KONSEP CAHAYA DALAM FISIKA

Konsep Cahaya Menurut Einstein

            Teori elektromagnetik klasik tidak dapat menjelaskan fenomena emisi fotolistrik yakni keluarnya electron dari suatu konduktor yang permukaannya kena cahaya. Dalam tahun 1905 Einstein memperluas suatu gagasan yang diketengahkan oleh Max Planck lima tahun sebelumnya dan mempostulasikan bahwa energi dalam seberkas cahaya bukannya terdistribusi melalui ruang di dalam medan listrik dan medan magnet gelombang elektromagnetik  tetapi terkonsentrasi dalam paket-kecil-kecil atau foton. Sifat kegelombangannya tetap ada dalam arti bahwa foton masih dianggap mempunyai frekuensi dan bahwa energi sebuah foton berbanding lurus dengan frekuensinya. Mekanisme efek fotolistrik itu berupa pemindahan energi dari sebuah foton ke sebuah electron. Eksperimen yang dilakukan Milikan membuktikan bahwa energi kinetic fotoelektron cocok sekali dengan rumusan yang dikemukakan oleh Eistein.

Berdasarkan hasil penelitiannya tentang sifat-sifat termodinamika radiasi benda hitam,

Planck menyimpulkan bahwa cahaya dipancarkan dalam bentuk paket-paket kecil yang disebut kuanta. Gagasan Planck ini kemudian berkembang menjadi teori baru dalam fisika yang disebut teori Kuantum. Dengan teori ini, Einstein berhasil menjelaskan peristiwa yang dikenal dengan nama efek foto listrik, yakni pemancaran elektron dari permukaan logam karena logam tersebut disinari cahaya. Jadi dalam kondisi tertentu cahaya menunjukkan sifat sebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal ini disebut dualisme cahaya.

Ø  Prinsip cahaya menurut Huygens

 

Cahaya menurut Newton (1642 - 1727) terdiri dari partikel-partikel ringan berukuran sangat kecil yang dipancarkan oleh sumbernya ke segala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sementara menurut Huygens ( 1629 - 1695), cahaya adalah gelombang seperti halnya bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuensi dan panjang gelombangnya saja.

Dua pendapat di atas sepertinya saling bertentangan. Sebab tak mungkin cahaya bersifat partikel sekaligus sebagai partikel. Pasti salah satunya benar atau keduaduanya salah, yang pasti masing-masing pendapat di atas memiliki kelebihan dan kekurangan. Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa gelombang yang merambat pasti membutuhkan medium. Padahal ruang antara bintang-bintang dan planet-planet merupakan ruang hampa (vakum) sehingga menimbulkan pertanyaan apakah yang menjadi medium rambat cahaya matahari yang sampai ke bumi jika cahaya merupakan gelombang seperti dikatakan Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Hygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Huygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens dengan memperkenalkan zat hipotetik (dugaan) bernama eter. Zat ini sangat ringan, tembus pandang dan memenuhi seluruh alam semesta. eter membuat cahaya yang berasal dari bintang-bintang sampai ke bumi.

Sampai kira-kira pertengahan abad ke-17 umumnya orang menganggap bahwa cahaya terjadi dari arus korpuskul. Korpuskul-korpuskul ini dikatakan dipancarkan oleh sesuatu sumber cahaya, misalnya matahari atau nyala lilin, lalu merambat keluar. Cahaya dapat menembus bahan yang bening tetapi memantul dari permukaan yang tidak bening. Kalau korpuskul itu memasuki mata, terangsanglah indera penglihatan kita.

Mulai pertengahan aabad ke-17, waktu ahli optika masih berpegang pada teori korpuskul, timbul pikiran baru yang mengatakan bahwa cahaya mungkin merupakan suatu bentuk gerak gelombang. Demikianlah maka dalam tahun 1678 Cristian  Huygens membuktikan bahwa hukum pemantulan dan hokum pembiasan cahaya dapat diterangkan atas dasar teori gelombang , dan bahwa teori ini dapat pula memberikan penjelasan yang mudah dimengerti mengenai pembiasan kembar. Tetapi teori gelombang tersebut lambat beroleh penerimaan. Sebab ada sesuatu keberatan terhadapnya yaitu jika cahaya harus dipandang sebagai gerak gelomabang tentu akan dapat melihat mengitari sudut, karena bukanlah gelombang dapat membelokan garis geraknya sekeliling tiap rintangan yang ada dihadapannya. Sekarang kita tahu bahwa gelombang cahaya itu demikian pendeknya sehingga pembelokan itu, yang memang betul-betul terjadi, sangat kecil sekali dan biasanya tidak dapat diamati. Membeloknya gelombang mengitari tepi sebuah benda, yaitu suatu fenomena yang disebut difraksi (lenturan) sudah pernah dikemukakan oleh grimaldi pada tahun 1665, tetapi pada waktu itu orang belum dapat memahami arti penting perihal yang dikemukakannya itu.

Dewasa ini pandangan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik umum diterima kalangan ilmuwan, walaupun hasil eksperimen Michelson dan Morley di tahun 1905 gagal membuktikan keberadaan eter seperti disangkakan keberadaannya oleh Huygens dan juga Maxwell.