DUALISME GELOMBANG PARTIKEL

DUALISME GELOMBANG PARTIKEL

         Sifat khas dari cahaya adalah dapat menunjukkan peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi dan difraksi. Oleh karena itu teori fisika klasik menganggap cahaya adalah gelombang. Kemudian teori Maxwell menyatakan bahwa cahaya (sinar tampak) adalah gelombang elektromagnetik.

          Dalam bab yang lalu telah diperoleh fakta bahwa mekanika Newton harus diganti dengan teori relativitas khusus Einstein, apabila dilakukan pembahasan tentang kecepatan partikel yang berada dalam orde kecepatan cahaya. Walaupun pada awal abad ke-20  telah banyak permasalahan yang dapat diterangkan dengan menggunakan teori relativitas, namun masih ada hasil-hasil percobaan dan persoalan-persoalan teoritis yang belum terjawab. Misalnya fenomena spektra  radiasi benda hitam,  efek fotolistrik,  radiasi sinar-x dan hamburan  Compton,  tidak dapat dijelaskan jika cahaya masih dipandang sebagai gelombang.

          Sehubungan dengan fenomena radiasi benda hitam, pada tahun 1990 Max Planck menyatakan bahwa cahaya dianggap sebagai aliran partikel yang terdiri dari paket-paket energi yang disebut kuanta atau foton. Jadi cahaya dipandang selain bersifat sebagai gelombang juga bersifat sebagai partikel. Dapatlah dikatakan bahwa cahaya memiliki sifat dualisme, yaitu dalam keadaan tertentu sifat gelombang cahaya lebih menonjol daripada sifat partikel cahaya dan dalam keadaan lainnya  sifat partikel cahaya lebih menonjol daripada sifat gelombangnya. 

          Jika elektron, proton dan neutron yang masing-masing mempunyai massa dan digolongkan sebagai kelompok partkel , apakah partikel seperti elektron juga memiliki sifat dualisme ? Louis de Broglie dengan hipotesisnya bahwa partikel seperti elektron yang bergerak dengan kecepatan tertentu dapat memiliki sifat gelombang dengan panjang gelombang yang sesuai. Berdasarkan hipotesis ini,  maka partikelpun memiliki sifat dualisme (dualisme gelombang partikel). Hipotesis de Broglie dibuktikan melalui percobaan difraksi elektron yang dilakukan oleh Davisson  dan Germer 

A.    SIFAT PARTIKEL DARI GELOBANG

2.1.      SPEKTRA RADIASI KALOR BENDA HITAM

  Sumber cahaya dapat diperoleh melalui benda-benda padat yang dipanaskan, seperti filamen lampu pijar  ataupun lucutan listrik dalam gas, seperti lampu TL, lampu neon dan helium. Jika sebuah lampu pijar 100 watt dan 5 watt  dinyalakan secara bersama-sama selama selang waktu tertentu.  Lampu 100 watt menyerap 100 joule energi listrik setiap detik, sedangkan lampu 5 watt menyerap 5 joule energi listrik setiap detik. Berarti energi yang digunakan lampu 100 watt lebih besar daripada lampu 5 watt. Ternyata suhu lampu 100 watt  lebih tinggi daripada lampu 5 watt. Hal ini menunjukkan bahwa makin besar energi yang diserap oleh suatu benda makin tinggi kenaikan suhunya dan makin tinggi suhu suatu benda makin besar energi kalor yang dipancarkan benda tersebut.   

          Suatu benda hitam adalah permukaan benda hitam atau kusam yang merupakan penyerap dan sekali gus pemancar radiasi kalor yang baik. Sedangkan permukaan putih atau mengkilat adalah penyerap dan pemancar radiasi kalor yang buruk.

         Sebuah kotak  yang permukaan dalamnya dicat warna putih,  kotak dilengkapi dengan tutup dan pada salah satu dindingnya di beri lubang, maka lubang tersebut dapat berfungsi sebagai benda hitam (Gambar 2.1). 

          Mula-mula ketika tutup kotak dalam keadaan terbuka dan  kotak  berada  di tempat yang terang  (sinar matahari ) ternyata lubang  menunjukkan warna putih (terang), akan tetapi ketika tutup kotak ditutup,  lubang  menunjukkan warna hitam (gelap). Mengapa demikian ?

                            (a)                                            (b)                                                      (c)

             Gambar 2.1 :  Kotak diletakkan di tempat yang terang  (a).  ketika tutup kotak dalam   keadaan   terbuka  lubang berwarna putih.  (b). Ketika tutup kotak dalam keadaan tertutup lubang berwarna hitam.  (c)  Radiasi kalor yang masuk kedalam kotak mengalami pemantulan berulang-ulang.

                Ketika radiasi kalor dari cahaya matahari memasuki lubang kotak, maka radiasi tersebut dipantulkan berulang-ulang,  baik oleh dinding maupun oleh tutup kotak, dan hampir tidak ada radiasi kalor yang keluar kotak melalui lubang, sehingga seluruh radiasi kalor terserap di dalam kotak.. Dengan kata lain, lubang telah berfungsi menyerap semua radiasi kalor yang datang padanya. Akibatnya, lubang menunjukkan warna hitam (gelap).