ASTRONOMI, ILMU ALAM, ILMU OPTIK, MINERALOGI, dan MEKANIKA

A.        ASTRONOMI

1.         Definisi

Astronomi ialah cabang ilmu alam yang melibatkan pengamatan benda-benda langit (seperti halnya bintang, planet, komet, nebula, gugus bintang, atau galaksi) serta fenomena-fenomena alam yang terjadi di luar atmosfer Bumi (misalnya radiasi latar belakang kosmik (radiasi CMB). Ilmu ini secara pokok mempelajari pelbagai sisi dari benda-benda langit — seperti asal-usul, sifat fisika/kimia, meteorologi, dan gerak — dan bagaimana pengetahuan akan benda-benda tersebut menjelaskan pembentukan dan perkembangan alam semesta.

Astronomi sebagai ilmu adalah salah satu yang tertua, sebagaimana diketahui dari artifak-artifak astronomis yang berasal dari era prasejarah; misalnya monumen-monumen dari Mesir dan Nubia, atau Stonehenge yang berasal dari Britania. Orang-orang dari peradaban-peradaban awal semacam Babilonia, Yunani, Cina, India, dan Maya juga didapati telah melakukan pengamatan yang metodologis atas langit malam. Akan tetapi meskipun memiliki sejarah yang panjang, astronomi baru dapat berkembang menjadi cabang ilmu pengetahuan modern melalui penemuan teleskop.

Cukup banyak cabang-cabang ilmu yang pernah turut disertakan sebagai bagian dari astronomi, dan apabila diperhatikan, sifat cabang-cabang ini sangat beragam: dari astrometri, pelayaran berbasis angkasa, astronomi observasional, sampai dengan penyusunan kalender dan astrologi. Meski demikian, dewasa ini astronomi profesional dianggap identik dengan astrofisika.

Astronom-astronom amatir telah dan terus berperan penting dalam banyak penemuan-penemuan astronomis, menjadikan astronomi salah satu dari hanya sedikit ilmu pengetahuan di mana tenaga amatir masih memegang peran aktif, terutama pada penemuan dan pengamatan fenomena-fenomena sementara.

Astronomi harus dibedakan dari astrologi, yang merupakan kepercayaan bahwa nasib dan urusan manusia berhubungan dengan letak benda-benda langit seperti bintang atau rasinya. Memang betul bahwa dua bidang ini memiliki asal-usul yang sama, namun pada saat ini keduanya sangat berbeda.

Kata astronomi berasal dari bahasa Yunani, yaitu kata astron (ἄστρον, "bintang") yang kemudian diberi akhiran -nomi dari nomos (νόμος, "hukum" atau "budaya"). Maka secara harafiah ia bermakna "hukum/budaya bintang-bintang".

Cabang-cabang ilmu astronomi

1.         Astronomi observasional

Seperti diketahui, astronomi memerlukan informasi tentang benda-benda langit, dan sumber informasi yang paling utama sejauh ini adalah radiasi elektromagnetik, atau lebih spesifiknya, cahaya tampak. Astronomi observasional bisa dibagi lagi menurut daerah-daerah spektrum elektromagnetik yang diamati: sebagian dari spektrum tersebut bisa diteliti melalui permukaan Bumi, sementara bagian lain hanya bisa dijangkau dari ketinggian tertentu atau bahkan hanya dari ruang angkasa. Keterangan lebih lengkap tentang pembagian-pembagian ini bisa dilihat di bawah:

2.         Astronomi radio

Astronomi observasional jenis ini mengamati radiasi dengan panjang gelombang yang lebih dari satu milimeter (perkiraan). Berbeda dengan jenis-jenis lainnya, astronomi observasional tipe radio mengamati gelombang-gelombang yang bisa diperlakukan selayaknya gelombang, bukan foton-foton yang diskrit. Dengan demikian pengukuran fase dan amplitudonya relatif lebih gampang apabila dibandingkan dengan gelombang yang lebih pendek.

Gelombang radio bisa dihasilkan oleh benda-benda astronomis melalui pancaran termal, namun sebagian besar pancaran radio yang diamati dari Bumi adalah berupa radiasi sinkrotron, yang diproduksi ketika elektron-elektron berkisar di sekeliling medan magnet. Sejumlah garis spektrum yang dihasilkan dari gas antarbintang (misalnya garis spektrum hidrogen pada 21 cm) juga dapat diamati pada panjang gelombang radio. 

Beberapa contoh benda-benda yang bisa diamati oleh astronomi radio: supernova, gas antarbintang, pulsar, dan inti galaksi aktif (AGN - active galactive nucleus). 

3.         Astronomi inframerah

Astronomi inframerah melibatkan pendeteksian beserta analisis atas radiasi inframerah (radiasi di mana panjang gelombangnya melebihi cahaya merah). Sebagian besar radiasi jenis ini diserap oleh atmosfer Bumi, kecuali yang panjang gelombangnya tidak berbeda terlampau jauh dengan cahaya merah yang tampak. Oleh sebab itu, observatorium yang hendak mengamati radiasi inframerah harus dibangun di tempat-tempat yang tinggi dan tidak lembab, atau malah di ruang angkasa.

4.         Astronomi optikal

Dikenal juga sebagai astronomi cahaya tampak, astronomi optikal mengamati radiasi elektromagnetik yang tampak oleh mata telanjang manusia. Oleh sebab itu, ini merupakan cabang yang paling tua, karena tidak memerlukan peralatan. Mulai dari penghujung abad ke-19 sampai kira-kira seabad setelahnya, citra-citra astronomi optikal memakai teknik fotografis, namun sebelum itu mereka harus digambar menggunakan tangan. Dewasa ini detektor-detektor digitallah yang dipergunakan, terutama yang memakai CCD (charge-coupled devices, peranti tergandeng-muatan).

5.         Astronomi ultraungu

Ultraungu yaitu radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih kurang 100 sampai 3.200 Å (10-320 nm). Cahaya dengan panjang seperti ini diserap oleh atmosfer Bumi, sehingga untuk mengamatinya harus dilakukan dari lapisan atmosfer bagian atas, atau dari luar atmosfer (ruang angkasa). Astronomi jenis ini cocok untuk mempelajari radiasi termal dan garis-garis spektrum pancaran dari bintang-bintang biru yang bersuhu sangat tinggi (klasifikasi OB), sebab bintang-bintang seperti itu sangat cemerlang radiasi ultraungunya — penelitian seperti ini sering dilakukan dan mencakup bintang-bintang yang berada di galaksi-galaksi lain. Selain bintang-bintang OB, benda-benda langit yang kerap diamati melalui astronomi cabang ini antara lain nebula-nebula planet, sisa-sisa supernova, atau inti-inti galaksi aktif. Diperlukan penyetelan yang berbeda untuk keperluan seperti demikian sebab cahayanya mudah tertelan oleh debu-debu antarbintang.

6.         Astronomi sinar-X

Benda-benda bisa memancarkan cahaya berpanjang gelombang sinar-X melalui pancaran sinkrotron (berasal dari elektron-elektron yang berkisar di sekeliling medan magnet) atau melalui pancaran termal gas pekat dan gas encer pada 10⁷ K. Sinar-X juga diserap oleh atmosfer, sehingga pengamatan harus dilakukan dari atas balon, roket, atau satelit penelitian. Sumber-sumber sinar-X antara lain bintang ganda sinar-X (X-ray binary), pulsar, sisa-sisa supernova, galaksi elips, gugusan galaksi, serta inti galaksi aktif.

7.         Astronomi sinar-gamma

Astronomi sinar-gamma mempelajari benda-benda astronomi pada panjang gelombang paling pendek (sinar-gamma). Sinar-gamma bisa diamati secara langsung melalui satelit-satelit seperti Observatorium Sinar-Gamma Compton (CGRO), atau dengan jenis teleskop khusus yang disebut teleskop Cherenkov (IACT). Teleskop jenis itu sebetulnya tidak mendeteksi sinar-gamma, tapi mampu mendeteksi percikan cahaya tampak yang dihasilkan dari proses penyerapan sinar-gamma oleh atmosfer.

Cabang-cabang spesifik

1.         Astronomi surya

Matahari adalah bintang yang terdekat dari Bumi pada sekitar 8 menit cahaya, dan yang paling sering diteliti; ia merupakan bintang katai pada deret utama dengan klasifikasi G2 V dan usia sekitar 4,6 milyar tahun. Walau tidak sampai tingkat bintang variabel, Matahari mengalami sedikit perubahan cahaya melalui aktivitas yang dikenal sebagai siklus bintik matahari — fluktuasi pada angka bintik-bintik matahari selama sebelas tahun. Bintik matahari ialah daerah dengan suhu yang lebih rendah dan aktivitas magnetis yang hebat.

Luminositas Matahari terus bertambah kuat secara tetap sepanjang hidupnya, dan sejak pertama kali menjadi bintang deret utama sudah bertambah sebanyak 40%. Matahari juga telah tercatat melakukan perubahan periodik dalam luminositas, sesuatu yang bisa menyebabkan akibat-akibat yang signifikan atas kehidupan di atas Bumi. Misalnya periode minimum Maunder, yang sampai menyebabkan fenomena zaman es kecil pada Abad Pertengahan.

Permukaan luar Matahari yang bisa kita lihat disebut fotosfer. Di atasnya ada lapisan tipis yang biasanya tidak terlihat karena terangnya fotosfer, yaitu kromosfer. Di atasnya lagi ada lapisan transisi di mana suhu bisa naik secara cepat, dan di atasnya terdapatlah korona yang sangat panas.

2.         Ilmu keplanetan

Cabang astronomi ini meneliti susunan planet, bulan, planet katai, komet, asteroid, serta benda-benda langit lain yang mengelilingi bintang, terutama Matahari, walau ilmu ini meliputi juga planet-planet luar surya. Tata Surya kita sendiri sudah dipelajari secara mendalam — pertama-tama melalui teleskop dan kemudian menggunakan wahana-wahana antariksa — sehingga pemahaman sekarang mengenai formasi dan evolusi sistem keplanetan ini sudah sangat baik, walaupun masih ada penemuan-penemuan baru yang terjadi.

Tata Surya dibagi menjadi beberapa kelompok: planet-planet bagian dalam, sabuk asteroid, dan planet-planet bagian luar. Planet-planet bagian dalam adalah planet-planet bersifat kebumian yaitu Merkurius, Venus, Bumi dan Mars. Planet-planet bagian luar adalah raksasa-raksasa gas Tata Surya yaitu Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Apabila kita pergi lebih jauh lagi, maka akan ditemukan benda-benda trans-Neptunus: pertama sabuk Kuiper dan akhirnya awan Oort yang bisa membentang sampai satu tahun cahaya.

Terbentuknya planet-planet bermula pada sebuah cakram protoplanet yang mengitari Matahari pada periode-periode awalnya. Dari cakram ini terwujudlah gumpalan-gumpalan materi melalui proses yang melibatkan tarikan gravitasi, benturan, dan akresi; gumpalan-gumpalan ini kemudian lama-kelamaan menjadi kumpulan protoplanet. Karena tekanan radiasi dari angin surya terus mendorong materi-materi yang belum menggumpal, hanya planet-planet yang massanya cukup besar yang mampu mempertahankan atmosfer berbentuk gas. Planet-planet muda ini terus menyapu dan memuntahkan materi-materi yang tersisa, menghasilkan sebuah periode penghancuran yang hebat. Sisa-sisa periode ini bisa dilihat melalui banyaknya kawah-kawah tabrakan di permukaan Bulan. Adapun dalam jangka waktu ini sebagian dari protoplanet-protoplanet yang ada mungkin bertabrakan satu sama lain; kemungkinan besar tabrakan seperti itulah yang melahirkan Bulan kita.

Ketika suatu planet mencapai massa tertentu, materi-materi dengan massa jenis yang berlainan mulai saling memisahkan diri dalam proses yang disebut diferensiasi planet. Proses demikian bisa menghasilkan inti yang berbatu-batu atau terdiri dari materi-materi logam, diliputi oleh lapisan mantel dan lalu permukaan luar. Inti planet ini bisa terbagi menjadi daerah-daerah yang padat dan cair, dan beberapa mampu menghasilkan medan magnet mereka sendiri, sehingga planet dapat terlindungi dari angin surya.

3.         Astronomi bintang

Nebula Semut. Gas yang dimuntahkan dari bintang sekarat di tengahnya tidak biasa karena membentuk pola yang simetris, bukan semrawut seperti ledakan pada umumnya. 

Untuk memahami alam semesta, penelitian atas bintang-bintang dan bagaimana mereka berevolusi sangatlah fundamental. Astrofisika yang berkenaan dengan bintang sendiri bisa diketahui baik lewat segi pengamatan maupun segi teoretis, serta juga melalui simulasi komputer.

Bintang terbentuk pada awan-awan molekul raksasa, yaitu daerah-daerah yang padat akan debu dan gas. Ketika kehilangan kestabilannya, serpihan-serpihan dari awan-awan ini bisa runtuh di bawah gaya gravitasi dan membentuk protobintang. Apabila bagian intinya mencapai kepadatan dan suhu tertentu, fusi nuklir akan dipicu dan akan terbentuklah sebuah bintang deret utama.

Nyaris semua unsur yang lebih berat dari hidrogen dan helium merupakan hasil dari proses yang terjadi di dalam inti bintang-bintang.

Ciri-ciri yang akan dimiliki oleh suatu bintang secara garis besar ditentukan oleh massa awalnya: semakin besar massanya, maka semakin tinggi pula luminositasnya, dan semakin cepat pula ia akan menghabiskan bahan bakar hidrogen pada inti. Lambat laun, bahan bakar hidrogen ini akan diubah menjadi helium, dan bintang yang bersangkutan akan mulai berevolusi. Untuk melakukan fusi helium, diperlukan suhu inti yang lebih tinggi, oleh sebab itu intinya akan semakin padat dan ukuran bintang pun berlipat ganda — bintang ini telah menjadi sebuah raksasa merah. Fase raksasa merah ini relatif singkat, sampai bahan bakar heliumnya juga sudah habis terpakai. Kalau bintang tersebut memiliki massa yang sangat besar, maka akan dimulai fase-fase evolusi di mana ia semakin mengecil secara bertahap, sebab terpaksa melakukan fusi nuklir terhadap unsur-unsur yang lebih berat.

3.         Astronomi galaksi

Tata Surya kita beredar di dalam Bima Sakti, sebuah galaksi spiral berpalang di Grup Lokal. Ia merupakan salah satu yang paling menonjol di kumpulan galaksi tersebut. Bima Sakti merotasi materi-materi gas, debu, bintang, dan benda-benda lain, semuanya berkumpul akibat tarikan gaya gravitasi bersama. Bumi sendiri terletak pada sebuah lengan galaksi berdebu yang ada di bagian luar, sehingga banyak daerah-daerah Bima Sakti yang tidak terlihat.

Pada pusat galaksi ialah bagian inti, semacam tonjolan berbentuk seperti batang; diyakini bahwa terdapat sebuah lubang hitam supermasif di bagian pusat ini. Bagian ini dikelilingi oleh empat lengan utama yang melingkar dari tengah menuju arah luar, dan isinya kaya akan fenomena-fenomena pembentukan bintang, sehingga memuat banyak bintang-bintang muda (metalisitas populasi I). Cakram ini lalu diliputi oleh cincin galaksi yang berisi bintang-bintang yang lebih tua (metalisitas populasi II) dan juga gugusan-gugusan bintang berbentuk bola (globular), yaitu semacam kumpulan-kumpulan bintang yang relatif lebih padat.

Daerah di antara bintang-bintang disebut medium antarbintang, yaitu daerah dengan kandungan materi yang jarang — bagian-bagiannya yang relatif terpadat adalah awan-awan molekul berisi hidrogen dan unsur lainnya, tempat di mana banyak bintang baru akan lahir. Awalnya akan terbentuk sebuah inti pra-bintang atau nebula gelap yang merapat dan kemudian runtuh (dalam volume yang ditentukan oleh panjang Jeans) untuk membangun protobintang.

Ketika sudah banyak bintang besar yang muncul, mereka akan mengubah awan molekul menjadi awan daerah H II, yaitu awan dengan gas berpijar dan plasma. Pada akhirnya angin serta ledakan supernova yang berasal dari bintang-bintang ini akan memencarkan awan yang tersisa, biasanya menghasilkan sebuah (atau lebih dari satu) gugusan bintang terbuka yang baru. Gugusan-gugusan ini lambat laun berpendar, dan bintang-bintangnya bergabung dengan Bima Sakti.

Sejumlah penelitian kinematika berkenaan dengan materi-materi di Bima Sakti (dan galaksi lainnya) menunjukkan bahwa materi-materi yang tampak massanya kurang dari massa seluruh galaksi. Ini menandakan terdapat apa yang disebut materi gelap yang bertanggung jawab atas sebagian besar massa keseluruhan, tapi banyak hal yang belum diketahui mengenai materi misterius ini.

4.         Astronomi ekstragalaksi

Citra di atas menampilkan beberapa benda biru berbentuk lingkaran; ini adalah gambar-gambar dari galaksi yang sama, tergandakan oleh efek lensa gravitasional yang disebabkan oleh gugusan galaksi-galaksi kuning pada bagian tengah foto. Efek lensa itu dihasilkan medan gravitasi gugusan dan membelokkan cahaya sehingga gambar salah satu benda yang lebih jauh diperbesar dan terdistorsi.

Penelitian benda-benda yang berada di luar galaksi kita — astronomi ekstragalaksi — merupakan cabang yang mempelajari formasi dan evolusi galaksi-galaksi, morfologi dan klasifikasi mereka, serta pengamatan atas galaksi-galaksi aktif beserta grup-grup dan gugusan-gugusan galaksi. Ini, terutama yang disebutkan belakangan, penting untuk memahami struktur alam semesta dalam skala besar.

Kebanyakan galaksi akan membentuk wujud-wujud tertentu, sehingga pengklasifikasiannya bisa disusun berdasarkan wujud-wujud tersebut. Biasanya, mereka dibagi-bagi menjadi galaksi-galaksi spiral, elips, dan tak beraturan.

Persis seperti namanya, galaksi elips berbentuk seperti elips. Bintang-bintang berputar pata garis edarnya secara acak tanpa menuju arah yang jelas. Galaksi-galaksi seperti ini kandungan debu antarbintangnya sangat sedikit atau malah tidak ada; daerah penghasil bintangnya tidak banyak; dan rata-rata penghuninya bintang-bintang yang sudah tua. Biasanya galaksi elips ditemukan pada bagian inti gugusan galaksi, dan bisa terlahir melalui peleburan galaksi-galaksi besar.

Galaksi spiral membentuk cakram gepeng yang berotasi, biasanya dengan tonjolan atau batangan pada bagian tengah dan lengan-lengan spiral cemerlang yang timbul dari bagian tersebut. Lengan-lengan ini ialah lapangan berdebu tempat lahirnya bintang-bintang baru, dan penghuninya adalah bintang-bintang muda yang bermassa besar dan berpijar biru. Umumnya, galaksi spiral akan dikelilingi oleh cincin yang tersusun atas bintang-bintang yang lebih tua. Contoh galaksi semacam ini adalah Bima Sakti dan Andromeda.

Galaksi-galaksi tak beraturan bentuknya kacau dan tidak menyerupai bangun tertentu seperti spiral atau elips. Kira-kira seperempat dari galaksi-galaksi tergolong tak beraturan, barangkali disebabkan oleh interaksi gravitasi.

Sebuah galaksi dikatakan aktif apabila memancarkan jumlah energi yang signifikan dari sumber selain bintang-bintang, debu, atau gas; juga, apabila sumber tenaganya berasal dari daerah padat di sekitar inti — kemungkinan sebuah lubang hitam supermasif yang memancarkan radiasi benda-benda yang ia telan.

Apabila sebuah galaksi aktif memiliki radiasi spektrum radio yang sangat terang serta memancarkan jalaran gas dalam jumlah besar, maka galaksi tersebut tergolong galaksi radio. Contoh galaksi seperti ini adalah galaksi-galaksi Seyfert, kuasar, dan blazar. Kuasar sekarang diyakini sebagai benda yang paling dapat dipastikan sangat cemerlang; tidak pernah ditemukan spesimen yang redup.

Struktur skala besar dari alam semesta sekarang digambarkan sebagai kumpulan dari grup-grup dan gugusan-gugusan galaksi. Struktur ini diklasifikasi lagi dalam sebuah hierarki pengelompokan; yang terbesar adalah maha-gugusan (supercluster). Kemudian kelompok-kelompok ini disusun menjadi filamen-filamen dan dinding-dinding galaksi, dengan kehampaan di antara mereka.

5.         Kosmologi

Kosmologi, berasal dari bahasa Yunani kosmos (κόσμος, "dunia") dan akhiran -logia dari logos (λόγος, "pembelajaran") dapat dipahami sebagai upaya meneliti alam semesta secara keseluruhan.

Pengamatan atas struktur skala besar alam semesta, yaitu cabang yang dikenal sebagai kosmologi fisik, telah menyumbangkan pemahaman yang mendalam tentang formasi dan evolusi jagat raya. Salah satu teori yang paling penting (dan sudah diterima luas) adalah teori Dentuman Besar, yang menyatakan bahwa dunia bermula pada satu titik dan mengembang selama 13,7 milyar tahun sampai ke masa sekarang. Gagasan ini bisa dilacak kembali pada penemuan radiasi CMB pada tahun 1965.

B.         ILMU ALAM

Ilmu alam (bahasa Inggris: natural science; atau ilmu pengetahuan alam) adalah istilah yang digunakan yang merujuk pada rumpun ilmu dimana obyeknya adalah benda-benda alam dengan hukum-hukum yang pasti dan umum, berlaku kapan pun dimana pun.

Sains (science) diambil dari kata latin scientia yang arti harfiahnya adalah pengetahuan. Sund dan Trowbribge merumuskan bahwa Sains merupakan kumpulan pengetahuan dan proses. Sedangkan Kuslan Stone menyebutkan bahwa Sains adalah kumpulan pengetahuan dan cara-cara untuk mendapatkan dan mempergunakan pengetahuan itu. Sains merupakan produk dan proses yang tidak dapat dipisahkan. "Real Science is both product and process, inseparably Joint" (Agus. S. 2003: 11)

Sains sebagai proses merupakan langkah-langkah yang ditempuh para ilmuwan untuk melakukan penyelidikan dalam rangka mencari penjelasan tentang gejala-gejala alam. Langkah tersebut adalah merumuskan masalah, merumuskan hipotesis, merancang eksperimen, mengumpulkan data, menganalisis dan akhimya menyimpulkan. Dari sini tampak bahwa karakteristik yang mendasar dari Sains ialah kuantifikasi artinya gejala alam dapat berbentuk kuantitas.

Ilmu alam mempelajari aspek-aspek fisik & nonmanusia tentang Bumi dan alam sekitarnya. Ilmu-ilmu alam membentuk landasan bagi ilmu terapan, yang keduanya dibedakan dari ilmu sosial, humaniora, teologi, dan seni.

Matematika tidak dianggap sebagai ilmu alam, akan tetapi digunakan sebagai penyedia alat/perangkat dan kerangka kerja yang digunakan dalam ilmu-ilmu alam. Istilah ilmu alam juga digunakan untuk mengenali "ilmu" sebagai disiplin yang mengikuti metode ilmiah, berbeda dengan filsafat alam. Di sekolah, ilmu alam dipelajari secara umum di mata pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam(biasa disingkat IPA).

Tingkat kepastian ilmu alam relatif tinggi mengingat obyeknya yang kongkrit, karena hal ini ilmu alam lazim juga disebut ilmu pasti.

Di samping penggunaan secara tradisional di atas, saat ini istilah "ilmu alam" kadang digunakan mendekati arti yang lebih cocok dalam pengertian sehari-hari. Dari sudut ini, "ilmu alam" dapat menjadi arti alternatif bagi biologi, terlibat dalam proses-proses biologis, dan dibedakan dari ilmu fisik (terkait dengan hukum-hukum fisika dan kimia yang mendasari alam semesta).

Cabang utama

Cabang-cabang utama dari ilmu alam adalah:

• Astronomi
• Biologi
• Ekologi
• Fisika
• Geologi
• Geografi fisik berbasis ilmu
• Ilmu bumi
• Kimia

C.        ILMU OPTIK

            Optika adalah cabang fisika yang menggambarkan sifat cahaya serta interaksi cahaya dengan materi optika menerangkan dan diwarnai oleh gejala optis. Kata optik berasal dari bahasa latin berarti “tampilan”. 

            Bidang optika menggambarkan sifat cahaya yang tampak, inframerah dan ultraviolet. Akan tetapi, karena cahaya merupakan gelombang elektromagnetik, gejala yang sama juga terjadi dalam sinar–X, gelombang mikro, gelombang radio, dan bentuk lain dari radiasi elektromagnetik, serta pada sorotan partikel muatan (charged beam). Dan optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian keelektromagnetikan. Beberapa gejala optis bergantung pada sifat kuantum cahaya yang terkait dengan beberapa bidang optika hingga mekanika kuantum. 

            Bidang optika memiliki identitas, masyarakat, dan konferensi sendiri. Aspek keilmuannya sering disebut ilmu optik atau fisika optik. Ilmu optik terapan sering disebut rekayasa optik.

            Optik dibagi ke dalam beberapa jenis, yaitu sebagai berikut.

1.         optik klasik

            Sebelum menjadi penting, optik quantum awalnya terdiri atas aplikasi elektromagnetik klasik dan pendekatan frekuensi tinggi untuk cahaya. Optik klasik terbagi atas dua cabang utama, yaitu:

a. optik geometris atau optik sinar, menjelaskan propagasi cahaya dalam bentuk sinar. Sinar dibelokkan di antarmuka antara dua medium yang berbeda, dan dapat berbentuk kurva di dalam medium yang indeks-refraksinya merupakan fungsi dari posisi.

b. optik fisik atau optik gelombang membentuk prinsip Huygens dan memodelkan propagasi dari muka gelombang kompleks melalui sistem optis, termasuk amplitudo dan fase gelombang. Tehnik ini, yang biasanya diterapkan secara numerik pada, dapat menghitung efek difraksi, interferensi, polarisasi, serta efek komplek lain.

2.         optik modern

            Optik modern meliputi bidang ilmu dan rekayasa optik yang menjadi terkenal pada abad ke-20. Bidang-bidang ilmu optik ini biasanya berhubungan dengan elektromagnetik atau sifat kuantum dari cahaya, tetapi tidak termasuk topik yang lain.

D.        MINERALOGI

Mineralogi merupakan ilmu bumi yang berfokus pada sifat kimia, struktur kristal, dan fisika (termasuk optik) dari mineral. Studi ini juga mencakup proses pembentukan dan perubahan mineral.

Pada awalnya, mineralogi lebih menitikberatkan pada sistem klasifikasi mineral pembentuk batuan. International Mineralogical Association merupakan suatu organisasi yang beranggotakan organisasi-organisasi yang mewakili para ahli mineralogi dari masing-masing negara. Aktivitasnya mencakup mengelolaan penamaan mineral (melalui Komisi Mineral Baru dan Nama Mineral), lokasi mineral yang telah diketahui, dsb. Sampai dengan 2004 telah terdapat lebih dari 4000 spesies mineral yang diakui oleh IMA. Dari kesemua itu, 150 dapat digolongkan “umum”, 50 lainnya “kadang-kadang”, dan sisanya “jarang” sampai “sangat jarang”

Belakangan ini, dangan disebabkan oleh perkembangan teknik eksperimental (seperti defraksi neutron) dan kemampuan komputasi yang ada, telah memungkinkan simulasi prilaku kristal berskala atom dengan sangat akurat, ilmu ini telah berkembang luas hingga mencakup permasalahan yang lebih umum dalam bidang kimia anorganik dan fisika padat. Meskipun demikan, bidang ini tetap berfokus pada struktur kristal yang umumnya dijumpai pada mineral pembentuk batuan (seperti pada perovskites, mineral lempung dan kerangka silikat). Secara khusus, bidang ini telah mencapai kemajuan mengenai hubungan struktur mineral dan kegunaannya; di alam, contoh yang menonjol berupa akurasi perhitungan dan perkiraan sifat elastic mineral, yang telah membuka pengetahuan yang mendalam mengenai prilaku seismik batuan dan ketidakselarasan yang berhubungan dengan kedalaman pada seismiogram dari mantel bumi. Sehingga, dalam kaitannya dengan hubungan antara fenomena berskala atom dan sifat-sifat makro, ilmu mineral (seperti yang umumnya diketahui saat ini) kemungkinan lebih berhubungan dengan ilmu material daripada ilmu lainnya

E.         MEKANIKA

Mekanika (Bahasa Latin mechanicus, dari Bahasa Yunani mechanikos, "seseorang yang ahli di bidang mesin") adalah jenis ilmu khusus yang mempelajari fungsi dan pelaksanaan mesin, alat atau benda yang seperti mesin.mekanika merupakan bagian yang sangat penting dalam ilmu fisika terutama untuk ahli saints dan ahli teknik.

Mekanika (Mechanics) juga berarti ilmu pengetahuan yang mempelajari gerakan suatu benda serta efek gaya dalam gerakan itu. Cabang ilmu Mekanika terbagi dua ; Mekanika Statik dan Mekanika Dinamik , sedang Mekanika Dinamik dapat dibagi dua pula , yaitu Kinematik dan Kinetik.

Sub-disiplin di mekanika

Di bawah ini adalah 2 daftar subjek yang dipelajari di mekanika. Di antaranya :

1. Mekanika klasik

Berikut ini adalah digolongkan sebagai mekanika klasik:

• Mekanika Newton, teori mengenai (kinematika) dan (dinamika)
• Mekanika Hamilton
• Mekanika Lagrang
• Mekanika celestial
• Astrodinamika, navigasi penerbangan, etc.
• Solid mechanics, elastisitas, sifat-sifat benda elastis.
• Mekanika fraktura
• Akustik, suara
• Statis,
• Mekanika fluida, pergerakan cairan
• Mekanika tanah, sifat-sifat mekanik dari tanah
• Continuum mechanics
• Hidrolika,sifat-sifat mekanika cairan
• Fluida statis
• Mekanika aplikasi atau Mekanika Teknik
• Biomekanika, solid, fluida,
• Biofisika, proses fisika dalam makluk hidup
• Mekanika statistik
• Relativitas atau mekanika Einstein, gravitasi semesta

2. Mekanika kuantum

Beberapa kategori ini dikategorikan sebagai Mekanika kuantum:

• Fisika partikel, pergerakan, struktur, dan reaksi partikel
• Fisika nuklir, pergerakan, struktur, dan reaksi nucleus
• Condensed matter physics
• Mekanika kuantum statistik,