Pada bagian selanjutnya kami akan menyajikan percobaan yang hasilnya bertentangan dengan persamaan (3.2) dan (3.3). Hal yang menarik dari persamaan (3.3) adalah intensitasnya berbanding lurus dengan kuadrat amplitudo gelombang Eo2 dan berfluktuasi terhadap waktu pada frekuensi sudut w = 2. Selain itu persamaan (3.3) juga menunjukkan bahwa intensitas cahaya berbanding lurus ke kuadrat bidang E, ini berarti bial. Jika intensitasnya lemah maka medan E juga lemah.
Dari hasil yang terlihat di atas, definisi intensitas yang diberikan oleh persamaan (3.3) tidak tepat. Jadi banyaknya kondisi pada interval kx dan kx + dkx harus dikalikan dua yaitu dari persamaan (3.5b). Bentuk umum penyelesaian persamaan gelombang berdiri dinyatakan dalam bentuk Bagian nyata setiap sumbu dinyatakan dengan Persamaan (3.9c).
Berdasarkan persamaan (3.10b), dapat dikatakan bahwa banyaknya frekuensi yang diperbolehkan gelombang dalam suatu kotak hanya bergantung pada volume kotak (a3) dan tidak bergantung pada bentuk kotak. Persamaan (3.10c) memberikan gambaran pola sebaran rapat energi radiasi beda hitam pada interval frekuensi f dan f+df. Berdasarkan persamaan (3.11) dan (3.11a) terlihat bahwa energi rata-rata gelombang berdiri merupakan fungsi dari frekuensi, demikian asumsi yang digunakan Planch.
Dengan menggunakan persamaan (3.13) dan (3.10c), kita dapat melihat perbandingan pola sebaran yang kedua dengan data eksperimen pada suhu 1595 oK.
Definisi Cahaya
Sifat-sifat cahaya
Eksperimen efek fotolistrik dan efek Compton adalah dua bukti eksperimental yang memungkinkan kita mengatakan bahwa cahaya berperilaku seperti partikel. Jika dikatakan cahaya berperilaku seperti partikel, maka sifat-sifat yang dapat kita amati adalah percepatan, momentum, energi diskrit, dan posisinya dapat diukur dengan pasti. Ketika cahaya berperilaku seperti gelombang pada posisi dan waktu tertentu, maka kita dapat mengamati sifat-sifat yang digabungkan dengan gelombang tersebut.
Ketika cahaya pada posisi dan waktu berbeda dapat berperilaku seperti partikel, kita dapat mengamati sifat-sifat yang terintegrasi dengan partikel tersebut. Pada Gambar 3.8 di bawah, terdapat eksperimen interferensi yang dilakukan oleh Thomas Young untuk membuktikan bahwa cahaya dapat menunjukkan sifat gelombang. Pola yang terbentuk pada layar merupakan pola gelombang transversal yang terdiri dari puncak atau titik terang atau titik maksimum dan lembah atau titik gelap atau titik minimum.
Tujuan utama percobaan ini bukan untuk menunjukkan bahwa cahaya berasal dari puncak dan gelap dari lembah, tetapi untuk menunjukkan bahwa cahaya koheren melalui celah tersebut. Gambar 3.9 di bawah menunjukkan rancangan percobaan untuk menunjukkan bahwa cahaya dapat berperilaku seperti partikel, yang dikenal sebagai percobaan efek fotolistrik. Kemunculan efek fotolistrik hanya dapat dijelaskan dengan asumsi bahwa cahaya itu seperti partikel yang disebut foton.
Contoh fenomena cahaya dalam kehidupan
- Sel fotolistrik atau panel surya
- Pelangi
- Banyangan matahari pada permukaan air
- Tulisan ”
- Warna objek
Dalam proses menghasilkan energi listrik, seperti yang terjadi pada instrumen pada Gambar 3.10 di bawah, cahaya dipandang sebagai partikel (disebut foton) dan bukan sebagai gelombang. Foto 3.10 memperlihatkan salah satu panel surya yang tersisa pada gudang sel surya yang ditempatkan pada rumah, seperti pada foto 3.11. Cahaya yang mengenai pelat panel surya berperilaku seperti partikel sehingga menyebabkan tumbukan dengan elektron.
Dalam Rajah 3.13 ialah satu lagi contoh penggunaan cahaya untuk mendapatkan tenaga elektrik untuk menggerakkan kenderaan. Fenomena ini berlaku apabila pelangi berada di hadapan pemerhati dan matahari berada di belakang pemerhati, seperti yang ditunjukkan dalam gambar 4.15 berikut. Proses pembentukan pelangi hanya dapat dijelaskan jika cahaya dilihat berkelakuan sebagai gelombang dan mempamerkan fenomena pembiasan cahaya.
Salah satu fenomena yang menjadi permasalahan di kalangan siswa adalah bayangan matahari atau bulan yang terbentuk di permukaan air. Bayangan yang terbentuk tidak berbentuk bulat seperti matahari atau bulan, melainkan memanjang seperti kolom (lihat Gambar 3.16). Permukaan yang halus akan membentuk bayangan seperti benda aslinya, permukaan yang kurang halus akan membentuk bayangan yang kurang seperti benda aslinya, sedangkan pada permukaan air normal (seperti permukaan air laut sebenarnya) bayangan yang terbentuk akan menyerupai kolom (sebagai pada gambar 3.16).
Setiap gelombang yang dipermukaan air akan memantulkan sinar matahari, seperti yang terjadi pada cermin datar. Campuran beberapa gambar pada setiap gelombang air akan membentuk gambar matahari seperti kolom. Bagi suatu benda yang mempunyai kemampuan memantulkan warna biru, namun cahaya yang datang berwarna kuning (campuran hijau dan merah), maka benda tersebut akan tampak gelap.
Tabel 3.1 di bawah ini memberikan tabel untuk memudahkan dalam mengetahui warna setiap benda berdasarkan warna cahaya yang sampai ke benda tersebut. Dalam teori kuantum, cahaya dapat berperilaku sebagai gelombang atau partikel, namun cahaya yang bersentuhan dengan suatu benda akan diserap dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan nilai frekuensi (warna) yang berbeda. Frekuensi getaran foton cahaya yang sesuai dengan frekuensi getaran atom-atom pada suatu benda akan diserap dan sisanya akan dipantulkan.
Kesalahan Konsep Cahaya
Di sisi lain, tujuan sebenarnya dari percobaan ini adalah untuk menunjukkan bahwa cahaya dapat berperilaku seperti gelombang. Hasil survei yang dilakukan penulis dengan UDFK terhadap 200 siswa menunjukkan bahwa 21% siswa memahami bahwa tujuan percobaan interferensi adalah untuk membuktikan bahwa cahaya adalah gelombang. Hal ini merupakan pemahaman yang salah, tujuan sebenarnya dari percobaan interferensi adalah untuk menunjukkan bahwa cahaya dapat berperilaku seperti gelombang dan sebanyak 52% siswa memilih pemahaman tersebut (Halim, 2007).
Fenomena pemantulan dan pembentukan bayangan pada mata merupakan fenomena yang mendukung pandangan bahwa cahaya berperilaku seperti gelombang. Dalam kehidupan sehari-hari, baik pelajar maupun masyarakat awam dapat mengamati bahwa cahaya selalu memperlihatkan fenomena pemantulan, pembiasan, difraksi dan interferensi. Beberapa fenomena yang terjadi dalam eksperimen efek fotolistrik tidak dapat dijelaskan hanya dengan menggunakan teori klasik radiasi gelombang elektromagnetik.
Berdasarkan hasil percobaan efek fotolistrik, dapat diambil beberapa kesimpulan. i) Jumlah elektron yang dilepaskan logam akibat tumbukan sinar cahaya bergantung pada intensitas cahaya. ii) Energi kinetik maksimum elektron yang dipancarkan bergantung pada frekuensi berkas dan bukan pada kekuatan berkas. aku aku aku). Keberhasilan teori kuantum cahaya dalam menjelaskan fenomena efek fotolistrik membawa kita pada kesimpulan bahwa cahaya dapat berperilaku seperti partikel. Hasil ini juga menunjukkan implikasi lain, di mana sebagian orang mengira cahaya adalah gelombang, namun ia bisa muncul atau berperilaku seperti partikel.
Berdasarkan kedua percobaan tersebut, siswa memahami bahwa cahaya dapat memperlihatkan fenomena gelombang dan juga fenomena partikel. Eksperimen celah ganda Thomas Young pada tahun 1801 merupakan eksperimen yang menunjukkan bahwa cahaya dapat menunjukkan perilaku gelombang yaitu sifat interferensi dan difraksi. Bukti sejarah ini mengajak kita untuk mengatakan bahwa cahaya adalah gelombang, yaitu gelombang elektromagnetik.
Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa cahaya harus dipandang sebagai aliran paket energi yang kemudian disebut foton. Eksperimen celah ganda Thomas Young yang dilakukan pada tahun 1801 merupakan eksperimen yang menunjukkan bahwa cahaya dapat menunjukkan perilaku gelombang, yaitu sifat interferensi dan difraksi. Bukti ini memberikan dukungan utama terhadap pernyataan bahwa cahaya dapat berperilaku sebagai gelombang, yang dikelompokkan ke dalam kelompok gelombang elektromagnetik.
Eksperimen interferensi tersebut bertujuan untuk menunjukkan bahwa cahaya dapat berperilaku seperti gelombang, yaitu dapat menunjukkan pola gelombang transversal. Bukan berarti cahaya datang dari puncak dan kegelapan datang dari lembah gelombang cahaya.
