Dualisme Gelombang–Partikel Cahaya
Materi Lengkap Fisika SMA
1. Pendahuluan
Cahaya merupakan fenomena fundamental dalam fisika. Perkembangan ilmu pengetahuan menunjukkan bahwa cahaya tidak dapat dijelaskan hanya sebagai gelombang atau partikel saja. Cahaya memiliki dua sifat yang saling melengkapi, yang dikenal sebagai dualisme gelombang–partikel cahaya.
2. Sejarah Perkembangan Konsep Cahaya
- Isaac Newton (1704): Cahaya sebagai partikel (teori korpuskular)
- Christiaan Huygens (1690): Cahaya sebagai gelombang
- James Clerk Maxwell (1864): Cahaya sebagai gelombang elektromagnetik
- Max Planck (1900): Energi cahaya terkuantisasi
- Albert Einstein (1905): Efek fotolistrik dan konsep foton
- Niels Bohr (1928): Prinsip komplementaritas
3. Cahaya sebagai Gelombang
3.1 Gelombang Elektromagnetik
Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang dapat merambat di ruang hampa dengan kecepatan:
$$ c = 3 \times 10^8 \ \text{m/s} $$
| Simbol | Keterangan | Satuan |
|---|---|---|
| $c$ | Kecepatan cahaya di vakum | m/s |
3.2 Hubungan Panjang Gelombang dan Frekuensi
$$ c = \lambda f $$
| Simbol | Keterangan | Satuan |
|---|---|---|
| $\lambda$ | Panjang gelombang | meter (m) |
| $f$ | Frekuensi | Hertz (Hz) |
3.3 Bukti Sifat Gelombang
- Interferensi (percobaan celah ganda Young)
- Difraksi
- Polarisasi
4. Cahaya sebagai Partikel
4.1 Hipotesis Planck
$$ E = hf $$
| Simbol | Keterangan | Satuan |
|---|---|---|
| $E$ | Energi foton | Joule (J) |
| $h$ | Konstanta Planck ($6{,}63 \times 10^{-34}$) | J·s |
| $f$ | Frekuensi cahaya | Hz |
4.2 Energi Foton
$$ E = \frac{hc}{\lambda} $$
5. Efek Fotolistrik
Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam akibat penyinaran cahaya dengan frekuensi tertentu.
$$ hf = W_0 + E_k $$
| Simbol | Keterangan | Satuan |
|---|---|---|
| $W_0$ | Fungsi kerja logam | Joule (J) |
| $E_k$ | Energi kinetik maksimum elektron | Joule (J) |
6. Dualisme Gelombang–Partikel
Cahaya menunjukkan sifat gelombang saat merambat dan sifat partikel saat
berinteraksi dengan materi. Kedua sifat ini tidak saling bertentangan,
tetapi saling melengkapi.
7. Penerapan dalam Kehidupan
- Panel surya
- Kamera digital
- Sensor cahaya
- Laser dan teknologi optik