Pertanyan :
Asas
ketidakpastian Heisenberg berbunyi : “Tidak mungkin menentukan
posisi dan kecepatan elektron dalam satu waktu dengan ketelitian
yang tinggi. Jika suatu percobaan dibuat untuk menentukan posisi
elektron, maka kecepatannya tidak bisa ditentukan dengan pasti.
Begitu pula sebaliknya, jika dibuat percobaan untuk menentukan
kecepatan (momentum) elektron, maka posisinya menjadi berubah”.
Selama ini, ketika kita disuguhkan dengan pembuktian secara
matematis, yaitu dengan rumusnya yang terkenal :
Δx.Δp
> h
Akan
tetapi, bagaimana penjelasan secara realita (fisis) dan bukan
matematisnya, jarang dibahas di buku-buku sekolah. Lalu, bagaimana
penjelasan secara fisis dari asas ketidakpastian Heisenberg ?
Jawab
:
Pertama-tama,
kita bahas dulu konsep terlihatnya suatu benda oleh mata.
Sebagaimana yang sudah diketahui, kita dapat melihat suatu benda
(bola basket misalnya), adalah karena adanya cahaya yang terpantul
dari bola tersebut ke mata kita. Kita juga sudah tahu bahwa cahaya
selain dapat bertindak sebagai gelombang, juga dapat bertindak
sebagai partikel. Itu artinya, ada partikel-partikel cahaya yang
menumbuk bola tersebut, kemudian terpantul ke mata kita. Partikel
cahaya sangatlah kecil, sehingga kita dapat melihat bola dengan
sangat jelas.
Bagaimana
dengan benda yang lebih kecil daripada bola, kuman misalnya. Maka
caranya adalah dengan menyedikitkan jumlah cahaya yang masuk
sehingga lebih fokus, dan yang terpantul ke mata kita menjadi lebih
sedikit. Dengan sedikitnya jumlah partikel cahaya yang masuk, maka
kita dapat melihat kuman dengan jelas. Dalam hal ini, ukuran
partikel cahaya lebih kecil daripada ukuran kuman. Ini adalah
prinsip dasar dari mikroskop yang kita kenal.
Nah,
konsep yang sama dapat diterapkan untuk melihat elektron. Elektron
yang sekecil ini, dapat dilihat jika kita dapat memfokuskan partikel
cahaya yang masuk kepadanya (dengan menggunakan bantuan mikroskop
tentunya).
Akan
tetapi, masalah datang karena partikel cahaya ternyata memiliki
ukuran dan panjang gelombang yang lebih besar daripada elektron.
Akibatnya, jika kita gunakan partikel cahaya untuk melihat elektron,
maka hasilnya akan buram atau blur.
Solusinya
bagaimana ?
Gampang,
sebagaimana konsep dasar untuk melihat bola dan kuman, kita harus
menggunakan partikel yang lebih kecil daripada bola dan kuman untuk
melihatnya. Sehingga, untuk melihat elektron dengan jelas, kita
harus gunakan partikel “sinar” lain yang lebih kecil daripada
elektron.
Sinar
X dan sinar gamma terpilih sebagai kandidat terkuat untuk melihat
elektron karena ukurannya lebih kecil daripada elektron.
Masalah
baru muncul. Berdasarkan persamaan de Broglie, partikel yang
ukurannya atau panjang gelombangnya kecil, akan memiliki kecepatan
yang besar, sementara menurut persamaan energi kinetik (Ek) :
Ek
= ½ . m . v2
Partikel
yang kecepatannnya besar, berarti energi kinetiknya (Ek) juga besar.
Jadi, partikel yang panjang gelombangnya kecil artinya energinya
besar. Sehingga, energi dari sinar X atau sinar gamma tentunya lebih
besar daripada energi elektron (karena panjang gelombang kedua
partikel tersebut lebih pendek). Akibatnya, ketika “menumbuk”
elektron, kedua partikel ini menyebabkan elektron terpental dan
kecepatannya menjadi berubah. Dengan cara ini, memang kita dapat
menentukan posisi dimana elektron berada, namun kecepatannya sudah
berubah karena tertumbuk oleh partikel sinar X atau sinar gamma.
Itulah
sebabnya, mengapa kita tidak dapat mengukur posisi elektron
sekaligus kecepatannya dengan ketelitian yang tinggi pada waktu yang
sama.
@IF'38
