PERSAMAAN MAXWELL YANG MENGAGUMKAN

1




Fenomena optik (cahaya) merupakan salah satu fenomena gelombang

elektromagnetik sehingga untuk mengerti fenomena ini dan dapat mengaplikasikannya

harus dimengerti teori mengenai gelombang elektromagnetik. Sir Isaac Newton

mengemukakan teori tentang cahaya dimana cahaya merupakan aliran partikel-partikel

yang disebut corpuscular (tahun 1675), teori ini ditentang oleh Christiaan Huygens yang

mengemukakan teori kalau cahaya itu adalah gelombang (tahun 1678). Teori cahaya

adalah gelombang mendapat dukungan dari Thomas Young dan Augustin Fresnel dengan

mengemukan kalau cahaya adalah jenis gelombang transversal (arah getaran tegak lurus

dengan arah rambatan, tahun 1817), teori cahaya sebagai gelombang ini dipakai karena

mampu menjelaskan fenomena cahaya yang tak dapat dijelaskan oleh teori corpuscular

yaitu interferensi dan difraksi. Namun demikian sampai pertengahan abad 19 para

fisikawan masih tak mengetahui apa nature dari cahaya, sampai pada tahun 1873, James

Clerk Maxwell mengemukan bahwa nature dari cahaya adalah gelombang

elektromagnetik dan memprediksi adanya gelombang elektromagnetik lain selain cahaya

yaitu gelombang radio (dibuktikan secara eksprimen oleh Heinrich Hertz (tahun 1894)).

Teori tentang gelombang elektromagnetik ini diturunkan dari formulasi yang dikenal

dengan 4 persamaan Maxwell, sebenarnya merupakan formula dari fisikawan sebelumnya

yaitu Ampere, Gauss, Lentz dan Faraday Maxwell hanya mengkontribusi satu rumus

sebagai tambahan pada Hukum Ampere (arus listrik menimbulkan medan magnet) , itu-

pun dengan menggunakan intuisi simetris dari hukum Faraday (perubahan flux medan

magnet menimbulkan medan listrik, maka Maxwell berpendapat kalau perubahan flux


2


medan listrik akan menimbulkan medan magnet). Namun Maxwell dapat membuat 4

formulasi itu menjadi satu kesatuan teori yang ‘menakjubkan’, sehingga dia dapat

menurunkan teori gelombang elektromagnetiknya dari ke-4 formula tersebut (misalnya

mendapatkan rumus untuk kecepatan cahaya yang murni diturunkan secara teoritis dari 4

formula tersebut). Bukan hanya tentang cahaya, bahkan teori yang menjadi dasar dalam

analisa rangkaian listrik seperti Hukum Ohm, Kirchoff 1 dan 2 dapat diturunkan dari

formula ini. Persamaan Maxwell ini menjadi pilar fisika klasik disamping Hukum

Newton tentang gerak dan gravitasi, bahkan walaupun Hukum Newton tidak berlaku

dalam teori relativistik Einstein, persamaan Maxwell tetap berlaku (otomatis bersifat

relativistik) ini membuat seorang Proffesor Tjian May On (guru besar Fisika ITB)

mengatakan “Yang paling membuat saya merinding adalah persamaan Maxwell, itu

persamaan klasik, of course nonquantum mechanics karena dia gelombang, tidak

bicara tentang foton. Dipihak lain, meski tidak manifestly covariant persamaan

Maxwell itu memang relativistik. Waktu pak Maxwell, belum ada relativitas, tapi karya

besar itu kok otomatis relativistik.”1

Teori tentang optik (cahaya) sebagai gelombang elektromagnetik berdasarkan

persamaan Maxwell (optika klasik) dilengkapi oleh teori fisika kuantum yang

memandang cahaya juga bersifat partikel (foton), dan dikembangkan menjadi

elektrodinamika kuantum (optika kuantum) yang dibidani oleh Richard Feynman. Teori

ini bersama dengan persamaan Maxwell ini membawa ke suatu bidang teknologi yang

disebut teknologi fotonic (optika modern), salah satu bidang teknologi fotonic adalah

Intergrated Optics (IO). Walaupun kecepatan komponen elektronik saat ini sedemikian


1 Diambil dari website tokoh indonesia : http://www.tokohindonesia.com/ensiklopedi/t/tjia-may-
on/index.shtm1

3


tinggi, banyak yang menduga bahwa batas kecepatan tertinggi untuk komponen

elektronik sudah sangat dekat, sehingga diperlukan terobosan teknologi baru yang

mampu bekerja dengan respons yang lebih tinggi lagi dan IO ini memberikan jawaban.

Persamaan antara IC (Integrated Circuit) dan IO adalah keduanya mengendalikan dan

memroses data. Bedanya, pada IC yang diproses adalah sinyal elektronik, sedangkan

pada IO yang diproses adalah sinyal cahaya atau foton. Boleh dikatakan persamaan

Maxwell ini-lah bersama dengan penemuan fisika kuantum yang menjadikan abad 20

menjadi abad elektronik dan pada abad ke-20 maka kembali persamaan Maxwell bersama

dengan fisika kuantum akan menjadikan abad ke-21 sebagai abad fotonic.