Prinsip Ketidakpastian Heisenberg

PRINSIP KETIDAKPASTIAN HEISENBERG

Fisika modern dan klasik memiliki konsep yang setara. Dalam fisika modern materi yang dibahas melibatkan partikel yang bergerak cepat pada skala atom atau subatom. Sedangkan fisika klasik kebalikannya. Contoh teori fisika klasik yaitu menganggap bahwa cahaya adalah gelombang. Pernyataan Maxwell bahwa cahaya (sinar tampak) adalah gelombang elektromagnetik menandai awal dari perkembangan fisika modern. Setelah teori Maxwell, muncul percobaan efek fotolistrik oleh Albert Einstein pada tahun 1905, di mana cahaya yang menyinari atom mengeksitasi elektron untuk melejit keluar dari orbitnya dan percobaan Louis de Broglie pada tahun 1924, yang mengungkapkan bahwa elektron memiliki sifat dualisme gelombang partikel. Saat ini diakui bahwa semua benda memiliki sifat gelombang dan partikel berkat temuan pengujian yang dilakukan oleh Albert Einstein, Louis de Broglie, dan ilmuwan lainnya (walaupun fenomena ini hanya dapat dideteksi dalam skala kecil, seperti atom). Ketidakpastian Heisenberg adalah salah satu dari banyak teori yang dikemukakan oleh para ilmuwan untuk menjelaskan terjadinya dualisme gelombang-partikel. Oleh karena itu, kami akan membahas Prinsip Ketidakpastian Heisenberg dalam essai ini. 

Fisikawan Jerman Werner Karl Heisenberg lahir di Jerman pada tahun 1901. Beliau dikenal sebagai seseorang yang cerdas. Werner Heisenberg lulus dengan gelar doktor dalam fisika teoritis dari Universitas Munich pada usia 22 tahun. Werner Heisenberg membuat karya penting yang berbeda dari rumus Newton dalam hal prinsip intinya. Teori barunya dapat berlaku untuk semua sistem fisika. 

Menurut Prinsip Ketidakpastian Heisenberg, tidak mungkin mengukur dua besaran secara bersamaan, seperti posisi dan momentum partikel. Artinya, ketika kedua hal itu dilakukan secara Bersama kita tidak bisa mendapatkan nilai dari kedua besaran tersebut, dan apabila pada saat bersamaan kita tidak melakukan pengukuran jelas maka kita juga tidak menemukan kedua besaran tersebut. Bisa juga dibilang salah satu dasar penting pada fenomena kuantum sampai bagian mekanika kuantum sehingga menyatakan ada ketidakpastian yang melekat dalam tindakan untuk mengukur variable suatu partikel. 

Prinsip ketidakpastian Heisenberg adalah landasan pada mekanika kuantum yang menjelaskan mengapa seorang ilmuwan tidak bisa mengukur beberapa variabel kuantum sekaligus. Heisenberg mengklaim jika bahwa mengukur posisi dan momentum objek kuantum adalah mustahil. Prinsip ini muncul dari sifat dualisme gelombang – partikel. 

Misalnya pada bola tenis yang menggelinding di atas meja. Posisi dan momentum dari bola billiard ini bisa dihitung dengan pasti, tapi tidak dengan partikel seukuran atom dan sub atom. Setiap ada peningkatan ketidakpastian dari kecepatan partikel. Contohnya pada kasus pengukuran posisi dari electron. Proses pengukuran posisi ini elektron ditembakkan agar mereka bertabrakan, menjauh dari sumbernya, dan akhirnya bergerak ke arah perangkat penangkap foton. Foton disebut sebagai partikel yang membawa momentum terhingga ( finite), jadi akan terjadi pertukaran momentum dengan elektron setelah tumbukan. Setiap kali pengukuran posisi dari partikel akan meningkatkan ketidakpastian terhadap nilai momentum elektron. 

Bohr dan Werner Heisenberg melakukan percobaan hipotetis pada tahun 1920-an untuk melihat seberapa tepat seseorang dapat memprediksi perilaku partikel subatom. Momentum partikel (p = mv) dan posisi (x) adalah variabel yang diukur. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa akan selalu ada beberapa derajat ketidakpastian pengukuran dalam pengukuran sehingga hasil kali ketidakpastian dalam posisi, ∆𝑥, dan ketidakpastian dalam momentum, ∆𝑝, adalah 

∆𝑥∆𝑝 ≥ ℎ 4𝜋 

Persamaan inilah yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg, yang menyatakan tidak mungkin untuk secara bersamaan mengukur posisi elektron dengan akurasi yang tinggi. Dengan kata lain, jika diketahui bagaimana partikel ini datang dengan tepat, maka letak partikel tidak dapat diketahui dengan tepat. Jika lokasi partikel diketahui dengan tepat, maka dari mana partikel ini datang atau kemana perginya tidak dapat diketahui dengan tepat. 

Gambar : Prinsip ketidakpastian ditafsirkan secara grafis 

Beberapa gelombang dengan panjang gelombang yang berbeda (kiri) dapat bergabung membentuk paket gelombang (kanan). Superposisi dari panjang gelombang yang berbeda menghasilkan panjang gelombang rata-rata (λAV) dan menyebabkan paket gelombang menjadi lebih terlokalisasi (∆𝑥) daripada gelombang individu. Semakin banyak jumlah panjang gelombang yang bergabung, semakin tepat partikel terkait dapat ditemukan, yaitu semakin kecil ∆𝑥. Namun, karena masing-masing panjang gelombang dihubungkan dengan nilai momentum yang berbeda sesuai dengan persamaan de Broglie, maka semakin besar ketidakpastian dalam momentum yang dihasilkan. 

Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa bahwa Prinsip Ketidakpastian Heisenberg adalah prinsip dasar fisika kuantum, juga berfungsi sebagai dasar untuk pemahaman awal tentang ketidakpastian mendasar seputar kemampuan eksperimen untuk mengukur banyak variabel kuantum secara bersamaan. Mencoba untuk menentukan posisi suatu partikel dasar untuk tingkat akurasi tertinggi. hubungan antara ketidakpastian posisi dan momentum ini muncul karena ekspresi dari fungsi gelombang dalam dua sesuai basis adalah transformasi Fourier dari satu sama lain (yaitu, posisi dan momentum adalah variable konjugat). Sebuah tradeoff sama antara varians Fourier konjugat muncul di mana pun Fourier analisis diperlukan, misalnya dalam gelombang suara. Sebuah nada murni adalah lonjakan tajam pada frekuensi tunggal. Transformasi Fourier memberikan bentuk gelombang suara dalam domain waktu, yang merupakan gelombang sinus sepenuhnya terdelokalisasi. 

Kelompok 6 :

M. Toha Hasan 210603110062 

Nurul Yulaichah Salma Salsabila 210603110063 

Tiara Fatimatul Ulumiah 210603110067 

Miftakhul Firdausi Pratiwi 210603110094

DAFTAR PUSTAKA 

Abdullah Sani, Ridwan, Muhammad Kadri.2017.Fisika Kuantum.Jakarta:PT Bumi Aksara.

Afifah,dkk. 2019.Fisika Kuantum Ketidakpastian Heisenberg. Makalah.Universitas Padang. 

Cassidy, David Charles.1922.Ketidakpastian: Kehidupan dan Ilmu Pengetahuan Werner Heisenberg. New York : WH Freeman and Company. 

Halim,A, Fitri Herliana.2020.Pengantar Fisika Kuantum.Aceh:Syiah Kuala University Press. 

Heisenberg, Werner.1930.Prinsip Fisika Teori Kuantum. Diterjemahkan oleh Carl Eckart dan Frank C. Hoyt. Kota New York : Dover. 

M. Juwono, Alamsyah. 2017. Pendahuluan Fisika Kuantum. Malang: UBMedia. 

Subagiyo, Lambang, Atin Nuryadin.2018.Pengantar Fisika Kuantum.Samarinda:Mulawarman University PRESS.