MAKALAH MEKANIKA KUANTUM
X – MM1
Nama Anggota:
- Aris
Indah P
- Dewi
Sarah
- Endang
Sisworo
- Indah
Sri R
- Ivan
Dwi N
- M.
Sayyidul I
- Ridwan
Ahmad
- Wiwin
Winda S
- Kholifatur
R
SMK BANI MUSLIM PATI
KATA PENGANTAR
Segala puji
hanya milik Allah SWT. Shalawat dan salam
selalu tercurahkan kepada Rasulullah SAW. Berkat limpahan dan
rahmat-Nya penyusun mampu menyelesaikan tugas makalah
Kimia, Makalah ini merupakan tugas kimia yang harus kami selesaikan di kelas X.
Makalah ini membahas
segala hal yang berkaitan dengan pekembangan teori atom penulis sangat berharap
karya tulis ini dapat membantu kita untuk memahami pelajaran kimia
Dalam penyusunan tugas
atau materi ini, tidak sedikit hambatan yang penulis hadapi. Namun penulis
menyadari bahwa kelancaran dalam penyusunan materi ini tidak lain berkat
bantuan, dorongan, dan bimbingan orang tua, sehingga kendala-kendala penulis
dapat teratasi.
Semoga makalah ini
dapat memberikan wawasan yang lebih luas dan menjadi sumbangan pemikiran kepada
pembaca khususnya para siswa. kami sadar bahwa makalah ini masih banyak
kekurangan dan jauh dari sempurna. Untuk itu, kepada guru
pembimbing saya meminta masukannya demi
perbaikan pembuatan makalah kami di masa
yang akan datang dan mengharapkan kritik dan saran dari para
pembaca.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Mekanika
kuantum merupakan paradigma sains revolusioner yang tidak terlepas dari
teori-teori atom periode sebelumnya. Mekanika kuantum merupakan cabang dari
fisika dasar yang mempelajari perilaku materi dan energi pada skala atomik dan
partikel-partikel subatomik atau gelombang sebagai bentuk revolusi dari fisika
klasik. Dasar teori mekanika kuantum adalah energi yang tidak kontinyu. Hal ini
bertentangan dengan fisika klasik yang berasumsi bahwa energi itu
berkesinambungan. Pengembangan mekanika kuantum dimulai abad 20, dimana
perumusan-perumusan mekanika klasik tidak mampu menjelaskan gejala-gejala
fisika yang bersifat mikroskopis dan bergerak dengan kecepatan yang mendekati
kecepatan cahaya. Oleh karena itu, diperlukan cara pandang yang berbeda dengan
sebelumnya dalam menjelaskan gejala fisika tersebut. Fisika kuantum 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 mekanika kuantum dan ditemukannya konsep
dualisme partikel-gelombang yang dipostulatkan oleh Louis De Broglie sebagai
bentuk perbaikan dari kelemahan teori atom Niels Henrik David Bohr, kemudian
dilanjutkan dengan persamaan Heissenbergh dan asas ketidakpastian Heissenbergh,
serta persamaan Schrodinger. Perkembangan teori atom menunjukkan adanya
perubahan konsep susunan atom dan reaksi kimia antaratom.
1.3 Tujuan
Makalah
Adapun tujuan pembuatan
makalah ini adalah sebagai berikut :
- Mengetahui
sejarah awal munculnya teori mekanika kuantum.
- Mengetahui
perkembangan teori mekanika kuantum.
- Mengetahui
tokoh-tokoh yang melatarbelakangi munculnya mekanika kuantum.
- Mengetahui
eksperimen-eksperimen yang mendasari perkembangan mekanika kuantum.
- Mengetahui
kelebihan dan kelemahan mekanika kuantum
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 pengertian mekanika kuantum
Pengertian mekanika
kuantum menurut wikipedia adalah cabang dasar fisika yang
menggantikan mekanika klasik pada tataran atom dan subatom.
Ilmu ini memberikan kerangka matematika untuk
berbagai cabang fisika dan kimia, termasuk fisika atom, fisika
molekular, kimia
komputasi, kimia kuantum, fisika
partikel, dan fisika nuklir.
Mekanika kuantum adalah bagian dari teori medan kuantum danfisika
kuantum umumnya, yang, bersama relativitas
umum, merupakan salah satu pilar fisika modern. Dasar dari mekanika
kuantum adalah bahwa energi itu tidak kontinyu, tapi diskrit—berupa 'paket'
atau 'kuanta'. Konsep ini cukup revolusioner, karena bertentangan dengan fisika
klasik yang berasumsi bahwa energi itu berkesinambungan.
Model / gambar mekanika kuantum
2.2 Sejarah
Awal Munculnya Mekanika Kuantum
Perkembangan
dan pemahaman dunia atom mempengaruhi pandangan emosional, sehingga ilmuan
mengalami kesulitan dan kebuntuan dalam mengimajinasikan dunia atom.
Teori-teori yang diciptakan sebelumnya seakan belum bisa menjawab fakta yang
terus terjadi dan mengaami perkembangan. Keadaan ini dilukiskan oleh pengalaman
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 absurdsebagaimana yang tampak pada kita dalam eksperimen-eksperimen
atom ini?” (Fritjof Capra, 2000:86).
Kondisi
psikologis Heisenberg merupakan salah satu pemicu perkembangan revolusioner
dunia atom. Benda atau materi yang diciptakan berkeinginan untuk sesuai dengan
fungsi dan kedudukannya dalam suatu fenomena. Absurd yang dimaksud adalah
absurditas subatom yang dipandang sebagai benda atau materi sudah tidak memadai
lagi. Subatom merupakan kesinambungan pembentuk jaringan dinamis yang terpola,
sehingga subatom bukan banda atau materi. Sub-subatom merupakan jaring-jaring
pembentuk dasar materi, bukan sebagai blok-blok dasar pembentuk materi.
Mekanika
kuantum merupakan paradigma sains revolusioner pada awal abad 20. Lahirnya
mekanika kuantum tidak terlepas dari teori-teori yang sudah diciptakan
sebelumnya, utamanya teori atom. Mekanika kuantum merupakan bentuk perkembangan
teori atom yang berperan untuk merevisi teori-teori yang sudah ada sebelumnya
sesuai dengan perkembangan fenomena yang terjadi, terutama dunia mikroskosmik.
Menurut Gary Zukaf (2003:22) Mekanika adalah kajian ilmu tentang gerak,
sedangkan kuantum merupakan kuantitas ukuran sesuatu dengan besar tertentu.
Mekanika kuantum adalah kajian ilmu tentang fenomena gerak kuantum. Secara
sederhana mekanika kuantum menyatakan bahwa partikel pada tingkat subatomik
tidak sesuai dengan hukum fisika klasik. Entitas elektron dapat berwujud materi
atau energi yang bergantung pada cara pengukurannya.
2.3 Perkembangan
Mekanika Kuantum
2.3.1 Fisika
Kuantum
Pembahasan
tentang produksi cahaya dan cara pengkajiannya di dalam tahun 1900 merupakan
babak baru yang menandai lahirnya fisika kuantum. Sumber-sumber cahaya seperti
benda benda padat yang dipanaskan dan gas-gas yang dihasilkan oleh sebuah
lecutan listrik merupakan awal dari penelitian tentang bagaimana kuatnya
radiasi pada berbagai panjang gelombang. Joseph Stefan dan Ludwig Boltzman
telah melakukan pengukuran laju energi kalor radiasi yang dipancarkan oleh
suatu benda, kemudian dikenal dengan Hukum Stefan-Boltzman.Selanjutnya
Wilhelm Wien seorang fisikawan Jerman menemukan suatu hubungan yang empiris
sederhana antara panjang gelombang yang dipancarkan untuk intensitas maksimum
(λm) dengan suhu mutlak (T) sebuah benda yang dikenal sebagai Hukum
Pergeseran Wien. Berikut ini terdapat dua teori klasik yang mencoba
menjelaskan spektrum radiasi benda hitam yaitu teori
Wien dan teori Rayleigh Jeans :
Teori
Wien menyatakan hubungan antara intensitas radiasi dengan panjang
gelombang menggunakan analogi antara radiasi dalam ruangan dan distribusi
kelajuan molekul gas. Ternyata persamaan tersebut hanya mampu menjelaskan
radiasi benda hitam untuk λ pendek, tetapi gagal untuk λ panjang.
Teori
Rayleigh-Jeans menyatakan hubungan antara intensitas dan panjang gelombang
radiasi dengan menggunakan penurunan dari teori klasik murni. Ternyata
persamaan tersebut berhasil menjelaskan radiasi benda hitam untuk λ yang
panjang, tetapi gagal untuk λ yang pendek
Pada
tahun 1900, fisikawan berkebangsaan Jerman Max Planck (1858-1947), memutuskan
untuk mempelajari radiasi benda hitam. Beliau berusaha untuk mendapatkan
persamaan matematika yang menyangkut bentuk dan posisi kurva pada grafik
distribusi spektrum. Planck menganggap bahwa permukaan benda hitam memancarkan
radiasi secara terus-menerus, sesuai dengan hukum-hukum fisika yang diakui pada
saat itu. Hukum-hukum itu diturunkan dari hukum dasar mekanika yang
dikembangkan oleh Sir Isaac Newton. Namun dengan asumsi tersebut ternyata
Planck gagal untuk mendapatkan persamaan matematika yang dicarinya. Kegagalan
ini telah mendorong Planck untuk berpendapat bahwa hukum mekanika yang berkenaan
dengan kerja suatu atom sedikit banyak berbeda dengan Hukum Newton.
Max
Planck mulai berasumsi baru, bahwa permukaan benda hitam tidak menyerap atau
memancarkan energi secara kontinu, melainkan berjalan sedikit demi sedikit dan
secara bertahap. Menurut Planck, benda hitam menyerap energi dalam
berkas-berkas kecil dan memancarkan energi yang diserapnya dalam berkas-berkas
kecil pula. Berkas-berkas kecil itu selanjutnya disebut kuantum. Teori kuantum
ini bias diibaratkan dengan naik atau turun menggunakan tangga. Hanya pada
posisi-posisi tertentu, yaitu pada posisi anak tangga kita dapat menginjakkan
kaki, dan tidak mungkin menginjakkan kaki di antara anak-anak tangga itu.
Dengan hipotesis yang revolusioner ini, Planck berhasil menemukan suatu persamaan
matematika untuk radiasi benda hitam yang benar-benar sesuai dengan data
percobaan yang diperolehnya. Persamaan tersebut selanjutnya disebutHukum
Radiasi Benda Hitam Planck yang menyatakan bahwa intensitas cahaya yang
dipancarkan dari suatu benda hitam berbeda-beda sesuai dengan panjang gelombang
cahaya. Planck mendapatkan suatu persamaan :
E = hf
Keterangan:
E adalah energi
(Joule)
h adalah tetapan
Planck, h = 6.63× (Js)
f adalah frekuensi
dari cahaya (Hz)
Hipotesis
Planck berlawanan dengan teori klasik tentang gelombang elektromagnetik yang
merupakan titik awal dari lahirnya teori kuantum sebagai penanda terjadinya
revolusi dalam bidang fisika. Terobosan Planck merupakan tindakan yang sangat
berani karena bertentangan dengan hukum fisika yang telah mapan dan sangat
dihormati. Ilmu fisika mampu menyuguhkan pengertian yang mendalam tentang alam
benda dan materi melalui teori ini. Planck menerbitkan karyanya pada majalah
yang sangat terkenal. Namun untuk beberapa saat, karya Planck ini tidak
mendapatkan perhatian dari masyarakat ilmiah saat itu. Pada mulanya, Planck
sendiri dan fisikawan lainnya menganggap bahwa hipotesis tersebut tidak lain
dari fiksi matematika yang cocok. Namun setelah berjalan beberapa tahun,
anggapan tersebut berubah hingga hipotesis Planck tentang kuantum dapat
digunakan untuk menerangkan berbagai fenomena fisika.
2.3.2 Pengakuan
terhadap Teori Kuantum
Teori
kuantum sangat penting dalam ilmu pengetahuan karena pada prinsipnya teori ini
dapat digunakan untuk meramalkan sifat-sifat kimia dan fisika suatu zat.
Pengakuan terhadap hasil karya Planck datang perlahan-lahan karena pendekatan
yang ditempuh merupakan cara berfikir yang sama sekali baru. Albert
Einstein menggunakan konsep kuantum untuk menjelaskan efek
fotolistrik yang diamati. Efek fotolistrik merupakan fenomena fisika
berupa pancaran elektron dari permukaan benda apabila cahaya dengan energi
tertentu menimpa permukaan benda itu. Semua logam dapat menunjukkan fenomena
ini. Penjelasan Einstein mengenai efek fotolistrik itu terbilang sangat
radikal, sehingga untuk beberapa waktu tidak diterima secara umum. Einstein
melakukan eksperimen dengan menembakkan cahaya pada permukaan logam Natrium
(Sodium) dan mengamati partikel-partikel atau elektron-elektron pada permukaan
logam terhambur dengan kecepatan tertentu.
Elektron-elektron yang
terhambur memiliki energi kinetik sebesar ½ mv2, dimana m adalah masa
elektron dan v adalah kecepatan elektron yang terhambur. Peristiwa pergerakan
elektron dengan kecepatan tertentu merupakan sifat dari partikel, sehingga
dikatakan bahwa gelombang cahaya dapat berperilaku seperti partikel. Namun
hanya cahaya dengan frekuensi atau energi tertentu yang mampu menghamburkan
elektron-elektron pada permukaan logam Natrium, yaitu energi foton harus sama
dengan energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron (fungsi kerja logam)
ditambah dengan energi kinetik dari elektron yang terhambur. Dengan demikian,
penerapan teori kuantum untuk menjelaskan efek fotolistrik telah mendorong ke
arah perhatian yang luar biasa terhadap teori kuantum dari Planck yang
sebelumnya diabaikan.
2.3.3 Eksperimen Davison-Germer
Sebelum
eksperimen Davison-Germer, pada tahun 1924 Louis-Victor de
Broglie merumuskan secara empiris bahwa semua partikel atau materi, tidak
hanya cahaya, memilki sifat alami seperti gelombang. Gelombang dalam mekanika
klasik memiliki sifat-sifat seperti interferensi, difraksi dan polarisasi. Pada
tahun 1927, hipotesa de Broglie ini dikonfirmasi oleh dua eksperimen
yang dilakukan secara terpisah oleh George Paget Thomson (anak dari J.J.
Thomson, penemu elektron, peraih Nobel Fisika tahun 1906) yang melakukan
eksperimen dengan melewatkan berkas elektron ke dalam film tipis logam dan
mengamati pola difraksi (sifat gelombang) dari elektron yang terhambur dari permukaan
logam. Atas jasanya G.P. Thomson dianugerahi Nobel Fisika pada tahun 1934.
Sedangkan di tempat terpisah C.J. Davisson dan L.H. Germer (Bell Labs)
menembakkan elektron-elektron dengan kecepatan rendah ke dalam kristal Nikel
dan mengukur intensitas elektron-elektron yang terhambur dari permukaan kristal
Nikel pada sudut hamburan yang berbeda. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa
elektron-elektron yang terhambur memiliki pola difraksi seperti yang
diperkirakan oleh Bragg dalam difraksi sinar-X dari kristal Nikel. De Broglie
dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1929 dan Davison dianugerahi Nobel
Fisika pada tahun 1934 atas penemuan difraksi elektron atas jasa merumuskan
hipotesanya.
Teori
Kuantum Modern dikembangkan dalam perhitungan energi partikel atau elektron
menggunakan persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Erwin Schroedinger,
sehingga dikenal dengan persamaan Schroedinger. Persamaan ini bersama dengan
prinsip ekslusi Pauli yang menyatakan bahwa elektron dan partikel Fermion lain
tidak dapat memiliki keadaan kuantum yang sama (energi, orbital, spin dan
lain-lain) merupakan dasar bagi penerapan teori kuantum modern dalam
menjelaskan efek zeeman, atom berelektron banyak, osilator harmonis dan atom
hidrogen. Diantara kedua teori kuantum klasik dan modern, terdapat beberapa
model atom dikembangkan oleh Thomson, Rutherford, Bohr dan Sommerfeld-Bohr.
Model atom tersebut berdasarkan teori kuantum lama (besaran diskrit) dan
sebagai dasar bagi penerapakan teori kuantum modern khusunya dalam atom hidrogen
dan atom berlektron banyak.
Pada
tahun 1906, J.J. Thomson menemukan besaran perbandingan antara muatan dan massa
elektron (muatan spesifik elektron) yang berkesimpulan bahwa elektron merupakan
partikel paling dasar dari setiap materi. Dengan demikian model atom Dalton
yang menyatakan bahwa atom merupakan bagian terkecil dari materi gugur. Thomson
menyatakan bahwa atom mengandung banyak sekali elektron-elektron yang bermuatan
negatif. Karena atom bersifat netral, maka di dalam atom terdapat muatan-muatan
positif yang menyeimbangkan elektron yang bermuatan negatif. Thomson membuat
model bahwa atom berbentuk bola padat dengan muatan-muatan listrik positif
tersebar merata di seluruh bagian bola. Muatan-muatan positif dinetralkan oleh
elektron-elektron bermuatan negatif yang melekat pada bola segaram pada bola
bermuatan positif seperti kismis yang melekat pada kue. Sehingga model atom
Thomson dikenal dengan model atom kue kismis. J. J. Thomson akhirnya diberi
hadiah Nobel Fisika pada tahun 1906 .
Ernest
Rutherford dibantu asistennya yaitu Geiger dan Marsden pada tahun 1911
melakukan eksperimen menembakkan partikel alfa (α) melalui celah pelat timbal
yang akhirnya menumbuk lempeng tipis emas. Untuk mendeteksi partikel alfa yang
terhambur dari lempeng emas, dipasang lempeng lapisan seng sulfida. Hasilnya
menunjukkan bahwa sebagian besar partikel alfa dilewatkan tanpa mengalami
pembelokkan oleh lapisan emas dan hanya sedikit yang dibelokkan atau
dipantulkan. Hasil eksperimen Rutherford menunjukkan bahwa model atom Thomson
yang menyatakan bahwa muatan positif tersebar merata di dalam atom tidak dapat
diterima. Model atom Rutherford menyatakan bahwa semua muatan positif berkumpul
di tengah atom (inti atom) dan inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron
pada jarak yang relatif jauh. Elektron-elektron ini berputar pada
lintasan-lintasannya seperti planet mengelilingi matahari dalam sistem tata
surya. Model atom Rutherford tidak mampu menjelaskan dua pertanyaan yaitu
pertama, mengapa elektron yang dipercepat hingga memancarkan gelombang
elektromagnetik tidak dapat jatuh ke dalam inti atom? Karena dengan model tadi
diperkirakan bahwa elektron akan jatuh ke dalam inti atom dalam waktu
10-8 detik, namun kenyataannya elektron bergerak stabil di lintasannya.
Kedua, hasil pengamatan spektrum atom hidrogen melalui spektrometer menunjukkan
bahwa spektrum berbentuk garis (deret Balmer) sedangkan menurut model atom
Rutherford, spektrum atom hidrogen harus.
Pada tahun 1911 Niels
Bohr membuat model atom seperti berikut:
- Elektron
bergerak dalam orbitnya yang melingkar di sekitar inti atom (proton)
dibawah pengaruh gaya Coulomb.
- Elektron
tidak dapat berputar di sekitar inti melalui setiap orbit, tetapi elektron
hanya melalui orbit stabil (orbit stasioner) tanpa memancarkan energi.
- Radiasi
dipancarkan oleh atom jika elektron melompat dari suatu orbit stasioner
yang energinya lebih tinggi ke dalam orbit yang energinya lebih rendah.
- Ukuran
orbit-orbit yang diperbolehkan ditentukan oleh keadaan kuantum tambahan
yaitu momentum sudut orbital elektron.
Pada
tahun 1913, Niels Bohr seorang fisikawan berkebangsaan Swedia mengikuti jejak
Einstein menerapkan Teori Kuantum untuk menerangkan hasil studinya mengenai
spektrum atom hidrogen. Bohr mengemukakan teori baru mengenai struktur dan
sifat-sifat atom. Teori atom Bohr pada prinsipnya menggabungkan teori kuantum
Planck dan teori atom dari Ernest Rutherford yang dikemukakan pada tahun
1911. Bohr mengemukakan bahwa apabila elektron dalam orbit atom menyerap suatu
kuantum energi, elektron akan meloncat keluar menuju orbit yang lebih tinggi.
Sebaliknya, jika elektron itu memancarkan suatu kuantum energi, elektron akan
jatuh ke orbit yang lebih dekat dengan inti atom. Melalui teori kuantum, Bohr
juga menemukan rumus matematika yang dapat dipergunakan untuk menghitung
panjang gelombang dari semua garis yang muncul dalam spektrum atom hidrogen.
Nilai hasil perhitungan ternyata sangat cocok dengan yang diperoleh dari
percobaan langsung. Namun, untuk unsur yang lebih rumit dari hidrogen, teori
Bohr tidak cocok dalam meramalkan panjang gelombang garis spektrum. Meskipun
demikian, teori ini diakui sebagai langkah maju dalam menjelaskan
fenomena-fenomena fisika yang terjadi dalam tingkatan atomik.
Teori kuantum dari
Planck diakui kebenarannya karena dapat dipakai untuk menjelaskan berbagai
fenomena fisika yang saat itu tidak bisa diterangkan dengan teori klasik. Pada
tahun 1918 Planck memperoleh Hadiah Nobel bidang fisika berkat teori
kuantumnya. Dengan memanfaatkan teori kuantum untuk menjelaskan efek
fotolistrik, Einstein memenangkan hadiah nobel bidang fisika pada tahun 1921.
Selanjutnya Bohr yang mengikuti jejak Einstein menggunakan teori kuantum untuk
teori atomnya juga dianugerahi Hadiah Nobel Bidang Fisika tahun 1922. Tiga
hadiah Nobel fisika dalam waktu yang hampir berurutan di awal abad ke-20
sebagai penanda pengakuan secara luas terhadap lahirnya teori mekanika kuantum.
Teori ini mempunyai arti penting dan fundamental dalam fisika.
Di
antara perkembangan beberapa bidang ilmu pengetahuan di abad ke-20, perkembangan
mekanika kuantum memiliki arti yang paling penting, jauh lebih penting
dibandingkan teori relativitas dari Einstein. Oleh sebab itu, Planck dianggap
sebagai Bapak Mekanika Kuantum yang telah mengalihkan perhatian penelitian dari
fisika makro yang mempelajari objek-objek tampak ke fisika mikro yang
mempelajari objek-objek sub-atomik. Perombakan dalam penelitian fisika sejak
memasuki abad ke-20, perhatian orang mulai tertuju ke arah penelitian atom.
Melalui penjelasan teori kuantum inilah manusia mampu mengenali atom dengan
baik. Sebagai konsekuensi atas beralihnya bidang kajian dalam fisika, maka
muncul beberapa disipilin ilmu spesialis seperti fisika nuklir dan fisika zat
padat. Fisika nuklir yang perkembangannya cukup kontroversial kini menawarkan berbagai
macam aplikasi praktis yang sangat bermanfaat dalam kehidupan. Energi nuklir
misalnya, saat ini telah mensuplai sekitar 17 % kebutuhan energi listrik dunia.
Sedang perkembangan dalam fisika zat pada telah mengantarkan ke arah revolusi
dalam bidang mikro-elektronika, dan kini sedang menuju ke arah
nano-elektronika.
2.4 Tokoh-Tokoh
Pelopor Mekanika Kuantum
2.4.1 Max
Planck
Lahir
pada tahun 1858 di kota Kiel, Jerman. Dia belajar di Universitas Berlin dan
Munich diperoleh gelar Doktor dalam ilmu fisika dengan summa cum laude dari
Universitas Munich saat berumur dua puluh satu tahun. 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. Saat itu tahun 1928.
2.4.2 Albert
Einstein
Albert
Einstein adalah seorang ilmuan fisika yang dipandang luas sebagai ilmuan
terbesar di abad ke-20. Dia mengemukakan teori relativitas dan juga banyak
menyumbang dalam pengembangan mekanika kuantum, mekanika statistik, dan
kosmologi. Dia dianugerahi penghargaan nobel dalam fisika pada tahun 1921 untuk
penjelasannya tentang efek foto elektrik dan pengabdiannya bagi fisika
teoretis. Setelah teori relativitas umum dirumuskan, Einstein menjadi terkenal ke
seluruh dunia, hal ini merupakan pencapaian yang tidak biasa bagi seorang
ilmuan. Di masa tuanya, keterkenalan Einstein melampaui ketenaran semua ilmuan
dalam sejarah dan dalam budaya populer. Kata Einstein dianggap bersinonim
dengan kecerdasan atau bahkan jenius. Einstein dinamakan “Orang Abad Ini” oleh
majalah time pada tahun 1999. Kepopulerannya juga membuat nama “Einstein”
digunakan secara luas dalam iklan dan barang dagang lain, dan akhirnya “Albert
Eisntein” didaftarkan sebagai merk dagang. Sebagai salah satu penghargaan
baginya, sebuah satuan fotokimia diberi nama einstein, sebuah unsur kimia
diberi nama einsteinium, dans ebuah asteroid diberi nama 2001 Einstein.
Einstein dilahirkan di Ulm di Württemberg, Jerman (sekitar 100 km sebelah timur
Stuttgart).
2.4.3 Niels
Bohr
Niels
Henrik Dacid Bohr merupakan seorang bapak teori struktur atom yang lahir pada
tahun 1885 di Kompenhagen. Dia meraih gelar doktor fisika dari Universitas
Compenhagen pada tahun 1911. Tak lama kemudian, dia pergi ke Cambridge,
Inggris. Di sana dia belajar di bawah asuhan J.J. Thomson seorang ilmuan yang
menemukan elektron. Beberapa bulan kemudian, dia pindah lagi ke Manchester
untuk belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan
nucleus atau bagian inti atom. Rutherford menegaskan bahwa atom umumnya kosong,
denga bagian pokok berat pada tengahnya dan elektron dibagian luarnya. Tak lama
kemudian, Bohr mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang
struktur atom. Kertas kerja Bohr bagaikan membuai dalam sejarah “On the
Constitution of Atoms and Molecules” diterbitkan dalam Philosophical Magazine
tahun 1933.
2.4.4 Louis
de Broglie
Louis
Victor Pierre Raymon de Broglie lahir pada 15 Agustus 1892 di Dieppe, Perancis.
Keturunan de Broglie 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 tahun 1740, Raja
Louis XI mengangkat salah satu anggota keluarga de Broglie, Francois Marie
(1671-1745) sebagai Duc (seperti Duke di Inggris), yaitu 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.
2.4.5 Werner
Karl Heisenberg
Pada
tahun 1925 Werner Karl Heisenberg mengajukan rumus baru dibidang fisika. Rumus
tersebut merupakan suatu rumus yang teramat sangat radikal, jauh berbeda dalam
pokok konsep dengan rumus klasik Newton. Teori rumus baru ini telah mengalami
beberapa perbaikan dan berhasil oleh orang-orang sesudah Heisenberg. Kini rumus
tersebut diterima dan digunakan terhadap semua sistem fisika. Secara matematik
dapat dibuktikan hanya dengan menggunakan sistem mikroskopik untuk di ukur.
Atas dasar ini, mekanika klasik secara matematik lebih sederhana dari mekanika
kuantum. Ketika dihadapkan pada sistem dimensi atom, perkiraan tentang mekanika
kuantum lebih tepat daripada mekanika klasik.
2.4.6 Erwin
Schrodinger
Erwin
rudolf Josef Alexander Schrödinger (1887-1961) ialah fisikawan Austria. Ia
lahir 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. Disana ia menangkap pengertian
Louis Victor de Broglie yang menyatakan bahwa partikel yang bergerak memilik
sifat gelombang dan mengembangkan pengertian itu menjadi suatu teori yang
terperinci dengan baik. Setelah ia menemukan persamaannya yang terkenal, ia dan
ilmuan 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 ilmuan masa itu.
Schrödinger memperlihatkan bahwa kedua formulasi itu setara secara matematis.
2.4.7 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.
2.5 Eksperimen
– Eksperimen yang Mendasari Mekanika Kuantum
Berikut eksperimen –
eksperimen yang mendasari perkembangan mekanika kuantum :
- Thomas
Young mendemonstrasikan sifat gelombang cahaya pada tahun 1805 melalui
eksperimen celah ganda.
- Henri
Becquerel pada tahun 1896 menemukan radioaktivitas.
- J.J.
Thomson menemukan elektron pada tahun 1897 melalui eksperimen sinar
katoda.
- Penjelasan
studi radiasi benda hitam antara tahun 1850 sampai 1900 tanpa menggunakan
konsep mekanika kuantum.
- Einstein
menjelaskan efek foto listrik pada tahun 1905 menggunakan konsep foton dan
partikel cahaya dengan energi terkuantisasi.
- Robert
Millikan pada tahun 1909 menunjukkan bahwa arus listrik bersifat seperti
kuanta dengan menggunakan eksperimen tetes minyak.
- Ernest
Rutherford pada tahun 1911 mengungkap model atom pudding yaitu massa dan
muatan positif dari atom terdistribusi merata pada percobaan lempeng emas.
- Otti
Stern dan Walther Gerlach pada tahun 1920 mendemonstrasikan sifata
terkuantisasinya spin partikel yang dikenal dengan eksperimen
Stern-Gerlach.
- Clinton
davisson dan Lester Germer pada tahun 1927 mendemonstrasikan sifat
gelombang dalam elektron melalui percobaan difraksi elektron.
- Clyde
L. Cowan dan Frederick pada tahu 1955 menjelaskan keberadaan
neutron.
2.6 Kelebihan dan kelemahan teori mekanika
kuantum
- Kelebihan
1. Mengetahui dimana keboleh jadian menemukan elektron (orbital)
2. Mengetahui dimana posisi elektron yang sedang mengorbit
3. Bisa ngukur perpindahan energi eksitasi dan emisinya
4. Bisa teridentifikasi kalau di inti terdapat proton dan netron kemudian dikelilingi oleh elektron yang berputar diporosnya/ di orbitalnya - Kelemahan:
Persamaan gelombang Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal
BAB III
PENUTUP
3.1 KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan
yang telah disampaikan pada makalah ini maka dapat disimpulkan sebagai berikut
:
Dasar dimulaianya
periode mekanika kuantum adalah ketika mekanika klasik tidak bisa menjelaskan
gejala-gejala fisika yang bersifat mikroskopis dan bergerak dengan kecepatan
yang mendekati kecepatan cahaya. Oleh karena itu, diperlukan cara pandang yang
berbeda dengan sebelumnya dalam menjelaskan gejala fisika tersebut.
Fisika Modern merupakan
pengembangan fisika klasik dalam objek yang sangat kecil dalam bentuk partikel
atau elektron. Perumusan-perumusan yang digunakan sama dengan yang dirumuskan
dalam fisika klasik. Fisika modern diawali oleh prinsip besaran yang bersifat
diskrit (kuanta) sehingga sering disebut dengan fisika kuantum. Fisika modern
secara umum dibagi menjadi dua yaitu teori kuantum klasik dan teori kuantum
modern. Teori kuantum lama didasari oleh konsep dualisme partikel sebagai
gelombang dan gelombang sebagai partikel, sedangkan teori kuantum moderen
dilandasi oleh persamaan Schroedinger untuk menentukan energi partikel atau
elektron.
Max Planck (tahun 1900)
menyatakan bahwa energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta.
Ide in digunakan untuk menjelaskan intensitas radiasi yang dipancarkan oleh
benda hitam. Albert Einstein (tahun 1905) menjelaskan efek fotolistrik dengan
menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton.
Niels Bohr (tahun 1913) menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen dengan
menggunakan kuantisasi. Louis de Broglie (tahun 1924) memberikan teorinya
tentang gelombang benda. Werner Karl Heisenberg dan Erwin Schrodinger (1925)
muncul mekanika kuantum ketika Werner Karl Heisenberg mengembangkan mekanika
matriks dan Erwin Schrodinger menemukan mekanika gelombang dan persamaan
Schrodinger.
Thomas Young (1805)
dengan eksperimen celah ganda mendemonstrasikan sifat gelombang cahaya. Henri
Becquerel (1896) penemu radioaktivitas. J.J. Thompson (1897) penemu elektron
melalui eksperimen sinar katoda. Albert Einstein (1905) menjelaskan efek foto listrik
dengan menggunakan konsep foton dan partikel cahaya dengan energi
terkuantisasi. Robert Milikan (1909) menunjukan bahwa arus listrik bersifat
seperti kuanta dengan menggunakan eksperimen tetes minyak. Ernest Rutherford
(1911) mengungkapkan model atom pudding yaitu massa dan muatan postif dari atom
terdistribusi merata dengan percobaan lempengan emas. Otti Stern dan Walther
Gerlach (1920) mendemonstrasikan sifat terkuantisasinya spin partikel yang
dikenal dengan eksperimen Stern-Gerlach. Clinton Davisson dan Lester Germer
(1927) mendemondtrasikan sifat gelombang dari electron melalui percobaan
difraksi electron. Clyde L. Cowan dan Frederick Reines (1955) menjelaskan
keberadaan neutron.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.2014.Mekanika
Kuantum [serial online].http://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantum.
Di akses pada 31 agustus 2014.
Anonim.2014.Teori
Kuantum [serial online].http://www.forumsains.com. Di akses pada 31
agustus 2014.
Bahtiar, A.
2014. Fisika Modern, Definisi, Konsep dan Aplikasinya[serial
online]. http://pustaka.unpad.ac.id. Di akses pada 31 agustus 2014.
Haliday, D., &
Resnick, R. 1984.Fisika Moderen. Jakarta: Erlangga.
Liong, T.H.
1992. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga
0 komentar:
Posting Komentar