Sejarah Lahirnya Mekanika Kuantum

 Perkembangan fisika diawali dengan adanya cahaya. Perdebatan cahaya disaat itu cukup menarik. Dimana info yang paling terkenal disaat itu ada, berita antara newton dengan huygen. Hal ini diawali ketika newton sedang berada di london, tepatnya pada tahun 1666. Newton waktu itu menulis tentang cahaya pada bukunya, dimana buku itu dinamakan optik. Dalam buku tersebut, newton berpendapat bahwa cahaya terdiri atas partikel-partikel kecil. Berbeda dengan haygen yang mengungkapkan bahwa cahaya dari gelombang-gelombang. Haygend sendiri merupakan seorang fisikawan dan matematikawan yang berasal dari belanda.  

Perdebatan antara newton dan haygen saat itu dimenangkan oleh newton, hal ini dikarena saat itu masih belum adanya percobaan yang mendalam mengenai cahaya dan haygen tidak dapat menejelaskan mengenai gelombang cahaya. Pada tahun 1801, teori haygen yang didukung oleh thomas, dimana ada yang melakukan ekperimen celah ganda dengan menembakan cahaya pada celah yang sangat sempit. Dalam penelitian ini, ditemukan bahwa cahaya memilki sifat gelombang / pola interferensi. Ekeperimen yang dilakukan oleh haygen dapat kita ilustrasikan, ketika ada suatu cahaya yang kita tembak pada 2 celah-celah cahaya yang sangat kecil, maka akan menghasilkan pola gelombang yang sama. Atas dasar inilah, pendapat newton mengenai gelombang adalah sebuah partikel menjadi kajian ilmiah dan ilmu yang cukup menarik.

Setelah penelitian yang dilakukan oleh haygen, para fisikawan saat itu mulai melakukan penelitian untuk menemukan pendapat dan pandangan baru mengenai cahaya. Oleh karena faktor fisikawan mulai melakukan eksperimen dalam bentuk mikroskopis dan hal ini menjadi faktor meredupnya fisika klasik. Salah satu dampak dampak perkembangan fisika saat itu, pada tahun1859 kircof, dimana saat itu kircof melakukan penelitian radiasi yang berasal dari temperatur benda. Dalam penelitian tersebut, kircof perpendapat baahwa pada kesetimbangan termal, tingkat emisi suatu benda setarara dengan tingkat serapanya, sehingga penelitian ini dikenal dengan hukum radiasi.

R = J ( f , T) .......................................... ............... Hukum radiasi kirchoff

 Konsep hukum radiasi yaitu pada benda yang semakin kasar dan seamakin hitam, dapatkan bahwa koefesien emisitas meningkat 1 dan untuk benda warna hitam sempurna memilki nilai koefesien 1. Dimana koefesien adalah kemampuan suatu matrial untuk meradiasi energi yang diserapnya. Sehingga dapat pergi jauh pada hukum kirchoff, maka kita harus melihat bahwa bahwa daya yang dipancarkan oleh suatu benda hitam hanya dalam frekuensi cahaya yang mengenainya dan tidak bergantung pada sifat fisis dan sifat kimia dari benda tersebut. Dalam penelitian ini, kirchoff adalah yang telah memperkenalkan mengenai benda hitam. Diamana benda hitam itu adalah sarana yang dilakukan oleh kircoff   secara teoritis untuk mrnjelaskn suatu benda yang dpaat menyerap radiasi yang diterima.

Pada tahun 1859, seorang fisikawan bernama Josef Steven menjelaskan penelitian yang dilakukan oleh 2 fisikawan asal Francis yang bernama piere luis dulog dan alexis terese, berpendapat bahwa daya total yang di emisikan oleh benda padat   sebanding dengan pangkat empat dari suhunya:

Dimana,  , ketetapan ini disebut sebagai konstata stefan-bolzman. Dengan perhitungan ini, maka Steven dapat mengukur perhitungan suhu pada permukaan matahari, yaitu  atau . Setelah penelitian yang dilakukan oleh Stefan tersebut, ludwid Bolztman yang saat itu merupakan murid dari Steve melakukan penelitian lebih lanjut terhadap penelitian yang dilakukan oleh Steven. Konsep yang dlakukan oleh boltzman yaitu dengan menghubungan termodinamika dengan persamaan maxwell,

Persamaan diatas dikenal dengan hukum stefen boltzman, dmana penelitian mengungkapkan bahwa nilai e (koefesien emisitas) akan bernilai 1 untuk benda yang hitam sempurna, Hal ini tidak berbeda dengan hukum kirchoff mengenai benda hitam terhadap koefesien emisitas.

 Penelitian mengenai mikroskopik masih berlanjut, dimana maxwell melakukan penelitian pada tahun 1861 hingga 1862. Dimana maxwel menggabungkan persamaan nya menjadi 4 persamaan dengan menggabungkan kelistrikan dan kemagnetan. Hal tersebut membuat bolztman melakukan penelitian nya dengan objek gerak partikel suatu gas. Bolztman dan maxwel ingin mengetahui gerak partikel yang sangat tidak beraturan maka saat itu untuk menentukan gerak partikel tersebut bolztman dan maxwel mengunakan konsep probabilitas. Dan membuat kurva yang dinamai kurva distribusi bolztman maxwel, melalui kurva tersebut bolzman berpendapat level energi pada atom kemungkinan diskrit atau tidak kontinu. Hal ini sangat bertentangan dengan konsep energi saat itu, sebab energi saat itu di anggap kontinu. Efek dari pernyataan bolztman mengenai energi, membuat fisika saat itu mulai tertarik dengan mikroskopik dan mulai meninggalkan fisika klasik.

Pada tahun 1885, seorang fisikawan johan balmer yang melakukan penelitian dengan menembakan atom hidrogen yang telah dipanaskan, hasil penelitian yang dilakukan oleh balmer menunjukkan 4 oanjang gelombang dari cahaya tampak. Dimana dalam penelitian tersebut menghasilkan panjang gelombang yang berbeda-beda yaitu  410 nm,434 nm, 486 nm dan 656 nm. Dari hasil trsebutm balmer berpendapat bahwa atom hidogen mempunyai energi yang berbeda-beda. Dari perbedaan tersebut , maka hal ini mendukung pendapat bolztman mengenai eneggi bersifat diskrit/tidak kontinu.

Pada tahun 1887, fisikawan ruldof hertz melakukan penelitian dengan menembakan sinar ultraviolet pada permukaan logam yang berbeda-beda. Hasil penelitian ini yaitu, saat frekuensi gelombang cahaya datang lebih kecil dari frekuensi ambang logam yaitu tergantum dari karakteristik jenis logam sehingga menghasilkan tidak adanya elektron yang lepas dari logamnya, meskipun memilki nilai intesitas yang besar. Penelitian ini mematahkan konsep fisika klasik terhdap energi, dimana pada konsep fisika klasik enegri bergantung pada kuadrat amplitudonya. Semakin lama gelombang yang dipancarkan, maka akan menghasilkan elektron untuk lepas dari unsur logam nya. Selanjutnya hasil penelitian dari ruldof yaitu sekecil apapun intensitas gelombang cahaya datang elektron selalu tereksitasi saat frekuensi cahaya lebih besar dari frekuensi ambang logam. Dan hasil terakhir penelitian ini yaitu, jumlah elektron yang tereksitansi bergantung pada frekuensi cahaya datang dan bukan intensitas cahaya datang. Dengan konsep tersebut, maka energi kinetik akan naik secara liner terhdap frekuensi gelombang cahaya datang.  Setahun kemudian, dia juga melakukan penelitainnya untuk membuktikan gelombang elektromagnetik seperti yang pernah dipersiapkan oleh maxwel melalui persamaan maxwel.

Pada tahun 1892. Hertz dan philip melakukan penelitian nya pada sinar tabung katoda. Dimana phlip melakukan ekperimen dengan menembakan sinar katoda ke berbagai material, hasil ekperimen tersebut menghasilkan sinar x. Penelitian lain dilakukan oleh roentgen yang tanpa sengaja, juga telah menghasilkan sinar x.

Pada tahun 1896 henry bacquerel tanpa segaja telah menemukan radioaktif saat pertolongan uraniaum telah menghasilkan ekperimen yang sama dengan yang dilakukan oleh roentgen. Henry berpendapat bahwa radioaktif bukan berasal dari zat kimia asalnya, tetapi akan berasal dari atom uraniumnya. Hasil penelitian yang dila kukan oleh hendry dikembangkan oleh mery qurie dan piere curie menemukan 2 unsur baru yaitu polonium dan radium, dimana kedua unsur tersebut mengandung unsur radioaktif. Penelitian yang dilakukan oleh barquel juga membawa ernes rutherford untuk meneliti lebih lanjut mengenai jenis radiasi dari unsur uranium, polonium dan radium, hasil ekperimen tersebut mengashilkan bahwa ada 3 jenis radiasi dalam ketiga unsur tersebut, yaitu sinar alfa, sinar beta dan sinar gama.

Dengan ditemukannya energi dan gelombang, maka fisika klasik tidak bisa menjelaskan tentang efekfotolostrik, gelombang cahaya, mikroskopik dan radiasi benda hitam. Dalam hal ini, penjelasan kurva maxwel botzman juga menjadi salah satu dasar yang kuat mengenai tidak mampunya fisika klasik. Mengenai kurva botzman, pendapat maksimal berpendapat bahwa kurva tersebut bisa dijawab dengan postulat (tebakan), sehingga hal dapat menjawab fungsi kerapatan energi yang dapat ditearpakan oleh rentang panjang gelombang. Sebab belum ditemukanya konsep fisika yang menjelaskan rasionalisasi kurva   tersbut. Pernyataan maksimum menyatakan bahwa energi adlah diskrit dan mrupakan kelipatan dari E = nhf, dimana n adalah bilangan bulat dan f adalah frekuensi dari getaran-getaran dari molekul. Dan h adalah ketetapan planck sebesar   6,6 x Js. Molekul-molekul yang menyerap energi yang diskrit disebut dengan kuanta. Pada tahun 1900, konsep maksimal yang memaparkan konsep tersebut. Karena konsep itulah, lahir kuantum. Sehingga kuantum merupakan dunia baru di dunia fisika untuk menjawab cahaya gelombang, teori fotolistik dan permsalahn yang bersifat mikroskopik yang tidak bisa dijawab oleh fisika klasik. Nama kuantum merupakakan catu yangberati sesuatu yang terukur dan terbatas. Istilah kuantum yang digunakan oleh fisikawan saat itu sebagai penjelasan suatu masalah dalam fisika, karena istilah kuantum lahir karena buah hasilpemikiran-pemikiran atas apa yang sedang terjadi pada ilmuan dan ilmu fisika. Jika kita pahami mengenai Teori kuntum, teori ini merupakan teori yang menjelaskan tentang sifat  gelombang dari matri. Oleh karena itu, tidak heran analisis kuantum ilmu fisika yang membahas tentang gelombang materi seperti yang dibahas oleh de grouglie.