Teori Elektromagnetik
Pada tahun kelahiran Maxwell (1831), ahli fisika Inggris Michael Faraday menemukan generator listrik, yang menggunakan magnet yang digerakkan untuk menghasilkan tenaga listrik. Dia juga menunjukkan bahwa arus listrik menghasilkan magnet. Faraday yakin bahwa kekuatan elektromagnetik meluas ke sekeliling ruang di sekitar konduktor, tapi dia tidak dapat menuntaskan pekerjaannya di bidang ini. Namun gagasan Faraday mengenai medan gaya di sekitar ruang menjadi awal bagi generalisasi yang lebih luas, yang kemudian dikenal sebagai teori medan. Tujuan utama Maxwell meneliti listrik dan magnet adalah untuk menghasilkan kerangka matematika yang mendasari hasil eksperimen serta gagasan Faraday mengenai teori medan. Keempat persamaan matematika yang dihasilkan Maxwell dinilai setingkat dengan hukum gerak Sir Isaac Newton dan teori relativitas Albert Einstein, yang dianggap sebagai sumbangan terbesar bagi fisika. Ketika Maxwell menghitung kecepatan gelombang elektromagnetik, dia menemukan bahwa kecepatannya hampir sama dengan kecepatan cahaya. Dia menyimpulkan bahwa cahaya adalah jenis lain dari gelombang elektromagnetik. Berdasarkan kesimpulan itu, Maxwell berpendapat bahwa pasti ada gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang lain lagi. Ketika ahli fisika Jerman Heinrich Hertz menghasilkan gelombang radio buatan pertama tahun 1887 (8 tahun setelah Maxwell meninggal), teori elektromagnetik Maxwell sudah sangat kukuh sekali. (Gelombang radio memunyai gelombang yang lebih panjang daripada cahaya yang terlihat.)
Sinar-X Memastikan Dugaan
Teknologi komunikasi abad XX sebagian besar berawal dari karya Maxwell. Radio, televisi, radar, dan komunikasi satelit semuanya didasarkan atas teori elektromagnetiknya. Kehebatan ramalan Maxwell semakin dipertegas ketika sinar-X ditemukan. (Sinar-X adalah sebentuk radiasi elektromagnetik dengan gelombang ultrapendek. )
Tahun 1850-an, pakar fisika matematika, William Thomson (Lord Kelvin) menunjukkan kerangka matematika umum yang mendasari hasil eksperimen dalam berbagai bidang fisika, seperti panas, gerak mekanik, gerakan gas, listrik, serta magnet. Ini merupakan perluasan teoretis penting atas karya para ilmuwan terdahulu. Teori elektromagnetik Maxwell yang menghubungkan elektromagnetisme dengan cahaya dan kemudian diterapkan pada gelombang radio, merupakan sumbangan besar bagi proses perpaduan kerangka teoretis dalam fisika. Dengan penuh rasa terima kasih, Maxwell mengakui ia berhutang kepada Thomson, mentornya.
Teori yang Membuka Jalan Bagi Einstein
Maxwell diakui sebagai ilmuwan abad XIX yang karyanya paling berpengaruh terhadap fisika abad XX. Teori elektromagnetiknya serta persamaan bidang terkait membuka jalan bagi teori relativitas Einstein, yang membuktikan ekuivalensi massa dan tenaga. Gagasan Maxwell juga membuka jalan bagi inovasi besar abad XX lain, yaitu teori kuantum.
Termodinamika Statistika
Tahun 1840 ahli fisika Inggris, James Joule, menetapkan bahwa ada hubungan antara panas dan gerak mekanik. Asas ini melahirkan disiplin ilmu yang disebut termodinamika, yang mencakup kajian gerakan molekul gas. Tahun 1848 Joule menjadi ilmuwan pertama yang menghitung kecepatan molekul gas. Joule menganggap semua molekul bergerak dengan kecepatan yang sama. Kenyataannya, tidak. Perbedaan kecepatan itu terjadi akibat benturan dengan molekul lain. Dengan menerapkan metoda probabilitas dan statistika, Maxwell menyusun distribusi yang paling memungkinkan dari kecepatan molekul. Distribusi ini sekarang dikenal sebagai "distribusi kecepatan Maxwell". Sebagai hasil penerapan statistikanya, termodinamika berkembang menjadi bidang ilmu baru, yaitu termodinamika statistik. Di luar elektromagnetisme, gagasan probabilitas yang diperkenalkan Maxwell mungkin merupakan sumbangannya yang paling penting bagi fisika.
Sumbangan Lain
Maxwell juga membuat kemajuan berarti dalam bidang optik dan tampilan warna. Penelitiannya mengenai kebutawarnaan diakui dengan pemberian hadiah Medali Rumford oleh Royal Society, London. Maxwell termasuk ilmuwan pertama yang memeragakan fotografi warna. Dia juga meneliti hal-hal yang berkaitan dengan benda padat yang lentur dan geometri murni. Maxwell diterima menjadi anggota Royal Society tahun 1861 karena keberhasilannya dalam elektromagnetisme. Tahun 1871 dia menjadi guru besar dalam bidang fisika eksperimental di Universitas Cambridge. Di sini dia mengawasi perencanaan dan pembangunan laboratorium Cavendish, yang kemudian menjadi pusat penelitian terkenal karena menghasilkan kemajuan-kemajuan penting dalam fisika.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar