SEJARAH PERKEMBANGAN FISIKA

Oleh:

Bambang Tahan Sungkowo

Diterbitkan oleh:

DEPDIKNAS

SUB PROYEK PENULISAN BUKU

PROYEK PENGEMBANGAN PERGURUAN TINGGI

UM

2013

i

P E N G A N T A R

Sejarah Fisika merupakan salah satu mata kuliah yang harus diikuti oleh

mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika. Menyimak Katalog FMIPA UM

untuk JURUSAN FISIKA tahun 2009, hal. 69 Kompetensi yang harus dimiliki

mahasiswa setelah menempuh matakuliah Sejarah Fisika adalah: Mempunyai

wawasan tentang sejarah perkembangan fisika, mengenal ahli fisika, memahami

dan meneladani proses penemuan Fisika secara ilmiah.

Materi perkuliahan Sejarah Fisika terdiri dari:

Fungsi sejarah Fisika

Periode Awal Perkembangan Fisika Galileo Galilei.

Periode Fisika Klassik.

Periode Fisika Modern Bagian Pertama.

Periode Fisika Modern Bagian Kedua.

Sampai saat ini, belum ada buku khusus dalam Bahasa Indonesia yang

isinya cukup memadai untuk dijadikan referensi pokok untuk matakuliah Sejarah

Fisika, baik bagi dosen (selaku pengampu matakuliah) maupun mahasiswa

(sebagai peserta matakuliah). Bertolak dari keadaan tersebut, kami menyusun

buku berjudul "SEJARAH PERKEMBANGAN FISIKA" yang isinya cukup dan

memadai sebagai referensi matakuliah Sejarah Fisika.

Walaupun dalam menyusun buku ini telah banyak sumber bacaan yang

digunakan sebagai referensi, namun kami tetap merasa adanya kekurangan di

sana-sini. Oleh sebab itu untuk lebih menyempurnakan isi maupun susunan buku

ini, dengan tangan terbuka kami selalu menerima tegur sapa dari manapun

datangnya.

Mudah-mudahan buku ini dapat bermanfaat bagi para mahasiswa, bagi

perkembangan Pendidikan Fisika dan bagi perkembangan Ilmu Pengetahuan pada

umumnya.

Malang, 1 Juni 2012

Penyusun,

ii

D A F T A R I S I

Hal

PENGANTAR.......................................................................................................ii

BAB I. PENDAHULUAN....................................................................................1

BAB II. ABAD AWAL PERKEMBANGAN FISIKA.........................................1

1. Thales dari Miletus....................................................................................7

2. Pythagoras ................................................................................................8

3. xHerakleitos ..............................................................................................8

4. xAnaxagoras .............................................................................................9

5. xEmpedocles .............................................................................................9

6. Demokritus ...............................................................................................10

7. Aristoteles .................................................................................................11

8. Aristarchus ................................................................................................14

9. Archimedes ...............................................................................................15

10. Ptolemy .....................................................................................................16

11. Al Hassan ..................................................................................................16

12. Albiruni .....................................................................................................17

13. Roger Bacon .............................................................................................18

14. Leonardo da Vinci ....................................................................................18

15. Copernicus ................................................................................................19

BAB III. PERIODE KEBANGKITAN METODE EKSPERIMEN ....................20

1. Galileo Galilei ..........................................................................................20

2. Tycho Brahe dan Kepler ...........................................................................26

3. xGilbert .....................................................................................................29

4. xKircher ....................................................................................................30

5. xCabeo ......................................................................................................30

6. xGellibrand ...............................................................................................30

7. Marsenne ..................................................................................................30

8. Willebrord Snell .......................................................................................31

9. Evangelista Torricelli ...............................................................................31

iii

10. Otto Van Guericke ....................................................................................32

11. Pascal ........................................................................................................32

12. Robert Boyle .............................................................................................32

13. Christian Huygens ....................................................................................33

14. Robert Hooke ............................................................................................34

15. Sir Issac Newton .......................................................................................35

16. Bernoulli ...................................................................................................46

17. James Black ..............................................................................................46

18. xJohn Dollond ..........................................................................................47

19. Gabriel Daniel Fahrenheit ........................................................................47

20. Reamur .....................................................................................................48

21. Anders Celsius ..........................................................................................48

22. Benyamin Franklin ...................................................................................48

23. S’ Gravensande .........................................................................................50

24. James Watt ................................................................................................51

25. xLuigi Galvani ..........................................................................................52

26. Coulomb ...................................................................................................53

27. Alessandro Volta ......................................................................................53

28. xGeorge Atwood ......................................................................................54

BAB IV. ABAD KEBANGKITAN FISIKA KLASIK ........................................55

1. Count Rumford .........................................................................................56

2. Carnot .......................................................................................................56

3. Robert J. Mayer ........................................................................................60

4. James Prescott Joule .................................................................................61

5. xHesmann Von Helmholtz .......................................................................62

6. xClausius ..................................................................................................63

7. Lord Kelvin ..............................................................................................63

8. Doppler .....................................................................................................64

9. Melde ........................................................................................................66

10. Kundt ........................................................................................................70

iv

11. Thomas Young .........................................................................................71

12. Fresnel ......................................................................................................73

13. xJoseph Hendry ........................................................................................75

14. Michael Faraday .......................................................................................76

15. James Clerk Maxwell ...............................................................................86

BAB V. ABAD FISIKA MODERN (Bagian pertama) ........................................92

1. Wilhelm Conrad Rontgen .........................................................................93

2. Albert A. Michelson .................................................................................99

3. Henry Bequerel .........................................................................................100

4. Hendrik Antoon Lorentz ...........................................................................101

5. J.J Thomson ..............................................................................................101

6. xCharles Vesnon Boys .............................................................................104

7. Mx Planck .................................................................................................105

8. xSvante Archenius ....................................................................................105

9. xJ.A. Fleming ...........................................................................................106

10. xCharles Eduard Guillpume .....................................................................106

11. Zeeman .....................................................................................................107

12. Marie Curie ...............................................................................................107

13. Robert A. Millikan ....................................................................................108

14. xCharles Thomson Rees Wilson ..............................................................109

15. Ernest Rutherford .....................................................................................111

16. Marconi Guguliene ...................................................................................113

17. Albert Einstein ..........................................................................................113

18. Sie Owen William Richardson .................................................................115

19. xJ.Franck ..................................................................................................116

20. Niels Bohr .................................................................................................118

21. G. Hertz ....................................................................................................119

22. Compton ...................................................................................................120

23. Louis V. De Broglie .................................................................................122

v

BAB VI. ABAD FISIKA MODERN (Bagian kedua) ..........................................124

1. xAston .......................................................................................................124

2. Erwin Schrodinger ....................................................................................126

3. Irine Curie .................................................................................................127

4. Wolfgang Pauli .........................................................................................127

5. Werner. K. Heisenberg .............................................................................128

6. xPoul A. M. Dirac ....................................................................................129

7. xLouis Fugune Felix Neel ........................................................................129

8. xGeorge Gamov ........................................................................................131

9. Carl D. Anderson ......................................................................................131

10. xLev Davidovich Landau .........................................................................132

11. xRichard P. Feynman ...............................................................................132

12. xHans Bethe ..............................................................................................132

13. xMurray Gell-Mann ..................................................................................133

14. Dennis Gabor ............................................................................................133

15. xBrian Josephson ......................................................................................134

16. xAntony Hewish .......................................................................................135

DAFTAR KEPUSTAKAAN ................................................................................139

LAMPIRAN I. DAFTAR PENEMU FISIKA ......................................................140

LAMPIRAN II. PEMENANG HADIAH NOBEL FISIKA ................................143

vi

BAB I

PENDAHULUAN

Sebagai salah satu cabang dari Ilmu Pengetahuan Alam, yang mempelajari

peristiwa-peristiwa serta perubahan-perubahan yang terjadi di alam semesta,

Fisika memiliki kekhususan dibandingkan dengan cabang-cabang dari Ilmu

Pengetahuan Alam yang lain, seperti : Kimia, Biologi dan Ilmu Pengetahuan

Bumi dan Antariksa. Kekhususan tersebut terutama dalam pemakaian matematika

sebagai alat bantu di dalam menyajikan serta memecahkan masalah-masalah.

Dalam hal tersebut fisika memiliki kadar pemakaian matematika yang lebih tinggi

dibandingkan dengan Kimia, Biologi maupun Ilmu Pengetahuan Bumi dan

Antariksa. Sedemikian erat hubungan antara Fisika dan Matematika tersebut,

sehingga dapatlah dikatakan bahwa semua aspek dalam Fisika disajikan secara

matematis.

Sejalan dengan cabang-cabang Ilmu Pengetahuan Alam yang lain, Fisika

merupakan pengetahuan yang berasal dari pengalaman-pengalaman yang

diperoleh dari pengamatan secara langsung maupun tidak langsung terhadap

gejala-gejala yang terjadi pada alam sekitar ataupun pengalaman yang diperoleh

dari percobaan-percobaan yang sengaja diadakan. Dalam melaksanakan

pengamatan, baik itu terhadap gejala alam secara langsung maupun pengamatan

terhadap percobaan, biasanya dilakukan pengukuran-pengukuran sehingga

didapatkan data. Bila data yang diperoleh tadi diolah dengan pertolongan

matematika, akan didapatkan kesimpulan yang berupa teori-teori, hukum-hukum,

dalil-dalil ataupun rumus-rumus.

Disamping untuk tujuan di atas, percobaan sering diadakan juga dengan

maksud untuk menguji kebenaran suatu teori tertentu. Sebab sebagaimana

diketahui bahwa “kebenaran” yang dimiliki suatu teori tertentu dalam Fisika itu

sifatnya relatif dan sementara. Kebenaran suatu teori sifatnya relatif artinya,

suatu_teori dikatakan benar, bila teori tersebut didukung oleh bukti-bukti yang

lebih kuat dibandingkan teori lain yang lebih lemah. Kebenaran suatu teori itu

sifatnya sementara, artinva bahwa suatu teori diakui kebenarannya selama belum

vii

ada teori lain yang muncul dengan kadar kebenaran lebih tinggi. Tetapi

bila misalnya kemudian muncul teori baru yang mempunyai landasan lebih kuat,

maka, gugurlah kebenaran teori yang pertama dan diterimalah kebenaran teori

yang kedua. Sebagai contoh perhatikan perkembangan teori cahaya berikut ini.

Sampai dengan abad empat sebelum masehi orang masih belum mengenal

cahaya. Pada waktu itu masih berlaku pendapat,bahwa kita dapat melihat benda di

sekeliling kita karena dari mata kita keluar “Sinar-sinar Penglihat” yang berbentuk

kumis-kumis peraba. Bila kumis-kumis peraba. ini menyentuh benda, maka kita

mendapat kesan melihat benda tersebut. Pendapat ini di dukung oleh Plato (429-

348) dan Euclides (287-212 SM). Pendapat tersebut memang agak serasi dengan

bentuk bola mata (bentuk cembung kurang dapat menerima sesuatu dari luar). Hal

tersebut diperkuat pula dengan bersinarnya mata dari beberapa jenis binatang di

dalam gelap.

Pendapat di atas sangat ditentang oleh Aristoteles, karena pada

kenyataannya kita tak dapat melihat benda-beada di dalam ruang yang gelap.

Namun, Aristoteles tak dapat menjelaskan apa sebab mata dapat melihat benda,

sehingga teori kumis-kumis peraba tersebut dapat bertahan sampai abad

pertengahan.

Dalam abad pertengahan oleh Alhazan (965-1038), seorang ilmuan Mesir

di Iskandaria, diketengahkan pendapat lain. Alhazan berpendapat bahwa mata kita

dapat melihat benda-benda di sekeliling kita, karena cahaya yang dipancarkan

atau dipantulkan oleh benda-benda yang bersangkutan masuk ke dalam mata kita.

Teori ini akhirnya diterima orang sampai saat ini.

Persoalan yang timbul karena munculnya teori Alhazan ini adalah

bagaimana cara cahaya dapat sampai ke mata kita. Untuk menjawab persoalan

tersebut banyak dikemukakan teori-teori mengenai cahaya, diantaranya adalah :

Teori emisi oleh Sir Isaac Newton (1642-1727) seorang ilmuan

berkebangsaan Inggris. Ia berpendapat, bahwa dari sumber cahaya dipancarkan

partikel-partikel yang sangat kecil dan ringan ke segala arah dengan kecepatan

yang sangat besar. Bila partikel-partikel tersebut mengenai mata kita, maka kita

mendapat kesan melihat benda tersebut.

viii

Teori gelombang oleh Christian Huyugens (1629-1695), seorang ilmuan

berkebangsaan Belanda. Menurut Huygens cahaya pada dasarnya sama dengan

bunyi. Perbedaan antara cahaya dengan bunyi terletak pada frekuensi dan panjang

gelombangnya. Menurut Huygens cahaya merambat berupa gelombang-

gelombang cahaya.

Kedua teori di atas tersebut dapat menerangkan peristiwa pemantulan dan

pembiasan cahaya dengan sempurna. Tetapi Huygens terpaksa harus

memperkenalkan zat hipotesis, yeitu "eter alam", sebagai medium perambatan

gelombang, karena perambatan gelombang yang dikenal waktu itu selalu

membutuhkan medium, sedangkan ruang antar planet-planet dan bintang-bintang

adalah ruang hampa. udara. Huygens sendiri tak dapat menerangkan rambatan

lurus cahaya, suatu hal yang sangat mudah bila diterangkan dengan teori emisinya

Newton. Inilah kiranya yang menjadi salah sebab mengapa teori emisi Newton

tetap dianut orang sampai. abad XVIII.

Percobaan-percobaan Thomas Young (1773-1829) dan Augustin Fresnel

(1788-1827) membuktikan bphwa cahaya dapat melentur dan berinteferensi. Ini

merupakan suatu peristiwa yang sama sekali tak dapat diterangkan oleh teori

emisi Newton.

Hasil percobaan Jean Leon Foucault (1819-1868), menunjukkan bahwa

cepat rambat cahaya di dalam zat cair lebih kecil daripada cepat rambat cahaya

di dalam udara. Hasil ini sangat bertentangan dengan teori emisi Newton.

Menurut teori emisi Newton cepat rambat cahaya di dalam zat cair lebih besar

daripada cepat rambat cahaya di dalam udara. Karena kedua hasil percobaan-

percobaan di atas, teori emisi Newton menjadi sangat terdesak.

Perhitungan James Clerk Maxwell (1831-1879), seorang ilmuan

berkebangsaan Inggris (Skotlandia), menyatakan bahwa cepat rambat gelombang-

gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya, yaitu 3 x 108

meter/detik. Berdasarkan itu Maxwell berkesimpulan bahwa cahaya itu

gelombang elektromagnetik. Kesimpulan Maxwell tersebut diperkuat oleh

percobaan-percobaan :

ix

1. Heinrich Rudol Hertz (1857-1894), seorang ilmuan berkebangsaan

Jerman, yang membuktikan bahwa, gelombang elektromagnetik itu

gelombang transversal; suatu hasil yang sesuai dengan kenyataan bahwa.

cahaya dapat menunjukkan gejala polarisasi.

2. Pieter Zeeman (1852-1943), seorang ilmuan berkebangsaan Belanda, pada

tahun 1896 mengedakan percobaan mengenai pengaruh medan magnet

yang kuat terhadap berkas cahaya.

3. Johanes Stark (1874-1957) seorang ilmuan berkebangsaan Jerman, pada

tahun 1913, mengadakan percobaan yang memberikan hasil bahwa medan

listrik yang kuat berpengaruh terhadap berkas cahaya.

Sebagaimana Huygens, Maxwell pun berpendapat bahwa gelombang-gelombang

elektrompanetik merembat lewat medium eter alam.

Penemuan-penemuan di atas lebih lanjut mendorong dua orang ilmuan

berkebangsaan Amerika, Albert Abraham Michelson (1852-1931) dan Edward

Williams Morley (1838-1923), pada tahun 1881 (kemudian diulang dan

disempurnakan pada tahun 1887) mengadakan percobaan yang sangat masyhur,

yaitu membuktikan adanya eter alam. Ternyata dari percobaan-percobaan yang

dikerjakan itu diperoleh kesimplan bahwa eter alam yang dihipotesiskan Huygens

sebenernya tidak ada.

Pada. tahun 1900 Max Karl Ernst Ludwig.Planck (1858-1947), seorang

ilmuan berkebangsaan Jerman, setelah melakukan pengamatan sifat-sifat

termodinamika radiasi benda-benda hitam, menyimpulkan bahwa energi cahaya

terkumpul dalam paket-paket kecil yang disebut “kuanta”. Teori mengenai hal

tersebut disebut teori kuantum cahaya. Jadi menurut Planck energi terdiri atas

porsi-porsi tertentu yang disebut kuanta. Planck dapat memberi keterangan pula

mengenai hubungan antara besar energi yang dipancarkan oleh permukaan suatu

benda pada tiap-tipa suhu dan frekuensi cahaya yang dipancarkan benda

bercahaya tersebut. Kuantum energi cahaya tersebut disebut “foton”.

Pada tahun 1905 Albert Einstein (1879-1955), seorang ilmuan muda

keturunan Yahudi, berhasil menerengkan gejala foto listrik dengan teori Planck.

Baik teori kuantum maupun gejala foto listrik, yakni pemancaran elektron-

x

elektron oleh suatu permukasm zat tertentu bila disinari, menyebabkan goyahnya

teori gelombang Huygens. Dengan demikian cahaya sebenarnya mempunyai sifat

kembar (duelisme), yaitu sifat gelombang dan sifat materi. Sifat gelombang atau

sifat materi pada cahaya tersebut bergantung dari cara mengamatinya.

Demikian sedikit gambaran mengenai perkembangan dalam mencapai

kebenaran di dalam Fisika. Atas dasar kedua sifat yang ada di dalam Fisika.

tersebut, maka Fisika merupakan pengetahuan yang selalu aktual dan berkembang

sesuai dengan keadaan jaman.

Lebih lanjut.perkembangan Fisika dapat dibedakan dalam dua tahapan,

yaitu tahapan Fisika klasik yang terbagi dalam tiga periode dan Fisika modern

terbagi dalam dua periode. Jadi seluruh perkembangan Fisika terbagi dalam lima

periode, yaitu :

Periode I, dimulai sejak jaman purba sampai pada tahun 1550 masehi.

Periode II, mulai tahun 1550 sampai tahun 1800 Masehi,

Periode III, mulai tahun 1800 sampai tahun 1890 Masehi,

Periode IV, mulai tahun 1890 sampai tahun 1925 Masehi,

Periode V, mulai tahun 1925 sampai sekarang.

Masing-masing periode perkembangan di atas pada umumnya memiliki

kekhususan tersendiri sebegai pertanda jamannya. Pembahasan masing-masing

periode secara mendalam disampaikan pada bab-bab selanjutnya.

xi