Spektrum cahaya apaan sih ???

Spektrum merupakan penamaan untuk warna cahaya berdasarkan urutan-urutan tertentu, spectrum cahaya didasarkan pada frekuensi dan panjang gelombang cahaya.

Pengamatan tentang spectrum cahaya pertama kali dilakukan oleh Sir Isaac Newton (1642-1727) dengan cara melewatkan cahaya matahari melalui lubang kecil, kemudian pada pada arah rambat berkas cahaya diletakkan sebuah prisma segitiga. Setelah diamati ternyata dinding di belakang prisma tampak bayangan pita warna-warna cahaya seperti pada pelangi. Dari eksperimen ini Newton menyimpulkan bahwa cahaya putih merupakan gabungan dari warna-warna cahaya yang saling tumpang tindih. Eksperimen yang dilakukan oleh Newton tersebut menjadi dasar bagi diciptakannya suatu alat bernama spektroskop. Melalui spektroskop ini Joseph von Fraunhofer (1787-1826) mengamati beberapa objek panas bersinar dan mandapati beberapa garis spectrum tertentu yang ada pada spectrum cahaya matahari tidak terdapat pada sumber panas lain selain cahaya matahari. Percobaan yang serupa dilakukan oleh Gustav Robert Kirchhof (1824-1887) dan Robert Wilhem Bunsen (1811-1899) pada cahaya yang dipancarkan nayala api yang ke dalamnya dimasukkan senyawa berbagai logam. Dari percobaan ini mereka menemukan bahwa setiap unsur logam menghasilkan garis spectrum warna tertentu sebagai cirri khas dari setiap logam. Garis-garis spectrum yang merupakan cirri khas dari setiap unsur ini tersusun dalam deretan yang makin lama makin mengumpul rapat pada daerah panjang gelombang pendek, daerah ungu.

Dari pengamatan-pengamatan yang dilakukan, memunculkan fakta bahwa susunan spectrum garis cahaya yang berwarna-warni ini mengesankan bahwa frekuensi cahaya masing-masing garis spectrum berhubungan langsung dengan frekuensi. Selanjutnya pengamatan pada gas hydrogen menghasilkan empat garis spectrum dalam daerah cahaya tampak. Garis-garis spectrum ini membentuk suatu deretan yang berturut-turut diberi nama Hα, Hβ, Hγ, dan Hδ dengan masing-masing memiliki panjang gelombang tertentu. Dari data penjang gelombang ini Johann Jakob Balmer (1825-1898) menyusun persamaan sederhana;

tor" content="Microsoft Word 12">

Dengan n adalah bilangan bulat 3, 4, 5, dan 6. untuk n=3 diperoleh λ_α, untuk n=4; λ_β, n=5; λ_γ, dan n=6; λ_δ. Dan L = 3645,6 x 10^-10. kemudian pada tahun 1900 Johannes Rydberg (1854-1919) merumuskan persamaan yang lebih sederhana;

Dimana m = 1, 2, 3, 4,….., dan seterusnya. Bilangan bulat n harus lebih besar daripada m, sedangkan R = 4/L selanjutnya dinyatakan sebagai konstanta Rydberg. Untuk m = 2, dengan n = 3, 4, 5, 6 dinyatakan sebagai spectrum Balmer yang merupakan spectrum cahaya tampak. Untuk m = 1, dengan n = 2, 3, dan seterusnya dinamakan deret Lyman yang berada pada daerah Ultraviolet. Dan untuk m = 3, dengan n = 4, 5 dan seterusnya dinamakan deret Paschen yang berada pada daerah inframerah.

Selanjutnya Lorentz menemukan bahwa pancaran cahaya oleh suatu unsur zat bersumber dari getaran electron di dalam atom unsur pemancarnya. Begitu pula dengan benda yang dipanaskan akan meradiasikan cahaya (energi elektromagnetik) karena partikel (electron) bermuatan bergetar dalam benda. Cara radiasi benda panas yang bergantung pada suhunya dikenal sebagai hubungan benda hitam (Black-Body Relationship). Joseph Stefan dan Ludwig Boltzman mengemukakan: “Energi radiasi elektromagnetik total per detik yang dipancarkan benda hitam adalah berbanding lurus dengan pangkat empat suhu mutlaknya”.

Ditemukannya teori kuantum radiasi oleh planck, kenyataan bahwa cahaya sebagai pertikel oleh Einstein, dan ditemukannya model atom Bohr yang berupa miniatur alam semesta merubah cara pandang dan berpikir dari yang semula menggunakan teori elektromagnetik Maxwell-Lorentz menjadi konsep teori kuantum. Bohr mengemukakan bahwa: (1) Terdapat orbit electron yang stabil tertentu pada electron. Dimana di sana electron samasekali tidak memancarkan radiasi elektromagnetik. (2) bila electron berpindah dari satu orbit stabil dengan enrgi E1 ke orbit stabil lain dengan energi E2 yang berjari-jari lebih kecil, maka electron tersebut akan memancarkan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi f berbanding lurus dengan selisih energi kedua orbit

Dengan demikian diketahui bagaimana sebenarnya asal mula pembentukan spectrum cahaya yang dipancarkan berbagai unsur.

The Story About Our Little Couples

Laki-laki dan perempuan, jantan dan betina, siang dan malam, baik dan jahat, malaikat dan iblis, atas dan bawah, kiri dan kanan, besar dan kecil dan lain-lain. Sepanjang hidup kita, tentu kita telah begitu akrab dengan "pasangan-pasangan" tadi. Tetapi, sadarkah anda bahwa selain "pasangan-pasangan" yang telah disebutkan tadi teman-teman kecil kita, yang juga menjadi bagian dari diri kita sekaligus penyusun tubuh kita dan benda-benda lain di alam semesta ini yaitu atom-atom damn penyusunnya juga memiliki pasangan-pasangannya sendiri. elektron misalnya memiliki pasangan bernama positron, neutron memiliki pasangan bernama antineutron, proton memiliki pasangan bernama antiproton dan lain-lain... Cerita mengenai pasangan-pasangan ini bermula ketika pada awal abad ke-20 dua pilar penting dalam fisika modern yaitu teori relativitas khusus Einstein dan teori kuantum muncul. Teori relativitas khusus yang digagas oleh Albert Einstein pada tahun 1905 menjelaskan kaitan antara ruang dan waktu dan kaitan antara energi dan massa melalui persamaannya yang amat terkenal E = mc^2. Sementara itu gagasan kuantum yang diajukan Max Planck membawa perubahan besar terhadap cara pandang umat manusia terhadap materi, cahaya yang sebelimnya dianggap hanya merupakan gelombang atau gangguan yang merambat dalam suatu medium, melalui percobaan diketahui bahwa cahaya juga memiliki sifat partikel, sifat yang kurang lebih mirip seperti ketika bola billiard menumbuk benda lain atau bola billiard lain. Max Planck menyatakan bahwa cahaya pasti datang dalam bentuk paket-paket kecil dan dia menamakannya dengan "kuantum", dalam hal ini cahaya tidak hanya memiliki sifat partikel saja atau mempunyai sifat gelombang saja, akan tetapi memiliki kedua sifat. sifat kuantum tidak hanya berlaku pada cahaya saja namun juga berlaku pada partikel. Dari sini, muncullah apa yang dinamakan dengan "Fisika Kuantum". Kemudian masalah muncul ketika teori relativitas khusus Einstein yang hanya berlaku jika benda bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya (kecepatan cahaya c = 300.000.000 m/s) bertemu dengan teori kuantum yang hanya bekerja pada partikel yang bergerak dengan kecepatan rendah dan tidak berlaku ketika partikel tersebut memiliki kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Masalah tersebut terpecahkan ketika pada tahun 1928 seorang fisikawan asal Inggris bernama Paul Adrien Maurice Dirac (1902-1984) memformulasikan sebuah teori tentang elektron dalam medan listrik dan magnet yang melibatkan teori relativitas khusus Einstein. teori bekerja sangat baik dalam mendeskripsikan banyak sifat yang muncul pada pergerakan elektron. Persamaan yang digagas Dirac sekaligus memunculkan sebuah prediksi yang mengejutkan tentang adanya "pasangan" dari elektron. "pasangan" dari elektron ini menurut prediksinya memiliki sifat-sifat yang identik dengan elektron namun memiliki muatan yang berbeda- jika elektron bermuatan negatif, maka "pasangan"-nya memiliki muatan positif.

Paul A. M Dirac

Sejak saat itu pencarian akan kebenaran prediksi Dirac terus diimulai. Bermula pada tahun 1930 ketika Viktor Hess menemukan sumber alami dari partikel berenergi tinggi yang dinamakan sinar kosmik, sinar kosmik ini berasal dari angkasa luar dan ketika menumbuk atmosfer akan memancarkan semacam shower partikel dimana partikel-partikel berenergi lebih rendah akan dipancarkan. Kemudian pada tahun 1932 seorang professor muda dari California Institute of Technology (Caltech) Carl Anderson melakukan penelitian lebih lanjut tentang sinar kosmik dengan menggunakan alatnya yang bernama cloud chamber (bila diartikan berarti kamar awan) dan sebuah plat timah yang dikelilingi oleh magnet. Dalam risetnya ia menemukan adanya partikel yang terbelokkan oleh medan magnet dalam cloud chamber-nya, pembelokan tersebut berbeda dengan pembelokan yang terjadi pada electron ketika terimbas medan magnetik. Partikel aneh tersebut memiliki massa yang sama dengan msaa electron namun memiliki muatan yang berbeda, karena itu garis edar pembelokannya berbeda dengan elektron. Selanjutnya ia menamakannya dengan nama positron, dan sejak saat itulah positron atau biasa disebut juga dengan beta plus dikenal sebagai anti-partikel dari elektron.

Carl Anderson dengan Cloud Chamber-nya

Jejak-jejak elektron dan positron

Penemuan radiasi sinar kosmik menjadi sangat penting dalam riset untuk menemukan partikel-partikel alementer dikarenakan energi tinggi yang dimilikinya, namun untuk mendapatkannya kita harus menuju puncak gunung dimana radiasi sinar kosmik lebih mudah untuk didapat. kasulitan ini membuat ilmuwan berpikir tentang bagaimana mendapatkan partikel dengan energi yang tinggi tanpa harus pergi ke puncak gunung, dan pada tahun 1930 Ernest O Lawrence menemukan sebuah alat bernama cyclotron yaitu sebuah alat yang dapat mempercepat partikel seperti proton sehingga dapat menaikkan energinya hingga beberapa puluh Mega elektron volt (MeV). Alat ini berukuran relatif kecil yaitu berdiameter 4 inci atau 10 cm. Cyclotron Lawrence menjadi penggerak bagi para ilmuwan untuk menemukan "pasangan" dari proton yaitu antiproton. Pada tahun 1954 Lawrence mengembangkan hasil penemuannya tersebut dan terciptalah yang dinamakan Bevatron (kepanjangan dari Billion of eV Synchrotron). Bevatron mendapatkan namanya dikarenakan kemampuannya untuk memberikan energi pada partikel sampai orde milyaran elektron Volt (GeV). Bevatron dapat menumbukkan dua buah proton secara bersamaan dengan energi 6,2 GeV yang diharapkan dapat memproduksi antipositron. Sementara itu di tempat yang sama sebuah tim yang beranggotakan fisikawan-fisikawan yang dipimpin oleh Emilio Segre' merancang dan membuat sebuah detektor khusus untuk mendeteksi keberadaan antiproton. Dan akhirnya, pada tahun 1955 Segre' dan timnya (O. Chamberlain, C. Wiegand and T. Ypsilantis) berhasil membuktikan keberadaan antiproton. Kemudian hanya dalam waktu setahun setelah ditemukannya antipositron tim kedua yang bekerja di Bevatron (B. Cork, O. Piccione, W. Wenzel and G. Lambertson) mengumumkan bahwa mereka berhasil menemukan keberadaan antineutron yang merupakan "pasangan" dari neutron.


Dari sini kita telah mengetahui bahwa partikel-partikel pembentuk atom yaitu elektron, proton dan neutron masing-masing memiliki antipartikelnya sendiri-sendiri. selanjutnya pertanyaan yang muncul adalah: jika partikel-partikel berikatan bersama dan membentuk suatu atom, maka, dapatkah suatu antiatom terbentuk jika antipartikel-antipartikel berikatan? Jawaban dari pertanyaan tersebut terjawab setahap demi setahap, tahap pertama terjadi pada tahun 1965 ketika dua tim fisikawan, satu tim yang dipimpin oleh Antonino Zichichi menggunakan synchrotron proton di CERN, dan tim kedua yang dipimpin oleh Leon Lederman menggunakan Alternating Gradien Synchrotron (AGS) di Brookhaven National Laboratory, New York berhasil mengamati keberadaan antinukleus (anti dari inti atom) yaitu antideuteron (deuteron merupakan nukleus/inti atom yang tersusun atas iakatan antara proton dan neutron) yang merupakan hasil ikatan antiproton dan antineutron. Tahap selanjutnya adalah bagaimana membuat positron (antielektron) dapat terikat bersama pada antinukleus dan membentuk suatu antiatom. dan pada tahun 1995 sebuah tim yang terdiri atas fisikawan-fisikawan yang berasal dari Jerman dan Italia berhasil memproduksi antiatom pertama tepatnya antiHydrogen dengan menggunakan sebuah mesin khusus di CERN yaitu Low Energy Antiproton Ring (LEAR). LEAR bekerja berkebalikan dengan akselerator partikel dimana LEAR "memperlambat" antiproton. setelah antiproton "diperlambat maka kemudian sebuah positron akan dipaksakan untuk berikatan dengannya sehingga terbentuklah suatu atoim antiHydrogen, antimateri dari atom yang sebenarnya. Namun, ketika antiHydrogen ini terbentuk, antihydrogen bergerak dengan kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya dan tidak bertahan lama (kira-kira 40 nanodetik atau 40*10^-9). Para Ilmuwan masih terus melakukan riset untuk mengetahui perilaku sebenarnya dari antihydrogen ini.

LEAR (Low Energy Antiproton Ring)

Nah... Penemuan antiHydrogen ini menjadi tonggak yang sangat berperan dalam studi selanjutnya mengenai AntiWorld sepertihalnya dengan peranan atom hydrogen membantu manusia dalam memahami alam semesta karena tiga per empat dari keseluruhan alam semesta kita ini tersusun oleh hydrogen.

Apakah Materi itu? Pemikiran Kita tentang Materi Berubah Secara Drastis Selama Kurang Lebih 2500 tahun

600 SM - Thales dari Miletus mendapati bahwa batu amber yang digosokkan pada bulu binatang dapat menarik rambut dan benda-benda ringan lainnya. Ia menduga bahwa gaya misterius yang menarik benda-benda ringan ini berasal dari batu amber.

460 SM - Democritus dari Yunani mengembangkan konsep yang membagi materi ke dalam bagian-bagian yang paling kecil sampai materi tersebut tidak dapat dibagi-bagi lagi. Ia menamakan bagian terkecil ini dengan nama Atom.

1687 M - Sir Isaac Newton menggunakan argumen yang didasarkan pada teori atom untuk menjelaskan hukum gas.

1803 - John Dalton, Seorang kimiawan Inggris, memformulasikan teorinya bahwa setiap materi terdiri atas atom, menurutnya reaksi kimia terjadi akibat penyatuan dan pemisahan atom-atom dan setiap atom memiliki karakteristiknya sendiri.

1897 - Fisikawan Inggris J. J. Thompson menemukan elektron dan mangajukan sebuah model atom yang mirip dengan roti kismis.

1911 - Ernest Rutherford membombardir plat emas dengan inti atom helium (partikel alfa) dan mengamati bahwa sebagian besar partikel alfa dapat menembus pelat emas dan beberapa terpantulkan ke segala arah. Ia menyimpulkan bahwa materi sebagian besar adalah ruang kosong dan terdiri atas pusat yang yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh partikel bermuatan negatif.

1912 - Neils Bohr mengusulkan bahwa elektron yang mengorbit inti atom haruslah berada pada keadaan energi diskrit tertentu dan tiap elemen memiliki energi elektron tertentu.
1924 - Louis deBroglie dari perancis mengusulkan bahwa materi, seperti halnya dengan cahaya memiliki sifat gelombang.

1925 - Fisikawan Austria Erwin Schrodinger membuat suatu model atom sebagai gelombang yang berinteraksi. partikel seperti bergetar layaknya senar pada biola hanya ketika berada pada sebuah sumur.

1926 - Fisikawan Jerman Werner Heisenberg memformulasikan prinsip ketidaktentuannya yang menyatakan bahwa kita tidak dapat mengetahui posisi dan momentum dari pertikel secara bersamaan. Semakin baik anda mengetahui tentang salah staunya, maka semakin buruk anda mengetahui yang lain. Atom pada saat ini divisualisasikan dalam bentuk inti atom yang dikelilingi oleh awan gelombang elektron.

1960 - Murray Gel-Mann, Fisikawan Amerika, mengemukakan bahwa proton dan partikel dasar lainnya dalam atom tersusun atas partikel yang lebih mendasr yang dinamakan quark.

Diterjemahkan dari: "What is matter? Our ideas about matter have changed drastically in the past 2500 years!" (http://science.nasa.gov)