Buku Sejarah Fisika

(1)

Muhammad Hilal Sudarbi | Sejarah Perkembangan Fisika

1 SEJARAH

PERKEMBANGAN

Muhammad Hilal Sudarbi

(2)

2

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, karena atas segala penyelenggaraan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan dan peunilasn buku ini ini dengan baik, teristimewah kepada Dosen Pengasuh Mata Kuliah Sejarah Fisika Ibu Yusnianti S.Si, M.Pd yang telah memberikan tugas dan tannggung jawab terhadap penulis sebagai mahasiswa untuk membuat buku ini.

Fisika merupaka ilmu fundamental yang menjadi tulang puungggung bagi perkembangn ilmu pengetahuan dan teknoloi. Kontribusi fisika pada disiplin ilmu lain mendorong laju perkembangan cabang-cabang ilmu baru, bahkan sampai menyentuh sendi-sendi ilmu ekonomi yang ditandai dengan munculnya cabang ilmu baru

Buku Sejarah Perkembangan Sejarah Fisika ini tersusun sangat sederhana dan sistematis. Sajian materi yang terdapat didalamnya disusun sedemikian rupa sehingga diharapkan pembaca akan lebih mudah, dalam memahami materi yang disajikan, mulai dari perkembangan fisika klasik, modern, mekanika, ilmu panas, optik dan astronomi

Penulis menyadari makalah ini jauh dari kata sempurna, masih banyak lubnag yang terliang dan masih banyak rong yangg teranagh. Oleh karena itu, adalah suatu kehormatan besar bagi penulis untuk semua saran, koreksi dan kritikan dari pembaca yang bersifat membangun guna kebaikan dalam penulisan di kemudian hari. Akhir kata, semoga buku ini dapat bermanfaat bagi pembaca maupun penulis sendiri, sebagai ilmuwan dan pendidik masa depan bangsa. Semoga ada buku ini dapat membantu semua golongan dalam mengembangkan pengetahuan mengenai Sejarah perkembangan Fisika.

Diakhir kata, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua saya sebagai cerminan kehidupan saya, yang banyak memotivasi untuk berkreasi, subanagn finansial dan dukungan moril, Rezki Afifah sebaga calon pendamping hidup untuk semangat dan dukunganya disegala aspek pembuatan buku ini, dan teman-teman prodi Pendidikan Fisika Undana angkatan 2015 untuk kritikan serta solusi. Terima kasih kepada pihak-pihak yang membantu dalam menyelesaikan pembuatan buku ini.

Kupang, 20 April 2015

(3)

3

Daftar Isi Kata Pengantar ...2 Daftar Isi ...3 BAB I PENDAHULUAN ...4 A. Latar Belakang ...4 B. Tujuan ...5 BAB II PEMBAHASAN ...6 A. Penadahuluan ...6

B. Perkembangan Fisika Klasik ...6

C. Perkembangan Fisika Modern ...10

D. Perkembangan Fisika Mekanika ...11

E. Perkembangan Fisika Ilmu Panas ...13

F. Perkembangan Fisika Optik ...23

G. Perkembangan Fisika Astronomi ...23

BAB III EVALUASI A. Soal ...4

B. Kunci Jawaban ...5

BAB III PENUTUP ...24

A. Kesimpulan ...24

(4)

4

Fisika merupakan salah satu ilmu pengetahuan terpenting dalam peradaban manusia, fisika memang menempati posisi yang terbilang istimewa dalam kehidupan manusia. Fenomena dalam kehidupan ini sangatlah menarik rasa ingin tahu manusia. Sebuah bukti adalah adanya sejarah para ilmuan yang mencoba untuk mengamati dan mempelajari fenomena alam tersebut. Dalam bergulirnya waktu, tidak bisa dipungkiri bahwa ilmu fisika mengalami banyak perkembangan dalam berbagai bidang. Bidang tersebut diantaranya adalah bidang fisika klasik dan fisika modern, bidang panas dan mekanika serta bidang optik dan astronomi. Perjalanaan waktu yang panjang itulah yang menyediakan sumber ilmu yang dipakai sekarang. Namun kenyataan bahwa sampai sekarang masih dilakukan penelitian untuk menyempurnakan ilmu itu sendiri.

Sejak jaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari jagad raya, seperti bentuk bumi dan sifat dari objek celestial seperti matahari dan bulan. Sejarah fisika dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa, memperjelas pandangan,menyikapi perubahan suhu, menyikapi benda yang selalu jatuh ke bawah. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai ke level sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang dunia benda, matematika dan filosofi namun juga, melalui teknologi, membawa perubahan ke dunia sosial masyarakat. Ilmu yang berkembang inilah yang perlu dikaji dalam pengkajian ini

(5)

5

Berbeda dengan zaman sekarang, perkembangan fisika pada zaman sekarang begitu pesat seiring dengan temuan temuan terbaru seperti penemuan akan pengobservasian fenomena-fenomena alam dengan alat-alat canggih. Mengkaji ilmu fisika adalah hal yang sangat menarik, sehingga menjadikan perkembangan ilmu sejarah berjalan dan selalu berkembang, sehingga dalam mempelajarinya perlu di ketahui sejarah fisika itu sendiri.

Sejarah fisika sangat penting untuk dipelajari, terutama dalam hubungannya dengan kegiatan pembelajaran di sekolah. Sejarah fisika sepanjang yang telah diketahui dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan harapan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan didalam bidang dunia benda, matematika dan filosofi, namun juga melalui teknologi membawa perubahan dalam dunia masyarakat.

Revolusi ilmu yang berlangsungterjadi pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba dan lahirnya fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang menandakan mulai berlangsungnya era baru (era fisika modern). Oleh karena itu kita perlu mempelajari tiap perkembangan ilmu fisika tiap periodenya.

(6)

6 TUJUAN

1. Mengatahui dan memahami sejarah perkembangan fisika klasik

2. Mengetahui kronologi perkembangan fisika modern

3. Mengetahui sejarah perkembangan ilmu mekanika beserta para ahli

4. Mengetahui sejarah perkembangan ilmu panas

5. Mengetahui sejarah perkembangan ilmu optik

(7)

7

Fisika adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Fisikawan mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Ilmu fisika merupakan ilmu yang snaagt fundamental dalam perkembangan peradaban dunia modern. Dalam perkembangannya, ilmu fisika mencakup berbagai macam sub-sub ilmu pengetahuan. Diantaranya mulai dari perkembangan fisika klasik, modern, mekanika, ilmu panas, optik dan astronomi mempunyai peranan yang penting atau pengaruh yang sangat besar dalam perkembangan ilmu fisika. Berbagai macam teknologi modern dibuat berdasarkan teori dan ilmu yang ada dalam dunia fisika

Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang

dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika.

Sejak jaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari jagad raya, seperti bentuk bumi dan sifat dari objek celestial seperti matahari dan bulan. Sejarah fisika dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai ke level sekarang.

(8)

8

Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang dunia benda, matematika dan filosofi namun juga, melalui teknologi, membawa perubahan ke dunia sosial masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba dan lahirnya fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang menandakan mulai berlangsungnya era baru yaitu era fisika modern. Di era ini ilmuwan tidak melihat adanya penyempurnaan di bidang ilmu pengetahuan, pertanyaan demi pertanyaan terus bermunculan tanpa henti, dari luasnya galaksi, sifat alami dari kondisi vakum sampai lingkungan subatomik. Daftar persoalan dimana fisikawan harus pecahkan terus bertambah dari waktu ke waktu. Beberapa teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak tergantung dari istilah filosofi, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen sistematik seperti yang populer sekarang ini.

Perkembangan Fisika modern akan membahas hala yang ada menganai dunia fisika modern, dimana merupakan salah satu bagian dari ilmu Fisika yang mempelajari perilaku materi dan energi pada skala atomik dan partikel-partikel subatomik atau gelombang. Pada prinsipnya sama seperti dalam fisika klasik, namun materi yang dibahas dalam fisika modern adalah skala atomik atau subatomik dan partikel bergerak dalam kecepatan tinggi. Untuk partikel yang bergerak dengan kecepatan mendekati atau sama dengan kecepatan cahaya, perilakunya dibahas secara terpisah dalam teori relativitas khusus. Ilmu Fisika Modern dikembangkan pada awal abad 20, dimana perumusan-perumusan dalam Fisika Klasik tidak lagi mampu menjelaskan fenomenafenomena yang terjadi pada materi yang sangat kecil. Fisika Modern diawali oleh hipotesa Planck yang menyatakan bahwa besaran energi suatu benda yang beosilasi (osilator) tidak lagi bersifat kontinu, namun bersifat diskrit (kuanta), sehingga muncullah istilah Fisika Kuantum dan ditemukannya konsep dualisme partikel-gelombang. Konsep dualisme dan besaran kuanta ini merupakan dasar dari Fisika Modern.

Perkembangn fisika selanjutatnya akan membahas mengenai Perkembangan Fisika mekanika. Masalah mekanika merupakan hal yang cukup penting dalam perkembangan ilmu fisika untuk kita pelajari karena masalah mekanika sangat erat kaitannya dengan peristiwa yang tejadi dalam kehidupan kita sehari-hari. Sebagaimana kita ketahui bahwa fisika merupakan ilmu yang mempelajari gejala alam yang dapat diamati dan diukur, dan kasus mekanika merupakan salah satu gejala alam yang dapat diamati dan diukur.

(9)

9

Dalam perkembangannya, mekanika dibagi dalam menjadi dua yaitu mekanika klasik dan mekanika kuantum. Mekanika klasik dititik beratkan pada benda-benda yang bergerak dengan kecepatan jauh dibawah kecepatan cahaya, sedangkan mekanika kuantum dititik beratkan pada benda-benda yang bergerak mendekati kecepatan cahaya.

Dalam perkembangannya fisika selanjutnya ialah perkembang ilmu panas, ilmu panas atau sering disebut termodinamika dalam bidang fisika adalah sesuatu yang tak dapat dipungkiri lagi bahwa, ilmu panas (termodinamika) mempunyai peranan yang penting atau pengaruh yang sangat besar dalam perkembangan ilmu fisika. Berbagai macam teknologi modern dibuat berdasarkan teori dan ilmu termodinamika.

Perkembangan ilmu optik, tak lumput dalam peran fisika pada umumnya serta keseluruhannya. optika adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku dan sifat cahaya dan interaksi cahaya dengan materi. Optika menerangkan dan diwarnai oleh gejala optis. Kata optik berasal dari bahasa Latin “ὀπτική”, yang berarti tampilan. Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian dari keelektromagnetan. Beberapa gejala optis bergantung pada sifat kuantum cahaya yang terkait dengan beberapa bidang optika hingga mekanika kuantum. Dalam prakteknya, kebanyakan dari gejala optis dapat dihitung dengan menggunakan sifat elektromagnetik dari cahaya, seperti yang dijelaskan oleh beberapa ilmuwan

Yang terakhir ialah perkembangn ilmu astronomi, ilmu astronomi merupakan ilmu kosmis yang mempelajari bagaimana benda langit, dan alam semesta ini, merupakan cabang ilmu fisika yang tidak hanya penting namun turut berperan dalam peradapan manusia, diantaranya di temukan planet-planet yang diklaim dapat menunjang kehidupan serta penemuaan - penemuan lainnya

Demikannlah sekelumit gambaran betapa luas dan maju perkembangan fisika berdasarkan keenam sub-sub bagian tersebut, mempelajari fisika bukan berarti menguasai penggunaan rumus semata, tetapi harusah dibarengi oleh pengetahuan menenai sejarahnya, tentu kita akan lebih memahami apa yang kita hadapai di persoalan kedepan serta dapat memotivasi dan mengambil hikmah dalam menguasai sejrah fisika

(10)

10

Fisika klasik adalah fisika yang didasari prinsip-prinsip yang dikembangkan sebelum bangkitnya teori kuantum, biasanya termasuk teori relativitas khusus dan teori relativitas umum. Cabang-cabang yang termasuk fisika klasik antara lain adalah, mekanika klasik (hukum gerak Newton, Lagrangian dan mekanika Hamiltonian), Elektrodinamika klasik (persamaan Maxwell), termodinamika klasik dan teori Chaos klasik.

Dibandingkan dengan fisika klasik, fisika modern adalah istilah yang lebih longgar, yang dapat merujuk hanya pada fisika kuantum atau secara umum pada fisika abad XX dan XXI dan karenanya selalu mengikut sertakan teori kuantum dan juga dapat termasuk relativitas.

Pada awal abad XVII, Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk memastikan kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains. Galileo memformulasikan dan berhasil mengetes beberapa hasil dari dinamika mekanik, terutama Hukum Inert. Pada 1687, Isaac Newton menerbitkan Filosofi Natural Prinsip Matematika, memberikan penjelasan yang jelas dan teori fisika yang sukses: Hukum Gerak Newton, yang merupakan sumber dari mekanika klasik; dan Hukum Gravitasi Newton, yang menjelaskan gaya dasar gravitasi. Kedua teori ini cocok dalam eksperimen. Prinsipia juga memasukan beberapa teori dalam dinamika fluid. Mekanika klasik dikembangkan besar-besaran oleh Joseph-Louis de Lagrange, William Rowan Hamilton, dan lainnya, yang menciptakan formula, prinsip, dan hasil baru. Hukum Gravitas memulai bidang astrofisika, yang menggambarkan fenomena astronomi menggunakan teori fisika.

Sejak abad XVIII dan seterusnya, termodinamika dikembangkan oleh Robert Boyle, Thomas Young, dan banyak lainnya. Pada 1733, Daniel Bernoulli menggunakan argumen statistika dalam mekanika klasik untuk menurunkan hasil termodinamika, memulai bidang mekanika statistik. Pada 1798, Benjamin Thompson mempertunjukkan konversi kerja mekanika

(11)

11

ke dalam panas, dan pada 1847 James Joule menyatakan hukum konservasi energi, dalam bentuk panas dan juga dalam energi mekanika. Sifat listrik dan magnetisme dipelajari oleh Michael Faraday, George Ohm, dan lainnya. Pada 1855, James Clerk Maxwell menyatukan kedua fenomena menjadi satu teori elektromagnetisme, dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Perkiraan dari teori ini bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Budaya penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan teori dan eksperimen.

Sejak abad XX, kebanyakan fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoritis atau fisika eksperimental saja, dan pada abad XX, sedikit saja yang berhasil dalam kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses. Teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaskan teori yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu contohnya adalah teori-M, teori populer dalam fisika energi-tinggi, karena eksperimen untuk mengujinya belum pernah disusun.

Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih besar daripada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya. Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai teori Chaos ditemukan pada abad XX, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori tersebut.

Riset dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar, mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan yang kita temui setiap hari, yang berasal dari

(12)

12

properti dan interaksi mutual dari atom. Bidang fisika atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual atom dan molekul, dan cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang fisika partikel, juga dikenal sebagai "fisika energi-tinggi", mempelajari properti partikel super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang membentuk benda lainnya. Terakhir, bidang astrofisika menerapkan hukum fisika

untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya dalam tata surya ke jagad raya secara keseluruhan. Riset fisika mengalami kemajuan konstan dalam banyak bidang, dan masih akan tetap begitu jauh di masa depan. Dalam fisika benda kondensi, masalah teoritis tak terpecahkan terbesar adalah penjelasan superkonduktivitas suhu-tinggi. Banyak usaha dilakukan untuk membuat spintronik dan komputer kuantum bekerja. Dalam fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk fisika di luar model standar telah mulai menghasilkan. Yang paling terkenal adalah penunjukan bahwa neutrino memiliki massa bukan-nol. Hasil eksperimen ini nampaknya telah menyelesaikan masalah solar neutrino yang telah berdirilama dalam fisika matahari. Fisika neutrino besar merupakan area riset eksperimen dan teori yang aktif. Dalam beberapa tahun ke depan, pemercepat partikel akan mulai meneliti skala energi dalam jangkauan TeV, yang di mana para eksperimentalis berharap untuk menemukan bukti untuk Higgs boson dan partikel supersimetri. Para teoris juga mencoba untuk menyatukan mekanika kuantum dan relativitas umum menjadi satu teori gravitasi kuantum, sebuah program yang telah berjalan selama setengah abad, dan masih belum menghasilkan buah. Kandidat atas berikutnya adalah Teori-M, teori superstring, dan gravitasi kuantum loop. Banyak fenomena astronomikal dan kosmologikal belum dijelaskan secara memuaskan, termasuk keberadaan sinar kosmik energi ultra-tinggi, asimetri baryon, pemercepatan alam semesta dan percepatan putaran anomali galaksi.

Meskipun banyak kemajuan telah dibuat dalam energi-tinggi, kuantum, dan fisika astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut sistem kompleks, chaos, atau turbulens masih dimengerti sedikit saja. Masalah rumit yang sepertinya dapat dipecahkan oleh aplikasi pandai dari dinamika dan mekanika, seperti pembentukan tumpukan pasir, "node" dalam air "trickling", teori katastrof, atau pengurutan-sendiri dalam koleksi heterogen yang bergetar masih tak terpecahkan. Fenomena rumit ini telah menerima perhatian yang semakin banyak sejak 1970-an untuk beberapa alasan, tidak lain dikarenakan kurangnya metode matematika modern dan komputer yang dapat menghitung sistem kompleks untuk dapat dimodelin dengan cara baru.

(13)

13

Hubungan antar disiplin dari fisika kompleks juga telah meningkat, seperti dalam pelajaran turbulens dalam aerodinamika atau pengamatan pola pembentukan dalam sistem biologi. Pada 1932, Horrace Lamb meramalkan: Saya sudah tua sekarang, dan ketika saya meninggal dan

pergi ke surga ada dua hal yang saya harap dapat diterangkan. Satu adalah elektrodinamika kuantum, dan satu lagi adalah gerakan turbulens dari fluida. Dan saya lebih optimis terhadap yang pertama.

Dalam fisika klasik membahas mengenai : - Mekanika Klasik

- Elektrodinamika Klasik - Termodinamika Klasik

a. Mekanika Klasik

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

⁄ dan momentum linear p yang didefinisikan oleh :

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

(14)

14

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

b. Elektrodinamika Klasik

Persamaan Maxwell adalah himpunan empat persamaan diferensial parsial yang mendeskripsikan sifat-sifat medan listrik dan medan magnet dan hubungannya dengan sumber-sumbernya, muatan listrik dan arus listrik, menurut teori elektrodinamika klasik. Keempat persamaan ini digunakan untuk menunjukkan bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Secara terpisah, keempat persamaan ini masing-masing disebut sebagai Hukum Gauss, Hukum Gauss untuk magnetisme, Hukum induksi Faraday, dan Hukum Ampere. Keempat persamaan ini dengan Hukum Lorentz merupakan kumpulan hukum lengkap dari elektrodinamika klasik.

Hukum Gauss menerangkan bagaimana muatan listrik dapat menciptakan dan mengubah medan listrik. Medan listrik cenderung untuk bergerak dari muatan positif ke muatan negatif. Hukum Gauss adalah penjelasan utama mengapa muatan yang berbeda jenis saling tarik-menarik, dan yang sama jenisnya tolak-menolak. Muatan-muatan tersebut menciptakan medan listrik, yang ditanggapi oleh muatan lain melalui gaya listrik. Hukum Gauss untuk magnetisme menyatakan tidak seperti listrik tidak ada partikel "kutub utara" atau "kutub selatan". Kutub-kutub utara dan Kutub-kutub-Kutub-kutub selatan selalu saling berpasangan.

Hukum induksi Faraday mendeskripsikan bagaimana mengubah medan magnet dapat menciptakan medan listrik. Ini merupakan prinsip operasi banyak generator listrik. Gaya mekanik (seperti yang ditimbulkan oleh air pada bendungan) memutar sebuah magnet besar, dan perubahan medan magnet ini menciptakan medan listrik yang mendorong arus listrik yang kemudian disalurkan melalui jala-jala listrik.

Memori inti magnetik An Wang (1954) adalah penerapan Hukum Ampere. Tiap inti magnetik merupakan satu bit. Hukum Ampere menyatakan bahwa medan magnet dapat ditimbulkan melalui dua cara: yaitu lewat arus listrik (perumusan awal Hukum Ampere), dan dengan mengubah medan listrik (tambahan Maxwell). Koreksi Maxwell terhadap Hukum

(15)

15

Ampere cukup penting: dengan demikian, hukum ini menyatakan bahwa perubahan medan listrik dapat menimbulkan medan magnet, dan sebaliknya.

Dengan demikian, meskipun tidak ada muatan listrik atau arus listrik, masih dimungkinkann buat memiliki gelombang osilasi medan magnet dan medan listrik yang stabil dan dapat menjalar terus-menerus. Keempat persamaan Maxwell ini mendeskripsikan gelombang ini secara kuantitatif, dan lebih lanjut lagi meramalkan bahwa gelombang ini mestilah memiliki laju tertentu yang universal. Laju ini dapat dihitung cukup dari dua konstanta fisika yang dapat diukur (konstanta elektrik dan konstanta magnetik).

Laju yang dihitung untuk radiasi elektromagnetik tepat sama dengan laju cahaya. Cahaya memang merupakan salah satu bentuk radiasi elektromagnetik (seperti juga sinar X, gelombang radio dan lain-lainnya). Dengan demikian, Maxwell memadukan dua bidang yang sebelumnya terpisah, elektromagnetisme dan optika.

c. Termodinamika Klasik

Termodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan yang membahas antara panas dan bentuk – bentuk energi lainnya. Michael A Saad dalam bukunya menerangkan Termodinamika merupakan sains aksiomatik yang berkenaan dengan transformasi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Energi dan materi sangat berkaitan erat, sedemikian eratnya sehingga perpindahan energi akan menyebabkan perubahan tingkat keadaan materi tersebut.

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

(16)

16

Nicolas Léonard Sadi Carnot (lahir di Paris, 1

Juni 1796 – meninggal di Paris, 24 Agustus 1832 pada umur 36 tahun).

Carnot menemukan dan merumuskan hukum kedua termodinamika dan memberikan model universal atas mesin panas, sebuah mesin, yang mengubah energi panas ke dalam bentuk energi lain, misalnya energi kinetik (sekarang bernama siklus Carnot). Karyanya yang paling utama adalah "Réflexions Sur La puissance Motrice du Feu" (Refleksi Daya Gerak

Api); terbit tahun 1824. Di dalamnya termuat sejumlah asas seperti siklus Carnot, mesin panas

Carnot, teorema Carnot, efisiensi termodinamika, dan lain-lain. Nicolas Sadi Carnot meninggal akibat penyakit kolera.

Ketika Carnot mulai menulis bukunya, mesin uap telah diakui secara luas di bidang ekonomi dan menjadi penting dalam dunia industri, tetapi belum ada studi ilmiah yang nyata. Newcomen telah menemukan mesin uap piston yang dioperasikan pertama lebih dari satu abad sebelumnya, pada 1712, sekitar 50 tahun setelah itu, James Watt membuat perbaikan yang bertanggung jawab untuk meningkatkan efisiensi dan kepraktisan mesin uap. Mesin Compound (mesin dengan lebih dari satu tahap ekspansi) sudah ditemukan. Pada tahun 1824 prinsip konservasi energi masih kurang berkembang dan kontroversial, dan formulasi yang tepat dari hukum pertama termodinamika masih lebih dari satu dekade, kesetaraan mekanis panas tidak akan dirumuskan selama dua dekade. Teori umum dari panas adalah teori kalori.

Tokoh-tokoh Fisika Klasik

A.

Nicolas Léonard Sadi Carnot

(17)

17

Mesin Carnot telah diuji coba, dengan cara meningkatkan tekanan uap dan penggunaan cairan, untuk meningkatkan efisiensi mesin. Dalam tahap awal pengembangan mesin, efisiensi mesin yang berguna itu mampu menapai peforma maksimal ketika jumlah bahan bakar dibakar hanya 3%.

Dalam model ideal Carnot, kalori diangkut dari suhu panas ke suhu dingin, dan menghasilkan energi, atau dapat diangkut kembali dengan membalik gerakan siklus, konsep ini kemudian dikenal sebagai reversibilitas termodinamika. Kemudian Carnot mendalilkan bahwa tidak ada kalori yang hilang. Proses yang benar-benar reversibel, mesin panas menggunakan reversibilitas siklus adalah mesin panas yang paling efisien. Bukti untuk ini adalah sebagai berikut: bayangkan kita memiliki dua tubuh besar, panas dan dingin. Jika kita beberapa mesin Carnot ini yang membuat aliran panas dari panas ke dingin, jumlah Q untuk setiap siklus, menghasilkan jumlah energi dilambangkan W. Jika kita menggunakan karya ini untuk daya komputer lain, tapi satu yang lebih efisien daripada mesin Carnot, bisa, menggunakan jumlah energi W setiap siklus, membuat jumlah panas, Q '> aliran Q dari dingin ke panas tubuh. Efek bersih adalah aliran Q'-Q panas dari dingin ke panas tubuh, sementara tidak ada pekerjaan bersih dilakukan. Ini akan melanggar hukum kedua termodinamika dan dengan demikian tidak mungkin. Hal ini membuktikan bahwa mesin Carnot adalah mesin panas yang paling efisien.

Benjamin Thompson (sering

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

Di masa kecilnya, Benjamin

Count Rumford

(18)

18

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

(19)

19

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

Julius Robert von Mayer (lahir di Heilbronn,

Baden-Württemberg, Jerman, 25 November 1814 – meninggal di Heilbronn, Baden-Württemberg, Jerman, 20 Maret 1878

Pada umur 63 tahun) adalah dokter dan fisikawan Jerman yang merupakan salah satu pemrakarsa termodinamika. Pada tahun 1841, ia mengucapkan pernyataan yang terkenal mengenai konservasi energi : “Energi tidak dapat diciptakan maupun

dimusnahkan.” Selama tahun 1842, Mayer mendeskripsikan

proses kimia vital yang kini disebut oksidasi sebagai sumber utama energi untuk semua makhluk hidup.

James Prescott Joule (lahir di Salford, Inggris, 24

Desember 1818 – meninggal di Greater Manchester, Inggris, 11 Oktober 1889

pada umur 70 tahun) ialah seorang ilmuwan Inggris. Ia dikenal sebagai perumus Hukum Kekekalan Energi, yang berbunyi, “Energi tidak dapat diciptakan ataupun

dimusnahkan.” Ia adalah seorang ilmuwan Inggris yang

berminat pada fisika. Dengan percobaan, ia berhasil membuktkan bahwa panas (kalori) tak lain adalah suatu bentuk energi. Dengan demikian ia berhasil mematahkan teori kalorik, teori yang menyatakan panas sebagai zat alir. Salah satu satuan energi—Joule—dinamai atasnya.

Julius Robert von Mayer

1. James Prescott Joule

(20)

20

Pada tahun 1840, James menerbitkan sebuah karya ilmiah tentang panas yang dihasilkan oleh arus listrik. Lalu pada tahun 1843, ia menerbitkan kelanjutan karya ilmiahnya tentang bagaimana mengubah kerja menjadi panas. Ia melakukan eksperimen menggunakan roda berpedal. Akhirnya dari situ James merumuskan konsep fisika mengenai kesetaraan energi mekanik dan energi panas.

Empat tahun kemudian, ia berhasil merumuskan hukum kekekalan energi, yang merupakan hukum pertama dari hukum termodinamika. Hukum itu menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tapi dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya.

Pada tahun 1847 James bertemu dengan Lord Kelvin atau William Thomson, di acara diskusi sains. Lord Kelvin tertarik dengan penemuan-penemuan James dan karya-karya ilmiah yang pernah dipublikasikan. Ia pun mengajak James untuk bekerja sama. Dari kerja samanya, maka lahirlah suatu konsep fisika yang disebut Efek Joule-Thomson. Efek Joule-Thomson lalu berkembang menjadi ilmu yang memelajari tentang sifat materi pada suhu sangat rendah. Ilmu itu disebut Kriogenik.

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (lahir

di Potsdam, Kerajaan Prusia, 31 Agustus 1821 – meninggal di Charlottenburg, Kekaisaran Jerman, 8 September 1894

pada umur 73 tahun) adalah fisikawan Jerman yang banyak memberikan sumbangan kepada ilmu pengetahuan modern. Ia juga dikenal akan sumbangsihnya mengenai konservasi energi.

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

Herman von Helmholtz

(21)

21

Helmholtz dilahirkan dalam sebuah keluarga miskin, ayahnya adalah seorang instruktur filsafat dan sastra di sebuah gimnasium di kampung halamannya di Potsdam, Jerman. Di rumah, ayahnya mengajarinya bahasa Latin, Yunani, Prancis, Italia, Ibrani, dan Arab, serta ide-ide filosofis Immanuel Kant dan Fichte JG (yang adalah seorang teman keluarga).

Dengan latar belakang ini, Helmholtz masuk sekolah dengan perspektif yang luas. Meskipun ia menyatakan minat dalam ilmu, ayahnya tidak mampu untuk mengirimnya ke universitas; sebaliknya, ia dibujuk untuk belajar kedokteran, daerah yang akan memberikan dia dengan bantuan pemerintah. Sebagai imbalannya, Helmholtz diharapkan untuk menggunakan keterampilan medis untuk kebaikan pemerintah - terutama di rumah sakit tentara.

Helmholtz memasuki Friedrich Wilhelm Institute di Berlin pada tahun 1898, menerima MD-nya empat tahun kemudian. Setelah lulus ia langsung ditugaskan untuk tugas militer, berlatih sebagai dokter bedah untuk tentara Prusia. Setelah beberapa tahun tugas aktif ia diberhentikan, bebas untuk mengejar karir di akademisi. Pada 1848 dia mendapatkan posisi sebagai dosen di Berlin Academy of Arts. Hanya setahun kemudian ia ditawari guru besar di Universitas Konigsberg, mengajar fisiologi. Selama dua puluh dua tahun berikutnya ia pindah ke universitas di Bonn dan Heidelberg, dan selama waktu ini ia melakukan hismajor bekerja di bidangkedokteran.

Helmholtz mulai mempelajari mata manusia, tugas itu semakin sulit karena kurangnya peralatan medis yang tepat. Dalam rangka untuk lebih memahami fungsi mata ia menemukan ophthalmoscope, sebuah perangkat yang digunakan untuk mengamati retina. Diciptakan pada tahun 1851, ophthalmoscope - dalam bentuk yang sedikit dimodifikasi - masih digunakan oleh spesialis mata modern. Helmholtz juga merancang deviceused untuk mengukur kelengkungan mata disebut ophthalmometer. Menggunakan perangkat ini ia mengajukan teori visi tiga warna yang pertama kali diusulkan oleh Thomas Young. Teori ini, sekarang disebut teori Young-Helmholtz, membantu dokter mata untuk memahami sifat buta warna dan penderitaan lainnya.

Penasaran dengan inner organ-organ indera, Helmholtz melanjutkan untuk mempelajari telinga manusia. Menjadi pianis ahli, dia sangat peduli dengan cara telinga lapangan dibedakan dan nada. Dia menyarankan bahwa telinga bagian dalam ini disusun sedemikian rupa untuk menyebabkan resonations pada frekuensi. Ini memperbolehkan telinga untuk membedakan nada yang sama, nada, dan warna nada, suchas catatan identik dimainkan oleh dua instrumen yang berbeda.

(22)

22

Pada tahun 1852 Helmholtz melakukan apa yang mungkin paling penting selama ia bekerja sebagai dokter: pengukuran kecepatan impuls saraf. Sudah assumed that pengukuran tersebut tidak akan pernah bisa diperoleh oleh ilmu pengetahuan, karena speedwas terlalu besar untuk instrumen penangkap. Beberapa dokter bahkan menggunakan ini membuktikan bahwa organisme hidup yang didukung oleh bawaan "kekuatan vital" daripada energi. Helmholtz menyangkal ini dengan merangsang saraf otot neara pertama katak dan kemudian lebih jauh; ketika stimulus itu jauh dari otot, itu dikontrak hanya sedikit lebih lambat. Setelah perhitungan sederhana Helmholtz mengumumkan kecepatan impuls dalam sistem saraf menjadi sekitar sepersepuluh kecepatan suara.

Setelah menyelesaikan banyak pekerjaan pada fisiologi sensorik yang menarik baginya, Helmholtz menemukan dirinya bosan dengan obat-obatan. Pada tahun 1868 ia memutuskan untuk kembali ke cinta pertamanya - ilmu fisik. Namun, itu tidak sampai 1870 bahwa kursi yang ditawarkan di Universitas telah ditolak oleh Gustav Kirchhoff. Pada saat itu, Helmholtz telah menyelidiki terobosan penelitian pada energetika.

Konsep konservasi energi diperkenalkan oleh Julius Mayer pada tahun 1842, tapi Helmholtz tidak menyadari pekerjaan Mayer. Helmholtz melakukan penelitian sendiri pada energi, mendasarkan teorinya pada pengalaman sebelumnya dengan muscles.It dapat diamati bahwa panas hewan dihasilkan oleh aksi otot, serta reaksi kimia dalam otot bekerja.

Helmholtz percaya bahwa energi ini berasal dari makanan dan makanan yang mendapat energi dari matahari. Dia mengusulkan bahwa energi tidak dapat diciptakan secara spontan, atau bisa itu menghilang - itu digunakan atau dilepaskan sebagai panas. Penjelasan ini jauh lebih jelas andmore rinci daripada yang ditawarkan oleh Mayer, dan Helmholtz sering dianggap sebagai pencetus sebenarnya dari konsep konservasi energi.

Sementara ini tidak diragukan lagi warisan terbesar Helmholtz, dia juga mulai beberapa penelitian yang kemudian diselesaikan oleh ilmuwan lain. Dia maju hipotesis numberof pada radiasi elektromagnetik, berspekulasi bahwa itu terletak jauh intothe rentang terlihat dari spektrum. Garis penelitian kemudian dilanjutkan, sangat berhasil, oleh salah satu mahasiswa Helmholtz, Heinrich Hertz Rudolph, penemu gelombang radio. Teori Helmholtz di elektrolisis juga dasar untuk pekerjaan di masa depan dilakukan oleh Svante Arrhenius Agustus.

(23)

23

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

Rudolf Julius Emanuel Clausius (lahir 2 Januari 1822 – 24

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

William Thomson (Lord kelvin) lahir pada 26 juni 1824 di

Belfast, dalam keluarga Dr. James Thomson, seorang guru matematika dan rekayasa. Pada tahun 1832 ayahnya, Dr James Thomson, menjadi guru besar matematika di Glasgow. Selanjutnya, keluarga pindah ke kota yang jauh lebih besar dari Glasgow pada tahun berikutnya. Dari sana, William Thomson dan saudara-saudaranya diperkenalakan dengan pengalaman kosmopolitan yang lebih luas. Mereka menghabiskan musim panas 1839 di London dan mengambil kursus bahasa Perancis di Paris. Mereka menghabiskan tahun berikutnya di jerman dan Belanda, belajar bahasa Jerman dan Belanda. Saat memulai studinya di Universitas Glasgow pada tahun 1834 William Thomson baru berusia sepuluh tahun.

Rudolf Julius Emanuel

Clausius

.

William Thomson (Lord kelvin)

(24)

24

Enam tahun kemudian pada tahun 1840, Thomson memenangkan hadiah kelas dalam astronomi dan esainya. "Esai tentang Sosok Bumi-nya” menunjukkan kreativitas dan kemampuannya untuk analisis matematika. Dengan berbagai karya yang diterbitkan dalam fisika dan termodinamika. Dengan berbagai karya yang diterbitkan dalam fisika dan termodinamika 1847, Thomson telah memperoleh reputasi sebagai ilmuwan menjanjikan.

Pada tahun 1848 Thomson mengusulkan skala temperatur absolut. Ia menduga bahwa titik ketiadaan mutlak dari semua energi panas dapat tercapai, dimana tidak ada panas lebih lanjut dapat hilang oleh suatu benda. Poin ini disebut nol absolut. Menurut definisi, itu didalilkan sebagai nol pada skala suhu tubuhnya. Titik acuan kedua adalah tripel air, kombinasi hanya suhu dan tekanan atmosfer dimana air cair, es padat, dan uap dapat hidup berdampingan dalam satu kesetimbangan yabg stabil. Titik tripel air secara kasar setara dengan nol derajat Celcius di (0,01 derajat celcius harus tepat). Untuk skala suhu tubuhnya, Thomson menggunakan interval yang sama sebagai skala Celcius, yang membuat dua skala mudah digunakan bersama-sama, Suhu suatu nol mutlak nol kelvin , atau -273,15 derajat Celcius.

Skala Kelvin (simbol : K) adalah skala suhu di mana nol absolut didefinisikan sebagai 0 K. Satuan untuk skala Kelvin adalah kelvin (lambang K), dan merupakan salah satu dari tujuh unit dasar SI. Satuan kelvin didefinisikan oleh dua fakta: nol kelvin adalah nol absolut (ketika gerakan molekuler berhenti, dalam termodinamika), dan satu kelvin adalah pecahan 1/273,16 dari suhu termodinamik triple point air (0,01 °C). Skala suhu Celsius kini didefinisikan berdasarkan kelvin.

Kelvin dinamakan berdasarkan seorang fisikawan dan insinyur Inggris, William Thomson, 1st Baron Kelvin (1824–1907). Tidak seperti derajat Fahrenheit dan derajat Celsius, kelvin tidak berarti atau ditulis sebagai derajat.

Perkataan kelvin sebagai unit SI ditulis dengan huruf kecil k (kecuali pada awal kalimat), dan tidak pernah diikuti dengan kata derajat, atau simbol °, berbeda dengan Fahrenheit dan Celsius. Ini karena kedua skala yang disebut terakhir adalah skala ukuran sementara kelvin adalah unit ukuran. Ketika kelvin diperkenalkan pada tahun 1954 (di Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran (CGPM) ke-10, Resolusi 3, CR 79), namanya adalah "derajat kelvin" dan ditulis °K; kata "derajat" dibuang pada 1967 (CPGM ke-13, Resolusi 3, CR 104).

Perhatikan bahwa simbol unit kelvin selalu menggunakan huruf besar K dan tidak pernah dimiringkan. Tidak seperti skala suhu yang menggunakan simbol derajat, selalu ada spasi di

(25)

25

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

Christian Doppler (1803-1853) adalah seorang

fisikawan dan matematikawan asal Austria. Doppler terkenal atas kontribusinya dalam menyusun prinsip tentang sebuah fenomena yang dinamakan Efek Doppler. Christian Doppler dilahirkan di Salzburg, Austria. Karena kondisi fisiknya yang lemah, ia tidak mampu meneruskan usaha pandai batu milik ayahnya. Doppler mempelajari filsafat di Salzburg, serta matematika-fisika di Universitas Teknologi Vienna (Vienna University of Technology) dan Universitas Vienna (University of Vienna). Pada tahun 1835, Doppler mendapatkan posisi akademis di sebuah perguruan tinggi yang sekarang bernama Universitas Teknik Ceko (Czech Technical University). Selama bekerja, ia banyak mempublikasikan makalah ilmiah, namun kurang populer dihadapan murid-muridnya karena metode belajarnya yang dinilah keras. Ia menikah pada tahun 1836, dan dari pernikahannya, Doppler memperoleh 5 orang anak.

Pada tahun 1842, Doppler mempublikasikan makalah ilmiah yang berjudul ((Jerman))

Über das farbige Licht der Doppelsterne (Tentang Cahaya Bewarna yang Dipancarkan oleh Dua Buah Bintang).

Makalah tersebut dipublikasikan kepada Perhimpuan Ilmu Pengetahuan Bohemia. Dalam makalah tersebut, dikemukakan sebuah teori bahwa terdapat perbedaan frekuensi suara dari benda yang bergerak, ketika terdengar oleh pendengar yang bergerak dan diam. Teori ini juga dapat menjelaskan tampilan warna pada bintang yang bergerak relatif terhadap Bumi.

Doppler meninggalkan Praha pada tahun 1847. Pada tahun 1850, Doppler ditunjuk sebagai ketua Istitut Fisika Eksperimental di Universitas Vienna. Salah satu muridnya ketika ia mengajar disitu adalah Gregor Mendel, yang berkontribusi besar dalam ilmu genetika.

Christian Doppler

(26)

26

Thomas Alva Edison dilahirkan di Milan, Ohio pada tanggal 11

Februari 1847. Tahun 1854 orang tuanya pindah ke Port Huron, Michigan. Edison pun tumbuh besar di sana. Sewaktu kecil Edison hanya sempat mengikuti sekolah selama 3 bulan. Gurunya memperingatkan Edison kecil bahwa ia tidak bisa belajar di sekolah sehingga akhirnya Ibunya memutuskan untuk mengajar sendiri Edison di rumah. Kebetulan ibunya berprofesi sebagai guru. Hal ini dilakukan karena ketika di sekolah Edison termasuk murid yang sering tertinggal dan ia dianggap sebagai murid yang tidak berbakat. Meskipun tidak sekolah, Edison kecil menunjukkan sifat ingin tahu yang mendalam dan selalu ingin mencoba. Sebelum mencapai usia sekolah dia sudah membedah hewan-hewan, bukan untuk menyiksa hewan-hewan tersebut, tetapi murni didorong oleh rasa ingin tahunya yang besar. Pada usia sebelas tahun Edison membangun laboratorium kimia sederhana di ruang bawah tanah rumah ayahnya. Setahun kemudian dia berhasil membuat sebuah telegraf yang meskipun bentuknya primitif tetapi bisa berfungsi.

Tentu saja percobaan-percobaan yang dilakukannya membutuhkan biaya yang lumayan besar. Untuk memenuhi kebutuhannya itu, pada usia dua belas tahun Edison bekerja sebagai penjual koran dan permen di atas kereta api yang beroperasi antara kota Port Huron dan Detroit. Agar waktu senggangnya di kereta api tidak terbuang percuma Edison meminta ijin kepada pihak perusahaan kereta api, “Grand Trunk Railway”, untuk membuat laboratorium kecil di salah satu gerbong kereta api. Di sanalah ia melakukan percobaan dan membaca literatur ketika sedang tidak bertugas.

Tahun 1861 terjadi perang saudara antara negara-negara bagian utara dan selatan. Topik ini menjadi perhatian orang-orang. Thomas Alva Edison melihat peluang ini dan membeli sebuah alat cetak tua seharga 12 dolar, kemudian mencetak sendiri korannya yang diberi nama “Weekly Herald”. Koran ini adalah koran pertama yang dicetak di atas kereta api dan lumayan laku terjual. Oplahnya mencapai 400 sehari.

Thomas Alva Edison

(27)

27

Pada masa ini Edison hampir kehilangan pendengarannya akibat kecelakaan. Tetapi dia tidak menganggapnya sebagai cacat malah menganggapnya sebagai keuntungan karena ia banyak memiliki waktu untuk berpikir daripada untuk mendengarkan pembicaraan kosong.

Tahun 1868 Edison mendapat pekerjaan sebagai operator telegraf di Boston. Seluruh waktu luangnya dihabiskan untuk melakukan percobaan-percobaan tehnik. Tahun ini pula ia menemukan sistem interkom elektrik.

Thomas Alva Edison mendapat hak paten pertamanya untuk alat electric vote recorder tetapi tidak ada yang tertarik membelinya sehingga ia beralih ke penemuan yang bersifat komersial. Penemuan pertamanya yang bersifat komersial adalah pengembangan stock ticker. Edison menjual penemuaannya ke sebuah perusahaan dan mendapat uang sebesar 40000 dollar. Uang ini digunakan oleh Edison untuk membuka perusahaan dan laboratorium di Menlo Park, New Jersey. Di laboratorium inilah ia menelurkan berbagai penemuan yang kemudian mengubah pola hidup sebagian besar orang-orang di dunia.

Tahun 1877 ia menemukan phonograph. Pada tahun ini pula ia menyibukkan diri dengan masalah yang pada waktu itu menjadi perhatian banyak peneliti: lampu pijar. Edison menyadari betapa pentingnya sumber cahaya semacam itu bagi kehidupan umat manusia. Oleh karena itu Edison mencurahkan seluruh tenaga dan waktunya, serta menghabiskan uang sebanyak 40.000 dollar dalam kurun waktu dua tahun untuk percobaan membuat lampu pijar. Persoalannya ialah bagaimana menemukan bahan yg bisa berpijar ketika dialiri arus listrik tetapi tidak terbakar. Total ada sekitar 6000 bahan yang dicobanya. Melalui usaha keras Edison, akhirnya pada tanggal 21 Oktober 1879 lahirlah lampu pijar listrik pertama yang mampu menyala selama 40 jam.

Masih banyak lagi hasil penemuan Edison yang bermanfaat. Secara keseluruhan Edison telah menghasilkan 1.039 hak paten. Penemuannya yang jarang disebutkan antara lain : telegraf cetak, pulpen elektrik, proses penambangan magnetik, torpedo listrik, karet sintetis, baterai alkaline, pengaduk semen, mikrofon, transmiter telepon karbon dan proyektor gambar bergerak.

Thomas Edison juga berjasa dalam bidang perfilman. Ia menggabungkan film fotografi yang telah dikembangkan George Eastman menjadi industri film yang menghasilkan jutaan dolar seperti saat ini. Dia pun membuat Black Maria, suatu studio film bergerak yang dibangun pada jalur berputar. Melewati tahun 1920-an kesehatannya kian memburuk dan beliau meninggal dunia pada tanggal 18 Oktober 1931 pada usia 84 tahun.

(28)

28

Augustin-Jean Fresnel (lahir di Perancis 1788-1827), adalah

seorang insinyur Perancis dan fisikawan yang memberikan kontribusi signifikan terhadap pembentukan teori optik gelombang. Fresnel mempelajari perilaku cahaya baik secara teori dan eksperimen. Dia mungkin paling dikenal sebagai penemu lensa Fresnel, pertama kali diadopsi dalam mercusuar ketika dia menjadi komisaris Prancis mercusuar, dan ditemukan di banyak aplikasi saat ini. Persamaan Fresnel pada gelombang dan reflektifitas juga membentuk dasar untuk banyak aplikasi di komputer grafis saat ini.

Fresnel adalah anak dari seorang arsitek, lahir di Broglie (Eure). Kemajuan fresnel dalam pembelajaran dapat dikatakan lambat, sebab ia masih tidak bisa membaca ketika berusia delapan tahun. Pada usia tiga belas tahun dia masuk ke École Centrale di Caen, dan pada usia enam belas tahun dia belajar di École Polytechnique, di mana ia dibebaskan dirinya dengan perbedaan. Dari sana ia pergi ke École des Ponts et Chaussées.

Dia hanya tidak memperoleh pengakuan dari publik selama hidupnya untuk pekerjaannya di bidang ilmu optik. Beberapa surat harian tidak dicetak oleh Académie des Sciences sampai bertahun-tahun setelah kematiannya. Tapi saat ia menulis kepada Young pada tahun 1824 : dalam dirinya sendiri "yang sensibilitas, atau kesombongan itu, yang orang sebut cinta kemuliaan" telah tumpul. "Semua pujian," katanya, "yang saya terima dari Arago, Laplace dan Biot pernah memberi saya begitu banyak kesenangan karena berbagai penemuan dan kebenaran teori, atau konfirmasi dari perhitungan dengan eksperimen".

Dia menghabiskan sebagian besar hidupnya di Paris, dan meninggal karena TBC di Ville-d'Avray, dekat Paris. Ia menjabat sebagai insinyur berturut-turut di departemen Vendée, Drôme dan Ille-et-Vilaine, tapi setelah didukung Bourbon pada tahun 1814 ia kehilangan pengangkatannya pada Napoleon kembali berkuasa. Ia tampaknya mulai penelitiannya di optik sekitar 1.814, ketika ia mempersiapkan sebuah makalah tentang penyimpangan cahaya,

Augustin-Jean Fresnel

(29)

29

meskipun itu tidak pernah dipublikasikan. Pada tahun 1815, pada pemulihan kedua monarki, ia memperoleh jabatan sebagai engineer di Paris.

Pada 1818 ia menulis sebuah memoar tentang difraksi, di mana dia menerima hadiah dari Académie des Ilmu di Paris pada tahun berikutnya. Dia adalah yang pertama untuk membangun jenis khusus lensa, sekarang disebut lensa Fresnel, sebagai pengganti cermin di mercusuar.

Pada tahun 1819, ia dinominasikan untuk menjadi komisaris mercusuar. Pada tahun 1823 ia secara aklamasi terpilih sebagai anggota akademi, dan pada tahun 1825 ia menjadi anggota dari Royal Society of London. Pada 1827, saat sakit terakhirnya, Royal Society of London diberikan kepadanya Rumford Medal. Pada 1818 ia menerbitkan Memoir-nya pada Difraksi Cahaya, disampaikan kepada Akademi ilmu pengetahuan dalam 1818.

Penemuannya dan pemotongan matematika, membangun kerja eksperimental oleh

Thomas Young, memperpanjang teori gelombang cahaya untuk kelas besar fenomena optik,

khususnya, untuk properti double-bias Islandia Spar, atau kalsit. Pada tahun 1817, Young telah mengusulkan komponen melintang kecil terhadap cahaya, sementara namun tetap mempertahankan komponen memanjang yang jauh lebih besar. Fresnel, pada tahun 1821, mampu menunjukkan v metode matematika yang polarisasi dapat dijelaskan hanya jika cahaya itu seluruhnya melintang, tanpa getaran memanjang apapun. Ia mengusulkan eter tarik hipotesis untuk menjelaskan kurangnya variasi dalam pengamatan astronomi.

Ia menggunakan dua cermin datar logam, membentuk satu sama lain sudut hampir 180 °, memungkinkan dia untuk menghindari efek difraksi yang disebabkan (oleh lubang) dalam percobaan FM Grimaldi pada gangguan. Hal ini memungkinkan dia untuk meyakinkan menjelaskan fenomena interferensi sesuai dengan teori gelombang. Dengan François Arago ia mempelajari hukum gangguan sinar terpolarisasi. Ia memperoleh cahaya terpolarisasi sirkuler dengan cara belah ketupat kaca, yang dikenal sebagai belah ketupat Fresnel, memiliki sudut tumpul dari 126 ° dan sudut akut dari 54 °.

Hukum Fresnel-Arago tiga undang-undang yang meringkas beberapa sifat yang lebih

penting dari interferensi antara terang negara bagian yang berbeda dari polarisasi sebagai berikut :

(30)

30

2. Dua koheren gelombang paralel terpolarisasi linier akan campur tangan dalam cara yang

sama seperti cahaya alami.

3. Kedua konstituen ortogonal negara terpolarisasi linier cahaya alami tidak dapat

mengganggu untuk membentuk pola interferensi mudah diamati, bahkan jika diputar ke posisi (karena mereka tidak koheren).

Persamaan Fresnel menggambarkan perilaku cahaya ketika bergerak antara media yang berbeda indeks bias. Ketika bergerak cahaya dari media indeks bias n1 diberikan menjadi media kedua dengan indeks bias n2, baik refleksi dan refraksi cahaya dapat terjadi.

Persamaan difraksi Fresnel adalah perkiraan Kirchhoff-Fresnel difraksi yang dapat diterapkan pada propagasi gelombang di lapangan dekat. Hal ini digunakan untuk menghitung pola difraksi yang diciptakan oleh gelombang melewati lobang atau sekitar obyek, ketika dilihat dari relatif dekat dengan objek. Sebaliknya pola difraksi di daerah medan jauh diberikan oleh persamaan difraksi Fraunhofer.

(31)

31

Michael Faraday (lahir di Newington Butts, Inggris, 22

September 1791 – meninggal di Pengadilan Hampton, Middlesex, Inggris, 25 Agustus 1867 pada umur 75 tahun) ialah ilmuwan Inggris yang mendapat julukan "Bapak Listrik", karena berkat usahanya listrik menjadi teknologi yang banyak gunanya. Ia mempelajari berbagai bidang ilmu pengetahuan, termasuk elektromagnetisme dan elektrokimia. Dia juga menemukan alat yang nantinya menjadi pembakar Bunsen, yang digunakan hampir di seluruh laboratorium sains sebagai sumber panas yang praktis. Efek magnetisme menuntunnya menemukan ide-ide yang menjadi dasar teori medan magnet. Ia banyak memberi ceramah untuk memopulerkan ilmu pengetahuan pada masyarakat umum. Pendekatan rasionalnya dalam mengembangkan teori dan menganalisis hasilnya amat mengagumkan.

Michael Faraday dilahirkan di Newington Butts, London, Britania Raya. Keluarganya pindah ke London pada musim dingin tahun 1790. Dan pada musim semi tahun itu Faraday dilahirkan. Faraday adalah anak ketiga dari 4 bersaudara yang hanya sedikit mengenyam pendidikan formal. Pada usia 14 tahun ia magang sebagai penjual dan penjilid buku. Selama tujuh tahun bekerja sebagai penjual dan penjilid buku memberikan ia banyak kesempatan untuk membaca banyak buku dan pada masa inilah ia mengembangkan rasa keingintahuannya pada sains. Pada Usia 20 tahun ia berhenti magang dan menghadiri kuliah yang disampaikan oleh Humpry Davy. Dari situlah ia kemudian berhubungan dengan Davy dan akhirnya menjadi asisten Davy saat ilmuwan itu mengalami gangguan pada penglihatannya akibat dari nitrogen trichloride. Dan dari sinilah ia akhrinya memulai kisah hidupnya yang luar biasa.

Faraday memulai kerjanya pada bidang Kimia adalah saat sebagai asisten Humphry Davy. Ia berhasil menemukan zat Klorin Dan Karbon. Ia juga berhasil mencairkan beberapa gas, menyelidiki campuran baja dan membuat beberapa jenis kaca baru yang dimaksudkan untuk tujuan optika. Faraday adalah orang yang pertama menemukan Bunsen Burner. Yang kini telah digunakan secara luas diseluruh dunia. Faraday secara ektensif bekerja pada bidang kimia. Menemukan zat kimia lainnya yaitu Benzena dan mencairkan gas klorin. Pencairan gas klorin

Michael Faraday

(32)

32

bertujuan untuk menetapkan bahwa gas adalah uap dari cairan yang memiliki titik didih rendah dan memberikan konsep dasar yang lebih pasti tentang pengumpulan molekul. Ia juga telah menentukan komposisi dari klorin klatrat hidrat. Faraday adalah penemu Hukum Elektrolisis dan mempopulerkan istilah anode, katode, elektrode serta ion. Ia juga adalah orang pertama yang mempelajari tentang logam nanopartikel.

Faraday menjadi terkenal berkat karyanya mengenai kelistrikan dan magnet. Eksperimen pertamanya ialah membuat konstruksi tumpukan volta dengan 7 uang setengah sen, ditumpuk bersama dengan 7 lembaran seng serta 6 lembar kertas basahan air garam. Dengan konstruksi ini ia berhasil menguraikan magnesium sulfat.

Pada tahun 1821 Hans Christian Ørsted mempublikasikan fenomena elektromagnetisme. Dari sinilah Faraday kemudian memulai penelitian yang bertujuan untuk membuat alat yang dapat menghasilkan "rotasi elektromagnetik". Salah satu alat yang berhasil ia ciptakan adalah homopolar motor, pada alat ini terjadi gerakan melingkar terus-menerus yang ditimbulkan oleh gaya lingakaran magnet mengelilingi kabel yang diperpanjang hingga ke dalam genangan merkuri dimana sebelumnya sudah diletakan sebuah magnet pada genangan tersebut, maka kabel akan berputar mengelilingi magnet apabila dialiri arus listrik dari baterai. Penemuan inilah yang menjadi dasar dari teknologi elektromagnetik saat ini.

Faraday membuat terobosan baru ketika ia melilitkan dua kumparan kabel yang terpisah dan menemukan bahwa kumparan pertma akan dilalui oleh arus, sedangkan kumparan kedua dimasukan arus. Inilah yang saat ini dikenal sebagai induksi timbal-balik. Hasil percobaan ini menghasilkan bahwa "perubahan pada medan magnet dapat menghasilkan medan listrik" yang kemudian dibuat model matematikanya oleh James Clerk Maxwell dan dikenal sebagai Hukum Faraday.

Pada tahun 1845 Faraday menemukan bahwa bahwa banyak materi menunjukan penolakan yang lemah dari sebuah medan listrik. Peristiwa inilah yang ia beri nama

Diagmatisme. Faraday juga menemukan bahwa bidang polarisasi dari cahaya terpolarisasi linier

dapat diputar dengan penerapan dari sebuah bidang magnet eksternal searah dengan arah gerak cahaya. Inilah yang disebut dengan Efek Faraday.

Kemudian pada tahun 1862, Faraday menggunakan sebuah spektroskop untuk mencari perbedaan perubahan cahaya, perubahan dari garis-garis spektrum dengan menerapkan medan magnetik. Tetapi peralatan yang dia gunakan pada saat itu belum memadai, sehingga tak cukup

(33)

33

untuk menentukan perubahan spektrum yang terjadi. Kemudian penelitian ini dilanjutkan oleh

Peter Zeeman kemudian ia mempublikasikan hasilnya pada tahun 1897 dan menerima nobel

fisika tahun 1902 berkat refrensi dari Faraday.

Hukum Faraday I

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

Rumus = m = e . i . t / 96.500 Keterangan:

q = i . t

m = massa zat yang dihasilkan (gram) e = berat ekivalen = Ar/ Valens i= Mr/Valensi

i = kuat arus listrik (amper)

t = waktu (detik)

q = muatan listrik (coulomb)

Hukum Faraday II

"Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda (terbentuk pada masing-masing elektroda) oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan

sebanding dengan berat ekiuvalen masing-masing zat tersebut."

Rumus = m1 : m2 = e1 : e2 Keterangan :

m=massa zat (garam)

(34)

34

James Clerk Maxwell (lahir di

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

Fisikawan Inggris kesohor James Clerk Maxwell ini terkenal melalui formulasi empat pernyataan yang menjelaskan hukum dasar listrik dan magnet. Kedua bidang ini sebelum Maxwell sudah diselidiki lama sekali dan sudah sama diketahui ada kaitan antar keduanya. Namun, walau pelbagai hukum listrik dan kemagnetan sudah diketemukan dan mengandung kebenaran dalam beberapa segi, sebelum Maxwell, tak ada satu pun dari hukum-hukum itu yang merupakan satu teori terpadu. Dalam dia punya empat perangkat hukum yang dirumuskan secara ringkas (tetapi punya bobot tinggi), Maxwell berhasil menjabarkan secara tepat perilaku dan saling hubungan antara medan listrik dan magnet.

Dengan begitu dia mengubah sejumlah besar fenomena menjadi satu teori tunggal yang dapat dijadikan pegangan. Pendapat Maxwell telah jadi anutan pada abad sebelumnya secara luas baik di sektor teori maupun dalam praktik ilmu pengetahuan.

Nilai terpenting dari pendapat Maxwell yang baru itu adalah : banyak persamaan umum yang bisa terjadi dalam semua keadaan. Semua hukum-hukum listrik dan magnet yang sudah ada