- Periode 5
- Dimulai perkembangan baru dengan dibuatnya teori-teori baru yang lebih revolusioner dengan tidak mengindahkan mekanika klasik (the new quantum mechanics)
- Teori baru ini muncul berdasarkan uraian teoritis de Broglie, Heissenbergh, dan Schrodinger serta percobaan Davisson-Germer dan Thompson)
- Diitemukan prinsip mekanika matriks (Heisenbergh), Mekanika Gelombang (Schrodinger), dan Mekanika gabungan keduanya yang lebih umum (Dirac-Tomonaga)
- Mekanika kuantum yang dikemukakan Dirac dinamakan simbolic method, sifatnya sangat abstrak dan sukar dimengerti, dikenal dengan nama Relativistic quantum mechanics.
- Prinsip mekanika matriks (Heisenbergh)
Werner Heisenberg, seorang fisikawan Jerman, di tahun 1932 ia menerima Hadiah Nobel bidang fisika untuk sistem mekanika matriks-nya, yang menggambarkan tingkatan enerji dari orbit elektron murni dalam bentuk angka, tanpa mengandalkan gambar sama sekali. Dengan cara ini, ia berharap dapat mengatasi masalah yang disebabkan oleh adanya kontradiksi antara “partikel” dan “gelombang” dengan mengabaikan segala upaya menggambarkan gejala tersebut, dan memperlakukan gejala tersebut murni dalam bentuk abstraksi matematik.
Heisenberg mencapai beberapa kemajuan penting dalam mekanika kuantum. Walau demikian, keteguhannya untuk memasukkan filsafat idealisme yang dianutnya ke dalam ilmu baru itu mewarnai dengan kuat seluruh pendekatan yang dipakainya. Dari sini muncullah apa yang dikenal sebagai “interpretasi Copenhagen” atas mekanika kuantum. Ini pada dasarnya adalah idealisme subjektif, yang dicadari dengan tipis sebagai sebuah aliran pemikiran ilmiah. “Werner Heisenberg,” tulis Isaac Asimov, “berupaya untuk mengangkat satu masalah mendasar yang menempatkan partikel-partikel, bahkan fisika itu sendiri, di dalam sebuah dunia dari hal-hal yang tak dapat diketahui [unknowable].
Sedikit tambahan. Meskipun bentuk Mekanika Matriks berbeda dengan Mekanika Gelombang pada umumnya, namun isinya sebetulnya sama persis. Mekanika Matriks yang perhitungannya sedikit lebih rumit digunakan untuk penghitungan general dan menyeluruh. Sedangkan mekanika gelombang umum yang hitungannya lebih mudah, digunakan untuk perhitungan sederhana.
Pada 1927, Heisenberg mengumumkan Teori Ketidakpastian. Isinya adalah sebagai berikut:
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg
Ketika melakukan pengamatan terhadap posisi atau kecepatan suatu objek, mustahil untuk mengukurnya secara akurat. Ketidakpastian selalu akan muncul dalam pengamatan dan pengukuran dan hasilnya tidak pernah melebihi seperempat konstanta Planck.
- Mekanika Gelombang (Schrodinger)
Mekanika gelombang Erwin Schrödinger menangani masalah yang persis sama dengan mekanika matriks Heisenberg tanpa perlu melarikan diri ke dalam dunia abstraksi matematika absolut. Kebanyakan fisikawan lebih menyukai pendekatan Schrödinger karena jauh kurang abstrak ketimbang pendekatan Heisenberg, dan mereka tidak salah. Di tahun 1944, John van Neumann, ahli matematik Amerika keturunan Hungaria itu menunjukkan bahwa mekanika gelombang dan mekanika matriks adalah setara secara matematik, dan dapat menghasilkan jawaban yang persis sama untuk tiap persoalan.
Hipotesis Louis de Broglie dan azas ketidakpastian dari Heisenberg merupakan dasar dari model Mekanika Kuantum (Gelombang) yang dikemukakan oleh ERWIN SCHRODINGER pada tahun1927, yang mengajukan konsep orbital untuk menyatakan kedudukan elektron dalam atom. Orbital menyatakan suatu daerah dimana elektron paling mungkin (peluang terbesar) untuk ditemukan.
Schrodinger sependapat dengan Heisenberg bahwa kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan secara pasti, namun yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada suatu titik pada jarak tertentu dari intinya. Ruangan yang memiliki kebolehjadian terbesar ditemukannya elektron disebut Orbital.
Dalam mekanika kuantum, model orbital atom digambarkan menyerupai “awan”. Beberapa orbital bergabung membentuk kelompok yang disebut Subkulit.
Persamaan gelombang ( Ψ= psi) dari Erwin Schrodinger menghasilkan tiga bilangan gelombang (bilangan kuantum) untuk menyatakan kedudukan (tingkat energi, bentuk, serta orientasi) suatu orbital, yaitu: bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l) dan bilangan kuantum magnetik (m)
- Mekanika gabungan keduanya yang lebih umum (Dirac-Tomonaga)
Dirac mengukuhkan teori mekanika kuantum dalam bentuk yang paling umum dan mengembangkan persamaan relativistik untuk elektron, yang sekarang dinamakan menggunakan nama beliau yaitu persamaan Dirac. Persamaan ini juga mengharuskan adanya keberadaan dari pasangan antipartikel untuk setiap partikel misalnya positron sebagai antipartikel dari elektron. Dia adalah orang pertama yang mengembangkan teori medan kuantum yang menjadi landasan bagi pengembangan seluruh teori tentang partikel subatom atau partikel elementer. Pekerjaan ini memberikan dasar bagi pemahaman kita tentang gaya-gaya alamiah. Dia mengajukan dan menyelidiki konsep kutub magnet tunggal (magnetic monopole), sebuah objek yang masih belum dapat dibuktikan keberadaannya, sebagai cara untuk memasukkan simetri yang lebih besar ke dalam persamaan medan elektromagnetik Maxwell. Paul Dirac melakukan kuantisasi medan gravitasi dan membangun teori medan kuantum umum dengan konstrain dinamis, yang memberikan landasan bagi terbentuknya Teori Gauge dan Teori Superstring, sebagai kandidat Theory Of Everything, yang berkembang sekarang. Teori-teorinya masih berpengaruh dan penting dalam perkembangan fisika hingga saat ini, dan persamaan dan konsep yang dikemukakannya menjadi bahan diskusi di kuliah-kuliah fisika teori di seluruh dunia.
Hipotesis Louis de Broglie dan azas ketidakpastian dari Heisenberg merupakan dasar dari model Mekanika Kuantum (Gelombang) yang dikemukakan oleh ERWIN SCHRODINGER pada tahun1927, yang mengajukan konsep orbital untuk menyatakan kedudukan elektron dalam atom. Orbital menyatakan suatu daerah dimana elektron paling mungkin (peluang terbesar) untuk ditemukan.
Schrodinger sependapat dengan Heisenberg bahwa kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan secara pasti, namun yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada suatu titik pada jarak tertentu dari intinya. Ruangan yang memiliki kebolehjadian terbesar ditemukannya elektron disebut Orbital.
Dalam mekanika kuantum, model orbital atom digambarkan menyerupai “awan”. Beberapa orbital bergabung membentuk kelompok yang disebut Subkulit.
Persamaan gelombang ( Ψ= psi) dari Erwin Schrodinger menghasilkan tiga bilangan gelombang (bilangan kuantum) untuk menyatakan kedudukan (tingkat energi, bentuk, serta orientasi) suatu orbital, yaitu: bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l) dan bilangan kuantum magnetik (m)
Dalam mekanika kuantum peluang memegang peran yang sangat penting. Peluang mengatur segalanya. Orang tidak dapat menentukan secara pasti di mana posisi sebuah partikel pada suatu waktu, kecuali ia melakukan pengukuran posisi partikel itu. Untuk dua buah partikel identik yang berada pada keadaan yang sama, belum tentu pengukuran posisi kedua partikel itu memberikan hasil ukur posisi yang sama. Jadi, situasinya seperti ketika anda main dadu. Anda sama sekali tidak mengetahui angka berapa pada dadu itu yang akan keluar ketika dilempar. Oleh karena itu, dalam mekanika kuatum tidak dikenal adanya lintasan partikel dalam ruang. Yang diketahui adalah bahwa nilai peluang partikel itu melewati suatu titik dalam ruang pada suatu saat. Demikian pula halnya dengan momentum. Momentum sebuah partikel tidak dapat diketahui kecuali diukur. Tetapi hasil ukur yang akan diperoleh tidak dapat dipastikan. Untuk dua partikel identik yang berada pada keadaan yang sama, belum tentu pengukuran momentum kedua partikel itu memberikan hasil ukur yang sama. Hal ini bukan saja berlaku untuk momentum dan posisi tetapi berlaku pula untuk besaran-besaran fisika yang lain.
Sifat aneh mekanika kuantum yang lain adalah bahwa nilai yang akan keluar sebagai hasil ukur ketika orang mengukur suatu besaran fisis tidak sembarang nilai. Hal ini sama saja bila anda melempar dadu, yang akan muncul hanyalah salah satu dari enam macam angka yang tertera pada setiap sisinya. Ketika anda melempar dadu, tak sekalipun anda akan mendapatkan angka 10. Hal ini, dalam fisika atom, tercermin bila anda melihat kembali aras-aras tenaga atom hidrogen. Tak akan pernah sebuah elektron dalam atom hidrogen akan memberikan hasil ukur, misalnya −10 eV atau − 6eV, bila tenaganya diukur. Hasil yang akan didapatkan di kala orang melakukan pengukuran tenaga atom hidrogen adalah nilai-nilai yang tertera pada aras-aras tenaganya. Secara umum, untuk setiap besaran fisika terdapat sekumpulan nilai-nilai yang disebut himpunan sampel bagi besaran fisika itu. Nilai-nilai yang termuat dalam himpunan sampel itulah yang dimungkinkan akan keluar sebagai hasil ukur bila besaran fisika itu diukur. Nilai-nilai yang tidak termuat dalam himpunan sampel itu tidak mungkin akan keluar sebagai hasil ukur.
Fisika Online 