Siri Mengenal Ilmu (Fizik) - Bahagian III

Pengkelasan Cabang-cabang Ilmu Fizik

Fizik Klasik

Fizik klasik adalah satu cabang tertua yang mengkaji tentang hal-hal yang berkaitan dengan jasad-jasad makroskopik, iaitu mengenai fenomenon yang melibatkan objek-objek yang besar dan dapat dilihat dengan mata kasar. Dalam hal ini, objek-objek makroskopik itu bergerak dengan kelajuan yang jauh lebih rendah dengan kelajuan cahaya.

Fizik klasik terdiri daripada mekanik klasik dengan cabang dalam mekanik cakerawala, hidrodinamik dan balistik, haba dan termodinamik, teori kinetik gas dan mekanik statistik, bunyi, optik, elektrik, magnet dan elektromagnet. Skop kajian dalam cabang tersebut ialah mekanik, sifat jirim, haba, bunyi, akustik, optik,elektrik, magnet dan elektromagnet.

Mekanik

Mekanik adalah suatu cabang fizik mengenai kesan daya ke atas jasad-jasad yang pegun atau bergerak. Hukum atau fenomenaon tentang gas, cecair dan jasad-jasad peja merupakan sebahagian daripada subjek ini. Di samping itu ia merupakan satu daripada kajian asas bagi kejuruteraab, fizik dan astronomi. Lazimnya subjek mekanik ini dibahagikan kepada kajian mengenai cecair (iaitu hidrolik, hidrodinamik dan hidrostatik), kajian mengenai tindakan gas (pneumatik), dan kajian mengenai zarah atau jasad tegar atau anjal bagi bahan-bahan pejal.

Untuk memudahkan lagi, bidang ini dipecahkan pula kepada statik dan dinamik. Statik ialah kajian mengenai jasad pegun dalam keseimbangan di bawah tindakan daya atau daya kilas. Dinamik ialah kajian mengenai kesan-kesan daya atau tork ke atas gerakan jasad.

Sifat jirim – suatu pengkelasan umum yang diberikan kepada beberapa bidang yang melibatkan pepjal, cecair dan gas. Kajian dalam bidang ini dapat menerangkan bagaiman hal-hal yang praktikal seperti pemanjangan, pengilasan dan pelenturan objek-objek pejal itu berlaku. Selain itu, tekanan, ketumpatan, keapungan cecair da gas dapat dihuraikan dalam hukum yang mudah.

Haba – Bidang ini bukan sahaja mengkaji tentang sifat haba, tetapi juga perubahan fizik yang berlaku apabila suhu suatu jasad ditingkatkan atau dikurangkan. Ia juga mengandungi kajian tentang kegunaan pemindahan haba, misalnya dalam peti sejuk dan asas bagi operasi enjin-enjin kereta, jet turbo serta roket.

Bunyi – Suatu cabang fizik yang mengkaji tentang asal usul, perambatan dan penerimaan getaran. Oleh sebab telinga manusia mempunyai suatu julat penerimaan kelansingan, bunyi dihadkan kepada getaran frekuensi antara 20-2000 Hertz (frekuensi audio). Walaubagaimanapun, kadang kala kajian ini termasuk juga getaran infrasonik dan getaran ultrasonik.

Akustik – Satu cabang fizik tentang bunyi. Kajian mengenainya lebih menjurus kepada penghantaran bunyi melalui pelbagai medium atau dalam pelbagai kurungan (enclosure) atau pembuluh (conduits). Kajian ini termasuklah kesan pantulan, biasan, interferens, belauan dan penyerapan ke atas gelombang bunyi. Penyiasatan masalah seperti laluan bunyi samada melalui tiub ringkas, tiub yang mempunyai cabang-cabang atau melalui rongga yang pelbagai bentuk seperti alat-alat muzik dan penyalun telah mendedahkan suatu analogi yang memberansangkan kepada teori-teori litar arus ulang alik. Oleh itu, terdapat sifat-sifat yang dikenali sebagai impedans akustik dengan komponen-komponenya, rintangan akustik dan reaktans akustik. Sifat-sifat ini berkait rapat dengan litar arus ulang-alik. Di sini denyutan elektrik dapat dibandingkan dengan gelombang-gelombang akustik.

Optik – Bidang ini asalnya mengkaji tentang fenomenon cahaya dan penglihatan. Kini, istilah optik merangkumi kajian bagi hampir keseluruhan spektra elektromagnet dalam beberapa aspek tertentu. Malah, ia termasuk kajian tentang kelakuan elektron dan neutron dalam konteks optik. Umumnya kajian dalam bidang optik ini terbahagi kepada optik geometri – kajian yang berdasarkan surihan cahaya dan pembentukan imej dan optik fizik – kajian yang berdasarkan cahaya sebagai gelombang elektromagnet.

Elektrik – Bidang yang mengkaji tentang prinsip elektrik statik dan elektrik dinamik. Kajian ini termasuklah hal-hal yang berkaitan dengan penjanaan dan kegunaan elektrik dalam sains dan industri.

Magnet – Bidang sains mengenai hukum-hukum dan keadaan daya magnet serta kesannya. Ia juga mengkaji tentang agen atau kualiti daya magnet yang dihasilkan.

Elektromagnet – Bidang ini merupakan kajian mengenai saling tindak antara medan elektrik dan medan magnet yang menghasilkan suatu daya ke atas konduktor yang mengalirkan arus elektrik dan kegunaannya.

Fizik Moden

Kajian mengenai alam submikroskopik, iaitu fenomenon yang mementingkan binaan dan kelakuan atom dan molekul. Apabila kelajuan sesuatu objek itu menghampiri halaju cahaya, fizik klasik mesti digantikan dengan fizik kerelatifan. Bagi saiz objek yang berukuran 10^-10m, iaitu lebih kurang saiz satu atom, fizik klasik mesti digantikan dengan fizik kuantum. Manakala bagi dimensi subatom dengan kelajuan mencapai halaju cahaya, hanya fizik kuantum kerelatifan yang dapat digunakan bagi menerangkan kelakuan objek itu.

Pembahagian atau cabang fizik moden adalah mengikut kepentingan struktur tertentu cabang-cabang tersebut. Cabang kajian fizik moden ialah fizik keadaan pepejal, fizik atom, fizik nukleus, fizik elektronik, fizik perubatan, fizik kesihatan, biofizik dan mekanik kuantum.

Fizik Keadaan Pepejal – Satu cabang fizik tentang struktur dan sifat pepejal serta fenomenon yang berkaitan dengan pepejal. Fenomenon ini termasuklah kekonduksian elektrik (terutamanya dalam semikonduktor), kesuperkonduksian, kekonduksian-foto, kesan fotoelektrik dan pemancaran medan.

Fizik Atom – Bidang kajian yang berkaitan dengan atom dan struktur luarannya, elektron, isotop, sinar-X dan laser. Umumnya, pengetahuan tentang binaan atom diperoleh daripada kajian-kajian mengenai sumber cahaya dan spektrumnya, serta panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh sumber-sumber tersebut.

Fizik Nukleus – kajian tentang nukleus atom, tenaga nukleus dan pemecut zarah. Selain itu, bidang ini mengkaji tentang penyepaian nukleus, transmutasi nukleus, sinaran kosmik, pembelahan nukleus dan zarah asas.

Elektronik – Bidang yang mengkaji tentang elektron, tiub vakum, transistor, pengayun, amplifier, radar, televisyen, osiloskop dan lain-lain. Ia merupakan salah satu cabang fizik gunaan yang sangat penting di zaman ini.

Fizik perubatan – Kajian tentang penggunaan fizik dalam bidang perubatan seperti radioterapi, perubatan nukleus dan elektronik perubatan.

Fizik kesihatan – Salah satu cabang fizik perubatan yang menyentuh tentang aspek keselamatan kakitangan yang bekerja dalam bidang perubatan dan industri. Ia memberi tumpuan utama bagi perlindungan daripada sinaran mengion dan neutron. Masalah yang terlibat dalam perlindungan sinaran termasuklah pengesanan dan pengukuran sinaran mengion, dekontaminasi kakitangan dan permukaan yang dicemari oleh bahan-bahan radioaktif, pembuangan sisa radioaktif, rekabentuk makmal dan perlindungan peralatan bagi kerja-kerja sinaran dan penyeliaan dos-dos yang selamat diterima oleh kakitangan dalam menjalankan tugas mereka mengendalikan kerja berkaitan dengan sinaran radioaktif.

Biofizik – Cabang fizik yang mengkaji tentang penggunaan fizik dan kaedah-kaedah fizik ke atas kajian biologi. Istilah ini telah digunakan khusus bagi penggunaan kaedah fizik seperti mikroskopi elektron, pengukuran keupayaan pada serabut saraf, teknik perunut radioaktif dan penggunaan sinaran bertenaga tinggi dan agen-agen fizik yang lain. Bidang ini juga mengkaji tentang penyalinan bahan genetik, mengkodkan bahan genetik, daya antara molekul dan ketentuan tindakbalas biologi berenzim, pemindahan tenaga pengujaan dalam dan sebagainya. Dalam hal ini, kadang-kadang agak sukar untuk membezakan antara biokimia dan biofizik. Pada peringkat sel dan lampau sel, proses-proses biologi adalah proses molekul di samping melibatkan fenomenon fizik.

Bahagian I
Bahagian II

Rujukan – Ensiklopedia Sains & Kejuruteraan DBP-UTM
Kredit foto – Zazzle.com

Berikan Komen Anda Di Sini