki konsekuensi fisis yang sama, baik dalam persamaan mekanika
gelombang Schrodinger maupun mekanika matriknya Heisenberg. Ini merupakan
pencapaian yang gemilang yang membawa pada pemahaman dan kegunaan yang lebih
luas dari mekanika kuantum. Teori tranformasi ini merupakan puncak dari
pengembangan mekanika kuantum oleh Dirac karena teori ini menyatukan berbagai
versi dari mekanika kuantum, yang juga memberikan jalan bagi pengembangan
mekanika kuantum selanjutnya. Di kemudian hari rumusan teori transformasi ini
menjadi miliknya sebagaimana tidak ada versi mekanika kuantum yang tidak
menyertainya. Bersama dengan teori transformasi, mekanika kuantum versi Dirac
disajikan dalam bentuk yang sederhana dan indah, dengan struktur yang
menunjukkan kepraktisan dan konsep yang elegan, dan berkaitan erat dengan teori
klasik.
Karir cemerlang Dirac
sesungguhnya telah tampak ketika dia masih berada di tingkat sarjana. Pada saat
itu Dirac telah menyadari pentingnya teori relatifitas khusus dalam fisika,
suatu teori yang menjadikan Einstein terkenal pada tahun 1905, yang dipelajari
Dirac dari kuliah yang dibawakan oleh C D Broad, seorang profesor filsafat di
Universitas Bristol. Sebagian besar makalah yang dibuat Dirac sebagai mahasiswa
paska sarjana ditujukan untuk menyajikan bentuk baru dari rumusan yang sudah
ada dalam literatur menjadi rumusan yang sesuai (kompatibel) dengan relatifitas
khusus. Pada tahun 1927 Dirac berhasil mengembangkan teori elektron yang
memenuhi kondisi yang disyaratkan oleh teori relatifitas khusus dan
mempublikasikan persamaan relativistik yang invarian untuk elektron pada awal
tahun 1928. Sebagian fisikawan lain sebenarnya memiliki pemikiran yang sama dengan
apa yang dilakukan oleh Dirac, meskipun demikian belum ada yang mampu menemukan
persamaan yang memenuhi seperti apa yang telah dicapai oleh Dirac. Dia memiliki
argumen yang sederhana dan elegan yang didasarkan pada tujuan bahwa teori
tranformasinya dapat berlaku juga dalam mekanika kuantum relativistik sebuah
argumen yang menspesifikasikan bentuk umum dari yang harus dimiliki oleh
persamaan relativistik ini, sebuah argumen yang menjadi bagian yang belum
terpecahkan bagi semua fisikawan.
Dirac menunjukkan
kemudian bahwa persamaannya ini mengandung implikasi yang tidak diharapkan bagi
suatu partikel. Persamaannya memperkirakan adanya antipartikel, seperti
positron dan antiproton yang bermuatan negatif, yaitu suatu obyek yang saat ini
sudah sangat dikenal di laboratorium fisika energi tinggi. Menurut teorinya,
semua partikel memiliki antipartikel yang tertentu yang terkait dengannya
E.
Bukti
dari Mekanika
Kuantum
Mekanika
kuantum sangat berguna untuk menjelaskan perilaku atom
dan partikel subatomik
seperti proton,
neutron
dan elektron
yang tidak mematuhi hukum-hukum fisika
klasik. Atom biasanya digambarkan sebagai sebuah
sistem di mana elektron (yang bermuatan listrik negatif) beredar seputar nukleus atom (yang bermuatan listrik
positif). Menurut mekanika kuantum, ketika sebuah elektron berpindah dari
tingkat energi yang lebih tinggi (misalnya dari n=2 atau kulit atom ke-2 ) ke
tingkat energi yang lebih rendah (misalnya n=1 atau kulit atom tingkat ke-1),
energi berupa sebuah partikel cahaya yang disebut foton,
dilepaskan. Energi yang dilepaskan dapat dirumuskan sbb:
keterangan:
Dalam
spektrometer massa,
telah dibuktikan bahwa garis-garis spektrum
dari atom yang di-ionisasi tidak kontinyu, hanya pada
frekuensi/panjang gelombang tertentu garis-garis spektrum dapat dilihat. Ini
adalah salah satu bukti dari teori mekanika kuantum.
BAB III
PENUTUP
A.
CONCLUSSION
Based on the
discussion presented in this paper it can be concluded as follows:
1.
Policy quantum mechanics is
dimulaianya period when classical mechanics could not explain the symptoms that
are mikroskofis physics and move with the speed approaching the speed of light.
Therefore, it takes a different perspective to previous physics in explaining
the symptoms.
2.
In Max Planc introduce the idea
that energy can be segmented into several packets or kuanta. This idea is
particularly used to describe the spread of the intensity of the radiation emitted
by a black Thing In 1905, Albert Einstein explained the effect fotolektrik to
conclude that energy comes in the form of light called photons kuanta
3.
In 1913 Niels Bohr explained the
spectral lines of the hydrogen atom, again by using quantization.
4.
In 1924 Loius -Victor de Broglie gave
his theory of matter waves.
5.
Modern quantum mechanics was born
in 1925, when Werner Heisenberg karl develop matrix mechanics and wave
mechanics of Erwin and find similarities. Schrödinger several times to show
that the two approaches are similar.
A. KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan yang telah disampaikan pada makalah ini maka dapat
ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Dasar dimulaianya periode mekanika
kuantum adalah ketika mekanika klasik tidak bisa menjelaskan gejala-gejala
fisika yang bersifat mikroskofis dan bergerak dengan kecepatan yang mendekati
kecepatan cahaya. Oleh karena itu, diperlukan cara pandang yang berbeda dengan
sebelumnya dalam menjelaskan gejala fisika tersebut.
2.
Pada tahun Max Planc memperkenalkan ide bahwa energi dapat dibagi-bagi
menjadi beberapa paket atau kuanta. Ide ini secara khusus digunakan untuk
menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh Benda hitam Pada tahun 1905, Albert
Einstein menjelaskan efek fotolektrik
dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk
kuanta yang disebut Foton
3.
Pada tahun 1913 Neils Bohr menjelaskan garis spektrum
dari Atom hidrogen, lagi
dengan menggunakan kuantisasi.
4.
Pada tahun 1924 Loius-Victor de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang benda.
5.
Mekanika kuantum modern lahir pada
tahun 1925, ketika Werner karl Heisenberg mengembangkan
mekanika matriks dan erwin menemukan mekanika gelombang dan
persamaan. Schrödinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua
pendekatan tersebut sama.
B. SARAN
Makalah ini masih memiliki berbagai jenis kekurangan olehnya itu
kritik yang sifatnya membangun sangat
kami harapkan.
DAFTAR PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
give me your response