Dualitas gelombang-partikel: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
#1Lib1Ref #1Lib1RefID |
#1Lib1Ref #1Lib1RefID |
||
Baris 11:
Teori partikel dan gelombang cahaya memiliki sejarah panjang dalam pemahaman tentang cahaya. Pada abad ke-5 SM, [[Demokritos|Demokritus]] menyatakan bahwa cahaya dan benda lain terdiri dari komponen terbagi.<ref>{{Cite journal|last=Berryman|first=Sylvia|date=2004-08-15|title=Democritus|url=https://plato.stanford.edu/archives/win2016/entries/democritus/}}</ref> [[Euklides|Euclid]] pada abad ke-4 hingga ke-3 SM membahas perambatan cahaya dan prinsip jalur terpendek, termasuk pantulan ganda pada cermin, termasuk cermin berbentuk bola. Pada abad ke-2 hingga ke-1 M, [[Plutarkhos|Plutarch]] membahas pantulan ganda pada cermin bola dan pembentukan gambar yang berbeda.
Pada awal abad ke-11, [[Ibnu al-Haitsam]] menulis [[Kitab Optik]] yang menjelaskan pantulan, pembiasan, dan lensa lubang jarum melalui sinar cahaya. Ia berpendapat bahwa sinar terdiri dari partikel-partikel cahaya. Pada tahun 1630, [[René Descartes|Descartes]] mempopulerkan deskripsi gelombang dalam traktatnya tentang cahaya. Ia menunjukkan bahwa perilaku cahaya dapat dimodelkan sebagai gelombang dalam medium yang disebut [[Eter (medium)|eter]]''
Antara tahun 1670 hingga tiga dekade berikutnya, [[Isaac Newton]] mengembangkan dan mempertahankan teori partikel. Ia berargumen bahwa jalur pantulan lurus menunjukkan sifat partikel cahaya. Newton menjelaskan pembiasan dengan asumsi bahwa partikel cahaya berubah arah saat memasuki medium yang lebih padat. Rekan Newton, [[Robert Hooke|Hooke]], [[Christiaan Huygens|Huygens]], dan [[Augustin Fresnel|Fresnel]], memperbaiki pandangan gelombang secara matematis. Mereka menunjukkan bahwa pembiasan dapat dijelaskan sebagai propagasi gelombang cahaya tergantung pada medium. Prinsip Huygens-Fresnel berhasil menjelaskan perilaku cahaya dan konsisten dengan penemuan [[Thomas Young|Young]] tentang interferensi gelombang cahaya melalui eksperimen celah ganda pada tahun 1801.<ref>{{Cite book|last=Young|first=Thomas|date=1804|url=https://books.google.com/books?id=7AZGAAAAMAAJ&pg=PA1|title=Bakerian Lecture: Experiments and calculations relative to physical optics|publisher=Philosophical Transactions of the Royal Society|pages=1-16|language=en|doi=10.1098/rstl.1804.0001|url-status=live}}</ref>
Pandangan gelombang mulai mendominasi pemikiran ilmiah tentang cahaya pada pertengahan abad ke-19 karena dapat menjelaskan fenomena polarisasi yang tidak dapat dijelaskan sebelumnya.<ref>{{Cite book|last=Buchwald|first=Jed Z.|date=1989|url=http://archive.org/details/riseofwavetheory0000buch|title=The rise of the wave theory of light : optical theory and experiment in the early nineteenth century|publisher=Chicago : University of Chicago Press|isbn=978-0-226-07884-7|others=Internet Archive}}</ref> [[James Clerk Maxwell|James Maxwell]] menerapkan [[persamaan Maxwell]] yang telah ditemukannya sebelumnya untuk menjelaskan gelombang yang merambat sendiri. Ia menemukan bahwa cahaya, termasuk cahaya tampak, ultraviolet, dan inframerah, adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda.
=== Radiasi benda hitam dan Hukum Planck ===
Pada tahun 1901, [[Max Planck]] berhasil menghasilkan [[Spektrum|spektrum cahaya]] dari [[benda hitam]] dengan menerapkan konsep energi terkuantisasi atom-atom di dalamnya. Penemuan ini penting dalam pengembangan fisika kuantum. Albert Einstein kemudian mengusulkan bahwa radiasi elektromagnetik juga memiliki sifat terkuantisasi, bukan hanya energi yang dipancarkan oleh atom-atom.
[[Radiasi benda-hitam|Radiasi benda hitam]], yaitu pelepasan (emisi) energi elektromagnetik oleh objek yang dipanaskan, tidak dapat dijelaskan dengan teori klasik. Para fisikawan menghadapi kesulitan dalam menjelaskan emisi cahaya dari objek termal menggunakan hukum-hukum klasik.<ref>{{Cite book|last=Mandel|first=Leonard|last2=Wolf|first2=Emil|date=1995-09-29|url=https://books.google.co.id/books?id=dVYhAwAAQBAJ&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false|title=Optical Coherence and Quantum Optics|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-64302-3|language=en|chapter=13|url-status=live}}</ref> Meskipun cahaya dipahami sebagai gelombang elektromagnetik, penjelasan untuk emisi cahaya dengan panjang gelombang pendek sulit ditemukan. Dalam grafik [[Hukum Rayleigh-Jeans]] yang berhasil memprediksi intensitas emisi untuk panjang gelombang yang panjang, gagal memprediksi energi total yang tak terhingga ketika intensitas emisi divergen pada panjang gelombang pendek. Fenomena ini kemudian dikenal sebagai "[[Bencana ultraungu|bencana ultraviolet]]".<ref>{{Cite book|last=Vázquez|first=M.|last2=Hanslmeier|first2=Arnold|date=2005-12-08|url=https://books.google.co.id/books?id=2ykUzupXUKgC&redir_esc=y|title=Ultraviolet Radiation in the Solar System|publisher=Springer Science & Business Media|isbn=978-1-4020-3726-9|pages=6-7|language=en|url-status=live}}</ref> Pada tahun 1900, Max Planck mengusulkan hipotesis bahwa frekuensi cahaya yang dipancarkan oleh benda hitam bergantung pada frekuensi osilator yang memancarkannya, dengan energi osilator meningkat secara linear seiring dengan frekuensi. Ia menemukan bahwa osilator dengan frekuensi tertinggi memiliki energi tertinggi. Planck mengatasi masalah benda hitam dengan menyimpulkan bahwa cahaya dengan frekuensi tinggi dipancarkan oleh osilator dengan frekuensi yang sama, yang memiliki energi lebih tinggi. Akibatnya, jumlah osilator dengan frekuensi tinggi menjadi lebih sedikit, dan jumlah cahaya yang dipancarkan juga lebih sedikit. Prinsip ini serupa dengan [[distribusi Maxwell-Boltzmann]] dalam fisika statistik, di mana partikel dengan energi rendah ditekan oleh partikel dengan energi yang lebih tinggi.<ref>{{Cite web|date=2023-04-12|title=Maxwell-Boltzmann distribution {{!}} Definition, Formula, & Facts {{!}} Britannica|url=https://www.britannica.com/science/Maxwell-Boltzmann-distribution|website=www.britannica.com|language=en|access-date=2023-05-27}}</ref> Pendekatan Planck terhadap benda hitam memiliki dampak revolusioner dalam fisika, yaitu pengakuan bahwa jumlah osilator yang berinteraksi dengan medan elektromagnetik dalam kesetimbangan termal adalah bilangan bulat. Osilator- osilator ini mengalihkan seluruh energinya ke medan elektromagnetik, menciptakan kuantum cahaya setiap kali berinteraksi. Meskipun awalnya mengembangkan teori atomik tentang benda hitam, Planck secara tidak sengaja juga mengemukakan teori atomik tentang cahaya, dengan menghasilkan kuantum cahaya pada frekuensi tertentu.
=== Efek fotolistrik ===
| |||