SEJARAH PERKEMBANGAN ILMU FISIKA SEBELUM MASEHI HINGGA ABAD 20

MAKALAH

Diajukan  Untuk Memenuhi Tugas UAS Sejarah Fisika (kode mat kuliah: 633)

Dosen Pengampu :

Drs. Dedi Kuntadi, M.Pd.

Disusun oleh:

Teguh Gumilar (1122070071)

Rizal Mustasyfa I.R.  (1122070065)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

SUNAN GUNUNG DJATI

BANDUNG

2013

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

1. Latar Belakang Masalah
2. Rumusan Masalah
3. Tujuan

BAB II PERJALANAN KEAGUNGAN FISIKA

1. Fisika Zaman Yunani Kuno
2. Kekeliruan Ptolemius dan Revolusi Teori Kopernicus yang Besar

Geosentris Ptolemeus

3. Masa Kejayaan Zaman Galileo Galilei (1564 - 1642)
4. Mekanika Newton
5. Setelah Kejayaan Newton : Elektromagnetisme
6. Cahaya

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang Masalah

Sejak zaman dahulu telah banyak filosof yang berfikir, bahkan menemukan hipotesis tentang apa yang terjadi di alam ini. Banyak dari mereka yang terkenal pemikirannya bahkan sampai saat ini, salah satu ilmu yang kita akenal saat ini, yang mengkaji tentang alam adalah ilmu fisika. Kebutuhan akan ilmu pengetahuan saat ini berkembang sangat pesat, begitupun dengan pengkajian tentang ilmu alam menjadi semakin mendalam.

Pengkajian ilmu fisika yang banyak dilakukan oleh para ilmuan sekarang tidak lepas dari pengaruh teori dan pemikiran fisika zaman dahulu atau kita menyebutnya fisika klasik. Disadari ataupun tidak, pengkajian ilmu fisika haruslah disertai dengan pengkajian sejarahnya. Oleh karena itu mengkaji sejarah fisika sangatlah penting untuk perkembangan ilmu fisika.

Pengkajian sejarah ilmu fisika dapat dimulai dari zaman Yunani, pada saat itu banyak sekali filosof terkenal yang menyumbangkan pemikirannya tentang alam, yang pada saat itu dikenal dengan istilah “nature”, diantara filosof itu yang terkenal adalah aris toteles. Aris Toteles memikirkan alam

Seiring waktu dan juga kebutuhan manusia akan ilmu pengetahuan, mulailah pengkajian yang mendalam, dimulai dengan mengkaji massa dan energi. Kemuadian dilanjutkan dengan Nicole Oresme seorang ahli matematika abad ke- 14 yang mempergunakan geometri untuk melukiskan perubahan kecepatan pada sebuah objek.

Dilanjutkan dengan Galileo Galilei yang menerapkan metode ilmiah modern dengan menggunakan observasi, eksperimen dan teori metematika untuk menentukan hokum-hukum benda jatuh. Disinilah mualinya perkembangan ilmu fisika yng semula hanya di pikirkan menjadi eksperimen. Pemikiran Galileo Galilei dilanjutkan oleh Isaac Newton dalam buku karangannya Principia Mathematica,  dia menyatakan hokum dasar gerak maupun gravitasi. Usaha tersebut meletakkan asas penting untuk fisika pada masa depan.

Setelah selesai dengan mekanika, selanjutnya Alessandro volta (1745-1827) membuat longgok Volta, pendahulu awal dari baterai elektrik modern. Setelah itu ilmuan yang terkenal pada abad ke-20 yaitu Albert Einsten menunjukkan bahwa kedua kesangan ahli fisika, yakni massa dan energy masing-masing merupakan bentuk dari yang lain. Teori kenisbiannya mengubah pandangan orang tentang alam semesta.

Dengan mempelajari sejarah dan ilmu fisika yang berkembang selama ini seharusnya lebih membuat sadar akan karunia Tuhan yang telah mennciptakan alam semesta ini. Alam semesta ini merupakan laboratorium yang tak pernah habis ilmunya untuk dipelajari. Untuk lebih jelasnya tentang sejarah perkembangan fisika dari tiap abad, yang dimulai dari Sebelum masehi hingga Abad ke-20 penyusun akan membahasnya dalam bab selanjutnya.

2. Rumusan Masalah

1. Bagaimana perkembangan fisika dari tiap abadnya?
2. Apakah ada pengaruh pemikiran fisika klasik terhadap fisika modern?
3. Apa manfaat mempelajari sejarah fisika?
4. Bagaimana pengaruh sejarah fisika pada perkembangan ilmu fisika?

3. Tujuan

1. Dengan mempelajari sejarah fisika, mahasiswa dapat mengidentifikasi perkembangan fisika dari tiap abadnya.
2. Dengan mempelajari sejarah fisika, mahasiswa dapat mengetahui manfaat mempelajari sejarah fisika sehingga dapat mengembangkan ilmu fisika dimasa depan.

BAB II

PERJALANAN KEAGUNGAN ILMU FISIKA

Tabel 1 Silsilah Ilmu Fisika Dari Abad ke Abad

1. Fisika Zaman Yunani Kuno

Gambar  5. Tema-tema dalam ilmu pengetahuan alam Yunani. Tanda panah menunjukkan lama waktu dari setiap ide untuk diakuiu sebagai kebenaran ilmiah.^[1]

1. Thales (620 – 547 S.M.)

Filosof alam pertama yang mengkaji tentang asal usul alam adalah Thales. Thales adalah saintis pertama yang sudah dahulu memahami prinsip-prinsip umum daripada peristiwa khusus atau individualisme. Thales juga sebagai guru pertama yang mengajarkan struktur mikroskopik materi. Thales menganggap materi dan gaya sebagai suatu kesatuan yang tidak dapat dipisahkan. Ia digelari Bapak Filsafat karena dialah orang yang mula-mula berfilsafat dan mempertanyakan “Apa sebenarnya asal-usul alam semesta ini?”. Pertanyaan ini sangat mendasar terhadap perkembangan selanjutnya terutama penelusuran asal-usul alam semesta apakah diciptakan ataukah ada dengan sendirinya.

Namun, hal yang penting adalah pertanyaan itu dijawabnya dengan pendekatan rasional, bukan dengan pendekatan mitos atau kepercayaan. Ia mengatakan bahwa air adalah elemen dasar alam karena air unsur penting bagi setiap makhluk hidup, air dapat berubah menjadi benda gas, seperti uap dan benda padat, seperti es, dan bumi ini juga berada di atas air. Ia mengatakan bahwa segenap isi alam semesta ini terbuat dari air.

2. Anaksimandorus (609 – 546 S.M.)

Anaksimanderus adalah seorang murid Thales yang percaya bahwa alam diatur oleh suatu hukum. Ia lebih percaya pada kekuatan fisis daripada percaya pada kekuatan supernatural yang membuat keteraturan di alam semesta. Ia mengatakan bahwa wujud alam semesta adalan apeiron. Istilah apeiron ini mirip dengan konsep “kehampaan/vacum”, yang bermaksud sesutau yang tak jelas/tak menentu dalam ruang dan waktu. Ia sudah mempunyai gagasan tentang evousi binatang melalui proses mutasi, dan bukan melalui proses seleksi alam. Setelah be;ajar dari Mesir, ia mengembangkan jam berdasarkan bayangan sinar matahari dari suatu tongkat.

3. Aristoteles (384 – 322 S.M.)

Aristoteles  adalah ahli filsafat terbesar didunia sepanjang zaman. Ia sering disebut bapak peradaban barat, bapak ensiklopedi, bapak ilmu pengetahuan atau gurunya para ilmuwan. Ia menemukan logika (ilmu mantik: pengetahuan tentang cara berpikir dengan baik, benar dan sehat). Ia menemukan biologi, fisika, botani, astronomi, kimia, meteorologi, anatomi, zoolog y, embriologi dan psikologi eksperimental.^[2]

Hal-hal yang penting dari Aristoteles adalah keutamaannya mencari penjelasan untuk perubahan dan gerak; gagasan tentang penelitian sistematis; dan penjelasan tentang materi yang berasal dari 4 unsur dasar.

Gambar ini memperlihatkan tiga versi teori kiasik Aristoteles yang keliru. Teori yang bertahan selama 2000 tahun ini mengetengahkan bahwa semua materi terbentuk dari empat unsur: api, udara, air dan tanah. Tiap unsur pada gilirannya dianggap memiliki dua dari empat sifat dasar: panas, dingin, basah, kering. Sebagaimana tampak pada diagram di atas, Aristoteles berpendapat bahwa kering dan dingin bergabung menjadi tanah; dingin dengan basah bersatu menjadi air. Basah dan panas menjadi udara; panas dan kering menjadi api. Teori Abad ke-4 S.M. ini dianut oleh ahli kimia dan filsafat, dan menguasai serta menghalangi kemajuan ilmu sampai Abad ke-17.

Adpun prinsip-prinsip utama pemikiran Aristoteles mengenai sains fisika yaitu^[3]:

1. Narula Places (“empat unsur”) yaitu udara, api, tanah, dan air;
2. Center Of The Universe (pusat alam semesta). Bumi juga merupakan pusat dari alam semesta.
3. Gravity (gravitasi)
4. Rectilinear Motion (gerak lurus): Gerak dalam hal ini adalah dalam garis lurus dengan kecepatan konstan.
5. Velocity Density Relation (hubungan kerapatan dan kecepatan): kecepatan berbanding terbalik dengan kepadatan medium.
6. Vacum Is Impossible: Gerak dalam ruang hampa jauh cepat.
7. Infinite Universe (alam semesta tak terbatas): Ruang tidak dapat memiliki batas.
8. Continuum Theory (teori kesatuan): Materi tidak dapat dibuat dari atom yang terpisah, karena antara atom harus ada vakum (kehampaan).
9. Ether Or Quintessence (eter): Benda di bumi tidak terbuat dari materi yang terdapat di bumi.
10. Circular Motion (gerak melingkar): Planet bergerak dalam gerak melingkar sempurna.

2. Kekeliruan Ptolemius dan Revolusi Teori Kopernicus yang Besar

Geosentris Ptolemeus

Teori Yunani yang paling terkenai adalah teori geosentris Ptolemeus, seorang Yunani yang hidup di Mesir pada Abad ke-2 serta mungkin hanya mencatat gagasan orang lain. Ptolemeus mengatakan bahwa bumi dianggap sebagai pusat alam semesta (geosentris). Teori ini mengandung Iebih banyak komplikasi lagi dan tak dapat memberikan penjelasan yang memuaskan tentang masalah- masalah seperti perubahan kecermelangan cahaya planet yang terjadinya berselang tetap atau tentang berapa besar jarak planet baik dari bumi maupun dari matahari. Para pengkritik teori ini berusaha melemahkannya. Namun teori Geosentris Kopernikus muncul disaat kejayaan Yunani-Romawi telah berlalu sehingga teori ini dianggap yang terakhir atau pamungkas. Teori teori ini dibawa orang Arab ke Eropa pada Abad pertengahan dan dikenal sebagai Almagest (“terbesar” dalam bahasa Yunani yang kacau)”.

Ketika ilmu di Eropa berkembang pesat, pemikiran geosentris Ptolemeus masih digunakan dalam karyanya yaitu Almagest dan menjadi buku pegangan astronomi. Teorinya yang mengharuskan bumi berada pada pusat alam semesa mencapai puncak kejayaan pada abad ke – 15. Keilmuan pada saat itu sangat pesat. Para ilmuan astronomi pada abad 15 membangun observatorium, menyempurnakan peralatan Ptolemeus dan merancang alat baru. Pengamatan para ilmuan itu semakin memudarkan pemikiran geosentris Ptolemy.

        Revolusi Heliosentris Kopernikus yang Terbukti Benar

Perpisahan dengan masa lampau akhirnya dilakukan oleh ilmuan astronomi asal Polandia Nikolaus Kopernikus. Dengan sangat bijaksana ia menulis dan mengumumkan karya besarnya berjudul “Revolusi Benda-Benda Langit” hinggamenjelang akhir hayatnya pada 1543.

Pembaruan pemikiran yangdilakukan Kopernikus adalah perubahan pemikiran teori geosentris bahwa bumi pusat alam semesta menjadi mataharilah yang menjadi pusat tata surya atau disebut juga heliosentris, seperti yang diungkapkan oleh Aristarkhus 1800 tahun sebelumnya. Ia mengatur kelima planet yang diketahui pada waktu itu dalam urutan yang benar, yaitu Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Yupiter, Saturnus; dan menempatkannya dalam orbit-orbit lingkaran disekeliling matahari. Orbit-orbit lingkaran itu salah, tetapi sistem yang berpusatkan matahari lebih sederhana daripada sistem pendahulunya, dan sistem tersebut menjelaskan gerak planet dengan lebih baik daripada sebelumnya sejak zaman Ptolemeus.

Tidak kelirulah langkah Kopernikus menyembunyikan gagasannya. Pada waktu itu Eropa sedang berada di tengah perang keagamaan, dan kekerasan dengan alas an ideologi merupakan hal yang jamak. Bukunya diserang dengan sengi  t oleh kaum gereja yan kolot dalam pemikirannya. Pada tingkat intelektual yang lebih rendah, banyak orang yang sakit hati dengan diturunkannya derajat bumi yang besar, tempat tinggal makhluk pilihan Tuhan. Orang itu bereaksi sama kerasnya dengan orang-orang pada masa 400 tahun kemudian yang dengan marah menentang teori evolusi Darwin karena membuat manusia sedarah sedaging dengan binatang. (Sekarang masth ada yang menentangnya.) Salah seorang pengikut, yaitu ahli fisika Galileo, dibungkam oleh Gereja karena keyakinannya bahwa bumi bergerak mengelilingi matahari. Pengikut lainnya, Giordano Bruno dihukum bakar oleh Inkuisis. Karya Kopernikus termasuk dalam Indeks buku terlarang, dan baru dihapus dari Indeks Gereja itu secara resmi pada tahun 1757.

Gambar  12. Buku De Revolutionibus Orbium Ceolestium, satu dari buku penting dalam sejarah budaya Eropa, dipublikasikan tahun 1543 di Nuremberg. Seluruh buku berjumlah 6. Buku pertama menjelaskan sebuah model sederhana dari heliosentris (teori yg menganggap matahari sebagai pusat peredaran benda angkasa) ruang angkasa, sejumlah teori matematika trigonometri, bidang datar, dan geometri bola.

3. Masa Kejayaan Zaman Galileo Galilei (1564 - 1642)

Galileo Galilei lahir  pada tanggal 15 di Pisa, tepatnya di Toscana pada tahun 1564. Saat masih muda Galileo belajar di Universitas Pisa tetapi berhenti karena kurangnya biaya . Walaupun kedaan mudanya seperti itu, pada tahun 1589 dia mampu mendapat posisi pengajar di universitas itu. Beberapa tahun kemudian dia bergabung dengan Universitas Padua dan menetap di sana hingga tahun 1610. Diapun banyak menciptakan penemuan-penemuan ilmiah. Sumbangan penting pertamanya di bidang mekanika.

Galileo  merupakan salah satu filosof yang hidup di zaman pasca Renaisance, kata renaisance mungkin sudah tidak asing lagi bagi kita dimana  Renaisance yang berarti kelahiran kembali, secara historis, istilah ini lebih dikenal sebagai istilah yang menandai  lahirnya  abad modern,atau moderna yang bermakna  sekarang. Dapat kita lihat dalam berbagai  literatur filsafat yang menjelaskan dengan gamblang mengenai detik-detik peralihan dari abad  pertengahan  yang menjadi tema besarnya adalah” Teosentris” yang sangat dipercayai oleh kaum gerejawan. Dan sempat terjadi The Dark masa kegelapan yang sama sekali  mendewakan wahyu, dan menutup pintu bagi para Filosof untuk  berpikir  secara rasional serta  diduga kuat   bahwa ada penyelewengan karya-karya klasik   filosof  Yunani kuno  yang selama ini  disembunyikan dan dimonopoli oleh  gereja. dan baru pada masa bangkitnya para filosof  dan berhasil membebaskan keterbelengguan  manusia dari teologis dengan istilah Renaisance oleh karena itu ada dua hal  yang penting  yang menandai  sejarah modern ini yaitu, runtuhnya otoritas kaum gerejawan  dan menguatnya  otoritas sains.

Adapun penemuan penting yang ditemukan aleh galileo diantaranya:

1. Teleskop

Galileo Galilei adalah salah seorang penemu terbesar di bidang ilmu pengetahuan. Ia menemukan bahwa sebuah peluru yang ditembakkan membuat suatu gerak parabola, bukan gerak horizontal yang kemudian berubah menjadi gerak vertical. Dengan teleskopnya, ia mengamati jagad raya dan menemukan bahwa bintang Bimasakti terdiri dari bintang-bintang yang banyak sekali jumlahnya dan masing-masing berdiri sendiri. Selain itu, ia juga berhasil mengamati bentuk Venus dan menemukan beberapa satelit Jupiter.

2. Astronomi

Penemuan Galileo yang paling masyhur adalah di bidang astronomi. Teori perbintangan di awal tahun 1600-an berada dalam situasi yang tak menentu. Terjadi selisih pendapat antara penganut teori Copernicus yang matahari-sentris dan penganut teori yang lebih lama, yang bumi-sentris. Sekitar tahun 1609 Galileo menyatakan kepercayaannya bahwa Copernicus berada di pihak yang benar, tetapi waktu itu dia tidak tahu cara membuktikannya. pada  tahun 1609, Galileo dengar kabar bahwa teleskop diketemukan orang di Negeri Belanda. Meskipun Galileo hanya mendengar samar-samar saja mengenai peralatan itu, tetapi berkat kegeniusannya dia mampu menciptakan sendiri teleskop. Dengan alat baru ini dia mengalihkan perhatiannya ke langit dan hanya dalam setahun dia sudah berhasil membikin serentetan penemuan besar.

3. Teori Akselerasi

Dialah yang  pertama-tama menemukan  pentingnya akselerasi dalam dinamika. Maksudnya disini ialah perubahan  kecepatan, baik dalam besarnya  maupun dalam arah  geraknya.  Beliau pula termasuk penemu awal  hukum  benda yang jatuh. Jika  sesuatu jatuh dengan bebas artinya  dalam ruang kosong, kecepatan itu akan tetap, akan tetapi, dalam ruanng yang tidak kosong ada gerak hawa yang berlawanan dengan  gerak kejatuhan itu, sehingga kecepatannya berubah. Perubahan akselerasi itu tetap sama bagi  segala macam  benda  baik yang berat maupun yang ringan,  baik yang besar maupun yang kecil.Ia juga menerima  pandangan  bahwa matahari adalah pusat  jagat raya, serta mengembangkannya bersama  Kepler, sebagaimana yang ditemukan   pertama kali oleh Kopernikus. Pada tahun 1543 pada abad ke-17.

Sejak inilah  menurut penjelasan Russel  dalam bukunya filsafat Barat muncullah pertikaian antara  sains dan dogma: dan akhirnya  kaum tradisionalis terpaksa mengakui  kemenangan ilmu pengetahuan yang mempunyai daya tarik  instriknya bagi akal.Ia sendiri  membuat teleskop yaitu, setelah  ia  berkenalan  dengan  teleskop  buatan  Hans  Lipper (s)hey dari Nederland. Teleskopnya   itu digunakan   untuk menjelajahi  jagat raya, dan dengan alatnya yang canggi ia menemukan, bahwah bintang  Bimasakti terdiri dari  bintang-bintang yang banyak sekali  bilangannya, yang masing-masing berdiri  sendiri-sendiri. Juga berhasil mengamati Venus serta menemukan  beberapa  satelit Yupiter. Penemuan  Gelileo inilah menggoncangkan  gereja, yang menuntut supaya Galileo menarik kembali ajarannya itu. Peristiwa ini pun terjadi pada tahun 1616 secara tesembunyi dan pada tahun 1632 secara terbuka.

4. Termometer

Pada Tahun 1593, Galileo menemukan salah satu alat ukur yang dapat digunakan dalam ilmu pengetahuan, yaitu termometer. temuan ini terdiri dari sebuah gelembung udara yang bisa membesar atau mengecil karena perubahan temperatur dan hal ini bisa menyebabkan level air naik atau turun. Meskipun alat ini tidak akurat karena tidak menghitung perubahan tekanan udara, alat ini merupakan pelopor perkembangan alat-alat canggih karena dianggap meyebarkan  teori heliosentrisme itu ilmu  modern. dan juga seperti  penemuan lintas peluru, penghasilan  hukum gerak.

4. Mekanika Newton

1. Hukum Gerak Newton Pertama

Aristoteles (384 – 322 SM) percaya bahwa diperlukan sebuah gaya yang diperlukan agar sebuah benda tetap berjalan pada bidang horizontal. Menurutnya keadaan alami sebuah benda adalah diam, dan dianggao operku adanya gaya gar benda tersebut tetap bergerak. Lebih jauh lagi ia mengungkapkan bahwa semakin besar gaya yang diberikan pada suatu benda maka lajunya semik besar.

Kira-kira 2000 tahunkemudian, galileo mempertanyakan kembali apayang telah Aristoteles simpulkan dan ternyata dia mendapat kesimpulan yang sangat berbeda. Galileo mempertahankan bahwa sama alaminya benda bergerak horizontal dengan kecepatan tetap, seperti halnya ketikabenda dalam keadaan diam.

Untuk memahami gagasan Galileo, bayangkan pengamatan berikut. Untuk mendorong sebuah benda di atas permukaan kasar dibutuhkan nilai gaya tertentu. Untuk menforong benda lain yang sama beratnya tapi didorong di atas permukaan licin, akan memerlukan gaya yang lebih kecil. Kita harus memperhatikan bahwa pada urutan kasusdi atas, gaya yang diperlukan makin kecil.

Pemikiran Galileo yang jenius untuk bayangkan dunia yang ideal seperti itu —dalam hal ini, dunia di mana tidak ada gesekan —  dan untuk melihat bahwa hal ini bisa menghasilkan pandangan yang lebih berguna mengenai dunia nyata. Dengan kehebatnya Galileo sampai pada kesimpulan bahwa jika tidak ada gaya yang diberikan kepada benda yang bergerak, benda itu akanterus bergerak dengan laju konstan dengan lintasan yang lurus. Sebuah benda melambat hanya jika ada gaya yang diberikan kepadanya. Dengan dernikian,Galileo menganggap gesekan sebagai gaya yang sama dengan dorongan atau tarikan biasa.

Perbedan antara sudut pandang Aristotles dan Galileo tidak berarti salah satu salah atau betul. Pandangan Aristotle tidak sepenuhnya salah, karena pengalaman kita sehari-hari menunjukkan bahwa benda yang bergerak cenderung berhenti jika tidak didorong terus menerus. Perbedaan sebenarnya tenletak pada kenyataan bahwa pandangan Aristotle mengenai “keadaan alami” sebuah benda pada intinya merupakan pernyataan final—tidak mungkin ada perkembangan selanjutnya. Di pihak lain, anialisis Galileo dapat diperluas untuk menjelaskan lebih nyata dan banyak fenomena, dan memberikan teori kuantitatif yang oleh orang memungkinkan ramalan-ramalan yang dapat dibuktikan. Galileo bisa mencapai kesimpulan bahwa sebuah benda akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan jika tidak ada gaya yang bekerja untuk merubah gerak ini.

Atas dasar penemuan ini, Isaac Newton membangun teori geraknya yang sangat terkenal. Analisis Newton tentang gerak dirangkumkan dalam “tiga hukum gerak”-nya yang terkenal. Dalam karya besarnya, Principia (terbitan tahun 1687), Newton menyatakan terima kasihnya kepada Galileo. Hukum yang dibuat Newton pada dasarnya dekat dengan kesimpulan Galileo bahwa “setiap benda dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepanjang garis lurus, kecuali jika diberi gaya total yang tidak nol” [Hukum Gerak Newton Pertama]. Keadaan sebuah benda untuk tetap mempertahankan keadaannya disebut inersia.

2. Hukum Gerak Newton Kedua

Selanjutnya Newton berpendapat bahwa kecepatan akan berubah bila benda diberi gaya yang tidak nol. Newton mengmeukakan bahwa percepatan sebuah benda berbanding terbalik dengan massanya. Hubungan ini ternyata berlaku secara umum dan dapat dinyatakan sebagai berikut: “Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arahnya percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya” [Hukum ke-2 Newton tentang gerak].

3. Hukum Gerak Newton Ketiga

Hukum kedua Newton menjelaskan bagaimana secara kuantitatif gaya mampengaruhi gerak. Pada kenyataan dalam eksperimen bahwa benda bergerak Karena disebabkan benda lain. Contohnya gaya yang diberikan oleh paku diberikan oleh martil.

Tapi Newton menyadari bahwa tidak selanya yang memberikan gaya adalah martil. Tetapi paku jelas memberikan gaya kembali pada martil, karena kecepatan martil diperkecil hingga nol oleh paku. Matir memberikan gaya pada paku dan pakumemberikan gaya pada martil. Keadaan ini meri=upakan inti dari hokum newton III yang berbunyi: “Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersbut memberikan gaya yang sama besar tapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama” [Hukum ketiga Newton tentang gerak].

5. Setelah Kejayaan Newton : Elektromagnetisme

Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873 oleh James Clerk Maxwell dalam papernya di Royal Society mengenai teori dinamika medan elektromagnetik (bahasa Inggris: A dynamical theory of the electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja penelitiannya antara 1861 dan 1865.

Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama yang mengirimkan dan menerima gelombang radio ketika dia menemukan bahwa keseimbangan induksinya menyebabkan gangguan ke telepon buatannya. Dia mendemonstrasikan penemuannya kepada Royal Society pada 1880 tapi hanya dibilang itu cuma merupakan induksi.

Dan antara tahun 1886 dan 1888, Heinrich Rudolf Hertz pertama kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi radio memiliki seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang Hertzian), dan menemukan bahwa persamaan elektromagnetik dapat diformulasikan ke persamaan turunan partial disebut persamaan gelombang.

Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.

Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hν, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J•s — dan ν adalah frekuensi gelombang.

Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = hν.

6. Cahaya

1. Teori abad ke-10

Ilmuwan Abu Ali Hasan Ibn Al-Haitham (965 H–sekitar 1040 M), dikenal juga sebagai Alhazen, mengembangkan teori yang menjelaskan penglihatan, menggunakan geometri dan anatomi. Teori itu menyatakan bahwa setiap titik pada daerah yang tersinari cahaya, mengeluarkan sinar cahaya ke segala arah, namun hanya satu sinar dari setiap titik yang masuk ke mata secara tegak lurus yang dapat dilihat. Cahaya lain yang mengenai mata tidak secara tegak lurus tidak dapat dilihat. Dia menggunakan kamera lubang jarum sebagai contoh, yang menampilkan sebuah citra terbalik. Alhazen menganggap bahwa sinar cahaya adalah kumpulan partikel kecil yang bergerak pada kecepatan tertentu. Dia juga mengembangkan teori Ptolemy tentang refraksi cahaya namun usaha Alhazen tidak dikenal di Eropa sampai pada akhir abad 16.

Gambar  1. Eksperimen Newton dengan spektrum diilustrasikan pada abad ke-18, dan dua contoh ditunjukkan disini. Pada gambar pertama diatas, dua prisma digunakan untuk menguraikan sinar cahaya matahari. Gambar kedua dibawahnya menunjukkan bagaimana penambahan wadah air membelokan cahaya menjadi pelangi.

Gambar  2. Cahaya putih terdiri dari beberapa gabungan 'wanna' cahaya

2. Teori Partikel

Isaac Newton menyatakan dalam Hypothesis of Light pada 1675 bahwa cahaya terdiri dari partikel halus (corpuscles) yang memancar ke semua arah dari sumbernya. Teori ini dapat digunakan untuk menerangkan pantulan cahaya, tetapi hanya dapat menerangkan pembiasan dengan menganggap cahaya menjadi lebih cepat ketika memasuki medium yang padat tumpat karena daya tarik gravitasi lebih kuat.

3. Teori Gelombang (atau Ray)

Christiaan Huygens menyatakan dalam abad ke-17 yang cahaya dipancarkan ke semua arah sebagai ciri-ciri gelombang. Pandangan ini menggantikan teori partikel halus. Ini disebabkan oleh karena gelombang tidak diganggu oleh gravitasi, dan gelombang menjadi lebih lambat ketika memasuki medium yang lebih padat. Teori gelombang ini menyatakan bahwa gelombang cahaya akan berinterferensi dengan gelombang cahaya yang lain seperti gelombang bunyi (seperti yang disebut oleh Thomas Young pada kurun ke-18), dan cahaya dapat dipolarisasikan. Kelemahan teori ini adalah gelombang cahaya seperti gelombang bunyi, memerlukan medium untuk dihantar. Suatu hipotesis yang disebut luminiferous aether telah diusulkan, tetapi hipotesis itu tidak disetujui.

4. Teori Elektromagnetik

Pada 1845 Faraday menemukan bahwa sudut polarisasi dari sebuah sinar cahaya ketika sinar tersebut masuk melewati material pemolarisasi dapat diubah dengan medan magnet.Ini adalah bukti pertama kalau cahaya berhubungan dengan Elektromagnetisme. Faraday mengusulkan pada tahun 1847 bahwa cahaya adalah getaran elektromagnetik berfrekuensi tinggi yang dapat bertahan walaupun tidak ada medium.
Teori ini diusulkan oleh James Clerk Maxwell pada akhir abad ke-19, menyebut bahwa gelombang cahaya adalah gelombang elektromagnet sehingga tidak memerlukan medium untuk merambat. Pada permukaannya dianggap gelombang cahaya disebarkan melalui kerangka acuan yang tertentu, seperti aether, tetapi teori relativitas khusus menggantikan anggapan ini. Teori elektromagnet menunjukkan yang sinar kasat mata adalah sebagian daripada spektrum elektromagnet. Teknologi penghantaran radio diciptakan berdasarkan teori ini dan masih digunakan. Kecepatan cahaya yang konstan berdasarkan persamaan Maxwell berlawanan dengan hukum-hukum mekanis gerakan yang telah bertahan sejak zaman Galileo, yang menyatakan bahwa segala macam laju adalah relatif terhadap laju sang pengamat.

5. Teori Kuantum

Teori ini di mulai pada abad ke-19 oleh Max Planck, yang menyatakan pada tahun 1900 bahwa sinar cahaya adalah terdiri dari paket (kuantum) tenaga yang dikenal sebagai photon. Penghargaan Nobel menghadiahkan Planck anugerah fisika pada 1918 untuk kerja-kerjanya dalam penemuan teori kuantum, walaupun dia bukannya orang yang pertama memperkenalkan prinsip asas partikel cahaya.

6. Teori Dualitas Partikel-Gelombang

Teori ini menggabungkan tiga teori yang sebelumnya, dan menyatakan bahwa cahaya adalah partikel dan gelombang. Ini adalah teori modern yang menjelaskan sifat-sifat cahaya, dan bahkan sifat-sifat partikel secara umum. Teori ini pertama kali dijelaskan oleh Albert Einstein pada awal abad 20, berdasarkan dari karya tulisnya tentang efek fotolistrik, dan hasil penelitian Planck. Einstein menunjukkan bahwa energi sebuah foton sebanding dengan frekuensinya. Lebih umum lagi, teori tersebut menjelaskan bahwa semua benda mempunyai sifat partikel dan gelombang, dan berbagai macam eksperimen dapat di lakukan untuk membuktikannya. Sifat partikel dapat lebih mudah dilihat apabila sebuah objek mempunyai massa yang besar.

Pada pada tahun 1924 eksperimen oleh Louis de Broglie menunjukan elektron juga mempunyai sifat dualitas partikel-gelombang. Einstein mendapatkan penghargaan Nobel pada tahun 1921 atas karyanya tentang dualitas partikel-gelombang pada foton, dan de Broglie mengikuti jejaknya pada tahun 1929 untuk partikel-partikel yang lain.

7. Pemikiran Jenius Tentang Relativitas

Teori relativitas pertama kali diungkapkan oleh Galileo Galilei dalam karyanya Dialogue Concerning the World's Two Chief Systems pada tahun 1632.

Untuk memahami relativitas kita perlu memahami teori yang sebelumnya, yaitu teori mengenai "diam absolut"(absolut rest) yang diungkapkan oleh Aristoteles pada abad keempat SM. Teori ini menyatakan bahwa diam adalah kondisi wajar yang dialami benda apapun dan bahwa sebuah benda akan kembali pada kondisi ini jika dibiarkan sendiri.

Teori relativitas mengungkapkan bahwa semua benda bersifat relatif terhadap gerakan satu sama lain, dan bahwa untuk mendefinisikannya sebagai "sedang diam" hanyalah masalah kesepakatan. Dari sini terungkap bahwa kecepatan sebuah benda tidak dapat dinyatakan secara absolut – hanya "relatif"terhadap sesuatu yang lain.

Galileo, astronom dan filosof asal Italia, juga salah satu penemu fisika modern. Dia terutama terkenal karena dukungannya terhadap teori "Copernicus"(atau Aristarchus), bahwa bumi mengelilingi matahari.

Gereja Katolik langsung mengecamnya, tetapi Galileo tidak dijebloskan ke sebuah sel penjara yang penuh tikus karena prinsip-prinsipnya itu. Dia mulai menjalani hukumannya di rumah Uskup Besar Siena yang mewah, sebelum dikembalikan sebagai tahhanan rumah yang nyaman di vilanya yang terletak dekat Florence. Baru pada than 1992, Gereja Katolik pada akhirnya mengakui bahwa pandangan-pandangan Galileo mengenai tata surya itu benar. Meskipun Galileo mungkin benar mengani hal ini, dia sangat kompeten dalam membuat kesalahan: argumen favoritnya untuk Bumi yang bergerak adalah bahwa pergerakan ini menyebabkan air pasang. Dia melakukan pengamatan dan menemukan bahwa air laut tengah lebih pasang daripada laut merah, dan menghubungkan hal ini dengan air yang diaduk-aduk karena perputaran Bumi—yang dikatakannya beraksi lebih kuat di laut tengah karena posisinya lurus dari timur ke barat.

Argumen ini dibantah oleh kesaksian sejumlah pelaut, yang menunjukkan bahwa terjadi dua kali air pasang dalam satu hari, bukan satu sebagaimana yang dikira Galileo. Galileo menolak mempercayai mereka.

Albert Einstein menyadari bahwa Galileo juga membuat sebuah kesalahan dalam teori relativitasnya, atau lebih mungkin terori tersebut gagal dalam kondisi-kondisi khusus.

Karya Einstein pada tahun 1905, On the Electrodynamics of Moving Bodies, adalah tulisan pertama yang membicarakan Teori Relativitas Khusus, yang menjelaskan sifat-sifat aneh partikel-partikel yang bergerak mendekati kecepatan cahaya dalam ruang hampa udara.

Teori Relativitas Umum, yang menerapkan teori khusus tersebut terhadap fenomena skala besar seperti gravitasi, dipublikasikan sepuluh tahun kemudian pada tahun 1915.

8. Fisika Kuantum

Menurut sejarahnya teori kuantum muncul karena teori fisika klasik tidak mampu memecahkan bebrapa permasalahan hal  benda-benda berukuran mikro, interaksi materi dan energi, kapasitas panas zat padat dan lain-lain pada masa itu.

Dimulainya periode ‘peperangan’ fisika kuantum adalah ketika fisika klasik tidak bisa menjelaskan gejala-gejala fisika yang bersifat mikro dan bergerak dengan kecepatan yang jauh lebih cepat yaitu yang mendekati kecepatan cahaya. Karena hal ini diperlukanlah cara pandang out of the box dan berbeda dengan sebelumnya.

Dimulai ketika Michael Faraday menemukan tabung sinar katoda. Kemudian pada tahun 1859-1860, Gustav Kirchoff memberikan pernyataan tentang radiasi benda hitam. Pada tahun 1887 Ludwig Boltzman menyatakan bahwa bentuk energi pada sistem fisika berbentuk diskrit.

        Radiasi Benda Hitam        

Masalah utama yang tidak terpecahkan oleh para ilmuan fisika pada massa itu hingga 1900 adalah pemecahan masalah radiasi benda hitam. Tujuannya adalah menemukan teori yang cocok untuk menjelaskan lengkung kurve radiasi benda hitam

Pada tahun 1900 Max Planck mengemukakan teorinya tentang radiasi benda hitam yang sesuai dengan hasil eksperimen. Planck menganggap bahwa gelombang elektromagnetik berperilaku sebagai osilator di rongga. Getaran yang ditimbulkan osilator kemudian diserap dan dipancarkan kembali oleh molekul-molekul. Planck sampai pada kesimpulan bahwa energi yang dipancarkan dan diserap tidaklah kontinu. Tetapi, energi dipancarkan dan diserap dalam bentuk paket-paket energi diskrit yang disebut kuanta (foton). Dengan hipotesanya, Planck berhasil menemukan suatu persamaan matematika untuk radiasi benda hitam yang benar-benar sesuai dengan data hasil eksperimennya. Persamaan Planck tersebut kemudian disebut hukum radiasi benda hitam Planck. Ia berpendapat bahwa ukuran energi kuantum sebanding dengan frekuensi radiasinya. Rumusannya adalah:

Dimana :

h         = konstanta Planck

n         = bilangan kuantum ( n = 0,1,2,........ n)

f         = frekuensi radiasi ( Hz)

Fsikawan Wilhelm Wien mempelajari radiasi benda hitam terutama hubungan antara suhu dan panjang gelombang pada intensitas maksimum. Hasilnya seperti yang ditunjukkan oleh gambah dibawah ini.

Panjang gelombang pada titik maksimum, λmaks bergeser menuju panjang gelombang pendek jika suhu mutlaknya dinaikkan. Hubungan antara panjang gelombnag pada panjar maksimum dengan suhu mutlak benda yaitu :

DAFTAR PUSTAKA

1. Rudolph, M. dan Mueller, C. G.. Light and Vision.New York : Time-Lifes Book
2. Giancoli, Douglas C.. 2001. Fisika Edisi 5 Jilid 1. Jakarta : Erlangga
3. Zaelani, A., Cunayah, C., dan Irwan, E. I.. 1700 Bank Soal Fisika Untuk SMA/MA. Bandung : Yrama Widya
4. Margenau, H. dan Bergamini, D.. Ilmuwan. Jakarta : Tira Pustaka
5. Sagan, C. dan Leonard, J. N.. Planet. Jakarta: Tira Pustaka
6. Lippinncott, Kristen. 2007. Astronomi. Jakarta: Balai Pustaka
7. Simonyi, K. A. 2012. Cultural History of Physics. USA : CRC Press. Tersedia : http://edge.org/3rd_culture/simonyi12/CulturalHistoryOfPhysics_Excerpt.pdf; 28 Desember 2013; 6:00 WIB
8. Baird, D., Hendel, F., and Scheider, W.. 2012. PhyzGuide: A Brief History of Phyica.
9. Resmiyanto, R. 2012. Fisika Zaman Purbakala