Fisika kuantum yaitu fisika yang dipelopori oleh Einstein, tetapi kemudian dibencinya sendiri. Fisika kuantum yang memberi kesan bahwa alam ini probabilistik atau acak membuatnya gusar. Sebagai penolakan, konon Einstein pernah berkomentar: ” Alam penuh diam-diam lantaran ia memang agung, bukan menipu”. Sebagian menginterpretasikan kalimat Einstein itu dengan “Tuhan tidak bermain dadu”, atau “Tuhan tidak berjodi”.
Kata kuantum dalam KBBI (ku·an·tum n 1 banyaknya (jumlah) sesuatu; 2 penggalan dr energi yg tidak sanggup dibagi lagi) sama sekali tidak menggambarkan apa yang dimaksudkan dengan kuantum dalam fisika. Maknanya tercatum dalam entri zarah (za·rah n 1 butir (materi) yg halus sekali; partikel;).
Dalam fisika kuantum, radiasi yaitu zarah. Hanya saja, zarahnya dibagi lagi. Zarah yang sanggup menempati suatu titik secara bersama-sama, disebut boson. Zarah yang individualis, tidak mau bersama-sama, disebut fermion. Tapi, adonan fermion berjumlah genap jadi boson, sedangkan adonan boson tetap boson. Tambah asing saja.
Pada tahun 1913 Niels Bohr mengungkapkan konsep atom sebagai inti atom yang dikelilingi sejumlah elektron pada orbitnya, menyerupai matahari dikelilingi oleh satelit-satelitnya. Orbit yang berbeda mempunyai tingkat energi yang berbeda. Elektron sanggup melompat dari satu orbit ke orbit yang lain menurut energi yang dilepas atau di terima. Bila elektron mendapatkan energi, ia sanggup melompat dari orbit berenergi rendah ke orbit berenergi lebih tinggi. Sebaliknya, bila lantaran sesuatu lantaran elektron melompat dari orbit berenergi lebih tinggi ke orbit berenergi lebih rendah, dilepaskanlah energi. Serapan atau lepasan energi ini disebut photon. Photon yaitu boson. Photon yaitu zarah cahaya, kuantum cahaya, paket cahaya. Anda tahu LED (light Emitting Diode), kan? Elektron dalam LED berlompatan ke level energi yang lebih rendah (karena kita memberinya tegangan listrik) sehingga kelihatan menyala (melepaskan photon). Lompatan antara beda energi yang rendah menghasilkan cahaya yang tak tampak (infra merah, kita gunakan pada remote control TV dan AC). Lompatan dengan beda energi yang lebih besar menghasilkan warna merah. Beda energi yang lebih besar lagi menghasilkan cahaya kuning, kemudian hijau, kemudian biru. Makara warna yang dihasilkan LED yaitu warna aslinya, tidak perlu diberi bungkus warna tertentu. Layar TV anda yang gres mungkin juga terdiri dari jutaan LED berwarna merah, hijau, dan biru. Kombinasi intensitas tiga warna ini menunjukkan jutaan warna lain. Kalau intensitas ke tiga warna ini nol, warna yang dihasilkan yaitu hitam.
Peristiwa fisika kuantum tak terasa telah menyerbu kehidupan kita. Fisika kuantum telah memungkinkan berkembangnya teknologi elektro dan komunikasi. Sensasi warna yaitu insiden fisika kuantum. Bersyukurlah bila anda tidak buta warna.
Gambaran yang diberikan oleh Bohr mengenai atom tidak sepenuhnya benar. Erwin Schrodinger menyusun teori mengenai prosedur atom, sehingga teorinya disebut mekanika kuantum, dan menjelaskan bahwa elektron tidak mengorbit secara teratur di sekeliling inti atom. Elektron memenuhi ruang disekitar inti atom dengan probabilitas keberadaannya. Probabilitas ini berbentuk awan atau kabut yang menyelimuti inti atom. Bila kita tidak mengukurnya dengan sengaja, kita tidak tahu di mana elektron berada.
Tunneling, yaitu fenomena dimana sesuatu menyebrangi penghalang, padahal energi yang dimilikinya tidak cukup untuk memanjat penghalang untuk menyebranginya. Benda yang mengalami tunneling tidak memanjat, tetapi menembus dinding penghalang itu untuk hingga ke seberang, menyerupai hantu. Tunneling diijinkan terjadi oleh fisika kuantum, dimana posisi sesuatu yaitu probabilitas, dan probabilitas keberadaan sesuatu di seberang tembok tidaklah nol.
Saya tidak pernah mengalami kendaraan beroda empat yang sudah dimasukkan garasi tiba-tiba ditemukan di luar. Sekalipun teori kuantum menyatakan kemungkinannya (probabilitasnya) tidak nol. Lagian, kendaraan beroda empat bukan zarah.
Probabilitas memang konsep yang sanggup ditafsirkan bermacam-macam. Dalam konteks ini, probabilitas yaitu contoh yang muncul bila data atau insiden yang terjadi berjumlah banyak. Misalnya undian dengan melempar koin. Karena koin cuma punya dua sisi, bila probabilitas kemunculan kedua sisinya sama, maka kita menyebutnya mempunyai probabilitas 50% untuk mendapatkan depan, dan 50% untuk mendapatkan belakang. Ini tidak berarti bahwa bila kita melempar koin dua kali akan selalu diperoleh satu depan dan satu belakang. Bisa jadi empat lemparan semuanya menunjukkan depan. Dalam sepuluh lemparan mungkin diperoleh 8 depan dan 2 belakang. Kalau kita perbanyak jumlah lemparan, maka perbandingan munculnya depan dan belakang akan mendekati 50:50. Setelah 1000 lemparan, sanggup jadi diperoleh 513 depan dan 487 belakang (51,3% depan). Setelah sejuta lemparan mungkin diperoleh 500034 depan dan 499766 belakang (50,003% depan dan 49,976% belakang). Yang terakhir ini bila kita bulatkan hingga satu desimal saja akan menunjukkan angka 50:50.
Jadi bila kendaraan beroda empat aku cuma satu dan sudah masuk garasi, maka sanggup jadi akan ditemukan di luar tanpa siapapun memindahkannya (karena tunneling) sehabis sejuta tahun. Padahal besok kendaraan beroda empat itu aku keluarkan dengan sengaja.
Peristiwa yang mempunyai probabilitas kecil akan muncul bila prosesnya berlangsung tak henti. Tunnel diode (dioda tunnel), misalnya. Dampak dari electron tunneling pada dioda ini mengakibatkan adanya resistansi negatif (arus turun dengan naiknya tegangan). Resistansi negatif yaitu resep untuk menghasilkan osilasi. Tunnel diode dipakai sebagai osilator pada peralatan elektronik dan telekomunikasi. Tunneling terjadi lantaran jumlah elektron yang terlibat banyak sekali, dan sumber daya diberikan terus menerus.
Salah satu prinsip penting dalam fisika kuantum adalah: Aliran energi itu tidak kontinyu, namun berbentuk kuantum atau paket. Implikasinya, perubahan energi juga begitu, dalam bentuk paket. Perubahan merupakan kelipatan dari paket yang terkecil. Kelipatan terkecil itu dulu disebut quantum of action, nilainya 6.62606957×10−34 Joule detik. Sekarang bilangan ini disebut konstanta Planck. Planck menemukan bilangan ini pada tahun 1899, dikala ia kebingungan dengan persamaan yang ia susun untuk menjelaskan radiasi benda panas. Persamaannya mempunyai banyak jawaban, kecuali bila radiasi yang terpancar itu dianggap tidak kontinyu, tetapi dalam paket-paket. Paket atau kuantum itu merupakan kelipatan bilangan yang amat kecil, 6.62606957×10−34 Joule detik. Planck berharap penjelasannya yang asing ini akan segera diperbaiki oleh para peneliti lain. Tetapi Einstein malah menunjukkan konfirmasi dalam teori fotoelektrik, bahwa radiasi memang berbentuk paket atau kuantum. Teori fotoelektrik memberi Einstein hadiah Nobel.
Konstanta Planck kini sudah menjadi materi praktikum fisika. Praktikan diminta menghitung konstanta Planck dengan peralatan yang kini sudah dianggap sederhana: sejumlah LED aneka macam warna, catu daya, resistor, voltmeter, spektrometer. Rumusnya: E=eVo=hc/λ.
e yaitu muatan elektron.
Vo yaitu tegangan nyala LED.
c yaitu kecepatan cahaya
λ yaitu panjang gelombang cahaya yang dihasilkan LED.
Konstanta Planck bila ditulis dalam desimal akan menjadi 0,00…06626, dengan 33 buah nol di belakang koma sebelum angka 6. Kecil banget, sehingga untuk fasilitas sehari-hari sama dengan nol, dan kita boleh saja menganggap energi yang mengalir di rumah kita yang menyalakan lampu, TV, kulkas, mesin cuci, pompa air, dsb. yaitu kontinyu. Selama ini kita tak punya keraguan bahwa udara, air dan semua benda yang sanggup kita raba yaitu kontinyu. Padahal mereka terdiri atas molekul dan atom yang diskrit atau berbentuk paket atau kuantum. Atom sendiri terdiri atas inti atom (proton dan neturon) yang diselimuti kabut elektron. Volume kabut elektron ini jauh lebih besar dari inti atom, sehingga bahwasanya benda-benda ini merupakan ruang kosong, dan dibuat oleh ruang yang merupakan kabut elektron. Sedangkan kita tahu yang disebut kabut elektron itu bukan kabut yang disebabkan oleh banyaknya elektron yang seliweran, namun hanya beberapa elektron yang mempunyai probabilitas keberadaan yang membentuk ruang yang berbentuk awan atau kabut.
Secara singkat, fisika kuantum menyatakan bahwa semua partikel (molekul, atau atom, dan semua yang lebih kecil) selalu bergerak, dan gerakannya acak, memancarkan atau menyerap energi secara paket (kuantum). Makin tinggi suhunya, makin cepat gerakannya. Pada gas, gerak yang lebih cepat ini mengakibatkan kenaikan tekanan. Pada zat cair, pemanasan mengakibatkan sebagian atom memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan cairan dan menjadi gas (menguap). Pada zat padat, pemanasan mengakibatkan ikatan padat melemah sehingga mencair.
Yang cukup menganggu yaitu pernyataan bahwa gerakan partikel itu acak, atau bersifat probabilistik. Terbiasa dengan prediksi yang selalu terbukti tepat, Einstein pun tidak menyukai fisika kuantum.
Sumber http://fisika-indonesia.blogspot.com
EmoticonEmoticon