Fisika modern – apa yang dipelajari juga cabangnya

Fisika modern menganggap bahwa ruang dan waktu membentuk suatu struktur dan gravitasi tidak lebih dari suatu distorsi dari struktur tersebut, yang disebabkan oleh adanya suatu massa, seperti Matahari misalnya.

Apa itu fisika modern ?

fisika modern adalah cabang dari fisika yang dikembangkan di dalam awal abad kedua puluh dan didedikasikan untuk mempelajari benda-benda yang kecepatan sebanding dengan cahaya, serta badan dimensi kecil: atom dan partikel penyusunnya.

Abad ke-19 sangat penting untuk termodinamika dan listrik, didorong oleh Revolusi Industri . Namun seiring kemajuan teknologi, eksperimen yang semakin canggih menunjukkan fenomena yang tidak dapat dijelaskan sepenuhnya oleh para ilmuwan dengan teori-teori yang dapat diterima.

Tiga fenomena khususnya adalah kunci munculnya fisika baru: radiasi yang dipancarkan oleh objek yang sangat panas, spektrum garis yang disebabkan oleh pelepasan listrik dalam gas, dan efek fotolistrik.

Para ilmuwan tidak memiliki penjelasan yang memuaskan untuk fenomena ini, kecuali postulat revolusioner mekanika kuantum dan sifat partikel gelombang ganda dari cahaya dan materi diterima . Ini adalah kelahiran fisika cararn pada awal abad ke-20.

Diterima hari ini oleh komunitas ilmiah, pada saat itu mereka adalah teori kontroversial, dalam banyak hal jauh dari fisika Newton, di mana semua bidang fisika klasik berputar.

Apa yang dipelajari fisika modern?

Dua bidang utama yang dipelajari fisika modern adalah teori relativitas dan mekanika kuantum.

Teori relativitas berkaitan dengan menjelaskan perilaku ponsel dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Untuk bagiannya, mekanika kuantum menyelidiki materi dan studi tentang partikel penyusunnya.

Teori relativitas

Teori relativitas, yang diusulkan oleh Albert Einstein (1879-1955), berkaitan dengan proses yang berlangsung dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Kecepatan cahaya adalah konstanta alam yang nilainya dalam ruang hampa kira-kira sama dengan 300.000 km / s. Tidak ada yang bergerak lebih cepat dari ini.

Namun, adalah salah untuk berpikir bahwa postulat fisika klasik atau Newtonian tidak valid menurut pendekatan baru yang diambil oleh fisika cararn.

Sebaliknya, teori relativitas adalah sudut pandang yang lebih luas, termasuk fisika Newton ketika kecepatan jauh lebih kecil daripada kecepatan cahaya. Dan sebagian besar benda sehari-hari bergerak seperti ini, kecuali cahaya itu sendiri.

Mekanika kuantum

Untuk bagiannya, mekanika kuantum berurusan dengan materi pada tingkat partikel yang menyusunnya. Pada skala kecil seperti itu, partikel menunjukkan perilaku ganda: mereka adalah partikel dan gelombang pada saat yang sama.

Partikel memiliki massa dan gelombang memiliki energi, oleh karena itu, jika partikel subatom adalah benda pada saat yang sama, maka massa m dan energi E adalah setara, seperti yang ditunjukkan oleh persamaan:

E = mc 2

Di sini c mewakili kecepatan cahaya dalam ruang hampa.

Selain itu, karena sifatnya seperti gelombang, partikel bukanlah objek titik yang lintasannya dapat diikuti seperti lintasan bola bilyar. Fakta yang mengejutkan adalah bahwa hanya probabilitas bahwa partikel tersebut berada pada posisi tertentu yang dapat diketahui.

Cabang-cabang fisika modern

Fisika modern meluas ke beberapa cabang, terkait erat, di antaranya perlu disebutkan:

Relativitas

Ini mendalilkan bahwa hukum fisika adalah sama terlepas dari kerangka acuan yang digunakan, serta fakta bahwa kecepatan cahaya adalah konstan dalam ruang hampa untuk setiap pengamat, bahkan jika ia memiliki gerakan.

Mekanika kuantum

Ini berkaitan dengan perilaku materi pada skala atom dan partikel yang menyusunnya, mengingat energi terkuantisasi, yang berarti bahwa ia tidak muncul dalam nilai yang sewenang-wenang, tetapi dalam kelipatan kuantitas: kuantum.

Demikian juga, ia merenungkan bahwa cahaya dan materi menunjukkan sifat ganda: gelombang dan partikel. Cahaya adalah gelombang elektromagnetik, dan pada saat yang sama sebuah partikel, yang disebut foton, yang energinya E berbanding lurus dengan frekuensi f:

E = h f

Dimana h adalah konstanta Planck, yang nilainya dalam satuan Sistem Internasional adalah: 6.62607015 × 10 -34 J s

Fisika atom

Ini berfokus pada mempelajari sifat-sifat atom, konstituen penting materi, serta interaksi yang terjadi di antara mereka dan antara atom dan cahaya.

Fisika nuklir

Atom memiliki struktur yang terdiri dari inti dan elektron dalam orbital di sekitarnya. Nukleus memiliki, tidak hanya hampir semua massa atom, tetapi juga sifat-sifat yang memberikan setiap unsur individualitasnya. Fisika nuklir bertanggung jawab untuk mempelajari sifat dan interaksinya.

Fisika partikel

Ada alam semesta partikel pada tingkat subatomik, yang ciri-ciri dan interaksinya dipelajari oleh fisika partikel.

Partikel diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar: boson dan fermion, yang pertama bertanggung jawab untuk memediasi interaksi mendasar, seperti elektromagnetik melalui foton. Kelompok kedua termasuk partikel material seperti elektron.

Kosmologi

Pelajari asal usul dan evolusi alam semesta, yang diatur oleh cahaya dan partikel yang membentuk materi.

Perbedaan antara fisika modern dan fisika klasik

Fisika klasik lebih akrab dan dekat, dalam artian menjelaskan secara memuaskan dunia makroskopik dan perilaku objek pada kecepatan rendah.

Perbedaan lain yang relevan adalah ada besaran yang dalam fisika modern terkuantisasi, seperti energi dan momentum, sedangkan dalam fisika klasik mereka mengambil nilai apa pun.

Akhirnya, dalam fisika klasik, massa dan energi adalah dua besaran yang berbeda, yang dihubungkan oleh fisika cararn melalui kecepatan cahaya dalam persamaan Einstein yang terkenal yang disebutkan di atas:

E = mc 2

Ilmuwan Fisika cararn dan kontribusinya

Ilmuwan fisika cararn yang paling penting, berkumpul di konferensi V Solvay, yang diadakan di Brussel pada tahun 1927

Max Planck (1858-1947)

Dia adalah orang pertama yang mengusulkan keberadaan kuantum energi, sebagai satu-satunya cara untuk menjelaskan radiasi benda hitam secara memuaskan, itulah sebabnya dia dianggap sebagai bapak teori kuantum.

Albert Einstein (1879-1955)

Einstein adalah pencipta teori relativitas. Karya pertamanya pada subjek diterbitkan pada tahun 1905 dan yang kedua pada tahun 1916, tetapi dia tidak dianugerahi Hadiah Nobel untuk mereka, tetapi untuk penjelasannya tentang efek fotolistrik di mana dia mengusulkan bahwa partikel pembawa interaksi elektromagnetik adalah foton..

Niels Bohr (1885-1962)

Dia merancang model atom kuantum pertama, dengan mengusulkan bahwa elektron hanya dapat menempati orbital yang momentumnya merupakan kelipatan bilangan bulat h / 2π. Ketika elektron berubah dari satu orbital ke orbital lain, energinya juga bervariasi menurut kuanta, setara dengan perbedaan energi antara keadaan akhir dan keadaan awal.

Werner Heisenberg (1901-1976)

Dia terkenal karena prinsip ketidakpastian yang menyandang namanya, tetapi dia juga memberikan kontribusi besar pada perumusan matematis mekanika kuantum.

Erwin Schrodinger (1887-1961)

Dia merancang model atom berdasarkan mekanika kuantum, tetapi kontribusinya yang paling menonjol adalah persamaan gelombang yang menyandang namanya, yang melaluinya dimungkinkan untuk mengevaluasi probabilitas bahwa sebuah elektron berada dalam posisi tertentu.

Tegangan normal: terdiri dari apa, bagaimana cara menghitungnya, contoh
Permitivitas listrik – apa itu, rumus, percobaan
Kalor sensibel: konsep, rumus, dan latihan yang diselesaikan
Konduktor listrik – karakteristik, jenis, contoh