Catatan Kuliah Fisika Modern dan Fisika Kuantum

Pengenalan Fisika Modern

• Fisika modern mencakup fisika kuantum dan keterbatasan mekanika klasik.
• Tanggal kritis: 1905, Einstein menerbitkan beberapa makalah penting.
• Teori relativitas Einstein mengkritik fisika klasik (Galileo, Newton).

Kritik terhadap Fisika Klasik

• Ruang dan Waktu: Einstein menyatakan bahwa kecepatan cahaya adalah konstan dan tidak tergantung pada pengamat.
• Kecepatan cahaya ( c) sebagai kecepatan maksimum.
• Berdasarkan hukum Newton, gaya yang lebih besar meningkatkan percepatan, berpotensi melanggar prinsip kecepatan cahaya.
• Mekanika klasik gagal menjelaskan fenomena dekat kecepatan cahaya.

Teori Relativitas Khusus

• Menyatakan bahwa panjang dan massa benda tergantung pada kecepatan.
• Relativitas Panjang:
  • Panjang diam (L0) > panjang saat bergerak (L).
  • Faktor gamma: [ \gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{V^2}{C^2}}} ]
• Relativitas Massa: Massa saat bergerak (M) lebih besar dari massa diam (M0).

Relativitas Waktu

• Waktu kejadian yang diam tidak sama dengan waktu kejadian yang bergerak mendekati kecepatan cahaya.
• Hubungan waktu: [ \Delta T = \gamma \Delta T_0 ]

Momentum dalam Relativitas

• Momentum (P) dinyatakan sebagai: [ P = M \cdot V ]
• Untuk massa saat bergerak: [ M = \gamma M_0 ]

Partikel dan Energi

• Energi Diam Partikel: [ E_0 = M_0 C^2 ]
• Energi Total saat Bergerak: [ E = \gamma M_0 C^2 ]
• Hubungan antara energi dan momentum: [ E^2 = P^2 C^2 + M_0^2 C^4 ]

Foton

• Foton bukan partikel, melainkan paket energi.
• Foton tidak memiliki massa diam (M0 = 0).
• Ketika bergerak, foton memiliki momentum.
• Hubungan energi foton: [ E^2 = P^2 C^2 ]
• Energi foton: [ E = P imes C ]
• Energi foton juga dapat dinyatakan sebagai: [ E = N imes H imes F ]
  • N: jumlah foton
  • H: konstanta Planck
  • F: frekuensi foton

Kesimpulan

• Fisika kuantum dan relativitas mengubah pemahaman kita tentang fisika dasar.
• Teori relativitas khusus menjelaskan fenomena yang tidak dapat dijelaskan oleh mekanika klasik.