10 Gambar Animasi Fisika yang Membantu Pehaman Hukum Fisika yang Terkenal

1. Difraksi Elektron Dua Celah

Fisikawan Perancis Louis de Broglie mengusulkan pada tahun 1924 bahwa elektron merupakan bagian lain dari materi, selain sebagai partikel materi, elektron juga memiliki sifat gelombang, seperti mempunyai panjang gelombang dan frekuensi. Kemudian pada tahun 1927 percobaan elektron bersifat sebagai gelombang dilakukan oleh C.J. Davisson dan Germer L.H. di New York dan dengan G.P. Thomson di Aberdeen, Skotlandia.

Untuk menjelaskan idenya ini kepada orang lain dan diri mereka sendiri, fisikawan sering menggunakan sebuah eksperimen, di mana mereka mengulan demonstrasi celah ganda Young dengan sinar elektron sebagai ganti cahaya. Seseuai dengan hukum mekanika kuantum, aliran partikel akan terbelah menjadi dua, dan aliran yang kecil akan mengganggu satu sama lain, meninggalkan pola yang sama yaitu terang dan gelap bergaris seperti yang dilemparkan oleh cahaya. Partikel akan bertindak seperti gelombang. Menurut sebuah artikel yang menyertainya dalam jurnal "Fisika Dunia", oleh editor majalah, Peter Rodgers, itu tidak sampai 1961 bahwa seseorang (Claus Jonsson dari Tübingen) melakukan percobaan ini di dunia nyata.

2. Eksperimen Galileo pada benda yang jatuh

Pada akhir 1500-an, semua orang tahu bahwa benda berat jatuh lebih cepat dari yang ringan. Setelah itu, Aristoteles juga mengatakan. Dan Pelajar Yunani kuno masih memegang itu sebagai teori yang tak tergoyahkan,  seperti itu tanda seberapa jauh ilmu telah menurun selama abad kegelapan.

Galileo Galilei, yang mengajar matematika di Universitas Pisa, cukup lancang untuk mempertanyakan pengetahuan umum. Cerita ini telah menjadi bagian dari cerita ilmu rakyat, ia dikenal sebagai orang yang menjatuhkan dua benda denag bobot yang berbeda dari Menara Miring Pisa dan menunjukkan bahwa mereka mendarat pada waktu yang sama. Tantangan untuk Aristoteles yang mungkin telah  membiaya Galileo, tapi dia telah menunjukkan pentingnya pengetahuan alam, bukan otoritas manusia, sebagai penentu akhir dalam hal ilmu pengetahuan.

3. Eksperimen tetesan-minyak Millikan

Eksperimen tetesan-minyak adalah pengukuran langsung pertama dan menarik dari muatan listrik dari sebuah elektron tunggal. Ini dilakukan awalnya pada tahun 1909 oleh fisikawan Amerika Robert A. Millikan. Menggunakan alat penyemprot parfum, ia menyemprotkan tetes kecil minyak ke dalam ruang transparan. Di piring atas dan bawah adalah logam tersambung ke baterai, membuat satu positif (merah dalam animasi) dan negatif lainnya (biru dalam animasi). 

Karena setiap tetesan memerlukan sedikit listrik statis karena perjalanan melalui udara, kecepatan gerak yang dapat dikendalikan dengan mengubah tegangan di piring. Ketika ruang antara pelat logam terionisasi oleh radiasi (misalnya, sinar X), elektron dari udara menempel ditetesan minyak, menyebabkan mereka untuk memperoleh muatan negatif. Millikan mengamati tetes demi tetes, berbagai tegangan dan mencatat efeknya. Setelah banyak pengulangan ia menyimpulkan bahwa beban hanyalah nilai tetap tertentu. Bagian terkecil dari bagian tersebut tak lain adalah muatan elektron tunggal.

4. Dekomposisi sinar matahari dengan prisma oleh newton

Isaac Newton lahir ditahun Galileo meninggal. Dia lulus dari Univeritas Trinity, Cambridge, pada tahun 1665, kemudian bersembunyi di rumah selama beberapa tahun menunggu wabah diluar. Dia tidak memiliki kesulitan menjaga dirinya dari wabah yang menyerang.

Teori umum menyatakan bahwa cahaya putih adalah bentuk paling murni ( Teori Aristoteles ) dan sinar yang berwarna terang dapat dirubah menjadi berbagai warna. Untuk menguji hipotesis ini, Newton menyinar seberkas sinar matahari melalui prisma kaca dan menunjukkan bahwa didekomposisi menjadi spektrum pada dinding. Semua Orang tentu sudah tahu tentang pelangi, tapi mereka anggap hanyalah fenomena yang cantik. Sebenarnya, Newton menyimpulkan, bahwa warna warna, merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu merupakan susunan warna dari sinar cahaya putih.

5. Percobaan Interferensi cahaya oleh Young

Newton tidak selalu benar. Melalui berbagai argumen, ia pindah mainstream ilmiah terhadap keyakinan bahwa cahaya merupakan semata mata partikel daripada gelombang. Pada tahun 1803, Thomas Young, seorang dokter dan fisikawan Inggris, mempunyai ide untuk percobaan. Dia memotong lubang di jendela penutup, kemudian ditutupi dengan sepotong tebal kertas ditusuk dengan lubang jarum kecil dan meggunakan cermin untuk mengalihkan sinar tipis yang datang. Lalu ia mengambil "secarik kartu, sekitar satu sampai tiga puluh inci lebarnya" dan memegangnya di celah sempit tepi di jalur datangnya cahaya, membaginya dalam dua. Hasilnya adalah bayangan pita terang dan gelap, sebuah fenomena yang dapat dijelaskan jika cahaya berinteraksi seperti gelombang. Pitaterang muncul di mana dua puncak tumpang tindih, saling memperkuat; pita gelap yang ditandai dimana puncak sebuah baris yang lewat menetralisir satu sama lain.

Demonstrasi sering diulang selama bertahun-tahun menggunakan kartu dengan dua lubang untuk membagi sinar. Percobaan ini disebut percobaan celah ganda yang menjadi standar untuk menentukan gerakan seperti gelombang, sebuah fakta yang menjadi sangat penting abad kemudian ketika teori kuantum dimulai.

6. Percobaan batang torsi Cavendish
Percobaan ini dilakukan pada tahun 1797-1798 oleh ilmuwan Inggris Henry Cavendish. Dia mengikuti metode dan alat yang dibuat dan pendahulunya yang satu senegara, yaitu ahli geologi John Michell, yang meninggal pada tahun 1793. Alat yang digunakan adalah torsi keseimbangan, pada dasarnya terbentang kawat yang mendukung bobot bola. Tarikan antara pasangan bobot menyebabkan kawat sedikit memutar, yang dengan demikian memungkinkan perhitungan pertama dari nilai konstanta G. Percobaan gravitasi ini dikenal sebagai penentuan berat bumi karena penentuan G diizinkan perhitungan massa bumi.

7. Pengukuran lingkar bumi oleh Eratosthenes '

Didaerah Syene (sekarang Aswan), sekitar 800 km (500 mil) tenggara dari Alexandria di Mesir, sinar matahari jatuh vertikal pada siang hari di balik matahari musim panas. Eratosthenes, yang lahir pada tahun 276 SM, mencatat bahwa di Alexandria, pada tanggal dan waktu yang sama, sinar matahari jatuh pada sudut sekitar 7 ° dari vertikal. Dia menganggap benar jarak Matahari sangat besar; Oleh karena itu sinarnya praktis sejajar ketika mereka mencapai Bumi. Mengingat perkiraan jarak antara dua kota, ia mampu menghitung keliling Bumi. Meskipun panjang yang tepat dari unit arena yang ia digunakan diragukan, dan keakuratan hasil nya masih belum pasti, tetapi selisinya hanya bervariasi sebesar 0,5 menjadi 17 persen dari nilai yang didapat oleh para astronom modern.

8. Percobaan  bola bergulir ke bawah pada bidang miring oleh  Galileo

Galileo terus menyempurnakan ide-idenya tentang obyek bergerak. Dia mengambil papan dengan panjang 12 hasta dan dengan lebar setengah hasta (sekitar 20 kaki dengan 10 inci) dan memotong alur, lurus dan sehalus mungkin di tengahnya. Dia menurunkan bola kuningan dari atas dan turun melalui bidang miring, waktu penurunan dihitung dengan menggunakan jam air, yaitu sebuah wadah besar yang dikosongkan melalui tabung tipis ke dalam gelas. Setelah masing-masing berjalan ia akan menimbang air yang telah mengalir keluar  dan  waktu yang ditempuh bola kuningan dan membandingkannya dengan jarak yang telah ditempuh bola 

Aristoteles akan meramalkan bahwa kecepatan bola bergulir konstan, men dua kali waktu dalam perjalanan, sama dengan dua kali jarak itu dilalui. Galileo mampu menunjukkan bahwa jarak sebenarnya berbanding dengan kuadrat waktu, dua kalikan kan lagi dan bola akan pergi sejauh empat kali. Hal ini disebabkan bola itu terus-menerus dipercepat oleh gravitasi.

9. Penemuan  inti oleh Rutherford

Ketika Ernest Rutherford sedang bereksperimen dengan radioaktivitas di Universitas Manchester pada tahun 1911, atom umumnya diyakini terdiri dari gumpalan besar lembek  bermuatan listrik positif dengan elektron tertanam dalamnya yang terkenal dengan model "puding prem". Tapi ketika ia dan asistennya melepaska proyektil kecil bermuatan positif, yang disebut partikel alpha, pada lapisan tipis emas, mereka terkejut bahwa sebagian kecil dari mereka datang memantul kembali. Seolah-olah peluru telah memantul. 

Rutherford menghitung bahwa sebenarnya atom tidak begitu lembek. Sebagian besar massa harus terkonsentrasi di inti kecil, sekarang disebunukleus, dengan elektron melayang di sekitarnya. Dengan perubahan dari teori kuantum, gambar ini dari atom terus berlanjut hingga hari ini.

10. Pendulum  Foucault

Tahun lalu ketika para ilmuwan memasang bandul di atas Kutub Selatan dan menontonnya ayunan, mereka melakpercobaan yang sama yang dilakukan di Paris pada tahun 1851. Menggunakan kawat baja dengan panjang 220 kaki, ilmuwan Perancis Jean Bernard Léon Foucault menggantung 62 pound bola besi dari kubah Panthéon dan mengeset gerakan bergoyang-goyang maju mundur. Untuk menandai hasilnya ia menempelkan sebuah stylus untuk bola dan ditempatkan pada cincin pasir basah di lantai bawah.

Para penonton menyaksikan dengan kagum sebagai pendulum misterius muncul untuk memutar, meninggalkan jejak sedikit berbeda dengan masing-masing ayunan. Sebenarnya itu adalah lantai Panthéon yang perlahan-lahan bergerak, dan Foucault menunjukkan, lebih meyakinkan daripada sebelumnya, bahwa bumi berputar pada porosnya. Pada lintang Paris, jalan pendulum itu akan membuat rotasi searah jarum jam penuh setiap 30 jam, di belahan bumi selatan itu akan memutar berlawanan, dan di Khatulistiwa itu tidak akan berputar sama sekali. Di Kutub Selatan, sebagaimana yang dikonfirmasikan para ilmuwan modern  adalah 24 jam.