Pengantar Fisika Kuantum

Pengantar Fisika Kuantum - Salah satu materi fisika SMA yang dianggap paling sulit adalah fisika kuantum. Hal ini bisa disebabkan oleh banyak faktor, diantaranya siswa tidak mengenal konsep fisika kuantum, waktu belajar yang sedikit, atau guru yang tidak dapat menjelaskan fenomena kuantum dengan logis sehingga sulit dimengerti oleh siswa. Padahal materi Fisika Kuantum ini dapat dipahami dengan mudah jika siswa memahami konsep dualisme gelombang partikel.

Gambar 1. Elektron yang Terperangkap oleh Lingkaran Atom Berbentuk Seperti Usikan Gelombang Air di Permukaan Telaga

Konsep Dualisme Gelombang Partikel

Konsep dualisme gelombang partikel merupakan salah satu konsep yang mendasari perkembangan fisika kuantum. Konsep ini terasa sangat abstrak karena segala sesuatu berkelakuan amat berbeda dengan dunia kita, yang mana partikel berada di satu tempat pada suatu waktu sedangkan gelombang menyebar di dalam ruang (contohnya gelombang bunyi). Pada tingkatan atomik, perbedaan ini tidak berlaku. Elektron yang biasa dianggap sebagai partikel, dapat berlaku seperti gelombang. Demikian juga dengan cahaya, yang biasa dianggap muncul sebagai gelombang, sebagian kelakuannya hanya dapat dijelaskan apabila cahaya muncul dalam bentuk partikel, yang dikenal dengan foton. Sifat gelombang-partikel ini dikenal dengan “dualisme gelombang partikel” yang hanya dapat dijelaskan dengan fisika kuantum.

Berdasarkan struktur kurikulum 2013, pembelajaran mengenai fisika kuantum dibebankan pada siswa kelas XII yang termasuk materi akhir mata pelajaran fisika di tingkat SMA/MA. Oleh karena itu, banyak siswa yang telah terbiasa dengan ide bahwa cahaya menyebar dalam ruang dalam bentuk gelombang seperti gelombang air di permukaan telaga, sedangkan elektron berada di satu tempat pada suatu waktu dalam bentuk partikel. Hal ini dikarenakan siswa terlebih dahulu telah diajarkan tentang hukum-hukum Newton dan Maxwell yang ternyata kebenarannya berakhir di penghujung abad ke-19 dalam menjelaskan benda-benda berukuran atomik. Padahal menurut fisika kuantum tidaklah demikian. Untuk menganalogikan perbedaan antara gelombang dan partikel dalam dunia sehari-hari, dapat kita lihat pada seorang peselancar (‘partikel’) yang berselancar pada ombak ('gelombang') yang menyebar.

Gambar 2. Peselancar sedang Menaklukan Ombak

Dalam fisika kuantum, kita harus menyepakati bahwa benda-benda yang berukuran sangat kecil seperti elektron yang biasa kita anggap sebagai partikel, juga merambat seperti gelombang. Padahal, sifat kunci dari gelombang sangat berbeda dengan partikel, yaitu ketika gelombang melewati suatu lubang yang kecil maka akan terbelok ke samping dan menyebar. Proses ini biasa disebut difraksi gelombang. Jika demikian, maka dalam fisika kuantum elektron pun seharusnya dapat menunjukkan gejala difraksi. Namun, untuk membuktikannya dibutuhkan pemahaman tentang Radiasi Benda Hitam sebagai pengantar dalam memahami konsep dualisme gelombang partikel.

Demikianlah penjeasan tentang konsep Dualisme Gelombang Partikel yang perlu kalian kuasai untuk memahami Fisika Kuantum.