Tuesday, January 6, 2009

Penjelasan Kenapa Wujud Medan Magnet & Medan Elektrik

Ketika kita mula diajar tentang sains, kita diberitahu bahawa sains ialah ilmu tentang alam. Kita diberitahu juga bahawa sains melihat alam kita ini sebagai terdiri daripada benda hidup, benda bukan hidup dan alam fizik. Tergolong dalam benda hidup ialah haiwan, tumbuh-tumbuhan dan mikroorganisma. Benda bukan hidup pula ialah batu-batan, gas di udara, berbagai-bagai jenis cecair dan pepejal. Alam fizik pula ialah sesuatu yang wujud di dalam alam tetapi bukan benda, contohnya ialah tenaga. Kedua-dua benda hidup dan benda bukan hidup berbeza daripada alam fizik dari segi jisim. Benda hidup dan benda bukan hidup mempunyai jisim walau berapa kecil sekalipun manakala alam fizik tidak demikian. Di bawah tarikan graviti, jisim ini menjadi berat, dan berat pula ialah daya yang dibekalkan oleh sesuatu benda ke arah pusat bumi sebagai akibat tarikan graviti bumi. Sesuatu yang mempunyai jisim dan boleh bergerak atau digerakkan akan menghasilkan momentum. Sesuatu yang mempunyai jisim dan momentum ini disebut JIRIM. Jadi, jirim itu meliputi semua benda, sama ada yang hidup atau yang bukan hidup. Kita diberitahu juga sejak awal lagi bahawa jirim terbina daripada atom yang di dalamnya terdapat zarah asas proton, neutron dan elektron. Tetapi zarah-zarah ini juga sebenarnya mempunyai jisim dan momentum. Dengan itu, zarah itu juga sebenarnya ialah jirim.

Cahaya, bagi kebanyakan orang, ialah sesuatu yang mengubah gelap kepada cerah sehingga membolehkan mata kita melihat benda. Cahaya seperti ini sesungguhnya ialah sebahagian kecil daripada cahaya yang sebenar. Cahaya seperti ini disebut cahaya ternampakan atau visible light yang bermaksud cahaya yang boleh nampak. Cahaya ini merupakan satu gelombang elektromagnet yang memancar sebagai satu sinaran. Sebagai satu gelombang elektromagnet, cahaya mempunyai frekuensi atau ayunan dan juga jarak gelombang. Ia juga mengalami pembiasan apabila menembusi suatu medium. Sebagai gelombang elektromagnet juga ia sentiasa memancar dengan halaju 3 x l0
8 meter sesaat. Pancaran sinaran ini membawa tenaga, medan elektrik dan medan magnet. Banyaknya tenaga yang dibawa oleh cahaya atau sinaran gelombang elektromagnet ini berkadaran terus kepada frekuensinya atau bilangan kitaran yang dibuat oleh gelombang tersebut dalam masa satu saat. Semakin tinggi frekuensinya maka semakin tinggilah tenaga yang dibawanya. Dengan itu, bolehlah dikatakan bahawa cahaya itu ialah sinaran tenaga yang bermedan elektrik dan bermedan magnet. Yang termasuk dalam golongan ini ialah gelombang radio, iaitu gelombang elektromagnet yang paling rendah tenaganya, gelombang mikro, cahaya inframerah, cahaya ternampakan, cahaya ultralembayung, sinar-X, sinar gama dan sinar kosmik, iaitu gelombang elektromagnet yang paling tinggi tenaganya.

Tenaga, sebagaimana yang diketahui, ia terdiri daripada berbagai-bagai bentuk, seperti tenaga elektrik, tenaga haba, tenaga angin dan sebagainya. Semua bentuk tenaga itu tidak termusnah dan tidak terwujudkan, seperti yang dinyatakan dalam hukum termodinamik pertama. Tenaga hanya berubah daripada satu bentuk kepada bentuk yang lain. Sebagai hukum, ia terbukti kebenarannya daripada berbagai-bagai eksperimen. Daripada eksperimen juga terbukti bahawa semua bentuk tenaga yang kita kenali dan dengar selama ini berpunca daripada matahari yang terus-menerus menyinarkan cahayanya ke seluruh alam. Dengan perkataan lain, tidak akan wujud tenaga tanpa adanya sinaran cahaya daripada matahari. Jadi, cahaya ialah sumber asal semua bentuk tenaga.

Eksperimen menunjukkan bahawa oleh sebab adanya tenaga maka wujudlah fenomena fizik, seperti daya tarikan, daya tolakan, tekanan, momentum dan sebagainya. Ini menyarankan bahawa tenaga ialah asas kepada semua fenomena fizik sebagaimana juga halnya jirim yang menjadi asas kepada semua benda daripada yang sehalus zarah hingga sebesar benda yang boleh dilihat, sama ada yang hidup atau yang bukan hidup. Dikatakan tadi bahawa semua bentuk tenaga berpunca daripada tenaga yang dibawa oleh cahaya matahari dan cahaya itu sendiri merupakan sinaran tenaga. Jadi, cahaya dan jirim bolehlah dikatakan sebagai asas bagi alam ini.

Kesahihan cahaya dan jirim sebagai asas alam telah lama dibayangkan oleh Tuhan di dalam kitab-kitab suci-Nya yang diturunkan kepada rasul-rasul-Nya. Di dalam kitab-kitab suci ini, yang terdiri daripada Taurat, Zabur, Injil dan al-Quran, dinyatakan bahawa manusia dijadikan oleh Tuhan daripada tanah, malaikat dijadikan daripada cahaya, dan jin dijadikan daripada api. Manusia ialah benda hidup dan tanah pula ialah benda bukan hidup. Kedua-dua jenis benda ini terdiri daripada jirim, iaitu sesuatu yang mempunyai jisim. Jadi, sebutan tanah di dalam kitab suci Tuhan membawa maksud jirim. Disebut ''tanah'' di dalam kitab suci itu untuk memudahkan manusia memahaminya. Jika disebut "jirim" maka sukarlah manusia memahami ayat yang berkenaan. Maksud kejadian jin daripada api mungkin boleh difahami daripada ciri-ciri api itu sendiri. Sebagaimana yang kita sedia maklum, api terbentuk daripada benda atau jirim yang terbakar, sama ada pepejal, gas atau cecair. Api ini kelihatan berada di bahagian atas benda yang berbakar dan tidak mempunyai bentuk yang tetap sebagaimana halnya gas atau wap. Diketahui juga bahawa setiap pembakaran memerlukan jirim oksigen, yang juga suatu gas. Pembakaran ini mengubah satu jenis jirim menjadi jenis jirim yang lain di samping menerbitkan sinaran cahaya dan tenaga yang lain. Jadi, terdapat unsur-unsur jirim gas dan cahaya di dalam api. Adakah ini menunjukkan bahawa jin juga dijadikan daripada jirim atau ia dijadikan daripada kedua-dua asas alam, iaitu jirim dan cahaya? Oleh sebab disebut dengan jelas bahawa jin dijadikan daripada api, bukan daripada tanah, maka lebih lojik jika dikatakan bahawa jirim dan cahaya ialah binaan asas bagi jin. Mungkin lebih lojik lagi jika dikatakan bahawa jin dijadikan daripada jirim gas dan cahaya. Kita tidak dapat melihat gas dan cahaya. Tetapi gas, sebagai jirim, boleh berubah menjadi bentuk yang dapat dilihat. Adakah ini yang menyebabkan jin dapat merupa seperti manusia? Atau adakah ini yang menyebabkan timbulnya tabiat pawang mengasap kemenyan untuk memanggil hantu syaitan? Sama-samalah kita fikirkan.

Di dalam kitab suci juga dinyatakan bahawa jin dijadikan lebih awal daripada manusia. Sebelum Adam dan Hawa, telah ada jin. Jika gas dan cahaya ialah binaan asas bagi jin, maka ini selaras dengan hipotesis bahawa bumi ini, yang juga suatu jirim, hanya diselubungi oleh gas-gas sebelum wujud hidup-hidupan. Sinaran cahaya ke atas gas nitrogen, hidrogen dan oksigen, yang juga suatu jirim, menerbitkan protein yang dipercayai sebagai molekul asas di dalam hidup-hidupan.

Hujah di atas mungkin akan mengalihkan kita daripada konsep bahawa alam ini terdiri daripada benda hidup, benda bukan hidup dan alam fizik kepada konsep bahawa alam ini terdiri daripada jirim dan cahaya. Benda hidup, benda bukan hidup dan alam fizik hanyalah akibat adanya jirim dan cahaya ini. Dengan itu, kajian tentang jirim dan cahaya seharusnya dapat membongkar segala rahsia dan muslihat tentang alam ini dan lebih mendekatkan kita kepada Tuhan yang Esa.

Sebelum zaman keagungan ahli-ahli falsafah Greek, seperti Aristotle dan lain-lainnya, manusia telah menyedari kewujudan jirim. Mereka yang berfikiran kritis tertanya-tanya akan kewujudan jirim ini, iaitu tentang binaannya dan bermacam-macam lagi aspek tentang jirim. Berbagai-bagai hipotesis diutarakan hingga sampai kepada teori atom yang ada pada hari ini. Sebagai teori, bermakna bahawa segala hipotesis tentangnya telah terbukti oleh eksperimen. Daripada eksperimen itu diketahui bahawa di dalam benda terdapat atom-atom. Ikatan kuat di antara atom-atom ini membentuk molekul. Daya tarikan antara molekul-molekul ini pula bertanggungjawab mengumpulkan molekul tersebut hingga menjadi sesuatu benda tertentu yang dapat dilihat oleh mata kasar.

Di dalam atom yang membentuk sesuatu molekul dan benda itu pula terdapat zarah asas elektron, neutron, proton dan zarah-zarah lain. Elektron bercas negatif, proton bercas positif dan neutron tidak bercas. Semua zarah ini mempunyai jisim. Dengan yang demikian, zarah itu juga ialah suatu jirim. Di dalam sesuatu atom, neutron dan proton terletak pada pusatnya. Pusat atom ini disebut nukleus. Zarah-zarah ini berspin pada paksinya sendiri, seperti spin bumi yang menyebabkan siang dan malam. Tetapi, berbeza daripada spin bumi, spin zarah-zarah ini mempunyai dua kemungkinan, iaitu sama ada spin mengikut arah jarum jam atau spin mengikut arah antijarum jam. Elektron itu beredar mengelilingi nukleus dalam suatu orbit tertentu. Edaran elektron di sekeliling neutron dan proton itu bolehlah dibayangkan seperti edaran planet mengelilingi matahari. Elektron ini terlalu halus dan beredar dengan halaju yang sangat tinggi sehingga menyerupai edaran gelombang.

Oleh sebab elektron sentiasa beredar, maka ia mempunyai tenaga tertentu dan oleh sebab edarannya menyerupai edaran gelombang, maka tenaga itu tidak boleh mempunyai sebarang nilai. Dengan perkataan lain, tenaga elektron adalah kuantais. Dengan itu, elektron mempunyai kedua-dua sifat jirim dan gelombang. Ini menjadikan kita tidak mungkin meramalkan kedudukan elektron pada sesuatu masa tertentu. Ini boleh diterima hanya jika elektron itu terletak pada suatu kawasan yang disebut orbital. Oleh sebab tenaga elektron adalah kuantais, maka orbital itu boleh mempunyai tenaga tertentu sahaja.

Sebagaimana elektron, proton dan elektron di dalam nukleus juga mempunyai tenaga. Di dalam nukleus ini, proton yang bercas positif berkumpul secara berdampingan bersama neutron. Oleh kerana sangat sukar mendampingkan cas yang sama, maka tenaga yang sangat banyak diperlukan untuk mewujudkan nukleus. Tenaga inilah yang disebut tenaga nukleus, iaitu tenaga yang sangat besar.

Sebagaimana jasad-jasad lain, seperti planet yang bertarikan di antara satu dengan lain apabila berjauhan tetapi bertolakan sesama sendiri, atom juga bertarikan di antara satu dengan lain apabila berjauhan tetapi bertolakan pula apabila berhampiran. Jika diplotkan jumlah tenaga akibat daya tarikan dan tolakan ini melawan jarak antara atom, kita dapati jumlah tenaga itu mencapai minimum pada suatu jarak tertentu. Jika diambil kira jumlah tenaga elektron dalam setiap atom sebelum terbentuknya molekul dan jumlah tenaga akibat daya tarikan dan tolakan antara atom itu dan kita plotkan jumlah tenaga ini melawan jarak antara atom, kita akan memperoleh keluk keupayaan yang serupa. Pada jumlah tenaga minimum ini terbentuk molekul yang berupa gandingan antara atom-atom. Terdapat banyak keluk keupayaan yang dapat diperoleh bagi sesuatu molekul tertentu. Setiap keluk keupayaan itu mewakili taburan elektron di dalam molekul. Keluk keupayaan yang paling rendah tenaganya mewakili taburan elektron dalam keadaan asas, iaitu keadaan biasa bagi molekul. Keluk keupayaan yang lain mewakili keadaan teruja, iaitu keadaan yang tidak stabil. Keadaan teruja ini terbentuk apabila salah satu elektron di dalam molekul menduduki orbital molekul yang kosong dan lebih tinggi tenaganya.

Di dalam molekul, beberapa atom bergandingan dengan daya dan tenaga yang tinggi, semua elektron hilang identitinya dan tidak lagi menjadi kepunyaan atom yang asal tetapi menjadi kepunyaan seluruh molekul tersebut. Elektron-elektron itu sekarang menduduki orbital yang baru yang disebut orbital molekul. Jumlah tenaga elektron keseluruhannya terletak pada keluk keupayaan di atas. Baik di dalam atom atau molekul, setiap orbital boleh diduduki hanya oleh semaksimum dua elektron yang bertentangan spinnya.

Jarak antara atom-atom di dalam molekul dan juga sudut antara garis yang menghubungkan atom-atomnya sentiasa berubah walaupun pada suhu sifar darjah Kelvin, iaitu suhu yang paling rendah yang boleh dicapai. Perubahan jarak dan sudut antara atom ini wujud kerana wujudnya getaran dalam molekul. Di samping itu, molekul juga berputar pada paksinya yang tertentu. Kedua-dua getaran dan putaran molekul ini juga mempunyai tenaga yang kuantais. Di samping itu, molekul pada keseluruhannya bergerak dan membawa tenaga kinetik, iaitu tenaga yang bergantung pada jisim dan halaju. Dengan mengambil kira tenaga yang ada pada nukleus setiap atom di dalam molekul, kita boleh menulis jumlah tenaga yang ada pada setiap molekul sebagai

Tenaga molekul =

Tenaga anjakan
+
Tenaga elektron
+
Tenaga getaran
+
Tenaga putaran

Dibandingkan dengan tenaga lain, tenaga anjakan tidak kuantais. Tenaga yang kuantais, iaitu tenaga elektron, tenaga getaran dan tenaga putaran terletak pada keluk keupayaan molekul yang berkenaan. Oleh sebab tenaga itu kuantais, maka ia tidak boleh mempunyai sebarang nilai, sebaliknya hanya terdapat pada aras tertentu sahaja. Terdapat aras tenaga getaran dan putaran yang banyak bagi sesuatu keluk keupayaan. Apabila molekul mempunyai tenaga getaran yang paling tinggi bagi sesuatu keluk keupayaan, maka molekul ini akan berpecah kerana pada aras tenaga getaran ini jarak antara atomnya boleh mencapai infiniti.

Elektron, getaran dan putaran sesuatu molekul boleh menduduki aras tenaga yang kosong dan lebih tinggi tenaganya jika dibekali tenaga daripada suatu sumber tertentu. Sumber ini mestilah mempunyai ciri-ciri yang serupa dengan ciri tertentu dalam molekul. Apakah ciri-ciri ini?

Telah disebut tadi bahawa zarah elektron membawa cas negatif. Dengan itu, terdapat medan elektrik di dalam molekul. Cas negatif yang bergerak dalam suatu bulatan pula, seperti dalam orbit, akan menerbitkan medan magnet. Jadi, kedua-dua medan elektrik dan medan magnet wujud di dalam molekul kerana adanya edaran elektron di dalam molekul. Nukleus atom-atom yang membentuk molekul pula membawa cas positif yang wujud pada protonnya. Banyaknya cas ini bergantung pada jenis atom yang berkenaan. Dengan itu, terdapatlah pemisahan cas di dalam molekul yang terbentuk daripada atom yang berlainan. Pemisahan cas ini akan menjadikan molekul berkutub dan menerbitkan momen dwikutub. Sebagai suatu kutub mestilah wujud medan elektrik dan magnet di dalamnya. Berdasarkan ciri-ciri medan ini maka sumber tenaga yang diperlukan untuk mengubah elektron, getaran dan putaran dari suatu keadaan yang rendah tenaganya kepada satu keadaan atau aras yang lebih tinggi tenaganya dan yang masih kosong mestilah juga mempunyai ciri-ciri medan ini. Sumber tenaga yang mempunyai ciri-ciri medan ialah tenaga elektrik itu sendiri dan gelombang elektromagnet atau cahaya.

Cahaya, sebagai suatu gelombang elektromagnet, sebenarnya ialah gerakan medan elektrik dan medan magnet. Medan-medan ini berayun seperti ayunan spring yang menyebabkan kutub medan sentiasa berubah tempat pada suatu satah tertentu. Kadar ayunan ini dikenali sebagai frekuensi. Frekuensi ini menentukan banyaknya tenaga yang dibawa oleh cahaya tersebut kerana tenaga cahaya berkadaran terus kepada frekuensi atau tenaga berubah secara linear dengan perubahan frekuensi. Oleh sebab cahaya mempunyai ciri-ciri medan yang serupa dengan ciri-ciri medan pada molekul, maka cahaya boleh digunakan untuk mengubah keadaan elektron, getaran dan putaran sesuatu molekul tertakluk kepada beberapa syarat. Apakah syarat-syarat ini?

Dikatakan tadi bahawa medan elektrik dan medan magnet bagi cahaya sentiasa berayun seperti spring pada satu satah tertentu. Dengan itu, maka medan pada molekul mestilah mampu berayun dengan frekuensi dan pada satah yang sama seperti medan pada cahaya untuk membolehkan molekul itu menerima tenaga daripada cahaya. Tetapi, frekuensi ayunan medan pada molekul ini boleh mempunyai nilai yang tertentu sahaja kerana, seperti yang telah dikatakan tadi, keadaan atau aras tenaga elektron, getaran dan putaran adalah kuantais atau hanya mempunyai tenaga yang tertentu sahaja. Dengan itu, maka hanya cahaya yang mempunyai frekuensi yang tertentu sahaja yang akan diserapkan oleh molekul untuk mengubah keadaan elektron, getaran atau putarannya. Tenaga yang diserapkan ini adalah sama dengan beza tenaga antara keadaan awal dengan keadaan akhir elektron, getaran atau putaran dalam molekul berkenaan. Di samping itu, molekul juga mestilah mampu mengubah medannya untuk membolehkan ia menyerapkan cahaya. Terdapat syarat-syarat lain yang perlu dipatuhi untuk sesuatu molekul menyerapkan cahaya. Contohnya ialah spin elektron tidak berubah, simetri molekul mesti berubah dan sebagainya. Dengan itu tidak semua molekul dapat menyerapkan cahaya. Dari sini dapat diilihat bagaimana cahaya dan jirim saling bertindak di antara satu dengan lain.

Daripada tindakan bersaling di antara cahaya dengan jirim ini wujudlah berbagai-bagai jenis spektroskopi seperti spektroskopi elektronik, spektroskopi getaran, dan spektroskopi putaran. Di dalam spektroskopi elektronik, cahaya ultralembayung digunakan sebagai sumber tenaga kerana perbezaan antara aras tenaga elektron adalah dalam lingkungan tenaga yang dibawa oleh cahaya ultralembayung. Apabila cahaya ultralembayung diserapkan oleh molekul, maka keadaan elektron, getaran dan putaran berubah menjadi keadaan yang lebih tinggi tenaganya. Keadaan ini dikenali sebagai keadaan teruja.

Di dalam spektroskopi, getaran cahaya inframerah digunakan sebagai sumber tenaga dan keadaan yang berubah hanyalah keadaan getaran dan putaran manakala elektron kekal pada keadaan yang asal. Hal ini demikian kerana tenaga inframerah kurang sedikit frekuensinya dan dengan itu tidak cukup tenaga untuk mengubah keadaan elektron.

Di dalam spektroskopi putaran pula, cahaya mikrogelombang digunakan kerana cahaya ini tidak cukup tenaga untuk mengubah keadaan getaran, apatah lagi keadaan elektron. Dengan itu, dapatlah dipisahkan putaran daripada yang lainnya dengan menggunakan cahaya gelombang mikro.

Telah dikatakan pada awal tadi bahawa zarah elektron, proton dan neutron mempunyai dua keadaan spin, iaitu spin arah jarum jam dan spin arah antijarum jam. Pada keadaan biasa, kedua-dua keadaan spin ini mempunyai tenaga yang sama atau degenerat. Apabila molekul diletakkan di dalam medan magnet yang kuat, dua keadaan spin itu akan berpecah kepada dua keadaan yang berlainan tenaga. Perbezaan tenaga antara dua keadaan spin ini jatuh dalam kawasan gelombang radio, iaitu gelombang elektromagnet yang paling rendah tenaganya. Dengan itu, kita boleh menggunakan gelombang radio untuk mengubah keadaan spin zarah di dalam molekul yang terletak di dalam medan magnet. Dari sini lahirlah spektroskopi resonan magnet nukleus dan spektroskopi resonan spin elektron.

Apabila sesuatu molekul menyerapkan cahaya, ia berubah daripada keadaan yang stabil kepada keadaan yang tidak stabil. Tenaga yang diserapkan daripada cahaya tadi tidak dapat kekal di dalam molekul. Tenaga daripada cahaya ultralembayung dapat berada di dalam molekul hanya dalam linkungan masa pikosaat hingga mikrosaat. Tenaga daripada cahaya inframerah dan gelombang mikro pula dapat berada di dalam molekul hanya dalam lingkungan masa pikosaat sahaja.

Molekul yang tidak stabil kerana penyerapan cahaya akan kembali kepada keadaan yang stabil, iaitu keadaan biasa, dengan membebaskan tenaga yang diperoleh daripada cahaya tadi melalui beberapa cara seperti menyinarkan kembali cahaya (seperti yang berlaku dalam pendarflour dan pendarfosfor), menukarkan tenaga itu kepada bentuk tenaga haba, menggunakan tenaga itu untuk bertindak untuk membentuk molekul lain atau sebagainya. Cahaya perang dan putih yang kita lihat pada papan tanda di selekoh jalan pada waktu malam sebagai akibat sinaran cahaya ialah contoh bagi pendarflour atau pendarfosfor.

Selain cahaya, tenaga elektrik juga boleh dijadikan sumber tenaga untuk mengubah keadaan elektron di dalam atom atau molekul. Apabila atom atau molekul diletakkan di dalam medan elektrik yang tinggi, elektronnya dapat menerima tenaga dan melompat ke aras tenaga yang lebih tinggi hingga boleh terpisah sama sekali daripada atom atau molekulnya. Kembalinya elektron ini ke keadaan asal akan diikuti oleh pembebasan tenaga dalam bentuk cahaya atau bentuk yang lain. Cara ini digunakan dalam binaan lampu kalimantang dan pewujudan cahaya laser. Di dalam lampu kalimantang, kembalinya elektron kepada keadaan yang asal boleh berlaku dengan mudah atau dalam bahasa spektroskopi elektron kembali kepada keadaan yang asal melalui peralihan yang dibenarkan. Tenaga yang berlebihan pada elektron dibebaskan secara penyinaran pendarflour atau pendarfosfor. Perbezaan antara keduanya terletak pada spin elektron itu. Jika spin tidak berubah ketika elektron kembali kepada keadaan asal, sinarannya disebut pendarflour dan berlaku dengan pantas, iaitu dalam lingkungan masa nanosaat. Jika spin berubah, maka sinarannya disebut pendarfosfor dan berlaku agak lambat sedikit, iaitu dalam lingkungan masa mikrosaat. Pendarfosfor berlaku lebih lambat kerana perubahan keadaan yang melibatkan perubahan spin ialah peralihan yang tidak dibenarkan dalam bahasa spektroskopi.

Sinaran laser ialah sinaran cahaya yang biasa tetapi berbeza daripada cahaya biasa dari segi koherennya. Sinaran laser adalah koheren atau serentak yang keamatannya atau intensitinya telah diperkuatkan secara kaedah optik. Ia terjadi apabila elektron yang berada pada aras tenaga tinggi sukar kembali kepada keadaan asal kerana peralihannya kepada keadaan asal ialah peralihan yang tidak dibenarkan dari segi spektroskopi. Di samping itu, terdapat banyak molekul atau atom yang elektronnya berada di atas tenaga lebih tinggi jika dibandingkan dengan molekul atau atom yang stabil. Keadaan seperti ini dikenali sebagai pendudukan songsangan. Oleh kerana lebih banyak molekul atau atom yang elektronnya berada pada aras tinggi yang sukar kembali ke aras yang asal, maka dengan suatu teknik tertentu elektron itu dapat dikembalikan ke aras yang asal secara serentak. Ini diikuti oleh pembebasan tenaga dalam bentuk cahaya yang koheren. Untuk memperkuatkan keamatan cahaya ini sebelum dibebaskan keluar, ia dipantulkan terlebih dahulu berulang-alik antara dua cermin, satu daripadanya mampu ditembusi oleh cahaya tersebut. Cahaya yang tembus melalui cermin inilah yang disebut cahaya laser.

Ada dua jenis laser yang kita temui pada hari ini, iaitu laser selanjar (continuous laser) dan laser berdenyut (pulse laser). Sama ada laser itu selanjar atau berdenyut bergantung kepada molekul atau atom yang digunakan. Laser selanjar ialah laser yang berterusan, iaitu sinarannya terus-menerus berlaku sepanjang masa. Laser berdenyut pula ialah laser yang memancar mengikut tempoh, misalnya setiap l0 nanosaat, seperti dalam laser nitrogen. Tenaga yang dibawa oleh sesuatu laser bergantung pada molekul atau atomnya. Walau bagaimanapun, tidak semua jenis atom atau molekul mampu menerbit-kan laser.

Tenaga laser ini boleh diubah kepada tenaga yang lebih rendah secara menyinarkan laser tersebut kepada suatu molekul tertentu, yang biasanya bahan pewarna. Bahan pewarna ini diletakkan dalam suatu sel yang berbentuk dua cermin, yang boleh ditembusi cahaya. Dengan cara ini, pendarflour atau pendarfosfor yang dihasilkan oleh bahan pewarna tersebut akan berbentuk laser yang digelar laser pewarna atau dye laser. Tenaga laser pewarna ini dapat dikawal oleh parutan atau grating yang diletakkan di belakang sel. Tenaga laser juga dapat ditinggikan tenaganya dengan mengambil harmonik keduanya dengan pertolongan hablur kalium hidrogen fosfat atau hablur lain yang seiras strukturnya.

Sejak akhir-akhir ini pula, banyak digunakan laser jenis baru yang disebut laser pikosaat. Laser pikosaat ialah sinaran laser yang mempunyai tempoh denyutan dalam lingkungan pikosaat. Sesuatu laser dapat diubah kepada laser pikosaat dengan memotong setiap sinaran laser yang keluar itu setiap pikosaat. Ini dapat dilakukan dengan pertolongan bahan pengutup (polarizer) dan bahan yang berubah indeks biasnya pada medan elektrik yang tinggi. Bahan yang biasa digunakan ialah larutan nitrobenzena, hablur kalium hidrogen fosfat dan kalium deuterium fosfat. Bahan-bahan ini lebih dikenali sebagai sel Kerr bagi larutan dan sel Pockel bagi hablur. Laser pikosaat sangat berguna dalam kajian bahan yang dapat wujud hanya dalam lingkungan masa pikosaat sahaja, seperti molekul keadaan teruja dan sebagainya.

Dalam perbincangan di atas, kita dapat mengenali jirim pada peringkat atom, molekul dan zarahnya, dan dapat juga kita mengenali cahaya yang sebenarnya. Di samping itu, kita dapat mengetahui tindakan bersaling di antara jirim dengan cahaya dari segi penyerapan dan penyinaran cahaya oleh jirim. Tetapi tindakan bersaling di antara jirim dengan cahaya tidak berhenti setakat itu sahaja tetapi lebih mendalam daripada itu.

Jika disingkap kembali teori atom yang seterusnya menerbitkan mekanik kuantum, kita akan menyedari bahawa mekanik ini lahir daripada sifat zarah elektron yang mempunyai kedua-dua ciri, iaitu jirim dan gelombang. Sebagai jirim ia mempunyai jisim dan sebagai gelombang ia mengalami biasan, seperti cahaya. Jadi, elektron ialah jirim yang bergerak secara gerakan gelombang.

Banyak teori yang ditemui dalam kajian tentang teori atom sebelum sampai kepada sifat elektron itu. Kebanyakan teori ini lahir daripada buah fikiran ahli sains yang terkemuka, iaitu Einstein, yang mempercayai bahawa semua sifat dalam alam ini adalah relatif terhadap masa. Beliau mengambil halaju cahaya sebagai titik bandingan dengan menganggap halaju cahaya sebagai halaju yang paling tinggi yang dapat dicapai. Dengan anggapan ini, maka beliau meramalkan bahawa saiz sesuatu benda, iaitu jirim, akan menjadi lebih kecil jika ia bergerak dengan halaju yang lebih tinggi. Seterusnya saiz sesuatu benda atau jirim menjadi sifar apabila ia bergerak dengan halaju cahaya.

Benda yang bersaiz sifar bermakna lenyapnya benda itu. Jika lenyap benda tersebut maka ke manakah perginya jisimnya? Untuk ini beliau mengatakan bahawa jisim juga lenyap dan berubah menjadi tenaga. Buktinya ialah adanya kecacatan jisim yang terdapat di dalam nukleus apabila jisim nukleus kurang daripada jumlah jisim zarah yang membentuk nukleus. Di sini, jisim yang hilang itu berubah menjadi tenaga yang bertanggungjawab mengikat zarah-zarah dalam nukleus. Jadi, jika teori Einstein ini benar, maka jirim seharusnya dapat berubah menjadi cahaya jika ia bergerak dengan halaju cahaya dan kembali menjadi jirim apabila halaju dikurangkan.

Hujah di atas mungkin dapat menerangkan dakwaan sesetengah orang yang telah melihat UFO di bumi kita. Semua dakwaan itu menyatakan bahawa UFO datang dengan tiba-tiba dari arah angkasa dan menghilang dengan sepantas kilat. Ini dapat berlaku jika objek tersebut bergerak dengan halaju cahaya tanpa mengalami pemusnahan. Jika ini benar, maka wujudlah mahluk lain di luar alam kita yang mempunyai teknologi yang lebih tinggi daripada teknologi di bumi.

Adakah secara ini juga peristiwa israk mikraj berlaku? Jika ya, maka tidak hairanlah mengapa malaikat yang dijadikan daripada cahaya boleh menyerupai manusia. Sesungguhnyalah Tuhan telah menunjukkan kepada manusia di bumi, semenjak zaman Rasulullah lagi, wujudnya teknologi yang boleh mengubah jirim menjadi cahaya dan cahaya menjadi jirim.

Rujukan:

Siri Syarahan Perlantikan Profesor 1987/Bil. 3

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

oleh


Profesor dalam bidang Kimia Fizik


Pada 7 September 1988, jam 8:30 malam
di Dewan Kuliah "A"
Universiti Sains Malaysia
Pulau Pinang
http://www.penerbit.usm.my/pen2006/SSU/JARbm.html

Tuesday, October 28, 2008

Kehidupan Dalam Kolam Gelombang

Hakikat Kolam Gelombang
Aku menegaskan hakikat ini kepada diriku bahawa aku hidup dalam kolam gelombang. Setiap hari gelombang-gelombang ini akan melanggar, menerpa, menerjah, dan menembusi diriku tanpa aku sedari. Ada gelombang aku dapat kesan secara default misalnya gelombang bunyi, gelombang cahaya dan gelombang perasaan. Dengan berkat limpah kurnia dari Ilahi, aku dikurniakan sensor gelombang semula jadi iaitu telinga, mata, dan hati nurani (perasaan). Ada juga gelombang yang aku tidak dapat kesan secara natural misalnya gelombang radio dan gelombang infra merah. Gelombang-gelombang yang tidak dapat dikesan oleh tubuhku itu, harus dikesan dengan menggunakan alatan ciptaan khusus. Misalnya gelombang elektromagnet yang datang dari angkasa lepas, dapat dikesan dengan menggunakan antena dan alat penerima radio.

Perbandingan antara gelombang yang dapat dikesan oleh manusia.
Gelombang Perasaan
Kebanyakan orang hanya menekankan tentang gelombang bunyi dan gelombang cahaya sahaja. Sebenarnya aku ingin menegaskan kepada diriku (dan kepada sesiapa yang ingin mengambil iktibar) bahawa, setiap hari kita juga disapa oleh gelombang perasaan. Gelombang ini lebih bersifat rohaniah. Bersifat kebatinan dan jauh menusuk ke dalam. Alat yang dapat mengesan gelombang ini ialah hati rohaniah manusia (bukannya hati fizikal iaitu liver itu). (Rujuk surah Al-Mulk, ayat 23). Apakah yang mencetus atau yang dapat menyalakan gelombang perasaan itu? Aku berpendapat, perkara yang mencetuskan gelombang perasaan ialah amal perbuatan kita (action) dan perihal (appearance) objek atau peristiwa di sekeliling kita.


Sebagai contoh mudah, cuba ambil misalan semasa kita mula admire seseorang. Tak kiralah semasa cinta monyet atau semasa cinta sejati. Senario yang berlaku mungkin seperti ini. Pada mulanya kita mungkin memerhatikan individu yang kita admire itu. Mungkin di sekolah, di majlis kenduri kahwin, di hari pendaftaran masuk universiti, dan mungkin di dalam pejabat anda. Apa yang berlaku semasa kita rasa panahan cinta itu? Nak jadi cerita individu di depan anda itu mempunyai rupa paras yang mengasyikkan dan sesuai dengan citarasa anda. Tentu jantung anda berdebar-debar bukan? Jantung bergetar sahaja. Semasa itulah gelombang perasaan dari individu yang anda admire (objek) itu sedang menerpa kepada diri anda. Hati nurani anda pula menjadi sensor gelombang perasaan itu. Minda anda kemudiannya mentafsirkan gelombang itu sebagai rasa suka, rasa cinta, dan rasa bahagia kononnya (hati-hati kerana, mungkin selepas itu kecewa, hahaha). Perasaan seronok itu mengaruh tubuh mengeluarkan bahan-bahan kimia yang membuatkan tubuh rasa bertenaga, energetic-lah kata orang putih. Maka berdebar-debarlah diri anda. Fikiran asyik teringat-ingat. Gila bayang jadinya. Rasa asyik nak jumpa sahaja. Apa yang berlaku jika individu itu menerima anda sebagai temannya. Tentulah anda rasa teruja, activated, energetic, dan penuh motivasi. Ini semua adalah hasil daripada terjemahan positif oleh minda kita. Jika perkara sebaliknya berlaku? Maka sudah tentu kita akan rasa kecewa, deactivated, demotivated, dan mugkin juga malu sendiri lalu membawa diri. Jadi itulah salah satu contoh natijah-natijah gelombang perasaan yang wujud setiap masa yang boleh memberi kesan kepada tingkah laku, tindak tanduk dan hala tuju fikiran kita.

Hakikat Pengkodan dan Pengengkodan

Kod dan dekod. Ya itulah apa yang berlaku setiap masa dalam alam kita ini.Aku baru tersedar. Dah lama aku baca tentang topik ini, terutamanya dalam subjek networking, subjek komunikasi dan terbaru dalam bacaan mengenai hobi radio amaturku. Aku menegaskan kepada mindaku sendiri (dan juga kepada yang ingin mengambil iktibar) bahawa kita semua terlibat dengan proses kod & dekod ini terutamanya dalam komunikasi harian. Yang paling mudah nak difahami ialah nenek moyang kita telah kodkan semua benda, peristiwa, dan segala aspek hidup kita ini dengan pelbagai istilah atau perkataan. Misalnya mereka telah kod kan makanan ruji kita sebagai beras. Minuman sebagai air, dan seterusnya begitulah. Setiap bangsa mengkodkan benda dengan cara mereka sendiri. Oleh sebab itulah terjadinya pelbagai bahasa di dunia ini.

Itu tadi bab bahasa. Ini pula aku nak tegaskan tentang kod & dekod dalam alam gelombang. Wah konteksnya semakin menjurus. Semuanya semakin hampir dengan ciptaan ALLAH yang MAHA AGUNG. Yang terlintas di fikiran aku sekarang ialah bagaimana Allah telah kod kan cahaya nampak dengan gelombang berfrekuensi tertentu. Mata kita jadi pengesan cahaya. Cahaya itu kemudiannya di-nyahkodkan (diterjemahkan) oleh minda untuk membolehkan kita nampak alam yang berwarna-warni.

Kemudiannya tentang gelombang bunyi. Allah kodkan bunyi-bunyi dengan pitch atau frekuensi tertentu. Maka kod ini dapat dikelaskan oleh ahli muzik/bunyi sebagai do, re, me, fa, so, la, ti, dan do. Itu semua kod untuk audio berasaskan frekuensi. Telinga kitalah yang berfungsi sebagai alat pengesan dan kod ini akan di-nyahkodkan sebagai bunyi oleh minda kita. Dengan memanipulasikan frekuensi bunyi itu, seseorang yang kreatif dan peka terhadap bunyi dapat menggubah irama yang sedap didengar.