Penjelasan Secara Mendalam Tentang Mekanika Kuantum
Teori Sains

Penjelasan Secara Mendalam Tentang Mekanika Kuantum

Penjelasan Secara Mendalam Tentang Mekanika Kuantum – Mekanika kuantum merupakan agen dasar fisika yang dipakai buat menarangkan sistem molekul serta subatom. Rancangan mekanika kuantum dipakai buat mengambil alih mekanika klasik. Mekanika kuantum terletak dalam superposisi kuantum alhasil tidak berpadanan dengan fisika klasik. Mekanika kuantum dipakai buat menata kerangka referensi matematika buat fisika molekul, fisika molekular, kimia komputasi, kimia kuantum, fisika elemen, serta fisika nuklir. Rancangan utam yang dikemukakan dalam mekanika kuantum merupakan filosofi ajang kuantum serta fisika kuantum serta kenisbian biasa. Statment biasa dari mekanika kuantum merupakan kalau tenaga itu tidak berkelanjutan, namun tertata dalam paket ataupun kuanta yang diskrit.

Penjelasan Secara Mendalam Tentang Mekanika Kuantum

Penjelasan Secara Mendalam Tentang Mekanika Kuantum
kompas.com

thebigvantheory – Asal usul mekanika kuantum bertumbuh dari penanganan Max Planck tahun 1900 pada permasalahan radiasi benda- hitam( dikabarkan 1859) serta paper Albert Einstein tahun 1905 yang menawarkan filosofi berbasis- kuantum buat menarangkan dampak fotolistrik( dikabarkan 1887). Filosofi kuantum lama dimengerti dengan cara mendalam pada medio 1920- an. Filosofi ini diformulasikan dalam bermacam metode matematika yang dibesarkan. Salah satunya, suatu guna matematika ialah guna gelombang, membagikan data hal amplitudo kebolehjadian dari posisi, momentum, serta properti raga yang lain dari suatu elemen.

Aplikasi berarti dari filosofi kuantum antara lain merupakan besi berani superkonduktor, diode pancaran sinar( LED), laser, transistor serta semikonduktor semacam prosesor mikro, pembayangan riset serta kedokteran semacam magnetic resonance imaging serta kaca pembesar elektron.

Baca juga : Penjelasan Tentang Individualitas gravitasi

Pelacakan ilmu mengenai sinar diawali pada era ke- 17 serta 18, kala para akademikus semacam Robert Hooke, Christiaan Huygens serta Leonhard Euler mengajukan filosofi gelombang sinar berplatform observasi penelitian. Tahun 1803, Thomas Young, polymath berkebangsaan Inggris, melaksanakan eksperimen celah- ganda yang esoknya beliau jelaskan pada paper bertajuk On the nature of light and colours. Eksperimen ini memainkan andil berarti dalam sokongan pada filosofi gelombang sinar.

Tahun 1838, Michael Faraday menciptakan cahaya katode. Riset ini setelah itu diiringi oleh statment permasalahan radiasi benda- hitam tahun 1859 yand dikemukakan oleh Gustav Kirchhoff, petunjuk oleh Ludwig Boltzmann tahun 1877 kalau kondisi tenaga suatu sistem fisika bisa berbentuk diskret, serta anggapan kuantum tahun 1900 oleh Max Planck. Pada tahun 1900, Max Planck memberitahukan ilham kalau tenaga teradiasi serta terserap dalam” kuanta” diskret( ataupun paket- paket tenaga). Ilham ini dengan cara spesial dipakai buat menarangkan edaran keseriusan radiasi yang dipancarkan oleh barang gelap.

Tahun 1896, Wilhelm Wien dengan cara empiris memastikan hukum penyaluran radiasi benda- hitam, setelah itu diketahui dengan julukan Hukum Wien. Ludwig Boltzmann dengan cara bebas pula memperoleh hasil ini dengan sebagian estimasi dari pertemuan Maxwell. Tetapi, hasilnya cuma asi pada gelombang besar serta melalaikan radiansi pada gelombang kecil. Esoknya, Planck membenarkan bentuk ini memakai pemahaman statistik Boltzmann buat termodinamika serta mengajukan apa yang dikala ini diucap selaku Hukum Planck, yang membidik pada pengembangan mekanika kuantum.

Baca juga : Urgensi Komunikasi Sains

Pada tahun 1905, Albert Einstein menarangkan dampak fotolistrik dengan merumuskan kalau tenaga sinar tiba dalam wujud kuanta yang diucap foton. Dekat tahun 1900- 1910, filosofi molekul serta filosofi korpuskular sinar awal kali diperoleh selaku kenyataan ilmu; filosofi ini dengan cara berentetan bisa diamati selaku filosofi kuantum dari zat serta radiasi elektromagnetik.

Di antara mereka yang awal kali menekuni kejadian kuantum di alam merupakan Arthur Compton, C. V. Raman, serta Pieter Zeeman, masing- measing mereka mempunyai julukan dampak kuantum dari julukan mereka. Robert Andrews Millikan menekuni dampak fotolistrik dengan cara penelitian, serta Albert Einstein meningkatkan filosofi buat itu. Pada durasi yang serupa, Ernest Rutherford dengan cara penelitian menciptakan bentuk molekul nuklir, serta Niels Bohr meningkatkan filosofi bentuk molekul kepunyaannya, yang esoknya dikonfirmasi oleh penelitian Henry Moseley. Tahun 1913, Peter Debye meluaskan filosofi bentuk molekul Niels Bohr, memberitahukan jalur oval, rancangan yang pula dipublikasikan oleh Arnold Sommerfeld. Teori- teori di atas, walaupun berhasil, namun amat fenomenologikal: tidak terdapat uraian nyata buat kuantisasi. Mereka diketahui selaku filosofi kuantum lama.

Bagi Planck, masing- masing bagian tenaga( E) berbanding lurus dengan frekuensinya(ν):

dengan h merupakan konstanta Planck.

Planck dengan cara berhari- hati berkeras hati kalau ini cumalah pandangan cara absopsi serta emisi radiasi simpel serta tidak terdapat hubungannya dengan kenyataan fisika radiasi itu sendiri. Tampaknya, beliau menyangka anggapan kuantumnya merupakan kiat matematika buat memperoleh balasan yang betul. Walaupun sedemikian itu, tahun 1905 Albert Einstein menerjemahkan anggapan kuantum Planck serta memakainya buat menarangkan dampak fotolistrik, dimana sinar cahaya pada sebagian barang bisa melepas elektron dari material. Beliau memenangkan Hadiah Nobel Fisika tahun 1921 buat penelitiannya ini.

Einstein lebih jauh meningkatkan ilham ini buat membuktikan kalau gelombang elektromagnetik semacam sinar pula bisa dipaparkan selaku elemen( esoknya diucap foton), dengan kuantum tenaga diskret yang terkait dari frekuensinya.

Dasar- dasar mekanika kuantum dibuat sepanjang medio dini era ke- 20 oleh Max Planck, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Louis de Broglie, Arthur Compton, Albert Einstein, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Enrico Fermi, Wolfgang Pauli, Max von Laue, Freeman Dyson, David Hilbert, Wilhelm Wien, Satyendra Nath Bose, Arnold Sommerfeld, serta lain- lain. Pemahaman Kopenhagen Niels Bohr diperoleh dengan cara besar.

Pada tahun 1920- an, pengembangan dalam mekanika kuantum menjadikannya kesimpulan standar buat fisika molekul. Masa panas 1925, Bohr serta Heisenberg mempublikasikan hasil yang mendekati filosofi kuantum lama. Buat mengatakan sikap seperti- partikel dalam sebagian cara serta pengukuran, kuanta sinar kesimpulannya diucap foton( 1926).

Pada tahun 1930, mekanika kuantum terus menjadi disatukan serta diformalkan lewat hasil kegiatan David Hilbert, Paul Dirac serta John von Neumann dengan pengepresan lebih ke pengukuran, serta pemikiran filosofis hal pengamatnya. Dari itu timbul pada patuh ilmu terkini semacam kimia kuantum, elektronika kuantum, optika kuantum, serta ilmu data kuantum. Pengembangan modern- nya yang hipotetis antara lain filosofi senar serta filosofi gaya tarik bumi kuantum. Filosofi ini pula membagikan kerangka dasar untuk bagan periodik modern, serta menarangkan sikap molekul sepanjang berikatan kimia serta gerakan elektron pada semikonduktor, serta oleh sebab itu memainkan andil berarti dalam banyak teknologi modern.

Walaupun mekanika kuantum dibuat buat menarangkan bumi barang amat kecil, tetapi filosofi ini pula dibutuhkan buat menarangkan sebagian kejadian makroskopik semacam superkonduktor, serta superfluida.

Tutur kuantum berawal dari bahasa Latin yang berarti” seberapa besar” ataupun” seberapa banyak”. Dalam mekanika kuantum beliau merujuk pada sesuatu dasar diskret yang nempel pada besaran fisika khusus semacam tenaga suatu molekul pada durasi bungkam( amati Gbr 1). Ditemui kalau elemen ialah paket- paket tenaga diskret dengan properti seperti- gelombang mendesak aspek fisika yang menekuni sistem molekul serta subatom yang dikala ini diketahui dengan mekanika kuantum. Aspek ini membagikan kerangka matematika untuk banyak aspek fisika serta kimia yang lain, tercantum antara lain fisika barang terkondensasi, fisika fasa padat, fisika molekul, fisika molekuler, fisika komputasi, kimia komputasi, kimia kuantum, fisika elemen, kimia nuklir, serta fisika nuklir. Sebagian pandangan dasar filosofi ini sedang dipelajari hingga saat ini.

Mekanika kuantum berarti buat menarangkan sikap sistem pada rasio molekul ataupun lebih kecil. Bila watak fisika molekul cuma dipaparkan oleh mekanika klasik, elektron tidak hendak memutari inti atom, sebab elektron yang memutari melepas radiasi( dampak aksi melingkar) serta kesimpulannya hendak beradu dengan inti atom sebab kehabisan tenaga ini. Kerangka ini tidak bisa menarangkan kemantapan molekul. Pada tampaknya, elektron mengitari inti atom dengan orbital gelombang- partikel yang tidak pasti, tidak tentu serta probabilistik, melawan anggapan lama mekanika klasik serta elektromagnetisme.

Mekanika kuantum pada awal mulanya dibesarkan buat membagikan uraian serta cerita yang lebih bagus mengenai molekul, paling utama perbedaannya dalam cakupan sinar yang dilepaskan oleh isotop dari bagian kimia yang berlainan, pula elemen subatomik. Singkatnya, bentuk molekul mekanika kuantum dengan berhasil yang tidak bisa dipaparkan mekanika klasik serta elektromagnetisme.

Formulasi matematis mekanika kuantum dibesarkan oleh Paul Dirac, David Hilbert, John von Neumann, serta Hermann Weyl. Kondisi yang bisa jadi dari sesuatu sistem mekanika kuantum dilambangkan selaku vektor dasar( diucap selaku vektor kondisi).

Dalam mekanika kuantum, kondisi suatu sistem pada durasi khusus dipaparkan dengan guna gelombang lingkungan, pula diucap dengan vektor kondisi pada vektor ruang lingkungan.

Prinsip ketidakpastian Heisenberg mengkuantifisasi ketidakmampuan dalam mencari posisi elemen dengan cara akurasi.

Sepanjang pengukuran, di bagian lain, pergantian guna gelombang dini ke guna gelombang selanjutnya tidak bisa didetetapkan, tidak bisa diprediksi( random). Imitasi evolusi- waktu bisa diamati disini.

Pertemuan gelombang berganti bersamaan durasi. Pertemuan Schrödinger menarangkan gimana guna gelombang berganti kepada durasi, mendekati semacam hukum kedua Newton pada mekanika klasik. Pertemuan Schrödinger memperkirakan kalau pusat paket gelombang hendak beralih lewat ruang pada kecekatan konsisten( semacam elemen klasik tanpa style yang bertugas padanya). Tetapi, paket gelombang pula menabur bersamaan durasi, berarti posisi jadi tidak pasti.

Mekanika kuantum sudah berhasil dalam menarangkan bermacam fitur di alam sarwa. Mekanika kuantum kerap kali jadi salah satunya perlengkapan yang terdapat yang bisa menarangkan sikap orang dari elemen subatomik yang membuat seluruh wujud zat( elektron, proton, neutron, foton, dsb). Mekanika kuantum pengaruhi filosofi kabel, calon buat filosofi seluruh suatu( amati reduksionisme).

Mekanika kuantum pula amat berarti buat menguasai gimana molekul orang berasosiasi dengan cara kovalen membuat anasir. Aplikasi mekanika kuantum ke kimia diketahui dengan kimia kuantum. Mekanika kuantum relativistik dengan cara matematis bisa menarangkan beberapa besar kimia. Mekanika kuantum bisa membagikan uraian kuantitatif pada cara jalinan ion serta jalinan kovalen dengan dengan cara akurat membuktikan anasir mana yang dengan cara tenaga lebih menarik ke yang lain bersama besaran energinya. Lebih jauh lagi, beberapa besar kalkulasi kimia komputasi modern memercayakan mekanika kuantum. Banyak teknologi modern bekerja pada rasio dimana dampak kuantum mempengaruhi penting.

Banyak perlengkapan modern didesain memakai mekanika kuantum. Sebagian ilustrasinya merupakan laser, transistor( pula mikrocip), kaca pembesar elektron, serta magnetic resonance imaging( MRI). Riset semikonduktor mendesak temuan diode serta transistor, bagian- bagian yang tidak bisa dipisahkan dari sistem elektronika, pc, serta perlengkapan telekomunikasi modern. Aplikasi yang lain merupakan diode pancaran sinar( LED) yang ialah pangkal sinar dengan kemampuan besar. Banyak perlengkapan elektronik bekerja dengan dampak quantum tunneling. Apalagi timbul pada saklar lampu yang simpel. Saklar tidak hendak bertugas bila elektron tidak bisa melampaui gorong- gorong kuantum lewat susunan oksidasi pada dataran kontak metal. Cip ingatan cepat pada USB drive memakai quantum tunneling buat menghilangkan sel memorinya. Sebagian perlengkapan ketahanan diferensial minus pula memakai dampak quantum tunneling, semacam resonant tunneling diode. Tidak semacam diode lazim, arusnya dibawa oleh resonant tunneling lewat 2 halangan potensial( amati lukisan di sisi). Sikap resistensi negatifnya cuma bisa dimengerti dengan mekanika kuantum: Kala situasi terbatas naik mendekati tingkatan Fermi, arus gorong- gorong bertambah. Kala telah melalui, arusnya turun. Mekanika kuantum berarti buat merancang perlengkapan semacam ini.

Para akademikus dikala ini lagi mempelajari buat mencari tata cara sangat bagus buat memalsukan kondisi kuantum. Upaya yang dikala ini dicoba merupakan pengembangan kriptografi kuantum, yang dengan cara abstrak bisa menjamin pengiriman data dengan cara nyaman.

Konsep yang lebih jauh merupakan pengembangan pc kuantum, yang rencananya dipakai buat melaksanakan kewajiban komputasi khusus dengan kecekatan jauh melampaui pc lazim. Ternyata memakai bit lazim, pc kuantum memakai qubits, bisa dipakai di kondisi superposisi. Poin riset yang lain yang lagi dicoba merupakan teleportasi kuantum yang berkutat dengan metode buat mengirim data kuantum pada jarak yang leluasa.

Walaupun mekanika kuantum pada biasanya dipakai pada zat serta tenaga pada tataran atomik, sebagian sistem bersikap mekanika kuantum pada rasio besar. Superfluiditas, gerakan zat alir tanpa friksi pada temperatur mendekati mutlak nihil, merupakan salah satu ilustrasi yang biasa. Sedemikian itu pula dengan kejadian superkonduktivitas, gerakan elektron gas tanpa friksi pada material berkonduksi( arus listrik) pada temperatur yang lumayan kecil. fractional quantum hall effect is a topological ordered state which corresponds to patterns of long- range quantum entanglement. Kondisi dengan lapisan topologi yang berlainan( ataupun pola yang berlainan dari keikutsertaan jarak jauh) tidak bisa berganti jadi satu serupa lain tanpa peralihan tahap.

Filosofi kuantum pula membagikan cerita cermat untuk banyak kejadian yang tadinya tidak bisa dipaparkan, semacam radiasi benda- hitam serta kemantapan orbital elektron pada molekul. Ilmu ini pula membagikan cerminan pada banyak sistem hayati semacam reseptor bau serta bentuk protein. Riset terkini hal asimilasi sudah membagikan fakta kalau hubungan kuantum memainkan andil berarti pada cara dasar pada tumbuhan serta banyak makhluk bernyawa yang lain. Fisika klasik kerap kali pula bisa membagikan ditaksir yang bagus semacam fisika kuantum, biasanya pada permasalahan dengan elemen jumlah besar ataupun angka kuantum besar. Sebab formulasi klasik jauh lebih simpel serta gampang buat dihitung dari formulasi kuantum, ditaksir klasik dipakai serta lebih diseleksi kala suatu sistem lumayan besar buat menghasilkan dampak mekanika kuantum jadi kecil.

Kira terdapat suatu elemen leluasa. Dalam mekanika kuantum, ada oposisi gelombang- partikel, alhasil properti elemen bisa dipaparkan semacam properti gelombang. Oleh sebab itu, kondisi kuantumnya bisa diklaim selaku gelombang wujud leluasa serta membengkak ke seluruh ruang selaku guna gelombang. Posisi serta momentum elemen bisa dicermati. Prinsip ketidakpastian Heisenberg melaporkan kalau posisi serta momentum tidak bisa diukur simultan dengan cara akurasi. Tetapi, kita bisa mengukur posisi( saja) dari elemen yang beranjak leluasa, menghasilkan posisi eigenstate dengan guna gelombang yang amat besar( Muara sungai Dirac) pada posisi x khusus, serta nihil pada tempat yang lain. Bila kita melaksanakan pengukuran posisi pada guna gelombang ini, resultan x hendak menemukan kebolehjadian 100%( akurasi sempurna). Perihal ini diucap posisi eigenstate- atau, dalam sebutan matematikanya, generalized position eigenstate( eigendistribusi). Bila elemen terletak pada posisi eigenstate, hingga momentumnya tidak dikenal. Sedemikian itu pula, bila elemen terletak pada momentrum eigenstate, hingga letaknya tidak dikenal. Bila momentum eigenstate mempunyai wujud gelombang latar, hingga bisa ditunjukkan kalau jauh gelombang serupa dengan h atau p, dengan h merupakan konstanta Planck serta p merupakan momentum eigenstate.