Rumus fisika kuantum, lengkap dengan pengertian, teori, dan contoh soal

Rumus fisika kuantum.

foto: freepik.com

Fisika kuantum juga menggunakan konsep dan rumus matematis yang kompleks untuk mendeskripsikan dan memprediksi perilaku benda-benda kuantum. Salah satu rumus dasar fisika kuantum adalah rumus Planck-Einstein yang menyatakan bahwa energi suatu kuantum berbanding lurus dengan frekuensi gelombangnya, dapat digambarkan sebagai berikut:

E = hν

Keterangan:
E adalah energi
h adalah konstanta Planck
ν adalah frekuensi.
Rumus ini menunjukkan bahwa energi tidak kontinu, tetapi diskrit dan terdiri dari unit-unit terkecil yang disebut kuantum.

Fisika kuantum memiliki banyak penerapan dalam bidang-bidang seperti kimia, biologi, elektronika, komputer, nanoteknologi, dan lain-lain. Beberapa contoh penerapan fisika kuantum adalah laser, LED, transistor, superkonduktor, MRI, dan komputer kuantum. Fisika kuantum juga memberikan kontribusi besar dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern.

Teori fisika kuantum.

foto: freepik.com

Munculnya teori fisika kuantum disebabkan oleh fenomena-fenomena yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik. Para ahli telah mengembangkan berbagai teori untuk menjelaskan fenomena ini, termasuk:

1. Teori Kuantum Max Planck

Pada awal abad ke-20, Max Planck mengemukakan teori kuantum pertama kali ketika mencoba menjelaskan spektrum radiasi benda hitam. Ia memperkenalkan konsep kuanta energi, yang menyatakan bahwa energi hanya dapat dikeluarkan atau diserap dalam jumlah terkecil yang disebut kuanta.

2. Model Atom Bohr

Niels Bohr mengembangkan model atom pada tahun 1913 yang menggabungkan konsep fisika kuantum dengan perilaku elektron di sekitar inti atom. Model ini berhasil menjelaskan spektrum atom hidrogen dan mengakui bahwa elektron hanya dapat menghuni orbit tertentu dengan energi tertentu.

3. Persamaan Schrödinger

Erwin Schrödinger memperkenalkan persamaan gelombang Schrödinger pada tahun 1926, yang menjadi dasar dari mekanika kuantum modern. Persamaan ini menggambarkan evolusi fungsi gelombang sistem kuantum seiring waktu.

4. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg

Werner Heisenberg menyatakan prinsip ketidakpastian pada tahun 1927, yang mengklaim bahwa posisi dan momentum suatu partikel tidak dapat diukur secara simultan dengan presisi yang tak terhingga. Ini mengubah cara kita memahami pengukuran dalam fisika.

5. Interpretasi Kopenhagen

Interpretasi ini, dikembangkan oleh para fisikawan Kopenhagen seperti Niels Bohr dan Werner Heisenberg, menyatakan bahwa fungsi gelombang hanya merupakan deskripsi probabilistik dari sistem kuantum dan bahwa pengukuran mengubah keadaan sistem.

6. Interpretasi Banyak Dunia

Interpretasi ini, yang dikembangkan oleh Hugh Everett pada tahun 1957, mengusulkan bahwa setiap kali pengukuran kuantum dilakukan, alam semesta bercabang menjadi banyak dunia paralel yang mewakili semua hasil yang mungkin.

7. Teori Kuantum Bidang

Teori ini menggabungkan prinsip-prinsip fisika kuantum dengan relativitas khusus dan diterapkan pada medan seperti elektromagnetisme dan gravitasi. Salah satu contoh teori ini adalah elektrodinamika kuantum (QED) dan teori gravitasi kuantum.

Munculnya berbagai teori ini membantu untuk memahami dan menjelaskan fenomena yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik. Fisika kuantum telah menjadi dasar bagi banyak perkembangan teknologi modern dan memainkan peran penting dalam pemahaman tentang alam semesta. Selan pandangan tersebut, ada beberapa teori hal-hal anomali yang dijabarkan oleh ahli fisika kuantum lainnya, yaitu:

- Seluruh benda yang terdapat di alam semesta adalah sekumpulan atom, semua benda yang bisa dilihat secara fisik umumnya adalah energi yang bergetar. fenomena tersebutlah yang membuat beragam benda seperti nyata, walaupun pada kenyataanya hal tersebut tidak tepat.

- Seluruh benda di alam semesta muncul dari ruang hampa dan merupakan sebuah energi yang tampak dan juga bergetar.
Para ahli fisika kuantum menyebutkan bahwa sebuah realitas yang nyata sebenarnya hanya sebuah ilusi saja.

- Para ilmuwan juga mengungkapkan bahwa sebuah benda bisa berada dalam dua dimensi berbeda pada waktu bersamaan.

- Seorang manusia bisa menjadi abadi, jika bisa melakukan perjalanan melalui kecepatan cahaya.

- Interaksi yang dilakukan makhluk hidup sejatinya bisa mempengaruhi semua hal yang terdapat di alam semesta.