sejarah fisika : gelombang dan cahaya

BAB I

PENDAHULUAN

A.     Latar Belakang

Sejarah Fisika penting untuk diketahui karena pengetahuan ini akan memberikan pengertian yang lebih mendalam tentang kemajuan Fisika dewasa ini. Mungkin kejadian-kejadian tertentu di zaman mereka itu tidak mempunyai arti penting dipandang dari segi mereka sendiri, tetapi dari sudut historis merupakan sebagian dari kejadian-kejadian yang spektakuler yang telah mereka capai. Dengan demikian kita mendapat kesadaran yang lebih baik atas kebenaran pengetahuan manusia tentang Fisika modern sebagai perkembangan dari sains secara keseluruhan.

Cara dan kemampuan berpikir manusia selalu berkembang seiring dengan berjalannya waktu. Begitu pula dengan ilmu dan pengetahuan yang didapat oleh manusia, semakin lama semakin mendalam dan luas. Mulai dari zaman purba hingga zaman kontemporer atau zaman sekarang. Perkembangan ilmu di tiap – tiap wilayah atau benua yang dihuni manusia berbeda – beda,
sesuai dengan karakter dan kemampuan pemikiran dari manusia itu sendiri. Yang mana perkembangan tersebut merupakan rangkaian panjang sejarah peradaban umat manusia, yang dengan kemampuan akal, pikirannya selalu berusaha melangkah maju.

Selanjutnya dalam makalah ini akan dititik beratkan untuk membahas perkembangan dan pertumbuhan pemikiran Fisika dari zaman Yunani sampai zaman Modern.Sejarah pemikiran Fisika memiliki karakteristik periode-periode yang dapat dibagi ke dalam 4 periode, di mana setiap periode mempunyai karakteristik tertentu.

Sejarah fisika sepanjang yang telah diketahui telah dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang dunia benda, matematika dan filosofi, namun juga melalui teknologi, membawa perubahan ke dunia sosial masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba dan lahirnya fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang menandakan mulai berlangsungnya era baru (era fisika modern).

Fisika adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Fisikawan mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika.

Dalam periode ini,  Fisika berkembang dengan pesat terutama dalam mendapatkan formulasi-formulasi umum dalam Mekanika, Fisika Panas, Listrik-Magnet dan Gelombang, yang masih terpakai sampai saat ini. Dalam Gelombang diformulasikan teori gelombang cahaya, prinsip interferensi, difraksi dan lain-lain. Dalam fisika klasik, fenonema alam dilukiskan secara konkrit melalui logika "naif" dan "rasio akal sehat". Bidang ini mencakup mekanika Newton, teori elektronmagnetik Maxwell, optika geometri, optika gelombang dan sebagian termodinamika. Dalam fisika klasik, kecepatan pertikel yang diteliti dianggap sangat kecil dibanding kecepatan cahaya, dan selain itu besaran aksi dan energinya sangat besar dibanding bilangan kuantum Planck.

BAB II

PEMBAHASAN

A.       Sejarah Fisika dan Perkembangan Sains

Menurut Richtmeyer, sejarah perkembangan ilmu Fisika dibagi dalam empat periode yaitu:

1.   Periode Pra-Sains (Antara zaman purbakala s/d 1550)

Pada periode pra-sains manusia belum berfikir mengenai awal terbentuknya bumi. Dari mana bumi berasal atau kapan bumi ini terbentuk. Perkembangan pengetahuan mengenai bumi pada periode ini masih seputar bentuk-bentuk bumi yang di kemukakan atas dasar pemikiran yang sederhana.

Menurut Richtmeyer, periode pra sains (purbakala) termasuk periode pertama yang terjadi mulai dari zaman yunani sampai tahun 1550an. Dalam periode pertama ini belum ada penelitian yang sistematis. Beberapa penemuan pada periode ini diantaranya :

a)   2400 SM – 599 SM

Di bidang astronomi sudah dihasilkan Kalender Mesir dengan 1 tahun = 365 hari, prediksi gerhana, jam matahari, dan katalog bintang. Dalam Teknologi sudah ada peleburan berbagai logam, pembuatan roda, teknologi bangunan (piramid), standar berat, pengukuran, koin (mata uang).

b)   600 SM – 530 M

Perkembangan ilmu dan teknologi sangat terkait dengan perkembangan matematika. Dalam bidang Astronomi sudah ada pengamatan tentang gerak benda langit (termasuk bumi), jarak dan ukuran benda langit. Dalam bidang sains fisik Physical Science, sudah ada Hipotesis Democritus bahwa materi terdiri dari atom-atom. Archimedes memulai tradisi “Fisika Matematika” untuk menjelaskan tentang katrol, hukum-hukum hidrostatika dan lain-lain. Tradisi Fisika Matematika berlanjut sampai sekarang.

c)   530 M – 1450 M

Dalam kurun waktu ini terjadi Perkembangan Kalkulus. Dalam bidang Astronomi ada “Almagest” karya Ptolomeous yang menjadi teks standar untuk astronomi, teknik observasi berkembang, trigonometri sebagai bagian dari kerja astronomi berkembang. Dalam Sains Fisik, Aristoteles berpendapat bahwa gerak bisa terjadi jika ada yang mendorong secara terus menerus.

d)   1450 M- 1550

Ada publikasi teori heliosentris dari Copernicus yang menjadi titik penting dalam revolusi saintifik. Sudah ada arah penelitian yang sistematis. Adapun tokoh-tokoh fisika pada zaman ini diantaranya adalah:

a)      Thales (620-547 SM)

Menurut pemikiran Thales, air adalah elemen dasar alam. Segenap isi alam semesta ini terbuat dari air. Gerakan larinya air merupakan alasan dasar untuk seluruh gerakan. Thales menganggap materi dan gaya sebagai satu kesatuan.

b)   Anaksimandross (609-546 SM)

Anaksimandross merupakan  muridnya Thales yang mempercayai bahwa alam diatur oleh suatu hukum. Menurutnya entitas wujud alam semesta adalan apeiron. Apeiron ini mirip dengan konsep “kehampaan atau vacuum”, sesutau yang tak jelas atau tak tentu dalam ruang dan waktu. Dia mempunyai gagasan bahwa evolusi binatang itu melalui mutasi, dan bukan melalui seleksi alam.

c)      Anaksimenes (585-525 SM)

Anaksimenes merupakan murid dari Anaksimandros. Dia mengungkapkan bahwa udara atau angin merupakan entitas wujud alam semesta, udaralah yang mendasari segalanya sehingga dapat dikatakan bahwa panas dan dingin merupakan penyebab udara menciptakan suatu bentuk. Menurutnya bumi, matahari dan bintang adalah cakram atau piringan di atas udara.

d)      Empedocles (490-430 SM)

Menurut pendapat dari Empedocles, entitas wujud di alam semesta terdiri atas empat unsur yaitu api, angin, air, tanah. Unsur-unsur empat tersebut tidak bisa saling tukar menukar satu sama lain. Teori empat unsur ini di adopsi Aristoteles dan diyakini hingga abad renaisans (pencerahan). Untuk membuktikan bahwa dia bisa abadi, dia melompat ke kawah gunung api Etna.

e)      Leucippos (5 SM)

Menurut pendapat Leucippos di dunia ini tak ada yang terjadi secara kebetulan tanpa alasan, segalanya pasti punya tujuan. Leucippos merupakan Bapak Atomisme yang berpendapat bahwa entitas wujud adalah atom. Ada dua entitas yang invariant (karar) yaitu atom dan kehampaan. Segala sesuatu juga memiliki sifat mendasar yaitu perubahan dan gerak.

Pada tahun 384-322 SM, Aristoteles mengemukakan teori :

§  Geosentris

(Bumi sebagai pusat tata surya) yang kemudian di awal abad ke-2 Claudius Ptolemaus juga mengungkapkan teori tersebut.  Sedangkan sekitar tahun 310-230 SM Aristrachus mengajukan teori.

§  Heliosentris

(Matahari sebagai pusat tata surya) yang kemudian Copernicus juga mengungkapkan teori tersebut pada abad ke-15.

2.      Periode Awal Sains (1550 s/d 1800)

Pada periode ini merupakan periode awal manusia berfikir mengenai darimana dan bagaimana proses bumi ini terbentuk. periode kedua ini mulai dikembangkan metoda penelitian yang sistematis dengan Galileo dikenal sebagai pencetus metoda saintifik dalam penelitian. Hasil-hasil yang didapatkan antara lain:

1)      Kerja sama antara eksperimentalis dan teoris menghasilkan teori baru pada gerak planet.

2)      Newton: meneruskan kerja Galileo terutama dalam bidang mekanika menghasilkan hukum-hukum gerak yang sampai sekarang masih dipakai.

3)      Dalam Mekanika selain Hukum-hukum Newton dihasilkan pula Persamaan Bernoulli, Teori Kinetik Gas, Vibrasi Transversal dari Batang, Kekekalan Momentum Sudut, Persamaan Lagrange.

4)      Dalam Fisika Panas ada penemuan termometer, azas Black, dan Kalorimeter.

5)      Dalam Gelombang Cahaya ada penemuan aberasi dan pengukuran kelajuan cahaya.

6)      Dalam Kelistrikan ada klasifikasi konduktor dan nonkonduktor, penemuan elektroskop, pengembangan teori arus listrik yang serupa dengan teori penjalaran panas dan Hukum Coulomb.

3.      Periode Fisika Klasik (1800 s/d 1890) 

Menurut Richtmeyer, periode sains klasik termasuk periode ketiga yang dimulai dari tahun 1800an sampai 1890an. Pada periode ini diformulasikan konsep-konsep fisika yang mendasar yang sekarang kita kenal dengan sebutan Fisika Klasik. Dalam periode ini pemahaman dibidang kefisikaan masih sempit dan perkembangannya tidak seluas pada perkembangan konsep-konsep fisika modern. Contoh-contoh pemikiran pada zaman ini adalah :

a)      Mekanika Klasik (Mekanika Newtonian)

Dalam Mekanika diformulasikan Persamaan Hamiltonian (yang kemudian dipakai dalam Fisika Kuantum), Persamaan gerak benda tegar, teori elastisitas, hidrodinamika. Mekanika klasik disini menggambarkan dinamika partikel atau sistem partikel. Dinamika partikel demikian, ditunjukkan oleh hukum-hukum Newton tentang gerak, terutama oleh hukum kedua Newton. Hukum ini menyatakan, “Sebuah benda yang memperoleh pengaruh gaya atau interaksi akan bergerak sedemikian rupa sehingga laju perubahan waktu dari momentum sama dengan gaya tersebut”.

Hukum-hukum gerak Newton baru memiliki arti fisis, jika hukum-hukum tersebut diacukan terhadap suatu kerangka acuan tertentu, yakni kerangka acuan inersia (suatu kerangka acuan yang bergerak serba sama – tak mengalami percepatan). Prinsip Relativitas Newtonian menyatakan, “Jika hukum-hukum Newton berlaku dalam suatu kerangka acuan maka hukum-hukum tersebut juga berlaku dalam kerangka acuan lain yang bergerak serba sama relatif terhadap kerangka acuan pertama”.

Konsep partikel bebas diperkenalkan ketika suatu partikel bebas dari pengaruh gaya atau interaksi dari luar sistem fisis yang ditinjau (idealisasi fakta fisis yang sebenarnya). Gerak partikel terhadap suatu kerangka acuan inersia tak gayut (independen) posisi titik asal sistem koordinat dan tak gayut arah gerak sistem koordinat tersebut dalam ruang. Dikatakan, dalam kerangka acuan inersia, ruang bersifat homogen dan isotropik. Jika partikel bebas bergerak dengan kecepatan konstan dalam suatu sistem koordinat selama interval waktu tertentu tidak mengalami perubahan kecepatan, konsekuensinya adalah waktu bersifat homogen.

b)      Elektrodinamika Klasik

Dalam elektrodinamika diformulasikan Hukum Ohm, Hukum Faraday, Teori Maxwell dan lain-lain. Elekrodinamika, sesuai dengan namanya adalah kajian yang menganalisis fenomena akibat gerak elektron. Fenomena ini berkaitan dengan kelistrikan dan kemagnetan. Kendati elektrodinamika merupakan bagian dari fisika klasik, hukum-hukum elektrodinamika yang dikompilasi oleh Maxwell ternyata sesuai dengan teori Relativitas, salah satu pilar dari fisika modern. Teori elektromagnet membahas medan elektromagnet, yaitu medan listrik dan medan magnet . Kedua besaran ini berhubungan dengan rapat muatan dan rapat arus. Bagian ini tidak akan mengulas secara rinci teori medan elektromagnet sebab dapat diperoleh dalam kuliah khusus tentang elektrodinamika. Hal yang perlu dikemukakan di sini adalah bahwa menurut Maxwell, medan listrik dan magnet memenuhi persamaan Persamaan ini mengungkapkan bahwa medan elektromagnet merambat dalam ruang dalam bentuk gelombang dengan kecepatan tetap v. Maxwell adalah orang pertama yang mengungkapkan bahwa gelombang EM pada jangkauan frekuensi tertentu adalah gelombang cahaya. Sejak itu orang kemudian memahami bahwa gelombang EM meliputi frekuensi sangat rendah seperti sinar tampak (frekuensi berkisar 4000 A – 7000A), hingga radiasi frekuensi tinggi seperti Sinar-X.

Dalam kajian optika dipahami bahwa cahaya memiliki berbagai sifat yang menunjukkan bahwa konsep cahaya sebagai gelombang tidak esensial. Akan tetapi guna menjelaskan secara lebih tepat mengenai gejala interferensi, khususnya difraksi, konsep cahaya sebagai gelombang adalah mutlak. Pada prinsipnya fisika klasik berpandangan bahwa materi terdiri atas partikel dan radiasi terdiri atas gelombang. Pandangan ini menjadi acuan dalam menjelaskan gejala alam. Contohnya : gaya yang dialami oleh partikel bermuatan seperti, elektron dan proton, dengan massa masing-masing muatan listrik satu satuan, berinteraksi melalui interaksi gravitasi (massa) dan elektromagnetik. Geraknya dapat dijelaskan melalui Hukum Lorentz. Akan tetapi, teori klasik tidak mampu menjelaskan bagaiman interaksi partikel ini dengan cahaya (radiasi).

c)      Termodinamika Klasik

Termodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan yang membahas antara panas dan bentuk – bentuk energi lainnya. Michael A Saad dalam bukunya menerangkan Termodimika merupakan sains aksiomatik yang berkenaan dengan transformasi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya . energi dan materi sangat berkaitan erat, sedemikian eratnya sehingga perpindahan energi akan menyebabkan perubahan tingak keadaan materi tersebut.

Hukum pertama dari termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihilangkan namun berubah dari satu bentuk menjadi bentuk yang lainnya. Hukum ini mengatur semua perubahan bentuk energi secara kuantitatif dan tidak membatasi arah perubahan bentuk itu. Pada kenyataannya tidak ada kemungkinan terjadinya proses dimana proses tersebut satu–satunya hasil dari perpindahan bersih panas dari suatu tempat yang suhunya lebih rendah ke suatu tempat yang suhunya lebih tinggi. Pernyataan yang mengandung kebenaran eksperimental ini di kenal dengan hukum kedua termodinamika.

Keterbatasan termodimika klasik. Termodinamika klasik menggarap keadaan sistem dari sudut pandang makroskopik dan tidak membuat hipotesa mengenai struktur zat. Untuk membuat analisa termodinamika klasik kita perlu menguraikan keadaan suatu sistem dengan perincian mengenai karakteristik – karakteristik keseluruhannya seperti tekanan , volume dan temperature yang dapat diukur secara lansung dan tidak menyangkut asumsi – asumsi mengenai struktur zat.

Termodinamika klasik tidak memperhatikan perincian, perincian suatu proses tetapi membahas keadaan – keadaan kesetimbangan. Dari sudut pandang termodinamika jumlah panas yang dipindahkan selama suatu proses hanyalah sama dengan beda antara perubahan energi sistem dan kerja yang dilaksanakan., jelaslah bahwa analisa ini tidak memperhatikan mekanisme aliran panas maupun waktu yang diperlukan untuk memindahkan panas tersebut.

Termodinamika klasik mampu menerangkan mengapa perpindahan panas dapat terjadi, namun termodinamika klasik tidak menjelaskan bagaimana cara panas dapat berpindah. Kita mengenal bahwa panas dapat berpindah dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.

d)      Teori Relativitas Umum

Einstein menyelesaikan teori relativitas umum pada 1915. Teori relativitas umum menjelaskan bahwa gelombang elektromagnetik tidak sesuai dengan teori gerakan Newton. Menurut Newton, gravitasi dianggap sebagai kekuatan penarik. Planet-planet bergerak mengelilingi matahari dalam bentuk lingkaran elips karena matahari memiliki kekuatan gravitasi yang amat besar. Tapi menurut Einstein, gravitasi tidak dianggap sebagai kekuatan penarik, tapi lebih sebagai kekuatan eksterior yang merupakan konsekwensi dari ruang dan waktu atau ruang-waktu. Rangkaian ruang-waktu empat-dimensi yang melengkung seringkali dilukiskan seperti sebuah karet yang dimelarkan oleh benda bermasa—bintang, galaksi, dll. Benda bermassa seperti matahari melengkungkan ruang-waktu di sekelilingnya dan planet-planet bergerak di sepanjang jalur melengkungnya ruang-waktu. Einstein berkata: “materi memberitahu ruang bagaimana cara melengkungkan atau memelarkan dirinya; ruang memberitahu materi cara bergerak”. Teori relativitas umum memprediksi dengan tepat sampai pada tingkatan apakah sebuah sinar cahaya akan terbentang saat ia lewat di dekat matahari. Kalau dipaksa menyimpulkan teori relativitas umum dalam satu kalimat: Keberadaan ruang, waktu, dan gravitasi tidak terpisahkan dari benda.

4.              Periode Fisika Modern (1890 s/d saat ini)

Menurut Richtmeyer, periode sains modern termasuk periode ke empat yang dimulai dari tahun 1890an sampai sekarang. Pada akhir abad ke 19 ditemukan beberapa fenomena yang tidak bisa dijelaskan melalui fisika klasik. Hal ini menuntut pengembangan konsep fisika yang lebih mendasar lagi yang sekarang disebut Fisika Modern. Dalam periode ini dikembangkan teori-teori yang lebih umum yang dapat mencakup masalah yang berkaitan dengan kecepatan yang sangat tinggi (relativitas) atau dan yang berkaitan dengan partikel yang sangat kecil (teori kuantum).

Beberapa fenomena yang tidak bisa dijelaskan melalui fisika klasik diantaranya adalah teori kinetik belum memuaskan bagi kebanyakan para ahli fisika, karena model atom seperti bola kecil dianggap masih belum cukup untuk menentang anggapan mengenai struktur dibagian dalam atom tersebut. Kenyataannya beberapa ilmuwan menolak untuk mengakuinya, sebab atom berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi dan tidak mungkin dibentuk atau tersusun dari partikel lain. Pendirian seperti ini tidak dapat diubah lagi dan telah cukup memuaskan pada periode ini.  Beberapa penemuan penting dalam zaman ini diantaranya : 

a)      Relativitas Khusus

Teori Relativitas yang dipelopori oleh Einstein menghasilkan beberapa hal diantaranya adalah kesetaraan massa dan energi E = mc² yang dipakai sebagai salah satu prinsip dasar dalam transformasi partikel.

Hasil percobaan Michelson Morley tidak dapat dijelaskan melalui Fisika Klasik. Maka Einstein mengemukakan dua postulat relativitas khusus:

§  Hukum fisika dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap lainnya.

§  Kelajuan cahaya dalam ruang hampa sama besar untuk semua pengamat, tidak bergantung dari keadaan gerak pengamat itu.

b)      Efek Compton

Teori Kuantum, yang diawali oleh karya Planck dan Bohr dan kemudian  dikembangkan oleh Schroedinger, Pauli, Heisenberg dan lain-lain, melahirkan teori-teori tentang atom, inti, partikel sub atomik, molekul, zat padat yang sangat besar perannya dalam pengembangan ilmu dan teknologi.

Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.

Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton.Sinar-X digambarkan sebagai foton yang bertumbukan dengan elektron (seperti halnya dua bola bilyar yang bertumbukan). Elektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula-mula. Foton yang menumbuk elektron pun terhambur dengan sudut θ terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur. Dimana m adalah massa diam elektron, c adalah kecepatan cahaya, dan h adalah konstanta Planck.

B.     SEJARAH PENEMU GELOMBANG DAN CAHAYA

a)      Penemu Gelombang Radio

Kemajuan teknologi berdampak pula terhadap siaran radio. Dulu kita hanya dapat menikmati siaran radio dengan gelombang AM (amplitude modulation). Namun, kini pendengar pun dimanjakan oleh kemunculan gelombang radio FM (frequency modulation) yang bersuara lebih jernih. Orang yang berjasa menemukan gelombang FM adalah Edwin Howard Armstrong yang dikenal sebagai “Bapak penemu radio FM”.

Amstrong dilahirkan pada tanggal 18 Desember 1890 di New York City, Amerika Serikat (AS). Kepintaran dan keuletannya sudah tampak sejak kecil. Bahkan, ketika usianya baru menginjak 14 tahun, ia telah bercita-cita ingin menjadi seorang penemu. Ketika menginjak remaja, dia mulai mencoba menjadi tukang servis alat-alat rumah tangga tanpa kabel (nirkabel), dan ketika duduk di bangku SMA, dia telah mulai mengadakan uji coba dengan membuat tiang antena di depan rumahnya untuk mempelajari teknologi nirkabel yang kala itu sering mengalami gangguan. Dia dengan cepat dapat memahami permasalahan pada alat komunikasi tersebut. Ia juga dapat menemukan kelemahan sinyal pada penerima akhir transmisi komunikasi. Padahal, tidak ada cara lain untuk memperkuat tenaga pada pengiriman akhir.

Untuk mengembangkan pengetahuannya pada masalah gelombang komunikasi, setelah tamat SMA, Amstrong masuk ke Universitas Columbia jurusan teknik. Di universitas itulah ia melanjutkan penelitiannya di bidang nirkabel. Pada tahun ketiga di Universitas Columbia, Armstrong memperkenalkan temuannya, berupa penguat gelombang radio pertama (radio amplifier). Radio sendiri sebenarnya sudah ditemukan terlebih dahulu oleh Lee De Forest yang menggunakan Tabung Audion yang diberi nama tabung Lee De Forest. Namun, gelombang yang dipancarkannya masih terlalu lemah.

Armstrong mempelajari cara kerja tabung Lee DeForest dan kemudian mendesain ulang dengan mengambil gelombang elektromagnetik yang datang dari sebuah transmisi radio dan dengan cepat memberi sinyal balik melalui tabung. Hanya sesaat, kekuatan sinyal akan meningkat sebanyak 20.000 kali per detik. Fenomena ini oleh Armstrong disebut dengan “regenerasi radio”, yang merupakan penemuan penting dan perlu saat radio pertama kali ada. Dengan pengembangan ini, para teknisi radio tidak memerlukan 20 ton generator lagi agar stasiun radio mereka mengudara. Desain sirkuit tunggal temuan Armstrong menjadi kunci kelangsungan gelombang transmiter yang menjadi inti operasional radio. Dan dia lulus sarjana teknik tahun 1913. Atas temuannya tersebut, Armstrong mematenkan ciptaannya dan memberi lisensinya pada Marconi Corporation tahun 1914.

Enam tahun kemudian, Westinghouse membeli hak paten Armstrong atas penerima superheterodyne, dan memulai kiprahnya menjadi stasiun radio pertama bernama KDKA di Pittsburgh. Mulailah radio menjadi sangat populer pada saat itu, mulai dari hiburan sampai berita penting, tidak ada yang tidak memakai jasa radio. Setelah itu, bermunculan terus gelombang radio lainnya. RCA (The Radio Corporation of America) segera membeli seluruh hak paten radio begitu juga radio lain ikut membelinya.

Setelah Perang Dunia I usai, Armstrong kembali ke Universitas Columbia dan bekerja sebagai profesor di universitas tersebut. Tahun 1923 dia menikah dengan Marion MacInnes, sekretaris dari Presiden RCA, David Sarnoff. Pada dekade tersebut dia terlibat dalam perang perusahaan dalam mengendalikan hak paten radio. Hal ini berlanjut sampai awal tahun 1930, dan Armstrong kalah di pengadilan. Meski demikian, dia terus melanjutkan penelitian untuk memecahkan masalah statistik radio. Ia berkesimpulan, hanya ada satu solusi agar karyanya yang telah dicuri orang bisa dihargai, yaitu merancang sistem yang sama sekali baru.

Penelitian demi penelitian pun terus dia lakukan untuk lebih menyempurnakan suara radio tersebut. Pada 1933 Amstrong memperkenalkan sistem radio FM (frequency modulation), yang memberi penerimaan jernih meskipun ada badai dan menawarkan ketepatan suara yang tinggi yang sebelumnya belum ada. Sistem tersebut juga menyediakan sebuah gelombang tunggal membawa dua program radio dengan sekali angkut. Pengembangan ini disebut dengan multiplexing.

Sinyal suara tidak dapat langsung dipancarkan karena sinyal suara bukan gelombang elektromagnetik. Jika sinyal suara tersebut diubah menjadi gelombang elektromagnetik sekalipun, berapa panjang antena yang dibutuhkan. Perbedaan antara gelombang AM dan FM, yaitu Untuk dapat mengirimkan sinyal suara dengan lebih mudah, sinyal suara tersebut terlebih dahulu ditumpangkan pada sinyal radio dengan frekuensi yang lebih tinggi dari sinyal suara tersebut. Metode untuk menumpangkan sinyal suara pada sinyal radio disebut modulasi. Modulasi yang sering dipakai radio adalah modulasi amplitudo (AM – amplitude modulation) dan modulasi frekuensi (FM – frequency modulation). Beda utama antara gelombang AM dengan FM adalah cara memodulasi suaranya. Gelombang FM mempunyai range tambahan sebesar plus 455 KHz. Jadi, jika ada frekeensi radio 88.00 FM, sebenarnya dia menggunakan frekuensi 88.00 MHz + 455 KHz. Mengapa ada tambahan 455 KHz? Nah, gelombang FM itu memodulasi suara secara digital. Jadi, gelombang suara audio itu dicacah secara digital sesuai frekuensi audio (batas ambang telinga antara (6 Hz – 20 KHz). Setelah dicacah secara digital (tambahan 455 KHz tadi, sebagai digital audio buffer), sinyal digital tsb. di-mix dengan gelombang radio (carrier) yang berfrekuensi 88.0 MHz tadi, kemudian dilempar ke udara terbuka. Bagian yang penting dari sistem pemancar FM adalah antena, saluran transmisi, dan pemancar itu sendiri.

Untuk memperkenalkan temuannya pada dunia, pada tahun 1940 Armstrong mendapat izin untuk mendirikan stasiun radio FM pertama yang didirikan di Alpine, New Jersey. Berkat temuannya tersebut , pada 1941, Institut Franklin memberi penghargaan kepada Armstrong berupa medali Franklin, yang merupakan salah satu penghargaan tertinggi komunitas ilmuwan. Kekalahannya dalam sengketa selama bertahun-tahun dengan perusahaan yang telah memanfaatkan hak ciptanya, tak berpengaruh terhadap pemberian medali Franklin tersebut.

Sayangnya, Armstrong harus mengakhiri hidupnya dengan cara tragis. Sang penemu gelombang radio FM tersebut diketemukan mati bunuh diri di tahun 1954. Istrinya, Marion MacInnes, yang menjadi pewaris hasil temuan Armstrong melanjutkan perjuangan suaminya bertempur di persidangan dan memenangkan jutaan dolar. Atas kejernihan suara yang dihasilkannya di awal ’60-an, saluran FM mendominasi sistem radio, dan bahkan digunakan untuk komunikasi antara bumi dan luar angkasa oleh Badan Antariksa Nasional Amerika, NASA.

b)       Penemu Gelombang Elektromagnetik

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

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

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

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

Sekitar abad ke 19, Maxwell menyatakan persamaan nya yang cukup mengejutkan dunia Fisika. Salah satunya menyatakan adanya gelombang elektromagnetik. Namun, saat itu belum dapat dibuktikan. Karna itu, Heinrich Hertz mencoba untuk membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik itu.

Secara teori, Hertz menyadari bahwa gelombang elektromagnetik yang dinyatakan Maxwell merupakan gabungan dari gelombang listrik dan gelombang magnetik secara saling tegak lurus. Begitu pula dengan arah geraknya. Karena gelombang tersebut mengandung gelombang listrik, maka Hertz mencoba membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik tersebut melalui keberadaan gelombang listriknya yang diradiasikan oleh rangkaian pemancar.

Hertz mencoba membuat rangkaian pemancar sederhana dengan bantuan trafo untuk memperkuat tegangan dan kapasitor sebagai penampung muatannya. Karena ada arus pergeseran pada gap pemancar, diharapkan ada radiasi gelombang elektromagnetik yang akan dipancarkan. Karena secara teori, dari percikan yang muncul akan dihasilkan gelombang elektromagnetik.

Alhasil, pada rangkaian loop penerima yang hanya berupa kawat berbentuk lingkaran yang tanpa diberikan sumber tegangan apapun, ternyata muncul percikan listrik pada gap-nya. Ini membuktikan ada listrik yang mengalir melalui radiasi suatu benda.yang akhirnya terhantarkan ke loop. Karena merasa belum puas, Hertz mencoba untuk menghitung frekuensi pada loop.

Ternyata frekuensi yang dihasilkan sama dengan frekuensi pemancar. Ini artinya listrik pada loop berasal dari pemancar itu sendiri. Dengan ini terbuktilah adanya radiasi  gelombang elektromagnetik Maxwell. Percobaan Hertz ini juga memicu penemuan telegram tanpa kabel dan radio oleh Marconi. Rangkaian ini ada dalam kaca quartz untuk menghindari sinar UV.

c)      Penemu Sinar Rontgen (Sinar X)

Tanggal 8 Nopember 1895 Rontgen sedang membuat percobaan dengan "sinar cathode." Sinar cathode terdiri dari arus electron. Arus diprodusir dengan menggunakan voltase tinggi antara elektrode yang ditempatkan pada masing-masing ujung tabung gelas yang udaranya hampir dikosongkan seluruhnya. Sinar cathode sendiri tidak khusus merembes dan sudah distop oleh beberapa sentimeter udara. Pada peristiwa ini Rontgen sudah sepenuhnya menutup tabung sinar cathode dengan kertas hitam tebal, sehingga biarpun sinar listrik dinyalakan, tak ada cahaya yang bisa terlihat dari tabung. Tetapi, saat Rontgen menyalakan arus listrik di dalam tabung sinar cathode, dia terperanjat melihat bahwa cahaya mulai memijar pada layar yang terletak dekat bangku seperti distimulir oleh sinar lampu. Kemudian ia memadamkan tabung dan layar (yang terbungkus oleh barium platino cyanide) cahaya berhenti memijar. Karena tabung sinar cathode sepenuhnya tertutup, Rontgen segera sadar bahwa sesuatu bentuk radiasi yang tak terlihatan pasti datang dari tabung ketika cahaya listrik dinyalakan. Karena ini merupakan hal yang misterius, dia menyebut radiasi yang tampak itu "sinar X." Adapun "X" merupakan lambang matematik biasa untuk sesuatu yang tidak diketahui.

Telah diketahui oleh aristoteles (384-322 sebelum masehi) bahwa suara disebabkan oleh vibrasi udara. Pengetahuan ini kemungkinan di dasarkan pada pengamatan bahwa musik dihasilkan oleh vibrasi dawai. Pada kenyataannya mempelajari hubungan antara bunyi-bunyi musik dan panjang dari vibrasi dawai telah dikembangkan dengan baik pada masa sebelum masehi atau dunia kuno. Tentunya , keterangan yang cukup tentang gelombang suara tidak mungkin hingga ke jamannya Newton. Walaupun tidak mengetahui sifat dasar dari cahaya pada jaman Newton, dia bersepekulasi bahwa cahaya adalah gelombang sama seperti suara. Christian Huygen  (1629-1695) yang hidup pada waktu yang sama dengan newton mengembnagkan sebuah teori gelombang tentang cahaya, tapi Newton sendiri menyokong sebuah teori bahwa cahaya tersusun dari partikel-partikel tak bermasa (corpuscles). Hipotesis Newton bahwa partikel tak bermasa ini bergerak melalui ruang dengan kecepatan konstan dan ada perbedaan tipe dari partikel tak bermasa untuk masing-masing warna. Dia keberatan tentang teori gelombang dari cahaya, tidak seperti suara yang tidak kelihatan bengkok di sekitar sudut. Gelombang alamiah dari cahaya akhirnya ditetapkan dengan eksperimen dan demonstrasi yang terus menerus menurut prinsip superposisi. Eksperimen-eksperimen ini di kerjakan oleh Thomas Young. Dan dilanjutkan oleh Augustin Fresnel.

d)      Sejarah Penemu Cahaya

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar  380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. Selain itu, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton. Kedua definisi tersebut merupakan sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern.

Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang mempelajari besaran optik seperti: intensitas, frekuensi atau panjang gelombang, polarisasi dan fase cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensi, difraksi, dispersi, polarisasi. Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika geometris (geometrical optics) dan optika fisis (physical optics). Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran.

1.      Euclid

Euclid (Alexandria) Dalam nya Optica ia mencatat bahwa perjalanan cahaya dalam garis lurus dan menjelaskan hukum refleksi. Dia percaya bahwa visi akan melibatkan sinar dari mata ke obyek terlihat dan ia mempelajari hubungan antara ukuran jelas dari objek dan sudut-sudut yang mereka subtend di mata. Hero (juga dikenal sebagai Heron) di Alexandria. Dalam karyanya Catoptrica, Hero menunjukkan dengan metode geometri bahwa jalan sebenarnya yang diambil oleh sebuah sinar cahaya dipantulkan dari sebuah cermin pesawat yang lebih pendek daripada jalur tercermin lain yang mungkin diambil antara sumber dan titik pengamatan.

2.      Robert Grosseteste

Robert Grosseteste (Inggris) scholarum. Magister dari Universitas Oxford dan pendukung pandangan bahwa teori harus dibandingkan dengan observasi, Grosseteste menganggap bahwa sifat cahaya memiliki arti khusus dalam filsafat alam dan menekankan pentingnya matematika dan geometri di mereka belajar. Dia percaya bahwa warna terkait dengan intensitas dan bahwa mereka memperpanjang dari putih menjadi hitam, putih yang paling murni dan berbaring di luar merah dengan hitam tergeletak di bawah biru. pelangi itu menduga sebagai akibat refleksi dan refraksi cahaya matahari oleh lapisan dalam 'awan berair' tapi pengaruh tetesan individu tidak dianggap. Dia memegang melihat, bersama dengan orang-orang Yunani sebelumnya, bahwa visi melibatkan emanasi dari mata ke objek yang dirasakan.

3.      Roger Bacon

Roger Bacon (Inggris). Seorang pengikut Grosseteste di Oxford, Bacon diperpanjang pekerjaan Grosseteste di optik. Ia menganggap bahwa kecepatan cahaya terbatas dan bahwa disebarluaskan melalui media dengan cara yang analog dengan propagasi suara. Dalam karyanya Opus Maius, Bacon menggambarkan studinya atas perbesaran benda kecil dengan menggunakan lensa cembung dan menyarankan agar mereka bisa menemukan aplikasi di koreksi penglihatan yang rusak. Dia menghubungkan fenomena pelangi untuk refleksi sinar matahari dari hujan individu

4.      Al-Kindi (801 M – 873 M)

Ilmuwan Muslim pertama yang mencurahkan pikirannya untuk mengkaji ilmu optik adalah Al-Kindi (801 M – 873 M). Hasil kerja kerasnya mampu menghasilkan pemahaman baru tentang refleksi cahaya serta prinsip-prinsip persepsi visual.

Secara lugas, Al-Kindi menolak konsep tentang penglihatan yang dilontarkan Aristoteles. Dalam pandangan ilmuwan Yunani itu, penglihatan merupakan bentuk yang diterima mata dari obyek yang sedang dilihat. Namun, menurut Al-Kindi penglihatan justru ditimbulkan daya pencahayaan yang berjalan dari mata ke obyek dalam bentuk kerucut radiasi yang padat.

5.      Ibnu Sahl (940 M – 100 M)

Sarjana Muslim lainnya yang menggembangkan ilmu optik adalah Ibnu Sahl (940 M – 100 M). Sejatinya, Ibnu Sahl adalah seorang matematikus yang mendedikasikan dirinya di Istana Baghdad. Pada tahun 984 M, dia menulis risalah yang berjudul On Burning Mirrors and Lenses (pembakaran dan cermin dan lensa). Dalam risalah itu, Ibnu Sahl mempelajari cermin membengkok dan lensa membengkok serta titik api cahaya.

Ibnu Sahl pun menemukan hukum refraksi (pembiasan) yang secara matematis setara dengan hukum Snell. Dia menggunakan hukum tentang pembiasan cahaya untuk memperhitungkan bentuk-bentuk lensa dan cermin yang titik fokus cahayanya berada di sebuah titik di poros.

6.      Al-Haitham (965 M – 1040 M)  

Ilmuwan Muslim yang paling populer di bidang optik adalah Ibnu Al-Haitham (965 M – 1040 M). Menurut Turner, Al-Haitham adalah sarjana Muslim yang mengkaji ilmu optik dengan kualitas riset yang tinggi dan sistematis. “Pencapaian dan keberhasilannya begitu spektakuler,” puji Turner. Sang ilmuwan Muslim ini meyakini bahwa sinar cahaya keluar dari garis lurus dari setiap titik di permukaan yang bercahaya.

Selain itu, Al-Haitham memecahkan misteri tentang lintasan cahaya melalui berbagai media melalui serangkaian percobaan dengan tingkat ketelitian yang tinggi. Keberhasilannya yang lain adalah ditemukannya teori pembiasan cahaya. Al-Haitham pun sukses melakukan eksperimen pertamanya tentang penyebaran cahaya terhadap berbagai warna.

Ia pun mencetuskan teori tentang berbagai macam fenomena fisik seperti bayangan, gerhana, dan juga pelangi. Ia juga melakukan percobaan untuk menjelaskan penglihatan binokular dan memberikan penjelasan yang benar tentang peningkatan ukuran matahari dan bulan ketika mendekati horison. Ibnu Haytham menyatakan bahwa objek yang dilihat mengeluarkan cahaya yang kemudian ditangkap mata sehingga bisa terlihat.

Secara detail, Al-Haitham pun menjelaskan sistem penglihatan mulai dari kinerja syaraf di otak hingga kinerja mata itu sendiri. Ia juga menjelaskan secara detil bagian dan fungsi mata seperti konjungtiva, iris, kornea, lensa, dan menjelaskan peranan masing-masing terhadap penglihatan manusia. Al-Haitham juga mencetuskan teori lensa pembesar.

7.      Kamal Al-Din Al-Farisi (1267 -1319 M)

Kitab Tanqih merupakan pendapat dan pandangan al-Farisi terhadap buah karya Ibnu Haytham. Dalam pandangannya, tak semua teori optik yang diajukan Ibnu Haytham menemukan kebenaran. Guna menutupi kelemahan teori Ibnu Haytham, al-Farisi Al-Farisi lalu mengusulkan teori alternatif. Sehingga, kelemahan dalam teori optik Ibnu Haytham dapat disempurnakan.

Salah satu bagian yang paling penting dalam karya al-Farisi adalah komentarnya tentang teori pelangi. Ibnu Haytham sesungguhnya mengusulkan sebuah teori, tapi al-Farisi mempertimbangkan dua teori yakni teori Ibnu Haytham dan teori Ibnu Sina (Avicenna) sebelum mencetuskan teori baru. Teori yang diusulkan al-Farisi sungguh luar biasa. Ia mampu menjelaskan fenomena alam bernama pelangi menggunakan matematika.

Menurut Ibnu Haytham, pelangi merupakan cahaya matahari dipantulkan awan sebelum mencapai mata. Teori yang dicetuskan Ibnu Haytham itu dinilainya mengandung kelemahan, karena tak melalui sebuah penelitian yang terlalu baik. Al-Farisi kemudian mengusulkan sebuah teori baru tentang pelangi. Menurut dia, pelangi terjadi karena sinar cahaya matahari dibiaskan dua kali dengan air yang turun. Satu atau lebih pemantulan cahaya terjadi di antara dua pembiasan.

Al-Farisi membuktikan teori tentang pelanginya melalui eksperimen yang luas menggunakan sebuah lapisan transparan diisi dengan air dan sebuah kamera obscura," kata J. J O'Connor, dan E.F. Robertson dalam karyanya bertajuk "Kamal al-Din Abu'l Hasan Muhammad Al-Farisi". Al-Farisi pun diakui telah memperkenalkan dua tambahan sumber pembiasan, yaitu di permukaan antara bejana kaca dan air. Dalam karyanya, al-farisi juga menjelaskan tentang warna pelangi. Ia telah memberi inspirasi bagi masyarakat fisika modern tentang cara membentuk warna.

Para ahli sebelum al-Farisi berpendapat bahwai warna merupakan hasil sebuah pencampuran antara gelap dengan terang. Secara khusus, ia pun melakukan penelitian yang mendalam soal warna. Ia melakukan penelitian dengan lapisan/bola transparan. Hasilnya, al-Farisi mencetuskan bahwa warna-warna terjadi karena superimposition perbedaan bentuk gambar dalam latar belakang gelap.

"Jika gambar kemudian menembus di dalam, cahaya diperkuat lagi dan memproduksi sebuah warna kuning bercahaya. Selanjutnya mencampur gambar yang dikurangi dan kemudian sebuah warna gelap dan merah gelap sampai hilang ketika matahari berada di luar kerucut pembiasan sinar setelh satu kali pemantulan," ungkap al-Farisi.

Penelitiannya itu juga berkaitan dengan dasar investigasi teori dalam dioptika yang disebut al-Kura al-muhriqa yang sebelumnya juga telah dilakukan oleh ahli optik Muslim terdahulu yakni, Ibnu Sahl (1000 M) dan Ibnu al-Haytham (1041 M). Dalam Kitab Tanqih al-Manazir , al-Farisi menggunakan bejana kaca besar yang bersih dalam bentuk sebuah bola, yang diisi dengan air, untuk mendapatkan percobaan model skala besar tentang tetes air hujan.

Dia kemudian menempatkan model ini dengan sebuah kamera obscura yang berfungsi untuk mengontrol lubang bidik kamera untuk pengenalan cahaya. Dia memproyeksikan cahaya ke dalam bentuk bola dan akhirnya dikurangi dengan beberapa percobaan dan penelitian yang mendetail untuk pemantulan dan pembiasan cahaya bahwa warna pelangi adalah sebuah fenomena dekomposisi cahaya.

8.      Al Hasan (965-1038 M)

Al Hasan (965-1038) mengemukakan pendapat bahwa mata dapat melihat benda-benda di sekeliling karena adanya cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan oleh benda-benda yang bersangkutan masuk ke dalam mata. Teori ini akhirnya dapat diterima oleh orang banyak sampai sekarang ini.

9.      Sir Isaac Newton (1642-1727 M)

Sir Isaac Newton (1642-1727) yang mendukung pendapat Al Hasan merupakan ilmuwan berkebangsaan Inggris yang mengemukakan pendapat bahwa dari sumber cahaya dipancarkan partikel-partikel yang sangat kecil dan ringan ke segala arah dengan kecepatan yang sangat besar. Bila partikel-partikel ini mengenai mata, maka manusia akan mendapat kesan melihat benda tersebut.

Alasan dikemukakanya teori ini adalah sebagai berikut:

·      Karena partikel cahaya sangat ringan dan berkecepatan tinggi maka cahaya dapat merambat lurus tanpa terpengaruh gaya gravitasi bumi.

·      Ketika cahaya mengenai permukaan yang halus maka cahaya akan akan dipantulkan dengan sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul sehingga sesuai dengan hukum pemantulan Snellius. Peristiwa pemantulan ini dijelaskan oleh Newton dengan menggunakan bantuan sebuah bola yang dipantulkan di atas bidang pantul.

·      Alasan berikutnya adalah pada peristiwa pembiasan cahaya yang disamakan dengan peristiwa menggelindingnya sebuah bola pada papan yang berbeda ketinggian yang dihubungkan dengan sebuah bidang miring. Dari permukaan yang lebih tinggi bola digelindingkan dan akan terus menggelinding melalui bidang miring sampai akhirnya bola akan menggelinding di permukaan yang lebih rendah. Jika diamati perjalanan bola, maka sebelum melewati bidang miring lintasan bola akan membentuk sudut α terhadap garis tegak lurus pada bidang miring. Setelah melewati bidang miring lintasan bola akan membentuk sudut β terhadap garis tegak lurus pada bidang miring. Jika permukaan atas dianggap sebagai udara dan permukaan bawah dianggap sebagai air serta bidang miring merupakan batas antara udara dan air, gerak bola dianggap sebagai jalannya pembiasan cahaya dari udara ke air, maka Newton menganggap bahwa kecepatan cahaya dalam air lebih besar dari pada kecepatan cahaya dalam udara.

10.     Jean Focault (1819 – 1868 M)

Jean Focault (1819 - 1868) melakukan percobaan tentang pengukuran kecepatan cahaya dalam berbagai medium. Dalam percobaannya Jeans Focault mendapatkan kesimpulan bahwa kecepatan cahaya dalam air lebih kecil dari pada kecepatan cahaya dalam udara.

11.     Christian Huygens (1629-1695 M)

Menurut Christian Huygens (1629-1695) seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, 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.

12.  James Clerk Maxwell (1831 - 1879)

Percobaan James Clerk Maxwell (1831 - 1879) seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris (Scotlandia) 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:

·   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.

·   Percobaan seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, Peter Zeeman (1852 - 1943) yang menyatakan bahwa medan magnet yang sangat kuat dapat berpengaruh terhadap berkas cahaya.

·   Percobaan Stark (1874 - 1957), seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman yang mengungkapkan bahwa medan listrik yang sangat kuat dapat mempengaruhi berkas cahaya.

13.     Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 – 1947 M)

Teori kuantum pertama kali dicetuskan pada tahun 1900 oleh seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman yang bernama Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 - 1947).

Dalam percobaannya Planck mengamati sifat-sifat termodinamika radiasi benda-benda hitam hingga ia berkesimpulan bahwa energi cahaya terkumpul dalam paket-paket energi yang disebut kuanta atau foton. Dan pada tahun 1901 Planck mempublikasikan teori kuantum cahaya yang menyatakan bahwa cahaya terdiri dari peket-paket energi yang disebut kuanta atau foton. Akan tetapi dalam teori ini paket-paket energi atau partikel penyusun cahaya yang dimaksud berbeda dengan partikel yang dikemukakan oleh Newton . Karena foton tidak bermassa sedangkan partikel pada teori Newton memiliki massa.

14.  Albert Einstein

Pernyataan Planck ternyata mendapat dukungan dengan adanya percobaan Albert Einstein pada tahun 1905 yang berhasil menerangkan gejala fotolistrik dengan menggunakan teori Planck. Fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari suatu logam yang disinari dengan panjang gelombang tertentu. Akibatnya percobaan Einstein justru bertentangan dengan pernyataan Huygens dengan teori gelombangnya.Pada efek fotolistrik, besarnya kecepatan elektron yang terlepas dari logam ternyata tidak bergantung pada besarnya intensitas cahaya yang digunakan untuk menyinari logam tersebut. Sedangkan menurut teori gelombang seharusnya energi kinetik elektron bergantung pada intensitas cahaya.

15.  Maxwell

Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:

a.    Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.

b.   Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang )  dan permeabilitas & elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas ( (μ)       zat.

Ternyata perubahan medan listrik menimbulkan medan magnet yang tidak tetap besarannya atau berubah-ubah. Sehingga perubahan medan magnet tersebut akan menghasilkan lagi medan listrik yang berubah-ubah.

Proses terjadinya medan listrik dan medan magnet berlangsung secara sama dan menjalar kesegala arah. Arah getar vektor medan-bersama listrik dan medan magnet saling tegak lurus. Jadi gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan magnet dan medan listrik secara berurutan, dimana arah getar vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.

Dari seluruh teori-teori cahaya yang muncul dapat disimpulkan bahwa cahaya mempunyai sifat dual (dualisme cahaya) yaitu cahaya dapat bersifat sebagai gelombang untuk menjelaskan peristiwa interferensi dan difraksi tetapi di lain pihak cahaya dapat berupa materi tak bermassa yang berisikan paket-paket energi yang disebut kuanta atau foton sehingga dapat menjelaskan peristiwa efek fotolistrik.

16.  Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923 M)

Wilhelm Conrad Röntgen ialah fisikawan Jerman. Pada tahun 1895, saat mengadakan percobaan dengan aliran arus listrik dan tabung gelas yang dikosongkan sebagian (tabung sinar katode), Rontgen mengamati bahwa potongan barium platinosianida yang berdekatan melepaskan sinar saat tabung itu dioperasikan. Ia merumuskan teori bahwa saat sinar katode (elektron) menembus dinding gelas tabung, beberapa radiasi yang tak diketahui terbentuk yang melintasi ruangan, menembus bahan kimia, dan menyebabkan fluoresensi. Pengamatan lebih lanjut mengungkapkan bahwa kertas, kayu, dan aluminum, di antara bahan lain, transparan pada bentuk baru radiasi ini. Ia menemukan bahwa itu mempengaruhi plat fotografi, dan, sejak tidak secara nyata menunjukkan beberapa sifat cahaya, seperti refleksi atau refraksi, secara salah ia berpikir bahwa sinar itu tak berhubungan pada cahaya. Dalam pandangan pada sifat tak pasti itu, ia menyebut fenomena radiasi X, walau juga dikenal sebagai radiasi Rontgen. Ia mengambil fotografi sinar-X pertama, dari bagian dalam obyek logam dan tulang tangan istrinya.

17.     Christiaan Huygens

Christiaan Huygens (Belanda). Dalam komunikasi dengan Academie des Science di Paris, dikemukakan teori gelombang Huygens itu cahaya (terbit dalam karyanya Traite de Lumiere pada tahun 1690). Ia menganggap bahwa cahaya ditransmisikan melalui-eter meresapi semua yang terdiri dari partikel elastik kecil, masing-masing dapat bertindak sebagai sumber sekunder wavelet. Atas dasar ini, Huygens banyak menjelaskan karakteristik propagasi dikenal cahaya, termasuk refraksi ganda dalam kalsit ditemukan oleh Bartholinus.

18.  Robert Wilhelm Bunsen dan Gustav Kirchoff

Robert Wilhelm Bunsen dan Gustav Kirchoff mengamati spektrum emisi logam alkali dalam api dan juga mencatat adanya garis-garis gelap yang timbul dari penyerapan ketika mengamati spektrum dari sumber cahaya terang melalui api. Asal dari garis-garis gelap itu mirip dengan garis-garis gelap dalam spektrum matahari diamati oleh Wollaston dan Fraunhofer dan dikaitkan dengan penyerapan cahaya oleh gas di atmosfer matahari yang lebih dingin dibandingkan yang memancarkan cahaya.

19.  James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell (Skotlandia). Dari studi tentang persamaan menggambarkan medan listrik dan magnetik, ditemukan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik harus, dalam kesalahan eksperimental, sama dengan kecepatan cahaya. Maxwell menyimpulkan bahwa cahaya adalah suatu bentuk gelombang elektromagnetik

20.  Albert Abraham Michelson (1852 - 1931) dan Edward Morley (1838 1923)

Mereka membuktikan bahwa Eter (merupakan medium merambatnya cahaya) sebenarnya tidak ada. Apabila ada akibat gerak translasi bumi akan menimbulkan angin Eter yang dapat mempengaruhi berkas cahaya.

BAB III

PENUTUP

A.     KESIMPULAN

1)   Sejarah perkembangan fisika  memiliki karakteristik periode-periode yang dapat dibagi ke dalam empat periode, yaitu: periode pra-sains berlangsung cukup lama, yaitu sampai dengan tahun 1500. Periode ini ditandai adanya unsur mitologi, dimana validasi sains tidak diperlukan. Kemudian periode awal sains dimulai ketika Galileo memperkenalkan cara baru mengamati fenomena sains melalui kegiatan eksperimen. Periode ketiga dikenal dengan periode sains klasik, dimana pengamatan masih bersifat makroskopis. Dalam periode ketiga tidak terjadi perubahan paradigma. Berikutnya periode sains modern dengan sifat pengamatan sangat mikroskopis.

2)   Sejarah penemu gelombang dan cahaya :  

§ Christian Huygens (1629-1695) seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, menyatakan bahwa cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi dan berupa gelombang. Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873 oleh James Clerk Maxwell dalam papernya di Royal Society mengenai teori dinamika medan elektromagnetik (bahasa Inggris: A dynamical theory of the electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja penelitiannya antara 1861 dan 1865.

§ Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama yang mengirimkan dan menerima gelombang radio ketika dia menemukan bahwa keseimbangan induksinya menyebabkan gangguan ke telepon buatannya.

§ Heinrich Rudolf Hertz (1886-1888), pertama kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen. Orang yang berjasa menemukan gelombang FM adalah Edwin Howard Armstrong yang dikenal sebagai “Bapak penemu radio FM”.

EVALUASI

A.       Pilihlah Salah Satu Jawaban Yang Paling Tepat !

1.   Fisika adalah sains atau ilmu yang mempelajari tentang . . .

a.       Alam semesta        .                                   c. Kehidupan

b.      Unsur dan senyawa                                   d. Inti atom

Jawab: a. Alam semesta

2.    Sejarah fisika sepanjang yang telah diketahui telah dimulai pada tahun sekitar......

a.       2700 SM  .                                   c. 2300SM

b.      2500 SM                                      d. 2400 SM

Jawab: d. 2400 SM

3.   Menurut Richtmeyer, sejarah perkembangan ilmu Fisika dibagi dalam . . . periode.

a.       7                                                   c. 5

b.      6                                                   d. 4

Jawab: d. 4

4.   Periode pra sains (purbakala) termasuk periode pertama yang terjadi mulai dari zaman yunani sampai tahun.....

a.       1890                                                         c. 1770

b.      1880                                                         d. 1550

Jawab: d. 1550

5.   Penemuan standar berat, pengukuran, dan koin atau mata uang sudah ada sejak periode . . .

a.       Fisika modern                                           c. Pra-sains     

b.      Fisika klasik                                              d. Fisika matematika

Jawab: d. Fisika matematika

6.   Teori Geosentris dikemukakan oleh Aristoteles artinya adalah . . .  

a.       Bumi sebagai pusat tata surya                   b. Matahari sebagai pusat tata surya

b.      Batu sebagai pusat tata surya                     c. Air sebagai pusat tata surya

Jawab: a. Bumi sebagai pusat tata surya

7.   Periode awal manusia berfikir mengenai darimana dan bagaimana proses bumi ini terbentuk yaitu pada periode  . . .

a.       Pra-sains

b.      Fisika modern

c.       Awal sains

d.      Fisika Klasik

Jawab: c. Awal sains

8.      Pencetus metoda saintifik dalam penelitian adalah . . . 

a.       Galileo

b.      Aristoteles

c.       Maxwell

d.      Einstein

Jawab: a. Galileo

9.   Menurut Richtmeyer, periode sains klasik termasuk periode ketiga yang dimulai dari tahun . . .

a.    1550 s/d 1800

b.   1440 s/d 1500

c.    1800 s/d 1890

d.   1981 s/d 2000

Jawab : c. 1800 s/d 1890

10.        Di bawah ini adalah contoh-contoh pemikiran pada zaman fisika klasik, kecuali . . . .

a.       Mekanika Klasik                                       c. Termodinamika Klasik

b.      Elektrodinamika Klasik                             d. Heliosentris

Jawab: d. Heliosentris

11.     Siapa orang yang berjasa menemukan gelombang FM  yang dikenal sebagai “Bapak penemu radio FM”?

a.          Westinghouse                                                    c. Wilhelm Rontgen

b.         Edwin Howard Armstrong                                 d. William Crookes

                                                                Jawab: b. Edwin Howard Armstrong

12.     Pada tahun berapa Armstrong mendapat izin untuk mendirikan stasiun radio FM pertama yang didirikan di Alpine, New Jersey?

a.          1940                                                                 c. 1944

b.         1942                                                                 d. 1946

     Jawab: a. 1940

13.     Pada tahun brapa Institut Franklin memberi penghargaan kepada Armstrong berupa medali Franklin yang merupakan salah satu penghargaan tertinggi komunitas ilmuwan?

a.          1944                                                                 c. 1942

b.         1943                                                                 d. 1941

Jawab: d. 1941

14.     Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873 oleh…………..

a.       Westinghouse                                                    c. James Clerk Maxwell

b.      Edwin Howard Armstrong                                 d. William Crookes

                                                                         Jawab: c. James Clerk Maxwell

15.     Siapa yang pertama kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen?

a.       Westinghouse                                                    c. James Clerk Maxwell

b.      Heinrich Rudolf Hertz                                        d. William Crookes

                                                                Jawab: b. Heinrich Rudolf Hertz

16.     Sekitar abad ke berapa Maxwell menyatakan persamaannya yang cukup mengejutkan dunia Fisika yang salah satunya menyatakan adanya gelombang elektromagnetik?

a.       19                                                                     c. 21

b.      20                                                                     d. 22

            Jawab: a. 19

17.     Siapa orang pertama yang mengirimkan dan menerima gelombang radio?

a.       Thomas Young                              c. Christian Huygen

b.      David E. Hughes                           d. Aristoteles

Jawab: David E. Hughes

18.     Siapa yang menemukan adanya sinar katoda pada tahun 1859?

a.          Hittorf                                                               c. Wilhelm Rontgen

b.         William Crookes                                               d. Julius Plucker

                                                                         Jawab: d. Julius Plucker

19.     Pada tahun berapa Becquerel menemukan adanya sifat radioaktif pada uranium?

a.          1893                                                         c. 1895

b.         1894                                                         d. 1896

Jawab: d. 1896

20.      Siapa yang melanjutkan eksperimen di kerjakan oleh Thomas Young?

a.          Thomas Young                              c. Augustin Fresnel

b.         David E. Hughes                           d. Christian Huygen                             

Jawab: c. Augustin Fresnel

21.     Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar ....

a.    380–750 nm

b.   360-750 nm

c.    280-750 nm

d.   300-750 nm

Jawab: a. 380–750 nm

22.     Yang bukan merupakan sifat – sifat cahaya adalah...

a.    Refraksi

b.   Interaksi

c.    Refleksi

d.   Polarisasi

Jawab: b.  Interaksi

23.  Salah satu ilmuwan menganggap bahwa kecepatan cahaya terbatas dan bahwa disebarluaskan melalui media dengan cara yang analog dengan propagasi suara. Siapakah ilmuwan tersebut ?

a.    Roger Bacon

b.   Sir Isaac Newton

c.    Euclid

d.   Robert Grosseteste

Jawab: a. Roger Bacon

24.     Dari pernyataan – pernyataan di bawah ini, manakah yang merupakan inti dari teori Maxwell tentang Gelombang Elektromagnetik ?

1.   kecepatan cahaya dalam air lebih kecil dari pada kecepatan cahaya dalam udara.

2.   Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.

3.   Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang dan permeabilitas & elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas ( (μ) zat.

4.   objek yang dilihat mengeluarkan cahaya yang kemudian ditangkap mata sehingga bisa terlihat.

a.    1 dan 2

b.   2 dan 3

c.    3 dan 4

d.   1 dan 4

Jawab: b. 2 dan 3

25.  Siapakah ilmuwan Muslim pertama yang mencurahkan pikirannya untuk mengkaji ilmu optik ?

a.    Ibnu Sahl

b.   Al-Haitham

c.    Kamal Al-Din Alfarisi

d.   Al-Kindi

Jawab: d. Al-Kindi

26.  Pada tahun berapakah Ibnu Sahl mengkaji ilmu optik serta melakukan eksperimen pertamanya tentang penyebaran cahaya terhadap berbagai warna ?

a.    956 M

b.   1267 M

c.    965 M

d.   1040 M

Jawab: c. 965 M

27.  Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran. Nah, pendapat Ibnu Sahl tetang definisi cahaya ?

a.    perjalanan cahaya dalam garis lurus dan menjelaskan hukum refleksi

b.   sifat cahaya memiliki arti khusus dalam filsafat alam dan menekankan pentingnya matematika dan geometri di mereka belajar

c.    menemukan hukum refraksi (pembiasan) yang secara matematis setara dengan hukum Snell

d.   Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.

Jawab: c. menemukan hukum refraksi (pembiasan) yang secara matematis setara dengan hukum Snell

28.     Ilmuwan yang teorinya di terbitkan dalam sebuah karyanya Traite de Lumiere pada tahun 1690 M adalah...

a.    Euclid

b.   Robert Grosseteste

c.    Maxwell

d.   Huygens

Jawab: d. Huygens

29.  Refraksi (pembiasan) yaitu terdiri dari 2 hukum pembiasan. Ibnu Sahl menemukan hukum refraksi (pembiasan) yang secara matematis setara dengan hukum Snell. Dia menggunakan hukum tentang pembiasan cahaya untuk ....

a.    Perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias adalah konstan.

b.   memperhitungkan bentuk-bentuk lensa dan cermin yang titik fokus cahayanya berada di sebuah titik di poros.

c.    Membiaskan cahaya pada medium perantara

d.   mengkaji ilmu optik dengan kualitas riset yang tinggi dan sistematis

Jawab: b. memperhitungkan bentuk-bentuk lensa dan cermin yang titik fokus cahayanya berada di sebuah titik di poros.

30.  Wilhelm Conrad Röntgen adalah seorang ilmuwan fisika yang berasal dari..

a.    Inggris

b.   Belanda

c.    Skotlandia

d.   Jerman

Jawab: d. Jerman

31.  Pada tahun berapakah Albert Abraham Michelson mengemukakan pendapatnya tentan cahaya ?

a.    1838 -      1923

b.   1845-1923

c.    1852 - 1943

d.   1852 – 1931

e.    1858 – 1947

Jawab : d. 1852-1931

32.     seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris (Scotlandia) menyatakan bahwa cepat rambat gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya yaitu....

a.    3×10⁶ m/s

b.   3×10⁸ m/s

c.    3×10⁹ m/s

d.   3×10^-8 m/s

Jawab: 3×10⁸ m/s

33.  Peristiwa dispersi terjadi saat....

a. Cahaya polikromatik mengalami pembiasaan oleh prisma

b. Cahaya monokromatik mengalami pembiasaan oleh prisma

c. Cahaya polikromatik mengalami pemantulnn oleh prisma

d. Cahaya monokromatik mengalami pemantulan oleh prisma

Jawab: a. Cahaya polikromatik mengalami pembiasaan oleh prisma

34.  Suatu berkas cahaya dengan panjang gelombang 6,0 x 10^-5 cm masuk dari udara kedalam balok kaca yang indeks biasnya 1,5. Panjang gelombang cahaya didalam kaca sama dengan...

a.       7,5 x 10^-5 cm

b.      6,0 x 10^-5 cm

c.       4,5 x 10^-5 cm

d.      4,0 x 10^-5 cm

Jawab: d. 4,0 x 10^-5 cm

35.  Deviasi minimum suatu sinar oleh prisma....

a.       Menjadi lebih kecil jika sudut puncaknya lebih besar

b.      Menjadi lebih besar jika sudut puncaknya lebih besar

c.       Tidak bergantung pada panjang gelombang sinar

d.      Tidak bergantung pada frekuensi sinar

Jawab: Menjadi lebih kecil jika sudut puncaknya lebih besar

36.     Pada abad berapa Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk memastikan kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains?

a.         Awal abad 16                                                   c. Awal abad 17

b.        Akhir abad 16                                                   d. Akhir abad 17

Jawab: Awal abad 17

37.    Pada tahun berapa Isaac Newton menerbitkan Filosofi Natural Prinsip Matematika, yang memberikan penjelasan yang jelas dan teori fisika yang sukses: Hukum gerak Newton, yang merupakan sumber dari mekanika klasik; dan Hukum Gravitasi Newton, yang menjelaskan gaya dasar gravitasi?

a.         1687                                                                 c. 1680

b.        1686                                                                 d. 1678

Jawab: a. 1687

38.    Siapa yang mempertunjukkan konversi kerja mekanika ke dalam panas pada tahun 1798?

a.         James Joule                                                       c. Robert Boyle

b.        Galileo                                                              d. Benjamin Thompson

                                                                         Jawab: d. Benjamin Thompson

39.    Siapa yang menyatakan hukum konservasi energi, dalam bentuk panas juga dalam energi mekanika pada tahun 1847?

a.         James Joule                                                       c. Robert Boyle

b.        Galileo                                                              d. Benjamin Thompson

Jawab: a. James Joule

40.    Sejak abad berapa  kebanyakan fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoretis atau fisika eksperimental saja?

a.         19                                                                     c. 21

b.        20                                                                     d. 22

Jawab: b. 20

41.    Lompatan-lompatan besar dalam sejarah perkembangan sains banyak terjadi pada abad ke…………

a.         20                                                                     c. 22

b.        21                                                                     d. 23

Jawab: a. 20

42.    Prinsip-prinsip mekanika Newton dipacu secara spektakuler oleh temuan mesin Uap pada tahun 1765 oleh………….

a.         James Joule                                                       c. James Watt

b.        Galileo                                                              d. Benjamin Thompson

Jawab: c. James Watt

43.    Selama berapa abad para ilmuwan sepakat bahwa Newton telah membuat garis besar system of the world?

a.         1 abad                                                              c. 3 abad

b.        2 abad                                                              d. 4 abad

Jawab: b. 2 abad

44.    Sampai akhir abad ke berapa para ilmuwan telah memiliki gambaran komprehensif tentang bagaimana kerja dunia?

a.         22                                                                     c. 20

b.        21                                                                     d. 19

Jawab: d. 19

45.    Siapa yang mengungkapkan pandangannya bahwa Newton adalah Jenius terbesar yang pernah ada seabad setelah Newton?

a.         James Watt                                                       c. Lagrange

b.        Aleksander Pope                                               d. Guru Max Planck

Jawab: c. Lagrange

46.    Siapa yang sempat berujar bahwa fisika sudah tamat riwayatnya dan sudah menjadi jalan buntu?

a.         James Watt                                                       c. Lagrange

b.        Aleksander Pope                                               d. Guru Max Planck

                                                                         Jawab: d. Guru Max Planck

47.    Siapa yang berpendapat bahwa pergeseran paradigma dibarengi oleh suatu revolusi pengetahuan?

a.         Thomas Khun                                                    c. James Watt

b.        Aleksander Pope                                               d. Lagrange

Jawab: a. Thomas Khun

48.    Siapa yang merilis Teori relativitas khusus tahun 1905 yang memperlihatkan bahwa hanya gerak relatif yang dapat diamati, bergantung dari gerakan pengamatnya?

a.         Thomas Khun                                                    c. James Watt

b.        Einstein                                                             d. Lagrange

Jawab: b. Einstein

49.    Pada tahun berapa Einstein mendapatkan hadiah Nobel sebagai penghargaan atas kerja kerasnya dalam bidang Fisika?

a.         1920                                                                 c. 1922

b.        1921                                                                 d. 1923

Jawab: b. 1921

50.    Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873 oleh…………..

a.       Westinghouse                                                    c. James Clerk Maxwell

b.      Edwin Howard Armstrong                                 d. William Crookes

                                                                         Jawab: c. James Clerk Maxwell

B.     SOAL ESSAY

Jawablah pertanyaan dibawah ini dengan benar, singkat, tepat, dan jelas !

1.      Sebutkan 4 periode sejarah perkembangan ilmu Fisika menurut Richtmeyer !

Jawab: Sejarah perkembangan ilmu Fisika, yaitu :

1)      Periode Pra-Sains (Antara zaman purbakala s/d 1550)

2)      Periode Awal Sains (1550 s/d 1800)

3)      Periode Fisika Klasik (1800 s/d 1890) 

4)             Periode Fisika Modern (1890 s/d saat ini)

2.      Jelaskan beberapa penemuan pada periode pra sains !

Jawab: Penemuan-penemuan pada periode pra sains yaitu :

a.       2400000 SM – 599 SM

Di bidang astronomi sudah dihasilkan Kalender Mesir dengan 1 tahun = 365 hari, prediksi gerhana, jam matahari, dan katalog bintang. Dalam Teknologi sudah ada peleburan berbagai logam, pembuatan roda, teknologi bangunan (piramid), standar berat, pengukuran, koin (mata uang).

b.      600 SM – 530 M

Perkembangan ilmu dan teknologi sangat terkait dengan perkembangan matematika.

c.       530 M – 1450 M

Mundurnya tradisi sains di Eropa dan pesatnya perkembangan sains di Timur Tengah. Dalam kurun waktu ini terjadi Perkembangan Kalkulus. 

d.      1450 M- 1550

Ada publikasi teori heliosentris dari Copernicus yang menjadi titik penting dalam revolusi saintifik. Sudah ada arah penelitian yang sistematis.

3.      Sebutkan tokoh-tokoh fisika pada periode pra-sains (antara zaman purbakala s/d1550)!

Jawab: Tokoh-tokoh fisika pada zaman ini diantaranya adalah:

1)      Thales (620-547 SM)

2)      Anaksimandross (609-546 SM)

3)      Anaksimenes (585-525 SM)

4)      Empedocles (490-430 SM)

5)      Leucippos (5 SM)

4.      Jelaskan perkembangan ilmu fisika pada periode awal sains !

Jawab: Periode awal sains merupakan periode awal manusia berfikir mengenai darimana dan bagaimana proses bumi ini terbentuk. Periode kedua ini mulai dikembangkan metoda penelitian yang sistematis dengan Galileo dikenal sebagai pencetus metoda saintifik dalam penelitian.

5.      Sebutkan Contoh-contoh pemikiran pada zaman periode fisika klasik !

Contoh-contoh pemikiran pada zaman periode fisika klasik yaitu :

a)      Mekanika Klasik (Mekanika Newtonian)

b)      Elektrodinamika Klasik

c)      Termodinamika Klasik

d)      Teori Relativitas Umum.

6.      Jelaskan perkembangan ilmu fisika pada periode Fisika Modern (1890 s/d saat ini)

Jawab:

Dalam periode fisika modern dikembangkan teori-teori yang lebih umum yang dapat mencakup masalah yang berkaitan dengan kecepatan yang sangat tinggi (relativitas) atau dan yang berkaitan dengan partikel yang sangat kecil (teori kuantum).

7.      Siapa Ilmuwan yang menyatakan bahwa setiap titik pada daerah yang tersinari cahaya, mengeluarkan sinar cahaya ke segala arah, namun hanya satu sinar dari setiap titik yang masuk ke mata secara tegak lurus yang dapat dilihat ?

Jawab: Ilmuwan  Abu Ali Hasab Ibn Al-Haitham (965–sekitar 1040).

8.      Jelaskan teori gelombang oleh Chrisiaan Huygens (1629-1695) !

Jawab:

Teori Gelombang oleh Chrisiaan Huygens (1629-1695), menyatakan bahwa cahaya dipancarkan ke segala arah sebagai gelombang seperti bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuensi dan panjang gelombang saja.

9.       Jelaskan tiga aturan gejala kelistrikan !

Jawab: Tiga aturan gejala kelistrikan, antara lain sebagai berikut :

a)      Hukum Coulomb : Muatan listrik menghasilkan medan listrik yang kuat.

b)      Hukum Biot-Savart : Aliran muatan (arus) listrik menghasilkan medan magnet disekitarnya. 

c)      Hukum Faraday : Perubahan medan magnet (B) dapat menimbulkan medan listrik (E)

16.   Apa yang dimaksud dengan fenomena “regenerasi radio”?

Jawab: Gelombang elektromagnetik yang datang dari sebuah transmisi radio dan dengan cepat memberi sinyal balik melalui tabung. Hanya sesaat, kekuatan sinyal akan meningkat sebanyak 20.000 kali per detik.

17.  Bagaimana perbedaan antara gelombang AM dan FM?

Jawab: AM adalah modulasi amplitude sedangkan FM adalah modulasi frekuensi. Sinyal suara tidak dapat langsung dipancarkan karena sinyal suara bukan gelombang elektromagnetik. Jika sinyal suara tersebut diubah menjadi gelombang elektromagnetik sekalipun, berapa panjang antena yang dibutuhkan. Untuk dapat mengirimkan sinyal suara dengan lebih mudah, sinyal suara tersebut terlebih dahulu ditumpangkan pada sinyal radio dengan frekuensi yang lebih tinggi dari sinyal suara tersebut (FM).

18.  Bagaimanakah teori yang diungkapkan Al-Kindi mengenai cahaya?

Jawab: “Secara lugas, Al-Kindi menolak konsep tentang penglihatan yang dilontarkan Aristoteles. Dalam pandangan ilmuwan Yunani itu, penglihatan merupakan bentuk yang diterima mata dari obyek yang sedang dilihat. Namun, menurut Al-Kindi penglihatan justru ditimbulkan daya pencahayaan yang berjalan dari mata ke obyek dalam bentuk kerucut radiasi yang padat”

19.  Sebutkan minimal 2 ilmuwan yang kamu ketahui serta penemuannya!

Jawab:

      Ibnu Sahl menemukan hukum refraksi (pembiasan) yang secara matematis setara dengan hukum Snell. Dia menggunakan hukum tentang pembiasan cahaya untuk memperhitungkan bentuk-bentuk lensa dan cermin yang titik fokus cahayanya berada di sebuah titik di poros.

      meyakini bahwa sinar cahaya keluar dari garis lurus dari setiap titik di permukaan yang bercahaya. Selain itu, Al-Haitham memecahkan misteri tentang lintasan cahaya melalui berbagai media melalui serangkaian percobaan dengan tingkat ketelitian yang tinggi. Keberhasilannya yang lain adalah ditemukannya teori pembiasan cahaya. Al-Haitham pun sukses melakukan eksperimen pertamanya tentang penyebaran cahaya terhadap berbagai warna.

20.  Apa yang melatarbelakangi Kamal Al-Din Al-Farisi mempertimbangkan pendapat dari Ibnu Haytham ? jelaskan !

Jawab: “Dalam pandangannya, tak semua teori optik yang diajukan Ibnu Haytham menemukan kebenaran. Menurut Ibnu Haytham, pelangi merupakan cahaya matahari dipantulkan awan sebelum mencapai mata. Teori yang dicetuskan Ibnu Haytham itu dinilainya mengandung kelemahan, karena tak melalui sebuah penelitian yang terlalu baik. Al-Farisi kemudian mengusulkan sebuah teori baru tentang pelangi. Menurut dia, pelangi terjadi karena sinar cahaya matahari dibiaskan dua kali dengan air yang turun. Satu atau lebih pemantulan cahaya terjadi di antara dua pembiasan. Al-Farisi membuktikan teori tentang pelanginya melalui eksperimen yang luas menggunakan sebuah lapisan transparan diisi dengan air dan sebuah kamera obscura.”

21.  Bagaimanakah pendapat Sir Isaac Newton mengenai teori optiknya ?

Jawab: “ilmuwan berkebangsaan Inggris ini berpendapat bahwa dari sumber cahaya dipancarkan partikel-partikel yang sangat kecil dan ringan ke segala arah dengan kecepatan yang sangat besar. Bila partikel-partikel ini mengenai mata, maka manusia akan mendapat kesan melihat benda tersebut.”

22.  Jelaskan alasan – alasan Sir Isaac Newton setelah mengungkapkan teorinya tentang optik !

Jawab:

      Karena partikel cahaya sangat ringan dan berkecepatan tinggi maka cahaya dapat merambat lurus tanpa terpengaruh gaya gravitasi bumi.

      Ketika cahaya mengenai permukaan yang halus maka cahaya akan akan dipantulkan dengan sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul sehingga sesuai dengan hukum pemantulan Snellius

      Alasan berikutnya adalah pada peristiwa pembiasan cahaya yang disamakan dengan peristiwa menggelindingnya sebuah bola pada papan yang berbeda ketinggian yang dihubungkan dengan sebuah bidang miring. Dari permukaan yang lebih tinggi bola digelindingkan dan akan terus menggelinding melalui bidang miring sampai akhirnya bola akan menggelinding di permukaan yang lebih rendah.

23.  Sebutkan 3 ilmuwan yang mendukung kesimpulan Maxwell mengenai cahaya serta jelaskan masing – masing pendapat mereka!

Jawab:

      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.

      Percobaan seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, Peter Zeeman (1852 - 1943) yang menyatakan bahwa medan magnet yang sangat kuat dapat berpengaruh terhadap berkas cahaya.

      Percobaan Stark (1874 - 1957), seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman yang mengungkapkan bahwa medan listrik yang sangat kuat dapat mempengaruhi berkas cahaya.

24.  Jelaskan inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik!

Jawab: Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:

a. Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.

b. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas (μ) zat.

25.  Jelaskan temuan Albert Abraham Michelson (1852 - 1931) dan Edward Morley (1838 - 1923) !

Jawab: Mereka membuktikan bahwa Eter (merupakan medium merambatnya cahaya) sebenarnya tidak ada. Apabila ada akibat gerak translasi bumi akan menimbulkan angin Eter yang dapat mempengaruhi berkas cahaya.