Percobaan celah ganda
Percobaan celah ganda merupakan eksperimen berupa pancaran berkas cahaya yang dibuat berdifraksi melalui dua celah, menciptakan keliman atau pola seperti-gelombang di layar. Keliman ini memiliki bagian terang dan gelap sesuai dengan cahaya yang mengalami gangguan membangun dan merusak. Eksperimen ini dapat juga dilakukan dengan pancaran elektron atau atom, menunjukan gangguan yang mirip; Ini diambil sebagai bukti dari dualitas gelombang-partikel dijelaskan dalam fisika kuantum.
Sejarah
suntingPercobaan celah ganda pertama kali dilakukan oleh Thomas Young pada tahun 1801, sebagai sebuah demonstrasi dari perilaku gelombang cahaya yang dapat terlihat.[1] Pada saat itu, dipercaya bahwa cahaya terdiri dari gelombang. Dengan perkembangan fisika modern, sekitar seratus tahun kemudian, diketahui bahwa cahaya sebenarnya dapat menunjukkan perilaku yang khas dari gelombang maupun partikel. Pada tahun 1927, Clinton Davisson dan Lester Germer menunjukkan bahwa elektron juga menunjukkan perilaku yang sama, yang kemudian diperluas ke atom dan molekul.[2][3] Eksperimen Thomas Young dengan cahaya merupakan bagian dari fisika klasik sebelum perkembangan mekanika kuantum dan konsep dualitas gelombang-partikel. Young meyakini bahwa eksperimennya membuktikan bahwa teori gelombang cahaya oleh Christiaan Huygens adalah benar, dan eksperimennya kadang-kadang disebut sebagai eksperimen Young,[4] atau celah ganda Young.[5]
Deskripsi
sunting
Dalam percobaan dasar ini, dilakukan penelitian terhadap cahaya laser atau sumber cahaya koheren lainnya yang dilewatkan melalui sebuah pelat yang memiliki dua celah paralel.[6] Hasilnya, teramati adanya pola terang dan gelap pada layar di belakang pelat, yang tidak sesuai dengan harapan jika cahaya terdiri dari partikel-partikel klasik.[6] Tetapi, ketika cahaya tersebut dideteksi di layar, ia akan selalu terdeteksi sebagai partikel individual yang terserap pada titik-titik tertentu, bukan sebagai gelombang. Pola interferensi yang terlihat pada layar ini muncul akibat variasi kerapatan partikel-partikel tersebut.[7] Jika dilakukan pengukuran dengan detektor di kedua celah, setiap foton yang terdeteksi hanya melewati satu celah saja, bukan kedua celah secara bersamaan. Eksperimen semacam ini menunjukkan bahwa partikel tidak akan membentuk pola interferensi jika kita mengetahui jalur celah mana yang mereka lewati. Fenomena ini menggambarkan prinsip dualitas gelombang-partikel.
Hasil dan implikasi
suntingPercobaan celah ganda tetap menjadi salah satu eksperimen paling mendalam dan menakjubkan dalam Fisika. Percobaan ini bukan hanya membuktikan sifat gelombang cahaya, tetapi juga memunculkan konsep dualitas gelombang-partikel yang menjadi fondasi teori kuantum. Dengan menampilkan pola interferensi baik dengan cahaya maupun partikel materi, percobaan ini menantang dan memperluas pemahaman kita tentang alam semesta pada level fundamental.
Pola interferensi
suntingKetika cahaya melewati dua celah sempit dan mengenai layar di belakangnya, pola interferensi yang terlihat bukanlah dua bayangan dari dua celah, melainkan serangkaian garis terang dan gelap yang berulang. Garis terang muncul di tempat gelombang cahaya dari kedua celah saling memperkuat (interferensi konstruktif), sedangkan garis gelap muncul di tempat gelombang tersebut saling membatalkan (interferensi destruktif). Pola ini merupakan bukti kuat bahwa cahaya berperilaku sebagai gelombang.[6]
Pembuktian Teori Gelombang Cahaya
suntingPercobaan celah ganda oleh Thomas Young memberikan bukti eksperimen yang kuat terhadap teori gelombang cahaya yang diajukan oleh Huygens. Sebelum percobaan ini, teori partikel cahaya oleh Newton lebih dominan, terutama karena fenomena refleksi dan refraksi dapat dijelaskan dengan baik menggunakan konsep partikel. Namun, percobaan Young menunjukkan bahwa cahaya juga menunjukkan sifat interferensi, yang hanya bisa dijelaskan jika cahaya dianggap sebagai gelombang.
Dualitas Gelombang-Partikel
suntingSalah satu implikasi paling mendalam dari percobaan celah ganda adalah konsep dualitas gelombang-partikel. Pada awal abad ke-20, fisikawan seperti Louis de Broglie dan Albert Einstein menunjukkan bahwa partikel seperti elektron juga menunjukkan sifat gelombang. Dalam percobaan celah ganda dengan elektron, ditemukan bahwa elektron yang ditembakkan satu per satu melalui dua celah tetap menghasilkan pola interferensi, mirip dengan yang diamati pada cahaya.
Percobaan ini menunjukkan bahwa partikel mikroskopis memiliki sifat dualistik: mereka bisa berperilaku seperti partikel dan gelombang. Dualitas ini menjai dasar mekanika kuantum dan mengubah cara kita memahami sifat dasar materi dan energi.
Lihat pula
suntingReferensi
sunting- ^ "I. The Bakerian Lecture. Experiments and calculations relative to physical optics". Philosophical Transactions of the Royal Society of London (dalam bahasa Inggris). 94: 1–16. 1804-12-31. doi:10.1098/rstl.1804.0001. ISSN 0261-0523.
- ^ "Physicists Smash Record For Wave-Particle Duality". The Physics arXiv Blog (dalam bahasa Inggris). 2013-11-08. Diakses tanggal 2023-05-16.
- ^ Eibenberger, Sandra; Gerlich, Stefan; Arndt, Markus; Mayor, Marcel; Tüxen, Jens (2013-09-21). "Matter-wave interference of particles selected from a molecular library with masses exceeding 10,000 amu". Physical chemistry chemical physics: PCCP. 15 (35): 14696–14700. doi:10.1039/c3cp51500a. ISSN 1463-9084. PMID 23900710.
- ^ Robinson, Andrew (2006). The last man who knew everything : Thomas Young, the anonymous polymath who proved Newton wrong, explained how we see, cured the sick, and deciphered the Rosetta stone, among other feats of genius. Internet Archive. New York : Pi Press. hlm. 123–124. ISBN 978-0-13-134304-7.
- ^ Kipnis, Naum S. (1991). History of the Principle of Interference of Light (dalam bahasa Inggris). Springer. hlm. 65. ISBN 978-0-8176-2316-6.
- ^ a b c Lederman, Leon M. (2011-09-27). Quantum Physics for Poets (dalam bahasa Inggris). Prometheus Books. hlm. 102–111. ISBN 978-1-61614-281-0.
- ^ Darling, David. "wave-particle duality". www.daviddarling.info. Diakses tanggal 2023-05-27.