FI3103 Fisika Kuantum

Nama Mata kuliah : FI3103 Fisika Kuantum

Nama Dosen Pengampu : Prof. Freddy P. Zen, D.Sc

Review oleh : Hadyan Luthfan P (10215023)

FI3103 (Fisika Kuantum) merupakan mata kuliah wajib yang paling susah seru di fisika itb (ini bukan jebakan). Fisika kuantum diberi beban setara 4 SKS dengan 4 jam perkuliahan selama satu minggu. Keseruan mata kuliah ini diramaikan oleh dosen pengampu yang merupakan salah satu fisikawan paling hebat di Indonesia (dasar klaim tanpa data yang jelas, tapi silahkan gugling sendiri aja kepoin sehebat apa sih orang ini), Prof. Freddy P. Zen, atau singkatnya Prof. Zen. Alasan paling kuat memilih kelas Prof. Zen adalah karena beliau hanya mengajar di kelas ini saja di S1 Fisika ITB. Sisanya beliau mengajar mata kuliah S2 seperti Teori Relativitas Umum, Mekanika Kuantum, dan Teori Medan Kuantum (QFT coy).

Sebelum masuk kedalam materi perkuliahan, saya mau bahas dosennya dulu nih. Prof. Zen merupakan dosen senior penghuni ruangan “F P ZEN” di dekat taman fisika yang sangat disiplin. Disiplin soal waktu, soal sistematika penulisan persamaan matematis, dan etika tentunya. Untuk urusan waktu, beliau ini sangat strict terutama dalam hal keterlambatan. Jadi jangan coba-coba deh masuk kelas kalo beliau sudah ada didalam kelas duluan (pasti diusir). Prof. Zen adalah dosen penuh dengan “quotes”. Setiap selesai kelas fistum pasti ada aja quotes yang saya tulis di twitter atas nama Prof. Zen dan timeline saya jadi kelihatan keren.

Biasanya salah satu pertimbangan paling penting dalam memilih dosen adalah apakah dosen tersebut mudah dapat nilai bagus, atau sebalikya. Tapi ayolah, fistum itu udah dari sananya susah seru, jadi mau dosen siapa aja juga tetep aja perlu usaha lebih seru kok (tapi untuk soal perlu usaha lebih itu buat semua matkul juga sama kok hehe). Jadi Prof. Zen itu sebenernya baik nilai apa ngga? Tentu saja baik. Prof. Zen selalu mengingatkan bahwa beliau mengajar fistum itu bukan supaya beliau terlihat hebat (ya orang udah hebat dari sananya juga sih), tapi supaya kita dapat ilmunya. Beliau ngasih soal ujian ya pasti soal yang bisa dijawab sama mahasiswa dan beliau juga sering mengingatkan “kalo mahasiswa pantas dapat A, ya saya akan kasih nilai A!”. Setelah beberapa pertemuan dengan Prof. Zen di kelas fistum, saya langsung tau siapa dosen yang akan membimbing tugas akhir saya nanti (penyesalan biasanya datang belakangan).

Pertimbangan kedua adalah tentang cara atau style mengajar dosen. Kalau Prof. Zen ini style nya papan tulis banget. Beliau itu sering banget bilang kalo pekerjaan mengajar adalah pekerjaan manusia yang tidak akan tergantikan oleh robot karena melibatkan emosi pengajar dengan mahasiswanya. Beliau setiap masuk kelas (dengan ritme langkah yang cepat dan sangat khas), langsung nutup pintu kelas (gaada kata ampun buat mahasiswa yang ada diluar setelah pintunya tertutup), mengucapkan “assalamualaikum warrahmatullahi wabarakatuh dan selamat pagi”, dan LANGSUNG NURUNIN RUMUS di papan tulis sambil ngomong “yang lalu kita sudah bahas tentang…” dan begitu sampai akhir. Di sela-sela perkuliahan beliau memberi kesempatan mahasiswa buat bertanya. Nah disini adalah kesempatan besar karena yang saya rasakan, beliau itu ngajarnya singkat (untuk ukuran 2 jam sekali pertemuan) dan menyisakan waktu untuk menjawab pertanyaan mahasiswa. Karena dalam menjawab pertanyaan mahasiswa, Prof. Zen ini biasanya jawab dengan sangat mendetail. Jangan sungkan-sungkan nanya di kelas deh mumpung lagi diajarin sama orang hebat (kecuali kalo nanya diluar konteks ya, ini mah hati-hati aja nih).

Sekarang masuk ke materi. Secara materi, kelas fistum Prof. Zen dengan kelas sebelah sedikit berbeda (bahkan kalo belajar bareng sama kelas sebelah kok rasanya kaya kita belajar matkul yang berbeda). Kalo di kelasnya Prof. Zen ini, ada catatan kuliah yang bersumber dari catatan yang dibuat oleh beliau sendiri (sebutan populernya itu “cakul pak zen”). Kalo jumlah bab nya ada berapa, kurang tau juga ya karena ga pernah disebutkan secara eksplisit di kelas. Tapi, kalau berdasarkan cakul pak zen, ada 8 bab.

1.     LATAR BELAKANG: GEJALA KUANTUM

Bab ini menceritakan tentang bagaimana lahirnya teori fisika kuantum, apa yang membedakan fisika kuantum dengan mekanika klasik, dan bagaimana teori utuh “mekanika kuantum” dapat menjelaskan postulat-postulat yang terpaksa muncul akibat fenomena eksperimen aneh yang tidak bisa dijelaskan oleh fisika klasik. Singkatnya: ini FISMOD yang diulang.

2.     TEORI KUANTUM

Disini baru deh dijelasin gimana cara kerja teori kuantum tersebut mulai dari dualisme partikel gelombang, interpretasi Born, paket gelombang, operator, persamaan eigen, dan ketidakpastian Heisenberg.

3.     PERSAMAAN SCHRODINGER

Persamaan Schrodinger merupakan salah satu persamaan yang paling penting dalam fisika kuantum. Persamaan ini merupakan persamaan diferensial orde dua yang memiliki solusi sesuai syarat batas yang diberikan. Contoh kasus sederhananya adalah: sumur potensial, potensial penghalang, dan potensial tangga.

4.     OSILATOR HARMONIK

Dalam fisika klasik, kita mengenal sistem osilator harmonik yang merupakan sistem yang berada dalam potensial kuadratik positif. Nah di fisika kuantum juga ditinjau sistem yang serupa, namun menggunakan teori kuantum sehingga memberikan hasil yang sedikit berbeda dengan tinjauan klasik. Osilator harmonik dalam fisika kuantum memberikan peran penting salah satunya dalam fisika optik.

5.     ATOM HIDROGEN

Hasil eksperimen spektrum atom hidrogen memunculkan postulat Bohr yang menjelaskan hasil tersebut. Postulat Bohr merupakan ide yang cukup aneh pada zamannya. Namun, dengan perumusan fisika kuantum kita dapat menjelaskan hasil spektrum atom hidrogen tanpa menggunakan postulat.

6.     GEJALA TAMBAHAN ATOM H

Gejala tambahan juga dijelaskan dalam perumusan atom hidrogen dengan fisika kuantum. Gejala tambahan tersebut antara lain adalah gangguan akibat medan magnet eksternal (Efek Zeeman), koreksi relativistik, koreksi akibat interaksi spin elektron dengan momentum sudut elektron, dan lain-lain.

7.     TEORI GANGGUAN

Dalam menghitung faktor koreksi pada teori kuantum, diperlukan beberapa pendekatan khusus. Pendekatan tersebut dipelajari dalam teori gangguan atau perturbation theory. Teori gangguan merupakan metode aproksimasi yang memberikan hasil sesuai dengan orde gangguan tertentu.

8.     SISTEM PARTIKEL BANYAK

Dari tadi itu kita baru bahas teori kuantum untuk satu partikel aja loh. Dalam atom hidrogen hanya terdapat 1 buah elektron. Terus gimana kalau mau meninjau atom lain seperti Helium? Kita gunakan sistem partikel banyak dalam fisika kuantum. Hal unik yang dibahas disini juga menyangkut simetri partikel dan partikel yang tak-terbedakan. Maksudnya tak-terbedakan adalah kedua partikel itu benar-benar identik (contoh: seluruh elektron yang ada di alam semesta ini memiliki massa yang sama. Wow fakta).

Jadi apakah kelas fistum Prof. Zen recommended? Jawabannya tentu aja recommended (jawab dengan nada reviewer hp di yutub).