Sejarah perkembangan optik

39
SEJARAH FISIKA (AKKC 432) SEJARAH PERKEMBANGAN OPTIKDosen Pembimbing: Suyidno, M. Pd Oleh Kelompok I PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARMASIN 2011 Qamariah : (A1C410025) Anwar Sadat : (A1C410030) Risna Afrianti : (A1C410034) Suriyati : (A1C410046)

description

Sejarah Perkembangan Optik

Transcript of Sejarah perkembangan optik

Page 1: Sejarah perkembangan optik

SEJARAH FISIKA

(AKKC 432)

“SEJARAH PERKEMBANGAN OPTIK”

Dosen Pembimbing:

Suyidno, M. Pd

Oleh

Kelompok I

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARMASIN

2011

Qamariah : (A1C410025)

Anwar Sadat : (A1C410030)

Risna Afrianti : (A1C410034)

Suriyati : (A1C410046)

Page 2: Sejarah perkembangan optik

Optika adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku dan sifat cahaya dan interaksi

cahaya dengan materi. Optika menerangkan dan diwarnai oleh gejala optis. Kata optik berasal

dari bahasa Latin ὀπτική, yang berarti tampilan.

Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian dari keelektromagnetan. Beberapa

gejala optis bergantung pada sifat kuantum cahaya yang terkait dengan beberapa bidang

optika hingga mekanika kuantum. Dalam prakteknya, kebanyakan dari gejala optis dapat

dihitung dengan menggunakan sifat elektromagnetik dari cahaya, seperti yang dijelaskan oleh

persamaan Maxwell.

Ada teori Partikel oleh Isaac Newton (1642-1727) dalam Hypothesis of Light pada 1675

bahwa cahaya terdiri dari partikel halus (corpuscles) yang memancar ke semua arah dari

sumbernya. Teori Gelombang oleh Chrisiaan Huygens (1629-1695), menyatakan bahwa

cahaya dipancarkan ke segala arah sebagai gelombang seperti bunyi. Perbedaan antara

keduanya hanya pada frekuewensi dan panjang gelombang saja..

Pada dekade awal Abad 20, berbagai eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan

seperti Thomas Young (1773-1829) dan Agustin Fresnell (1788-1827) berhasil membuktikan

bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi. Gejala alam yang khas

merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel. Percobaan yang dilakukan oleh Jeans Leon

Foulcoult (1819-1868) menyimpulkan bahwa cepat rambat cahaya dalam air lebih rendah

dibandingkan kecepatannya di udara. Padahal Newton dengan teori emisi partikelnya

meramalkan kebalikannya. Selanjutnya Maxwell (1831-1874) mengemukakan pendapatnya

bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikkan dan kemagnetan sehingga tergolong

gelombang elektomagnetik. Sesuatu yang yang berbeda dengan gelombang bunyi yang

tergolong gelombang mekanik. Gelombang elekromagnetik dapat merambat dengan atau

tanpa medium dan kecepatan rambatnyapun amat tinggi bila dibandingkan dengan

gelombang bunyi. Gelombang elekromagnetik merambat dengan kecepatan 300.000 km/s.

Kebenaran pendapat Maxwell tak terbantahkan ketika Hertz (1857-1894) berhasil

Pengantar

Page 3: Sejarah perkembangan optik

membuktikan secara eksperimental yang disusun dengan penemuan-penemuan berbagai

gelombang yang tergolong gelombang elekromagnetik seperti sinar x, sinar gamma,

gelombang mikro RADAR dan sebagainya.

Dewasa ini pandangan bahwa cahaya merupakan gelombang elektomagnetik umum

diterima oleh kalangan ilmuwan, walaupun hasil eksperimen Michelson dan Morley di tahun

1905 gagal membuktikan keberadaan eter seperti yang di sangkakan keberadaan oleh Huygen

dan Maxwell.

Di sisi lain pendapat Newton tentang cahaya menjadi partikel tiba-tiba menjadi polpuler

kembali setelah lebih dari 300 tahun tenggelam di bawah populeritas pendapat Huygens. Dua

fisikawan pemenang hadiah Nobel, Max Plack (1858-1947) dan Albert Einstein mengemukan

teori mereka tentang Foton..

Berdasarkan hasil penelitian tentang sifat-sifat termodinamika radiasi benda hitam, Planck

menyimpulkan bahwa cahaya di pancarkan dalam bentuk-bentuk partikel kecil yang disebut

kuanta. Gagasan Planck ini kemudian berkembang menjadi teori baru dalam fisika yang

disebut teori Kuantum. Dengan teori ini, Einstein berhasil menjelaskan peristiwa yang

dikenal dengan nama efek foto listrik, yakni pemancaran elekton dari permukaan logam

karena lagam tersebut di sinari cahaya. Jadi dalam kondisi tertentu cahaya menunjukkan sifat

sebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel.

Page 4: Sejarah perkembangan optik

A. PERIODE I

Pada masa ini yang terjadi adalah teori-teori tanpa pembuktian dengan eksperimen yang

belum sistematis. Tokoh yang terkenal pada periode I ini adalah Aristoteles, dan Archimedes.

1. Aristoteles (Yunani, 384 – 332 SM)

a. Biografi Aristoteles

Aristoteles dilahirkan di kota Stagira, Macedonia, 384 SM. Ayahnya seorang ahli fisika

kenamaan. Pada umur tujuh belas tahun Aristoteles pergi ke Athena belajar di Akademi

Plato. Dia menetap di sana selama dua puluh tahun hingga tak lama Plato meninggal dunia.

Dari ayahnya, Aristoteles mungkin memperoleh dorongan minat di bidang biologi dan

“pengetahuan praktis”. Di bawah asuhan Plato dia menanamkan minat dalam hal spekulasi

filosofis.

Gambar: Patung Aristoteles

SEJARAH PERKEMBANGAN OPTIK

Page 5: Sejarah perkembangan optik

Pada tahun 342 SM Aristoteles pulang kembali ke Macedonia, menjadi guru seorang anak

raja umur tiga belas tahun yang kemudian dalam sejarah terkenal dengan Alexander Yang

Agung. Aristoteles mendidik si Alexander muda dalam beberapa tahun. Di tahun 335 SM,

sesudah Alexander naik tahta kerajaan, Aristoteles kembali ke Athena dan di situ dibukanya

sekolahnya sendiri, Lyceum. Dia berada di Athena dua belas tahun, satu masa yang

berbarengan dengan karier penaklukan militer Alexander. Alexander tidak minta nasehat

kepada bekas gurunya, tetapi dia berbaik hati menyediakan dana buat Aristoteles untuk

melakukan penyelidikan-penyelidikan. Mungkin ini merupakan contoh pertama dalam

sejarah seorang ilmuwan menerima jumlah dana besar dari pemerintah untuk maksud-maksud

penyelidikan dan sekaligus merupakan yang terakhir dalam abad-abad berikutnya.

Walau begitu, pertaliannya dengan Alexander mengandung berbagai bahaya. Aristoteles

menolak secara prinsipil cara kediktatoran Alexander dan tatkala si penakluk Alexander

menghukum mati sepupu Aristoteles dengan tuduhan menghianat, Alexander punya pikiran

pula membunuh Aristoteles. Di satu pihak Aristoteles terlalu demokratis di mata Alexander,

dia juga mempunyai hubungan erat dengan Alexander dan dipercaya oleh orang-orang

Athena. Tatkala Alexander meninggal pada tahun 323 SM golongan anti-Macedonia

memegang tampuk kekuasaan di Athena dan Aristoteles pun didakwa kurang ajar kepada

dewa. Aristoteles, teringat nasib yang menimpa Socrates 76 tahun sebelumnya, lari

meninggalkan kota sambil berkata dia tidak akan diberi kesempatan kedua kali kepada orang-

orang Athena berbuat dosa terhadap para filosof. Aristoteles meninggal di pembuangan

beberapa bulan kemudian di tahun 322 SM pada umur enam puluh dua tahun.

b. Peranan Aristoteles dalam bidang optik

Pandangan Aristoteles dalam bidang optik yakni menyatakan tentang cahaya mempunyai

rambat yang lurus dan cahaya dapat dipantulkan dimana sudut datang sama dengan sudut

pantul.

Page 6: Sejarah perkembangan optik

2. Archimedes (Yunani, 287 – 212 SM)

a. Biografi Archimedes

Achimedes yang hidup di Yunani pada tahun 287 sampai 212 sebelum masehi adalah

serorang Syracus matematikawan, fisikawan, astronom, sekaligus filsuf. Archimedes

dilahirkan dikota pelabuhan bernama Syracuse, kota ini sekarang dikenal dengan nama

Sisilia. Archimedes merupakan keponakan raja Heiro II yang memerintah Syracuse pada

masa itu. Archimedes dibunuh oleh seorang prajurit Romawi pada penjarahan kota Syracuse,

meskipun ada perintah dari jendral Romawi yaitu Macellus bahwa Archimedes tidak boleh

dilukai. Sebagian sejarahwan memandang Archimedes sebagai salah satu matematikawan

terbesar sejara, mungkin bersama-sama Newton dan Gauss.

Gambar: Archimedes

Nama Archimedes menjadi terkenal setelah ia melompat dari bak mandinya dan berlari-

lari telanjang setalah membuktikan bahwa mahkota raja tidak terbuat dari emas murni.

Ucapanya “Eureka” yang berarti “aku menemukannya” menjadi terkenal sampai saat ini.

Archimedes juga merupakan orang pertama yang mendefinisikan sistem angka yang

Page 7: Sejarah perkembangan optik

mengandung “Myriad (10.000)”, myramid menunjukkan suatu bilangan yang nilainya tak

berhingga. Ia juga mendefinisikan perbandingan antara keliling lingkaran dan jari-jari

lingkaran yang dikenal sebagai yaitu sebesar 3, 1429.

b. Peranan Archimedes dalam bidang optik

Archimedes adalah Bapak eksperimenter. Menemukan atau membuat cermin cekung.

Dari cermin cekung ini bangsa Yunani dapat membakar kapal-kapal bangsa Romawi yang

akan memerangi dan manghancurkan bangsa Yunani.

Saat itu Tentera Romawi menyerbu Syracuse dari segala penjuru, daratan dan lautan.

Mereka terhadang oleh rekayasa sains yang tidak canggih tapi cerdik. Penduduk Syracuse

sudah belajar menggunakan tuas dan berbagai macam pelontar. Mereka juga menerapkan

kemampuan ini dalam perang didarat maupun dilaut. Akibatnya, tentara Romawi dipaksa

mundur dibawah hantaman batu dan panah yang dilontarkan oleh ketapel-ketapel buatan

Archimedes. Belum lagi adanya serangan dari pelontar tali berisi peluru dan busur kecil

(crossbow) yang menembakkan anak panah besi,.

Serangan tentara Romawi lewat laut pun gagal. Hampir semua armada perang meraka

hancur. Besi-besi besar dijatuhkan oleh pasukan Syracuse lewat deret (crane) yang mempu

menenggelamkan kapal-kapal Romawi. Derek lain digunakan untuk mengankat kapal-kapal

Romawi sehingga para prajurit Romawi berebut menyelamatkan diri dengan terjun ke laut.

Pasukan Syracuse juga menggunakan cermin pembakar yaitu cermin heksagonal dan di

sela-selanya dipasang empar cermin segi empat. Cermin ini digerakkan dengan besi yang

dibentuk seperti engsel modern dan diarahkan ke matahari. Berkas sinar yang dipantulkan

dari cermin-cermin tersebut diarahkan kekapal sehingga menimbulkan api dan membakar

kapal. Pengoperasian cermin dilakukan diketinggian di tengah kota oleh seorang lelaki tua.

Romawi mulai mencari siasat lain. Mereka berusaha membangun tembok diluar tembok

kota, tetapi gagal karena Derek dengan bandulan besi terus berputar mengelilingi Syracuse

untuk menghancurkan tembok-tembok tersebut sekaligus menghalau pasukan Romawi yang

akan maju.

Page 8: Sejarah perkembangan optik

Marcellus kemudian menggunakan cara lain. Ketika penduduk Syracuse merayakan

kemenagan, diselimuti oleh gelapnya malam, dikirimlah mata-mata untuk menghancurkan

peralatan perang buatan Archimedes dan membuka pintu gerbang kota. Perang berlangsung

selama tiga tahun, sebelum Romawi kemudian mampu mengalahkan Syracuse.

Pada 212 SM, Syracuse jatuh ketangan Romawi. Marcellus didampingi pada prajuritnya

kemudian mendatangi pencipta alat yang membuat semua petaka bagi tentara Romawi. Saat

itu Archimedes sedang menggambar diagram dipasir. Pikiran dan matanya hanya terpusat

pada diagram-diagram yang digambarnya.

Archimedes tidak mempedulikan seituasi disekilingnya. Marcellus dan pasukan

pengikutnya dia mengamati sampai akhirnya seorang prajurit kehilangan kesabaran. Sang

prajurit menghampiri dan memerintahkan Archimedes untuk menghadap komandan mereka.

Namun, Archimedes berkata bahwa dia akan mengahadap setelah menyeleseikan problem

dan memberikan pembuktiaanya.

Sang prajurit hilang kesabaran. Dia maju untuk menangkap Archimedes.

“jangan sentuh llingkaran-lingkaran yang aku buat!”, teriak Archimedes ketika prajurit itu

menginjak gambar diagram di atas pasir. Sang prajurit marah, menghunus pedang, dan

membunuh Archimedes yang pada waktu itu berusia 75 tahun. Demikian antara lain bukti

kecerdikan Archimedes. Minat utamnya sebenarnya adalah matematika murni, bilangan,

geometri, dan menghitung luas-luas bentuk geometri. Namun, Archimedes juga dikenal

karena kehebatannya mengaplikasikan matematika. Dia berjasa menemukan ulir Archimedes,

alat untuk mengangkat air dengan cara memutar gagang alat ini dengan tangan. Penggunaan

awal alat ini adalah untuk membuang air yang masuk kedalam perahu atau kapal. Tetapi

didalam perkembangannya digunakan untuk memompa air dari daratan yang lebih rendah ke

tanah yang lebih tinggi. Alat ini sampai sekarang masih dipakai oleh petani diseluruh dunia.

Penggunaan cermin pembakar juga mengindikasikan bahwa beberapa bentuk geometri

sudah diketahu Archimedes, khusunya bentuk hiperbola. Bantuk lingkaran, elipsm dan

hiperbola terbentuk hanya bagaimana cara kita mengiris suatu bidang. Parabola adalah bentuk

istimewa karena dapat mengambil sinar matahari dari arah manapun, difokuskan pada suatu

titik, dan mengosentrasikan semua energi cahaya pada bidang sempit untuk dipancarkan

kemabli dalam berkas sinar yang sangat panas.

Page 9: Sejarah perkembangan optik

B. PERODE II

Pada periode II ini, ditandai dengan timbulnya metode Eksperimen dalam membuktkan

atau menemukan sesuatu (1550 s/d 1880). Adapun tokoh atau ilmuan yang berperan penting

pada masa ini adalah Sir Isaac Newton dan Hans Cristians Huygens.

1. Sir Isaac Newton

a. Biografi sir Isaac Newton

Isaac Newton dilahirkan pada tanggal 4 Januari 1643 di Woolsthorpe-by-Colsterworth,

sebuah desa di County Lincolnshire. Pada saat kelahirannya, Inggris masih mengadopsi

kalender Julian, sehingga hari kelahirannya dicatat sebagai 25 Desember 1642 pada hari

Natal. Ayahnya yang juga bernama Isaac Newton meninggal tiga bulan sebelum kelahiran

Newton. Newton dilahirkan secara prematur, hal ini dinyatakan olehnya ibunya, Hannah

Ayscough, ia mengatakan bahwa Newton dapat di buat ke dalam sebuah cangkir (±1,1 liter).

Ketika Newton berumur tiga tahun, ibunya menikah kembali dan meninggalkan Newton di

bawah asuhan neneknya, Margery Ayscough. Newton muda tidak menyukai ayah tirinya dan

menyimpan rasa benci terhadap ibunya karena menikahi pria tersebut, seperti yang tersingkap

dalam pengakuan dosanya: "Threatening my father and mother Smith to burn them and the

house over them."

Gambar: Newton pada tahun 1702

Page 10: Sejarah perkembangan optik

Berdasarkan pernyataan yang dikemukakan oleh E.T. Bell (1937, Simon and Schuster) dan

H. Eves ia menyebutkan bahwa:

“Newton memulai sekolah saat tinggal bersama neneknya di desa dan kemudian dikirimkan

ke sekolah bahasa di daerah Grantham dimana dia akhirnya menjadi anak terpandai di

sekolahnya. Saat bersekolah di Grantham dia tinggal di-kost milik apoteker lokal yang

bernama William Clarke. Sebelum meneruskan kuliah di Universitas Cambridge pada usia

19, Newton sempat menjalin kasih dengan adik angkat William Clarke, Anne Storer. Saat

Newton memfokuskan dirinya pada pelajaran, kisah cintanya dengan menjadi semakin tidak

menentu dan akhirnya Storer menikahi orang lain. Banyak yang menegatakan bahwa dia,

Newton, selalu mengenang kisah cintanya walaupun selanjutnya tidak pernah disebutkan

Newton memiliki seorang kekasih dan bahkan pernah menikah”.

Sejak usia 12 hingga 17 tahun, Newton mengenyam pendidikan di sekolah The King's

School yang terletak di Grantham (tanda tangannya masih terdapat di perpustakaan sekolah).

Keluarganya mengeluarkan Newton dari sekolah dengan alasan agar dia menjadi petani saja,

bagaimanapun Newton tidak menyukai pekerjaan barunya. Kepala sekolah King's School

kemudian meyakinkan ibunya untuk mengirim Newton kembali ke sekolah sehingga ia dapat

menamatkan pendidikannya. Newton dapat menamatkan sekolah pada usia 18 tahun dengan

nilai yang memuaskan.

Pada Juni 1661, Newton diterima di Trinity College Universitas Cambridge sebagai

seorang sizar (mahasiswa yang belajar sambil bekerja). Pada saat itu, ajaran universitas

didasarkan pada ajaran Aristoteles, namun Newton lebih memilih untuk membaca gagasan-

gagasan filsuf modern yang lebih maju seperti Descartes dan astronom seperti Copernicus,

Galileo, dan Kepler. Pada tahun 1665, ia menemukan teorema binomial umum dan mulai

mengembangkan teori matematika yang pada akhirnya berkembang menjadi kalkulus. Segera

setelah Newton mendapatkan gelarnya pada Agustus 1665, Universitas Cambridge ditutup

oleh karena adanya Wabah Besar. Walaupun dalam studinya di Cambridge biasa-biasa saja,

studi privat yang dilakukannya di rumahnya di Woolsthorpe selama dua tahun mendorongnya

mengembangkan teori kalkulus, optika, dan hukum gravitasi. Pada tahun 1667, ia kembali ke

Cambridge sebagai pengajar di Trinity.

Pada dasawarsa 1690-an, Newton menulis sejumlah risalah keagamaan yang membahas

penafsiran harfiah Alkitab. Karya-karya akhirnya, The Chronology of Ancient Kingdoms

Page 11: Sejarah perkembangan optik

Amended (1728) dan Observations Upon the Prophecies of Daniel and the Apocalypse of St.

John (1733) diterbitkan setelah kematiannya. Dia juga mencurahkan waktu cukup banyak

untuk studi alkimia.

Newton adalah anggota Parlemen Inggris dari tahun 1689 sampai 1690, dan pada tahun 1701.

Namun menurut beberapa laporan komentarnya di parlemen hanyalah keluhan tentang aliran

udara dingin dalam ruangan dan permintaan agar jendela ditutup.

Newton pindah ke London untuk menempati posisi pengawas percetakan uang logam

kerajaan (Royal Mint) pada tahun 1696, posisi yang didapatkannya berkat dukungan Charles

Montagu, Earl Pertama Halifax, yang pada saat itu menjabat Chancellor of Exchequer. Dia

bertanggung jawab atas pencetakan kembali uang logam Inggris, tugas yang sebenarnya

tumpang tindih dengan Lord Lucas, Gubernur Menara London. Dia juga mendapatkan

pekerjaan deputi pengawas cabang sementara Chester untuk Edmond Halley. Newton

menjadi Empu Percetakan Uang Logam (Master of Mint) yang paling terkenal setelah

kematian Thomas Neale pada tahun 1699, posisi yang tetap dijabatnya sampai akhir

hayatnya. Penunjukan ini sebenarnya dimaksudkan sebagai pekerjaan ringan, namun Newton

memperlakukannya sebagai tugas serius, dan pensiun dari kewajibannya di Cambridge pada

tahun 1701, dan menggerakkan kekuasaannya untuk mereformasi mata uang dan menghukum

pemalsu dan pemotong uang logam.

Sebagai Empu Percetakan Uang Logam pada tahun 1717 Newton memindahkan standar

Poundsterling ke standar perak dari standar emas, dengan menentukan hubungan bimetalik

antara koin emas dan koin perak yang menguntungkan koin emas. Ini menyebabkan koin

perak serling dilebur dan dikapalkan ke luar Britania. Newton diangkat sebagai Presiden

Royal Society pada tahun 1703 dan menjadi rekan dari Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis

(Académie des Sciences). Pada kedudukannya di Royal Society, Newton menjadi

bermusuhan dengan John Flamsteed, Astronom Kerajaan, dengan menerbitkan secara

prematur karya Flamsteed, Historia Coelestis Britannica, yang telah digunakan oleh Newton

dalam studinya.

Pada April 1705 Ratu Anne mengangkat Newton sebagai Kesatria pada saat kunjungan ke

Trinity College, Cambridge. Pengangkatan ini kemungkinan didorong oleh perhitungan

politik sehubungan dengan pemilihan Parlemen pada bulan Mei 1705, daripada pengakuan

Page 12: Sejarah perkembangan optik

karya-karya ilmiah Newton ataupun jasanya sebagai Empu Percetakan Uang Logam. Newton

adalah ilmuwan kedua yang diangkat sebagai kesatria, setelah Francis Bacon.

Mendekati akhir hayatnya, Newton bertempat tinggal di Cranbury Park, dekat Winchester

dengan kemenakan perempuan dan suaminya, sampai wafatnya pada tahun 1727. Newton

wafat dalam tidurnya di London pada tanggal 31 Maret 1727 dan dikebumikan di

Westminster Abbey. Newton yang tetap melajang telah membagi-bagikan sebagian besar

harta miliknya kepada sanak keluarganya pada tahun-tahun terakhirnya, dan wafat tanpa

meninggalkan warisan.

Setelah kematiannya, tubuh Newton ditemukan mengandung sejumlah besar raksa, mungkin

sebagai akibat studi alkimianya. Keracunan air raksa dapat menjelaskan keeksentrikan

Newton di akhir hayatnya.

b. Peranan Newton dalam bidang Optik

Pada tahun 1670 sampai dengan 1672, Newton mengajar bidang optika. Semasa periode

ini, ia menginvestigasi refraksi cahaya, menunjukkan bahwa kaca prisma dapat membagi-

bagi cahaya putih menjadi berbagai spektrum warna, serta lensa dan prisma keduanya akan

menggabungkan kembali cahaya-cahaya tersebut menjadi cahaya putih.

Newton juga menunjukkan bahwa cahaya berwarna tidak mengubah sifat-sifatnya dengan

memisahkan berkas berwarna dan menyorotkannya ke berbagai objek. Newton mencatat

bahwa tidak peduli apakah berkas cahaya tersebut dipantulkan, dihamburkan atau

ditransmisikan, warna berkas cahaya tidak berubah. Dengan demikian dia mengamati bahwa

warna adalah interaksi objek dengan cahaya yang sudah berwarna, dan objek tidak

menciptakan warna itu sendiri. Ini dikenal sebagai teori warna Newton.

Page 13: Sejarah perkembangan optik

Gambar:Ilustrasi Newton sedang menganalisa garis cahaya

Newton menggembangkan teleskop buatan Galileo, sehingga mampu melakukan

pembesaran 40 kali yang disebut dengan teleskop refleksi. Newton terus mencoba melakukan

perbaikan kemampuan teleskop ini, sampai pada akhirnya tahun 1671 jadilah teleskop

refleksi yang berkualitas paling baik di jaman itu (sampai sekarang teleskop ini masih

tersimpan pada perpustakaan kerajaan di London). Newtonlah yang pertama berhasil

membuat teleskop dengan menerapkan asas ini--asas yang sampai sekarang masih dipakai

dalam banyak jenis teleskop yang mulai dikembangkan oleh pakar-pakar yang ahli dibidang

pembuatan teleskop.

Newton membangun teleskop refraksi karena ia menduga bahwa itu bisa membuktikan

teorinya bahwa cahaya putih terdiri dari spektrum warna. Distorsi Warna (chromatic

aberration) adalah kesalahan utama pembiasan teleskop Newton. Selama 1660-an

pertengahan dengan karyanya pada teori warna, Newton mengatakan bahwa kesalahan ini

disebabkan oleh lensa teleskop pembiasan berperilaku sama seperti prisma. Dia

bereksperimen dengan menembkkan cahaya putih menjadi warna pelangi di sekitar cerah

obyek astronomi.

Page 14: Sejarah perkembangan optik

Gambar: Teleskop Newton

Dari usahanya ini dia menyimpulkan bahwa lensa teleskop refraksi akan mengalami

gangguan akibat dispersi cahaya menjadi berbagai warna (aberasi kromatik). Sebagai bukti

konsep ini dia membangun teleskop menggunakan cermin sebagai objektif untuk mengakali

masalah tersebut. Pengerjaan rancangan ini, teleskop refleksi fungsional pertama yang

dikenal, yang sekarang disebut sebagai teleskop Newton melibatkan pemecahan masalah

bagaimana menemukan bahan cermin yang cocok serta teknik pembentukannya. Newton

menggosok cerminnya sendiri dari komposisi khusus logam spekulum yang sangat reflektif,

menggunakan cincin Newton untuk menilai mutu optika teleskopnya. Pada akhir 1668 dia

berhasil memproduksi teleskop pantul pertamanya.

Gambar: Replika teleskop refleksi kedua Newton dipresentasikan

ke Royal Society pada tahun 1672

Page 15: Sejarah perkembangan optik

Pada tahun 1671 Royal Society meminta demonstrasi teleskop pantulnya. Minat mereka

mendorongnya untuk menerbitkan catatannya, On Colour (Tentang Warna), yang kemudian

dikembangkannya menjadi Opticks. Opticks adalah sebuah buku tentang optik dan pembiasan

dari cahaya , dan dianggap salah satu karya besar ilmu pengetahuan dalam sejarah. Opticks

adalah buku besar kedua Newton pada ilmu fisik.

Gambar: Opticks atau risalah dari, refractions refleksi, infleksi dan warna cahaya.

Cetakan pertama (1704)

Gambar: Edisi keempat 1730

Page 16: Sejarah perkembangan optik

Ketika Robert Hooke mengkritik beberapa gagasan Newton, dia begitu tersinggung

sehingga dia menarik diri dari depan publik. Newton dan Hooke berkomunikasi singkat pada

tahun 1679-1680, ketika Hooke yang ditunjuk untuk mengelola korespondensi Royal

Society, menulis surat yang dimaksudkan untuk memperoleh sumbangan dari Newton untuk

penerbitan Royal Society, yang mendorong Newton untuk menyelesaikan bukti bahwa orbit

elips planet merupakan hasil dari gaya sentripetal yang berbanding terbalik dengan kuadrat

vektor jari-jari (lihat hukum gravitasi Newton dan De motu corporum in gyrum). Namun

hubungan kedua ilmuwan tersebut umumnya tetap buruk sampai saat kematian Hooke.

Newton berargumen bahwa cahaya terdiri dari partikel atau corpuscles, yang direfraksikan

dengan percepatan ke dalam medium yang lebih rapat. Hal ini dinyatakan dalam teorinya

yang dikenal dengan Teori Cahaya Newton, yaitu: “Dari sumber cahaya dipelantingkan

bagian-bagian zat yang sangat kecil (partikel-partikel) yang dinamai corpuscular”. Dia

condong kepada teori gelombang seperti suara untuk menerangkan pola berulang pemantulan

dan transmisi oleh film tipis, tapi masih mempertahankan teori 'fits' yang menentukan apakah

corpuscles dipantulkan atau diteruskan. Para fisikawan kemudian lebih menyukai teori

gelombang murni untuk cahaya untuk menjelaskan pola interferensi, dan fenomena umum

difraksi. Mekanika kuantum, foton, dan dualisme gelombang-partikel dewasa ini hanya

memiliki kemiripan sedikit saja dengan pemahaman Newton terhadap cahaya.

Dalam Hypothesis of Light yang terbit pada tahun 1675, Newton mendalilkan keberadaan

eter untuk menghantarkan gaya antarpartikel. Kontak dengan Henry More seorang teosofis,

membangkitkan minatnya dalam alkimia. Dia mengganti eter dengan gaya gaib yang

didasarkan kepada gagasan hermetis tentang gaya tarik dan tolak antara partikel. John

Maynard Keynes, yang memperoleh banyak tulisan Newton tentang alkimia, menyatakan

bahwa "Newton bukanlah orang pertama dari Abad Pencerahan (Age of Reason), beliau

adalah ahli sihir terakhir." Minat Newton dalam alkimia tidak dapat dipisahkan dari

sumbangannya terhadap ilmu pengetahuan, namun tampaknya dia memang meninggalkan

penelitian alkimianya. (Ini adalah ketika tidak ada perbedaan yang jelas antara alkimia dan

sains). Bila saja dia tidak mengandalkan gagasan gaib aksi pada suatu jarak dalam ruang

hampa, dia mungkin tidak akan mengembangkan teori gravitasinya.

Pada tahun 1704 Newton menerbitkan Opticks, yang menguraikan secara terperinci teori

korpuskular tentang cahaya. Di dalam artikel berjudul "Newton, prisms and the 'opticks' of

Page 17: Sejarah perkembangan optik

tunable lasers” di indikasikan bahwa Newton dalam bukunya Opticks adalah yang pertama

kali menunjukkan diagram penggunaan prisma sebagai pengekspansi berkas cahaya.

c. Kegagalan Teori Cahaya Newton

Teori Newton tentang cahaya banyak ditinggalkan, karena adanya teori Huygens yang

menyatakan bahwa cahaya adalah bersifat sebagai gelombang. Teori Huygens ini diperkuat

oleh diadakanya percobaan oleh Foucoult dan Fizeau pada tahun 1830, yang pada intinya

menyatakan bahwa kecepatan cahaya lebih kecil dalam air daripada dalam udara. Hal ini

tentunya bertentangan dengan salah satu penyataan Newton terkait mengenai cahaya,

tepatnya ia menyatakan bahwa indeks bias adalah perbandingan antara v1 dan v2, apabila v1

dan v2 adalah kecepatan cahaya dalam air dan udara.

d. Teleskop Refraksi

Dari namanya saja kita tahu bahwa reflektor asal mula kata nya dari refleksi yang artinya

memantulkan. Teleskop Reflektor adalah teleskop yang menggunakan satu atau kombinasi

dari cermin lengkung yang merefleksikan cahaya dan bayangan gambar. Teleskop Reflektor

merupakan teleskop alternatif dari teleskop refraktor karena kelainan cacat kromatik yang

ditimbulkan oleh lensa. Meskipun teleskop reflektor menghasilkan kelainan optik lainnya,

desain reflektor memungkinkan untuk pengembangan dengan diameter yang cukup besar.

Hampir sejumlah teleskop-teleskop astronomi yang digunakan oleh Astronom Profesional

seperti NASA adalah teleskop reflektor. Cermin lengkung utama pada teleskop reflektor

merupakan elemen utama yang akan membuat gambar pada bidang fokus. Jarak antara

cermin dengan bidang fokus disebut panjang fokus. Pada panjang fokus ini lah biasa nya

ditambahkan cermin sekunder didekat fokus untuk memodifikasi karakter optik dan

melanjutkan cahaya ke lensa mata (eyepiece) atau dilanjutkan ke film dan kamera CCD agar

hasil citra bisa langsung ditampilkan pada video atau gambar. Teleskop Reflektor akan sangat

tepat jika kita gunakan untuk pengamatan objek-objek deepsky seperti nebula, galaksi,

opencluster dan comet karena untuk “light gathering” teleskop reflektor jauh lebih baik

daripada teleskop refraktor sehingga untuk objek-objek yang mempunyai intensitas cahaya

kecil dapat terlihat dengan reflektor.

Page 18: Sejarah perkembangan optik

Gambar: Teleskop refraksi

2. Hans Cristians Huygens

a. Biografi Hans Cristians Huygens

Christiaan Huygens lahir pada April 1629 di Den Haag, putra kedua dari Constantijn

Huygens, seorang teman dari matematikawan dan filsuf Rene Descartes, dan Suzanna van

Baerle. Christiaan belajar hukum dan matematika di Universitas Leiden dan College of

Orange di Breda. Setelah bertugas sebagai diplomat, Huygens berpaling ke ilmu

pengetahuan.

Pada Royal Society, Huygens terpilih anggota tahun 1663. Pada tahun 1666, Huygens

pindah ke Paris di mana dia memegang posisi di Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis di

bawah naungan Louis XIV. Pada 1684, ia menerbitkan "Astroscopia Compendiaria".

Huygens kembali ke Den Haag pada 1681 setelah menderita penyakit serius. Dia berusaha

untuk kembali ke Prancis pada 1685 tetapi pencabutan Edict of Nantes menghalangi langkah

ini. Huygens meninggal di Den Haag pada tanggal 8 Juli 1695, dan dimakamkan di Grote

Kerk

Page 19: Sejarah perkembangan optik

Gambar: Christiaan Huygens. Potong dari ukiran setelah lukisan

Caspar Netscher oleh G. Edelinck , antara 1684 dan 1687.

b. Peranan Hans Cristians Huygens dalam bidang optik

Huygens dikenang terutama untuk yang teori gelombang cahaya, yang pertama kali ia

sampaikan pada 1678 ke Perancis Royal Academy of Sciences dan yang diterbitkan pada

tahun 1690 dalam Treatise pada cahaya . Teori mengenai cahaya juga dipaparkan oleh

rekannya, yaitu Isaac Newton dalam Opticks yang memberikan penjelasan yang berbeda

mengenai refleksi , refraksi dan interferensi cahaya dengan asumsi keberadaan partikel

cahaya. Menurut Christian Huygens, bahwa cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi dan

berupa gelombang. Perbedaan cahaya dan bunyi hanya terletak pada panjang gelombang dan

frekuensinya.

Pada teori ini Huygens menganggap bahwa setiap titik pada sebuah muka gelombang

dapat dianggap sebagai sebuah sumber gelombang yang baru dan arah muka gelombang ini

selalu tegak lurus tehadap muka gelombang yang bersangkutan. Pada teori Huygens ini

peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, ataupun difraksi cahaya dapat dijelaskan

secara tepat, namun dalam teori Huygens ada kesulitan dalam penjelasan tentang sifat cahaya

yang merambat lurus. Eksperimen interferensi dari Thomas Young dibenarkan teori

gelombang Huygens 'pada tahun 1801. Huygens bereksperimen dengan pembiasan ganda

(birefringence) di Islandia dan menjelaskan dengan nya teori gelombang dan cahaya

terpolarisasi.

Page 20: Sejarah perkembangan optik

c. Kelemahan teori Hans Cristians Huygens

Teori Hans Cristians Huygens memiliki beberapa permasalahan ketika akan dicocokkan

dengan hasil yang diamati. Jika cahaya itu dipandang sebagai gelombang, maka kita dapat

melihat kesegenap sudut, karena gelombang – gelombang dapat dibelokkan disekeliling

rintangan yang dilaluinya, sehingga kejadian pembelokan cahaya itu kecil sekali dan biasanya

tidak terlihat. Sedangkan ketenaran Newton saat itu lebih mendukung teorinya, sehingga

untuk lebih dari satu abad teori yang dikemukakan oleh Newton lebih dominan dibandingkan

dengan yang dikemukkakan oleh Huygens.

C. PERIODE III

Pada periode III ini, merupakan munculnya fisika klasik (1800 s/d 1890). Perkembangan

teori cahaya pada masa ini ditandai dengan kemenangan teori gelombang terhadap teori emisi

Newton. Tokoh yang terkenal pada masa ini adalah Thomas Young, Fresnel, Maxwell, dan

Albert Einstein.

1. THOMAS YOUNG

a. Biografi Thomas Young

Young terlahir di Milverton, Inggris pada tanggal 13 Juni 1773. ia termasuk anak ajaib,

karena pada umur 2 tahun ia sudah pandai membaca dengan lancar. Pada umur 14 tahun

Young telah menguasai sedikitnya 5 bahasa.

Thomas Young adalah ahli fisika Inggris, dokter, penemu teori gelombang cahaya Young,

penemu akomodasi mata dan astigmatisma, penemu hukum interferensi cahaya, penemu teori

tiga warna Young-Helmholtz, ahli tulisan mesir kuno,pengarang, guru besar, sekretaris,

anggota Royal Society.

Sebelum masuk perguruan tinggi ia mempelajari bahasa Yunani, Latin, Hibranu, Arab,

Turki dan Etiopia. Ia pandai memainkan bermacam-macam alat musik termasuk seruling tas

yang biasa dimainkan orang Skotlandia. Sampai dewasa ia pun tetap ajaib dan dapat

membiayai hidup dan kuliahnya dengan uang dari kantung sendiri. Ia mengikuti kuliah di

Universitas Edinburgh, lalu pergi ke Jerman kemudian mendapat gelar dari Universitas

Page 21: Sejarah perkembangan optik

Gottingen pada umur 23tahun. Pada waktu ia masih mahasiswa ia menemukan bahwa lensa

mata berubah bentuknya, jadi pipih atau cembung, sesuai dengan jarak benda yang

dilihatnya. Tahun 1793 ia berhasil menjelaskan proses akomodasi pada mata manusia. Ia

mengatakan bahwa lensa mata berubah bentuknya, sesuai jarak benda yang dilihatnya. Pada

tahun 1799 ia berpraktek dokter di London, dan menemukan panyebab astigmatisma (1801).

Astigmatisma adalah keadaan mata yang menyebabkan benda yang dilihat tampak kabur. Hal

ini disebabkan oleh lengkung kornea mata yang tidak normal. Akibatnya berkas-berkas sinar

yang berasal dari benda tidak terfokus pada retina. Sejak penemuannya ini Young mulai

mempelajari sifat-sifat cahaya. Tahun 1801 ia menemukan penyebab astimagtisma yaitu

keadaan mata yang menyebabkan benda yang dilihat nampak kabur. Hal ini disebabkan oleh

lengkung mata yang tidak normal. Pada tahun itu juga ia menemukan hukum interferensi

cahaya. Dengan penemuannya ia berhasil membuktikan bahwa cahaya adalah gelombang.

Selain itu Young beranggapan bahwa suatu zat mempunyai batas ketegangan. Sifat-sifat dari

ketegangan ini disebut ”Modulus Young” pada suatu zat.

Tahun 1807 Young menerbitkan buku tentang filsafat alam yang terdiri dari 2 jilid.

Buku tersebut berisi 60 jenis materi perkuliahan dan dilengkapi dengan gambar-gambar yang

berhubungan dengan hasil-hasil penelitiannya.

Thomas Young adalah seorang dokter Inggris dan ahli fisika, dengan pikiran yang

brilian dan kepentingan eklektik. Pada usia empat belas dikatakan bahwa ia berkenalan

dengan Latin, Yunani, Perancis, Italia, Ibrani, Arab dan Persia. Begitu besar pengetahuan

bahwa ia dipanggil dipanggil Fenomena Muda oleh teman-temannya di Cambridge. Ia belajar

kedokteran di London, Edinburgh, dan Göttingen dan mendirikan praktek medis di London.

minat awal-nya dalam persepsi akal, dan ia adalah orang pertama yang menyadari bahwa

mata memfokuskan dengan mengubah bentuk lensa. Ia menemukan penyebab astigmatisme,

dan inisiator, dengan Helmoltz, dari teori warna tiga persepsi, percaya bahwa mata dibangun

arti warna hanya menggunakan tiga reseptor, untuk merah, hijau dan biru. Pada 1801 ia

diangkat sebagai Profesor Fisika di universitas Cambridge. terkenal percobaan celah ganda

Nya ditetapkan bahwa cahaya adalah gerakan gelombang, meskipun kesimpulan ini sangat

ditentang oleh para ilmuwan kontemporer yang percaya bahwa Newton, yang telah

mengusulkan bahwa cahaya adalah sel hidup di alam, tidak mungkin salah. Namun bekerja

Young segera dikonfirmasi oleh para ilmuwan Perancis dan Fresnel Arago. Ia mengusulkan

bahwa cahaya adalah gerakan gelombang transversal (sebagai lawan longitudinal) yang

Page 22: Sejarah perkembangan optik

ditentukan panjang gelombang warna. Karena dianggap bahwa semua gerakan gelombang

harus didukung dalam medium materi, gelombang cahaya yang diduga melakukan perjalanan

melalui disebut eter begitu, yang seharusnya untuk mengisi seluruh alam semesta. Ia menjadi

sangat tertarik pada ilmu pengetahuan Mesir, dan studi tentang batu Rosetta, ditemukan di

salah satu ekspedisi Napoleon pada tahun 1814, memberikan kontribusi besar terhadap

mengartikan berikutnya dari tulisan hiroglif Mesir kuno. Young meninggal pada tanggal 10

Mei 1829 di London.

Gambar: Thomas Young

b. Peranan Thomas Young dalam bidang optik

Tahun 1793 ia berhasil menjelaskan proses akomodasi pada mata manusia. Ia mengatakan

bahwa lensa mata berubah bentuknya, sesuai jarak benda yang dilihatnya.

Tahun 1801 ia menemukan penyebab astimagtisma yaitu keadaan mata yang menyebabkan

benda yang dilihat nampak kabur. Hal ini disebabkan oleh lengkung mata yang tidak normal.

Pada tahun itu juga ia menemukan hukum interferensi cahaya. Dengan penemuannya ia

berhasil membuktikan bahwa cahaya adalah gelombang. Selain itu Young beranggapan

bahwa suatu zat mempunyai batas ketegangan. Sifat-sifat dari ketegangan ini disebut

”Modulus Young” pada suatu zat.

Thomas menggunakan sebuah berkas cahaya tunggal (monokromatis) dan celah sempit

yang memancar menuju dua celah sempit atau sejajar dan jaraknya berdekatan, celah-celah

young dapat di gunakan untuk menentukan pola interferensi. Setelah itu A.Michelson

Page 23: Sejarah perkembangan optik

melakukan percobaan dengan desain dan prinsip yang sama seperti milik Young berupa

percobaan celah ganda. Awalnya percobaan interferometer Michelson di gunakan untuk

membuktikan adanya eter, namun tidak terbukti, akhirnya interferometer Michelson di

gunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya dan untuk menentukan jarak yang

sangat pendek serta untuk mengamati sifat medium optik interferensi gelombang cahaya

mula-mula diperlihatkan oleh Thomas Young dalam tahun 1801. Dalam percobaannya

Young menjelaskan bahwa difraksi merupakan gejala penyebaran arah yang dialami oleh

seberkas gelombang cahaya ketika melalui suatu celah sempit dibandingkan dengan ukuran

panjang gelombangnya. Jika pada difraksi tersebut berkas gelombangnya melewati dua celah

sempit maka ketika dua gelombang atau lebih tersebut bertemu atau berpadu dalam ruang

maka medan-medan tersebut akan saling menambahkan dengan mengikuti prinsip

superposisi. Dengan menggunkan sumber gelombang yang sama (sumber cahayanya sama)

dan dengan panjang gelombangnya diketahui juga, maka dapat ditentukan jarak yang sangat

pendek serta sifat medium optiknya akan mudah teramati. Teori lain yang dikemukakan oleh

Thomas Young (ilmuwan Inggris tahun 1801), menyatakan manusia dapat melihat warna

karena di dalam retina mata manusia terdapat tiga reseptor warna yang masing-masing peka

terhadap warna merah, hijau, dan biru. Ia mengatakan bahwa warna-warna merah dan biru

adalah warna primer cahaya. Ketika mata menangkap warna, maka informasi yang ditangkap

mata tersebut dikirimkan ke otak, otak kemudian mengolahnya, sehingga manusia dapat

menerima informasi tersebut sebagai sensasi warna.

Teori tersebut kemudian diolah lagi oleh Hemholtz, yang kemudian dipadukan dengan

teori Young dan teori Young-Hemoltz, yakni perpaduan antara teori Young dengan teori

Hemoltz. Pada waktu itu di Inggris ada perdebatan sengit antara pengikut Huygens, ahli

Fisika belanda dan Newton, ahli fisika Inggris. Pengikut Huygens berpendapat bahwa cahaya

adalah gelombang. Sedangkan pengikut Newton berpendapat bahwa cahaya adalah partikel.

Kemudian Young mengadakan eksperimen yang kemudian terkenal dengan nama percobaan

Young. Ia menemukan hukum interferensi cahaya (1801). Dengan penemuannya ia berhasil

menemukan bahwa cahaya adalah gelombang. Tapi hampir semua ilmuwan Inggris

menentangnya. Bahkan in dituduh tidak ilimiah, tidak berakal sehat karena berani menentang

teori Newton. Teori dikemukakan oleh Thomas Young (ilmuwan Inggris tahun 1801), yang

menyatakan bahwa manusia dapat melihat warna karena di dalam retina mata manusia

terdapat tiga reseptor warna yang masing-masing peka terhadap warna merah, hijau, dan biru,

diolah lagi oleh Hemholtz, yang kemudian dipadukan dengan teori Young dan menjadi teori

Page 24: Sejarah perkembangan optik

Young-Hemoltz, yakni perpaduan antara teori Young dengan teori Hemoltz yang

menjelaskan bahwa dari perpaduan warna-warna primer tersebut muncul warna-warna

komplementer sebagaimana yang pernah dibuktikan oleh Sir Isaac Newton.

Young juga telah disebut pendiri optik fisiologis. Pada 1793 ia menjelaskan modus di

mana mata mengakomodasi sendiri untuk visi pada jarak yang berbeda tergantung pada

perubahan kelengkungan dari lensa kristal , pada tahun 1801 ia adalah yang pertama untuk

menggambarkan Silindris dan di Kuliah ia disajikan hipotesis , kemudian dikembangkan oleh

Hermann von Helmholtz , bahwa persepsi warna tergantung pada kehadiran di retina tiga

jenis serabut saraf yang masing-masing untuk menanggapi, hijau dan violet lampu merah. Hal

ini mewarnai pemahaman modern tentang penglihatan warna , dalam menemukan mata

tertentu yang memang memiliki tiga reseptor warna yang sensitif terhadap rentang panjang

gelombang yang berbeda. Yang patut di catat dalam period ke III ini oleh young adalah:

a) Thomas young yang menghidupkan kembali teori gelombang cahaya Huygens.

Young menyatakan bahwa terpecahnya berkas cahaya di bidang batas antara dua

medium, menjadi berkas cahaya refraksi. Yang tidak dapat di jelaskan secara

memnuaskan oleh terori emisi newton.

b) Thomas young mengusulkan prinsip inteferensi dari dua gelombang sebagai

keterangan dari cincin newton dan warna dari plat-plat tipis.

c. Apikasi Konsep

Adapun aplikasi konsep dari percobaan Thomas Young adalah dengan menggunakan

sumber gelombang yang sama (sumber cahayanya sama) dan dengan panjang gelombangnya

diketahui juga, maka dapat ditentukan jarak yang sangat pendek serta sifat medium optiknya

akan mudah teramati. Sehingga dengan ini dapat membuktikan adanya ether, dimana ether ini

merupakan medium yang digunakan untuk penjalaran cahaya.

Dengan menggunakan sebuah berkas cahaya tunggal (monokromatis) dan celah sempit

yang memancar menuju dua celah sempit atau sejajar dan jaraknya berdekatan, celah-celah

Young dapat di gunakan untuk menentukan pola interferensi.

Selain itu dari percobaan yang dilakukan oleh Thomas Young ditemukan interferometer.

Interferometer adalah alat yang di gunakan untuk mengukur panjang gelombang atau

Page 25: Sejarah perkembangan optik

perubahan panjang gelombang dengan ketelitian yang sangat tinggi berdasarkan penentuan

garis-garis interferensi Namun Thomas Young hanya menjelaskan tentang pola

interferensinya saja.

d. Kemungkinan Pengembangan Konsep Ke Depan

Dari percobaan yang pernah dilakukan oleh Thomas Young dengan menggunakan sumber

cahaya yang sama, maka kemungkinan pengembangan konsep ke depan adalah dengan

menggunakan cahaya yang panjang gelombangnya diketahui, kita dapat melihat proses kerja

otak, apa yang dipikirkan oleh otak dan dapat mengetahui dengan pasti struktur susunan

tubuh manusia.

2. AGUSTIN JEAN FRESNEL

a. Biografi Agustin Jean Fresnel

Agustin Jean Fresnel (yang biasa disebut dengan Nell) lahir tanggal 10 Mei 1788 dan

wafat pada tanggal 14 Juli 1827. Beliau adalah seorang fisikawan asal prancis yang

memberikan kontribusi yang besar terhadap teori gelombang cahaya dan optik. Frensel

mempelajari sifat cahaya serta tingkah laku dua cahaya secara teori dan eksperimen.

Gambar: Agustin Jean Fresnel

Page 26: Sejarah perkembangan optik

Fresnel adalah putra seorang arsitek, lahir di Broglie ( Eure ). Kemajuan awal dalam

belajar adalah lambat, dan dia masih tidak bisa membaca ketika ia berusia delapan tahun.

Pada umur tiga belas tahun dia masuk ke École Centrale di Caen, dan pada umur enam belas

tahun ia masuk di École Polytechnique.

Pada tahun 1815 pada pemulihan monarki kedua ia memperoleh pos sebagai insinyur di

Paris, di mana ia menghabiskan sebagian besar hidupnya sejak saat itu. Dia tampaknya mulai

penelitian dalam optik sekitar 1814 ketika ia menyiapkan sebuah makalah tentang

penyimpangan cahaya , meskipun tidak pernah dipublikasikan. Pada 1818 ia menulis tentang

difraksi. Dia adalah orang pertama yang membangun sebuah jenis khusus lensa, sekarang

disebut lensa Fresnel, sebagai pengganti cermin di mercusuar. Pada tahun 1819 ia

dinominasikan menjadi komisaris mercusuar. Pada tahun 1823 ia secara aklamasi terpilih

sebagai anggota akademi, dan pada 1825 ia menjadi anggota Royal Society of London . Pada

1827, saat ia sedang sakit Royal Society of London memberikan kepadanya Medali

Rumford. Fresnel meninggal karena tuberkulosis di Ville-d'Avray, dekat Paris. Namanya

adalah salah satu dari 72 nama tertulis di Menara Eiffel.

Dia hanya menerima sedikit pengakuan publik selama masa hidupnya untuk pekerjaannya

dalam penyebab ilmu optik. Beberapa kertas tidak dicetak oleh Académie des Ilmu sampai

bertahun-tahun setelah kematiannya. Tetapi karena dia menulis kepada Muda pada tahun

1824 yang menyatakan dalam dirinya sendiri "bahwa sensibilitas, atau yang batil, yang orang

menyebutnya cinta kemuliaan telah tumpul. Semua pujian, bahwa saya telah menerima dari

Arago, Laplace dan Biot tidak pernah memberi saya begitu banyak kesenangan sebagai

penemuan dari kebenaran teori, atau konfirmasi perhitungan dengan percobaan”.

b. Peranan Fresnel dalam bidang optik

Fresnel pada mulanya adalah seseoranga yang belajar dalam bidang teknik (enginering),

namun kembali menekuni bidang optik. Banyak hal yang telah ia kemukakan namun hal

tersebut merupakan hasil kerjasama dengan orang lain. Adapun salah satu penemuan dari

Fresnel yang saat ini terkenal adalah sebuah bentuk lensa cembung yang bentuknya berbeda

dengan dari lensa cembung pada umumnya dan lensa ini kemudian dikenal dengan lensa

fresnel . Dalam keadaan tertentu, lensa cembung dibutuhkan untuk membentuk bayangan

sehingga berkas cahaya akan tampak mengumpul pada sebuah titik tertentu dan memiliki

suatu intensitas yang ukup kuat. Namun ada kalanya apabila sumber cahaya berjarak amat

Page 27: Sejarah perkembangan optik

dekat dengan lensa maka pengkonsentrasian berkas cahaya tidak akan terjadi. Padahal hal ini

sangat dibutuhkan oleh alat-alat yang menggunakan prinsip pembiasan dengan menggunakan

lensa cembung. Sebagai contoh adalah lampu penerangan, sistem proteksi pada alat-alat

Proyektor kemudian pencahayaan pad lampu depan mobil atau pada suatu lampu sinyal.

Persamaan Fresnel:

Persamaan Fresnel adalah deduksi matematis oleh Augustin Jean Fresnel hasil

pengamatan perilaku gelombang cahaya ketika merambat antara medium yang mempunyai

indeks bias yang berbeda. Persamaan Fresnel berlaku hanya pada indeks bias yang bernilai

real, yaitu pada medium yang tidak menyerap gelombang cahaya. Indeks bias dapat

mempunyai nilai imajiner dan bernilai kompleks, seperti pada medium logam atau

semikonduktor yang menyerap gelombang cahaya. Persamaan ini juga berlaku hanya pada

medium yang bersifat non magnetik dengan asumsi tidak terjadi interferensi.

Gambar: Parameter yang digunakan pada persamaan Fresenel

Saat gelombang cahaya merambat dari medium dengan indeks bias n1 ke medium dengan

indeks bias n2, Fresnel berpendapat bahwa gelombang cahaya mengalami refleksi dan

refraksi bersamaan. Pendapat ini berbeda dengan hukum Snellius yang menjelaskan bahwa

partikel cahaya hanya membias pada kondisi yang sama.

Intensitas fraksi gelombang cahaya yang mengalami refleksi dari antarmuka ditentukan

oleh reflektansi R dan fraksi gelombang cahaya yang mengalami refraksi ditentukan oleh

transmitansi T.

Page 28: Sejarah perkembangan optik

Perhitungan R bergantung pada polarisasi sinar insiden, disebut Refleksi Fresnel. Jika

gelombang cahaya dipolarisasi oleh medan listrik yang tegak lurus bidang diagram

(polarisasi-s), koefisien refleksi persamaan Fresnel menjadi:

dengan hukum Snellius dan disederhanakan menggunakan identitas trigonometrik. Koefisien

refleksi untuk polarisasi medan listrik pada bidang diagram (polarisasi-p) menjadi:

Koefisien transmisi untuk tiap-tiap bidang polarisasi dapat dihitung dengan aritmatika:

Ts = 1 − Rs dan Tp = 1 − Rp.

Jika sinar insiden tidak terpolarisasi (mempunyai nilai polarisasi-s dan -p), koefisien refleksi

menjadi R = (Rs + Rp)/2.

Persamaan Fresnell untuk koefisien refleksi dengan koefisien amplitudo medan listrik

menjadi:

Pada sudut insiden tertentu, Rp bernilai nol. Hal ini menandakan refleksi keseluruhan dari

gelombang cahaya pada bidang p. Sudut ini dikenal sebagai sudut Brewster, sekitar 56° untuk

medium kaca dan udara.

Ketika gelombang cahaya merambat ke medium yang lebih renggang, n1 > n2, pada sudut

insiden di atas sudut kritis semua gelombang cahaya mengalami refleksi dan Rs = Rp = 1.

Fenomena ini disebut total internal reflection. Sudut kritis untuk kaca dan udara sekitar 41°.

Page 29: Sejarah perkembangan optik

Koefisien refleksi dan koefisien transmisi pada sudut insiden mendekati normal antarmuka (θi

≈ θt ≈ 0) dapat dihitung dengan persamaan:

c. Aplikasi Konsep

Sebuah lampu mercusuar menghasilkan suatu berkas cahaya yang tajam, karena

pengumpulan cahaya oleh sistem prisma yang berada di sekelilingnya. Konsep yang

ditemukan banyak diaplikasikan dalam bidang optika seperti kaca mata yang digunakan saat

ini serta beragam alat optik lainnya yang menggunakan lensa Fresnel sebagai bahan

utamanya.

Page 30: Sejarah perkembangan optik

d. Konsep yang bisa dikembangkan kedepan

Seperti yang dipaparkan oleh Brauer tanggal 11 Agustus pagi, optika Modern berupaya

mendapatkan kamera yang resolusinya ditunjukkan oleh angka piksel semakin tinggi, namun

tetap bisa dikemas dalam ukuran ponsel yang mungil (dalam ukuran milimeter atau

submilimeter). Sehingga menurut saya lensa Fresnel yang memiliki banyak keunggulan dapat

digunakan serta didesain untuk membuat desain tersebut di atas.

Hal ini yang dapat diterapkan adalah pembuatan TV projection tidak memerlukan tabung

dengan variasi lensa Fresnel. Televisi ini memproyeksikan gambar yang dihasilkan dari tiga

sinar warna berbeda yakni merah, kuning dan biru ke sebuah cermin. Pantulan cermin inilah

yang kemudian terlihat di layar. Cermin yang digunakan tidak sembarangan, yakni berupa

cermin yang mampu menghasilkan pantulan 100 persen sama dengan gambar aslinya.

3. JAMES CLERK MAXWELL

a. Biografi Clerk Maxwell

Maxwell dilahirkan di kota Edinburg pada tanggal 13 Juni 1831. Maxwell masuk sekolah

pada usia 10 tahun di Akademi Edinburg. James Clerk Maxwell adalah salah satu Master di

bidang fisika, karyanya yang luar biasa terbentang luas bahkan diluar bidang

elektromagnetika dan termodinamika, namun demikian hanya sedikit penghargaan yang

diberikan atas konstribusinya di banyak bidang sain. Lahir di Edinburg, Skotlandia pada

tahun 1831. Maxwell besar di Glenlair, kediaman ayahnya di barat daya skotlandia.

Page 31: Sejarah perkembangan optik

Gambar: Cleark Maxwell

Pada usia tiga tahun, dia sudah menunjukka ketertarikannya pada alam sekitar orang

tuanya senantiasa tergoda dengan pertanyaan yang selalu diucapkanya " what’s the go

o’that?". Dia tidak menikmati masa awal sekolahnya, yang pada waktu itu melulu diajarkan

belajar dengan hati, tanpa usaha dari sang guru untuk menjelaskan materi pelajaran . Namun

kemudian ketika dia tertarik pada bahasa yunani dan latin, dia mulai menikmati sekolahnya,

dan menjadi bintang di sekolah, bakat matematikanya berkembang, dan akhirnya menulis

makalah ilmiahnya pada usia 14 tahun. Makalah ilmiah itu adalah bagaimana menggambar

sebuah bola lonjong secara sempurna. Para peneliti hampir saja tidak percaya bahwa karya

yang bermutu tinggi itu dibuat oleh seorang anak remaja. Empat tahun kemudian karya

tulisnya itu diterbitkan oleh Royal Society.

Maxwell masuk universitas Edinburg dan kemudian ke Trinity College, Cambridge,

dimana dia lulus dengan exceptional results pada tahun 1984. Mulai dari sini kemudian dia

meluangkan seluruh sisa hidupnya untuk riset ilmiah. Karya-karyanya yang luar biasa, baik

itu dalam kuantitas maupun kualitas, banyak yang kemudian menjadi dasar dari Fisika

modern, misalnya dia sangat penasaran selama hidupnya dengan color vision dan kemudian

menjadi orang pertama yang menduga kalau mata manusia itu mempunyai preceptor untuk

tiga warna, dia melakukan banyak percobaan untuk membuktikan teorinya ini, dan membawa

pada penemuan foto berwarna yang pertama di dunia pada tahun 1861.

Page 32: Sejarah perkembangan optik

Maxwell juga memberikan kontribusi yang berarti untuk Fisika Statistik, dia menjadi yang

pertama yang menyadari bahwa molekul gas akan mempunyai distribusi pada kecepatan, dan

kemudian menurunkan/merumuskan distribusi tersebut, yang kemudian mengangkat

namanya. Maxwell bekerja pada bidang elektromagnetik pada rentang waktu 1855 – 1865.

Pada lima tahun sisa hidupnya (1871-1879) dia menghabiskan waktunya di Cambridge

sebagai kepala Cavendish laboratory yang pertama (laboratorium yang baru didirikan ).

Maxwell adalah juga sesorang yang sangat bersemangat pada kehidupan, dan apa yang

ditawarkan oleh kehidupan, misalnya kecintaannya pada olahraga berkuda membuatnya

meluangkan waktu sebisa mungkin di Glenlair. Namun semua itu, dapat dia lakukan karena

dukungan dari istri yang dinikahinya pada tahun 1858, Katherine Mary Dewar Maxwell

memimpin pada banyak area di bidang fisika tapi dia enggan mempublikasikan kerjanya

tanpa bukti hasil eksperimen yang valid, karena dia selalu percaya pada pentingnya

eksperimen. Perilakunya ini dapat dibaca dari statementnya " I never try to dissuade a man

from carrying out an experiment: if he does not find what he wants, he may find out

something else" Maxwell adalah Master Fisika sepanjang masa yang bisa disejajarkan dengan

Newton dan Feynman. Karirnya yang cemerlang berakhir terlampau cepat. Maxwell

meninggal dunia pada tanggal 15 November 1879 I Cambridge Inggris akibat serangan

kanker tak berapa lama setelah ia merayakan ulang tahunnya yang ke-48.

b. Peranan Maxwell dalam bidang optik

Alat-alat optik sangat menarik Maxwell, dan yang paling disukai adalah tentang

penguraian sinar menjadi berwarna. Ia menyelidki hubungan antara warna dengan cara

bagaimana warna itu tertangkap oleh mata. Hasil penyelidikannya mendasar dari fotografi

berwarna dan memang Maxwell dapat membuat potret berwarna yang pertama kali.

Maxwell menyatukan penemuan Ampere, Faraday, dan ilmuan lainnya beserta

pendapatnya sendiri. Konsep Mawell dinyatakan dalam persamaan matematisnya yang sangat

terkenal yang menghubungkan antara medan listrik dan medan magnet. Berdsarkan ke empat

persamaan ini ia mengembangkan konsep tentang gelombang elektromagnetik dari cahaya.

Percobaan James Clerk Maxwell menyatakan bahwa cepat rambat gelombang

elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya yaitu 3×108 m/s, oleh karena itu Maxwell

berkesimpulan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Kesimpulan Maxwell

ini di dukung oleh :

Page 33: Sejarah perkembangan optik

1) Seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman, Heinrich Rudolph Hertz (1857 – 1894)

yang membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang

tranversal. Hal ini sesuai dengan kenyataan bahwa cahaya dapat menunjukkan gejala

polarisasi.

2) Percobaan seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, Peter Zeeman (1852 – 1943)

yang menyatakan bahwa medan magnet yang sangat kuat dapat berpengaruh terhadap

berkas cahaya.

3) Percobaan Stark (1874 – 1957), seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman yang

mengungkapkan bahwa medan listrik yang sangat kuat dapat mempengaruhi berkas

cahaya.

Berdasarkan Hukum Faraday, Maxwell mengemukakan hipotesa sebagai berikut:

“Perubahan medan listrik dapat menimbulkan medan magnet”. Hipotesa ini sudah teruji dan

disebut dengan Teori Maxwell. Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik

adalah:

1) Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.

2) Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang dan

permeabilitas () elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas (μ) zat.

Jika perubahan medan magnet dapat menimbulkan perubahan medan listrik maka

perubahan medan listrik pasti dapat menimbulkan perubahan medan magnet, demikianlah

keyakinan Maxwell.

Dengan pengetahuan matematika yang dimilikinya, secara cermat Maxwell membangun

teori yang dikenal sebagai teori gelombang elektromagnetik. Baru setelah bertahun-tahun

Maxwell tiada, teorinya dapat diuji kebenarannya melalui percobaan-percobaan. Menurut

perhitungan secara teoritik, kecepatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada

permitivitas ruang hampa ( ) dan permeabilitas ruang hampa ( ).

Page 34: Sejarah perkembangan optik

Dengan memasukkan 12 C2/N.m2 danεo= 8,85 . 10 7 Wb/A.mμo = 4π.10

diperoleh nilai c = 3.108 m/s, nilai yang sama dengan kecepatan cahaya.

Oleh sebab itu Maxwell mempunyai cukup alasan untuk menganggap cahaya adalah

gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu konsep gelombang elektromagnetik ini

merupakan penyokong teori Huygens tentang cahaya sebagai gerak gelombang.

c. Aplikasi konsep

Menurut Maxwell perubahan medan listrik ini akan menghasilkan medan magnet yang

besarnya tidak tetap maka medan magnet yang ditimbulkan besarnya tidak tetap juga.

Demikian proses ini berlangsung secara terus menerus hingga mendapatkan proses berantai

dari pembentukan medan magnet dan medan listrik yang merambat kesegala arah yang

disebut degan elektromagnetik. Persamaan Maxwell merupakan salah satu gerbang terpenting

yang digunaklan oleh fisikawan pada abad ke-20 termaksud Einstein untuk memasuki

kompleks istana fisika modern yang didominasi dua bangunan utama yaitu teori Relativitas

dan teori Kuantum. Dengan adanya gelombang elektromagnetik ini maka dapat digunakan

komunkasi tanpa kawat yaitu radio, televisi, sinar X, sinar gamma, sinar inframerah, dan

sinar ultraviolet. Untuk dibidang optik, persamaan Maxwell digunakan dalam bidang

fotografi yaitu dengan menggunakan kamera. Dibidang astronomi Maxwell membuat paper

tentang “cincin saturnus” yang terdiri dari partikel – partikel yang relatif kecil.

d. Pengembangan konsep ke depan

Salah satu pemanfaatan gelombang elektromagnetik adalah sinar inframerah. Sinar

inframerah ini dihasilkan elektron dalam molekul yang bergetar karena benda dipanaskan.

Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan tergantung pada suhu benda. Konsep ke depan

yang bisa dikembangkan dengan penemuan sinar inframerah ini adalah untuk mendiagnosa

kondisi kesehatan melalui pancaran sinar inframerah dari kulit agar kita tak semata-mata

menggunakan sinar X. kemudian kita juga bisa mengembangkan konsep alat optik Maxwell

yaitu pada saat kita mengambil gambar objek, kita langsung memperoleh gambar jadi tak

perlu cuci negatif.

e. Kegagalan teori elektromagnetik

Page 35: Sejarah perkembangan optik

Teori elektromagnetik gagal untuk menerangkan fenomena emisi fotoelektrik yaitu keluarnya

elektron-elektron dari suatu konduktor jika konduktor tersebut dikenai cahaya. Oleh karena

itu, munculah teori kuantum cahaya yang dapat menjelasan dengan baik peristiwa

mikroskopis antara lain efek fotolistrik, sinar X, dan sebagainya. Tokoh dari teori kuantu

cahaya adalah Albert Einstein.

4. Albert Einstein (14 Maret 1879–18 April 1955)

a. Biografi Albert Einstein

Einstein dilahirkan di Ulm di Württemberg Kerajaan Wuettemberg, Prusia Raya (sekarang

Jerman) pada tanggal 14 Maret 1879 sekitar 100 km sebelah timur Stuttgart. Bapaknya

bernama Hermann Einstein, seorang penjual ranjang bulu yang kemudian menjalani

pekerjaan elektrokimia, dan ibunya bernama Pauline. Mereka menikah di Stuttgart-Bad

Cannstatt. Keluarga mereka keturunan Yahudi.

Pada umur 5-10 Albert disekolahkan di sekolah Katholik dan atas keinginan ibunya dia

diberi pelajaran biola. Pada umur 5 tahun ia sakit, ketika itu ayahnya menunjukkan kompas

kantung, dan Einstein sangat terkesan dengan alat itu dan menyadari bahwa sesuatu di ruang

yang "kosong" ini beraksi terhadap jarum di kompas tersebut. Dia kemudian menjelaskan

pengalamannya ini sebagai salah satu saat yang paling menggugah dalam hidupnya.

Meskipun dia membuat model dan alat mekanik sebagai hobi, dia dianggap sebagai pelajar

yang lambat, kemungkinan disebabkan oleh dyslexia, sifat pemalu, atau karena struktur yang

jarang dan tidak biasa pada otaknya (diteliti setelah kematiannya).

Einstein mulai belajar matematika pada umur 12 tahun. Setelah lulus sekolah menengah

ternyata ia tidak berminat melanjutkan studinya di Jerman, Pada tahun 1894, dikarenakan

kegagalan bisnis elektrokimia ayahnya, ayahnya pindah dari Munich ke Pavia, Italia (dekat

Milan). Albert tetap tinggal untuk menyelesaikan sekolah, menyelesaikan satu semester

sebelum bergabung kembali dengan keluarganya di Pavia. Kegagalannya dalam seni liberal

dalam tes pertama masuk Eidgenössische Technische Hochschule (Institut Teknologi Swiss

Federal, di Zurich) pada tahun berikutnya adalah sebuah langkah mundur dia oleh

keluarganya dikirim ke Aarau, Swiss, untuk menyelesaikan sekolah menengahnya.

Page 36: Sejarah perkembangan optik

Setelah ia lulus SMA di Swiss, Einstein kembali masuk ujian untuk kedua kalinya di ETH

(Eidgenoessische Technische Hochscule), Swiss, di mana dia menerima diploma pada tahun

1896, Einstein memilih jurusan yang mendidik calon-calon guru matematika dan fisika yang

pada saat itu mahasiswanya baru 5 orang. Salah satunya adalah Mileva Maric seorang Serbia

seorang matematikawan, juga teman dari Nikola Tesla.

Gambar: Albert Einstein, 1905

Pada tahun berikutnya dia melepas kewarganegaraan Württemberg, dan menjadi tak

bekewarganegaraan. Albert menghabiskan masa kuliahnya di ETH (Eidgenoessische

Technische Hochscule). Pada usia 21 tahun Albert dinyatakan lulus. Einstein beberapa kali

mendaftar di Eidgenossische Technische Hochschule sebagai asisten dosen, tetapi ditolak.

Akhirnya Albert mendapat pekerjaan sementara sebagai guru di SMA. Kemudian dia

mendapat pekerjaan di kantor percetakan hak paten di kota Bern. Selama masa itu Albert

tetap mengembangkan ilmu fisikanya. Dia mendapatkan gelar doktor setelah menyerahkan

thesis "Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen" ("On a new determination of

molecular dimensions") pada tahun 1905 dari Universitas Zurich.

Di tahun yang sama dia menulis empat artikel yang memberikan dasar fisika modern,

tanpa banyak sastra sains yang dapat ia tunjuk atau banyak kolega dalam sains yang dapat ia

diskusikan tentang teorinya. Banyak fisikawan setuju bahwa ketiga thesis itu (tentang gerak

Brownian), efek fotolistrik, dan relativitas khusus) pantas mendapat Penghargaan Nobel.

Tetapi hanya thesis tentang efek fotoelektrik yang mendapatkan penghargaan tersebut. Ini

adalah sebuah ironi, bukan hanya karena Einstein lebih tahu banyak tentang relativitas, tetapi

Page 37: Sejarah perkembangan optik

juga karena efek fotoelektrik adalah sebuah fenomena kuantum, dan Einstein menjadi

terbebas dari jalan dalam teori kuantum. Yang membuat thesisnya luar biasa adalah, dalam

setiap kasus, Einstein dengan yakin mengambil ide dari teori fisika ke konsekuensi logis dan

berhasil menjelaskan hasil eksperimen yang membingungkan para ilmuwan selama beberapa

dekade.

Dia menyerahkan thesis-thesisnya ke "Annalen der Physik". Mereka biasanya ditujukan

kepada "Annus Mirabilis Papers" (dari Latin: Tahun luar biasa). Persatuan Fisika Murni dan

Aplikasi (IUPAP) merencanakan untuk merayakan 100 tahun publikasi pekerjaan Einstein di

tahun 1905 sebagai Tahun Fisika 2005.

Pada tahun 1900, dia diberikan gelar untuk mengajar oleh Eidgenossische Technische

Hochschule dan diterima sebagai warga negar Swiss pada 1901. Selama masa ini Einstein

mendiskusikan ketertarikannya terhadap sains kepada teman-teman dekatnya, termasuk

Mileva. Einstein menikahi Mileva pada 6 Januari 1903. Pernikahan Einstein dengan Mileva.

Pada 14 Mei 1904, anak pertama dari pasangan ini, Hans Albert Einstein, lahir. Tahun 1909,

Albert Einstein diangkat sebagai profesor di Universitas Zurich. Tahun 1915, ia

menyelesaikan kedua teori relativitasnya. Penghargaan tertinggi atas kerja kerasnya sejak

kecil terbayar dengan diraihnya Hadiah Nobel pada tahun 1921 di bidang ilmu fisika.

Gambar: 'Einsteinhaus' di kota Bern di mana Einstein dan Mileva tinggal (di lantai 1) pada

masa Annus Mirabilis

Page 38: Sejarah perkembangan optik

Karena Einstein seorang Yahudi, kehidupannya di Jerman menjadi tak aman begitu Hitler

naik berkuasa. Di tahun 1933 dia hijrah ke Princeton, New Jersey, Amerika Serikat, bekerja

di Lembaga Studi Lanjutan Tinggi dan di tahun 1940 menjadi warga negara Amerika Serikat.

Perkawinan pertama Einstein berujung dengan perceraian, hanya perkawinannya yang kedua

tampaknya baru bahagia. Punya dua anak, keduanya laki-laki.

Pada tahun 1933, Albert beserta keluarganya pindah ke Amerika Serikat karena khawatir

kegiatan ilmiahnya - baik sebagai pengajar ataupun sebagai peneliti - terganggu. Tahun 1941,

ia mengucapkan sumpah sebagai warga negara Amerika Serikat. Karena ketenaran dan

ketulusannya dalam membantu orang lain yang kesulitan, Albert ditawari menjadi presiden

Israel yang kedua. Namun jabatan ini ditolaknya karena ia merasa tidak mempunyai

kompetensi di bidang itu.

Walaupun Einstein adalah seorang ahli fisika teori yang terbesar sepanjang abad, tetapi ia

mempunyai perasaan yang mendalam terhadap kekuasaan Tuhan Yang Maha Esa. Einstein

menganggap bahwa Tuhan Yang Maha Esa, Maha Sempurna tidak akan menciptakan alam

dengan hokum-hukum yang ruwet, dengan hokum-hukum yang mengandung ketidak pastian.

Hukum alam pandangannya haruslah harmonis dan bersahaja. Einstein juga pernah

beranggapan bahwa pengetahuan tanpa agama adalah lumpu dan ilmu tanpa agama adalah

buta. Akhirnya pada tanggal 18 April 1955, Albert Einstein meninggal dunia di Princetown

New Jersey, Amerika Serikat. dengan meninggalkan karya besar yang telah mengubah

sejarah dunia. Meskipun demikian, Albert sempat menangis pilu dalam hati karena karya

besarnya “teori relativitas umum dan khusus” digunakan sebagai inspirasi untuk membuat

bom atom. Bom inilah yang dijatuhkan di atas kota Hiroshima dan Nagasaki saat Perang

Dunia II berlangsung.

b. Peranan albert eisntein dalam bidang optik

Tahun 1905 adalah tahun penuh prestasi bagi Albert, karena pada tahun ini ia

menghasilkan karya-karya yang cemerlang. Salah satu karyanya mengenai bidang optik juga

dikemukakan pada tahun 1905, tepatnya pada bulan Maret. Karya ilmiahnya tersebut

mendiskripsikan. tentang aplikasi ekipartisi pada peristiwa radiasi, tulisan ini merupakan

pengantar hipotesa kuantum cahaya dengan berdasarkan pada statistik Boltzmann. Penjelasan

efek fotolistrik pada paper inilah yang memberinya hadiah Nobel pada tahun 1922.

Page 39: Sejarah perkembangan optik

Dalam makalahnya tentang gejala fotolistrik tahun 1905, Einstein mengembangkan

temuan Planck dengan mengatakan bahwa bukan hanya pemancar kecil di dinding benda

hitam yang memancarkan cahaya dalam bentuk kuantum, melainkan memang begitulah tabiat

hakiki cahaya. Cahaya harus digambarkan sebgai sebutir partikel, yang disebut foton. Energy

foton tidak lain adalah hf.

Sewaktu menulis makalah tentang gejala fotolistrik, Einstein belum mempunyai data

percobaan yang kuat mengenai gejala tersebut. Baru pada tahun 1915 Robert Andrews

Millikan melakukan percobaan kuantitatif tentang gejala fotolistrik. Hasil percobaan ini

persis seperti yang pernah diramalkan oleh Einstein, yaitu cahaya (dalam keadaan tertentu

harus dianggap sebagai partikel) harus dianggap sebagai partikel.

Dalam upaya Bohr mengembangkan model atom Rutherford, Bohr meyakini foton

(sebagaimana gambaran Einstein pada 1905) harus memainkan peranan kunci. Bohr berupaya

mencari jalan untuk menghubungkan pengertian foton dengan orbit elektron sehingga ia

mulai menyelidiki spektrum cahaya ddan akhirnya berhasil menyatukan tiga bidang fisika

yang sebelumnya terpisah (benda hitam, fotolistrik, dan spektroskopi).

Dengan menggunakan hasill kerja Einstein tentang foton, fisikawan Perancis Louis de

Broglie berhasil menemukan sebuah persamaan yang menghubungkan sifat partikel dan

gelombang dari cahaya. Persamaan itu menunjukkan bahwa panjang gelombang suatu foton

dikalikan dengan momentumnya (sesuatu yang terkait dengan pergerakan benda) adalah sama

dengan konstanta Planck.

c. Aplikasi konsep

Adapun aplikasi konsep engenai efek fotolistrik yang ditemukan Einstein yakni efek

fotolistrik banyak membantu penduaan gelombang partikel, dimana system fisika (seperti

foton dalam kasus ini) dapat manunjukkan kedua sifat dan kelakuan seperti gelombang dan

seperti partikel.