KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: CAHAYA
KELOMPOK KOMPETENSI G
82
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
Sumber: https:commons.wikimedia.orgwikiFile:Two-Slit_Experiment_Light.svg
Gambar 3.1 Diagram percobaan celah ganda menggunakan lampu sebagai
sumber cahaya
Sumber: https:commons.wikimedia.orgwikiFile:Young_Diffraction.png
Gambar 3.2 Sketsa difraksi dua-celah ganda Thomas Young. Celah sempit di A
dan B bertindak sebagai sumber, dan C, D, E, dan F memperlihatkan gelombang interferensi dalam berbagai fase. Young mempresentasikan hasil percobaan ini
untuk Royal Society tahun 1803.
Peristiwa interferensi sebenarnya bukan hanya dilakukan oleh Thomas Young, dalam waktu yang hampir bersamaan di tempat yang berbeda
fisikawan Perancis, Augustin-Jean Fresnel 1788 – 1827 juga melakukan hal sama. Perbedaannya
Fresnel mendapatkan dua gelombang cahaya
tidak menggunakan celah ganda melainkan dengan cara
memantulkan cahaya dari suatu sumber ke arah dua buah cermin datar yang disusun hampir membentuk sudut 180
o
, sehingga akan diperoleh dua bayangan sumber cahaya. Sinar
yang dipantulkan oleh cermin I dan II dapat dianggap sebagai dua gelombang cahaya yang koheren.
LISTRIK untuk SMP
83
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: CAHAYA
KELOMPOK KOMPETENSI G
Modul Pembinaan Karier Guru melalui Peningkatan Kompetensi Mata Pelajaran Fisika SMA
Hasil kerja Thomas Young dan Augustin-Jean Fresnal semakin memperkuat pendapat bahwa cahaya merupakan gelombang. Tetapi
pemikiran yang paling penting dalam perngembangan teori cahaya sebagai gelombang adalah hasil kerja fisikawan Scotlandia, James
Clerk Maxwell 1831 – 1879. Maxwell menunjukkan bahwa medan listrik dan magnet merambat dengan cara gelombang, dan gelombang
tersebut bergerak dengan kecepatan seperti kecepatan cahaya. Berdasarkan hal ini Maxwell memprediksi bahwa cahaya itu sendiri
dibawa oleh gelombang elektromagnetik - yang berarti cahaya adalah bentuk radiasi elektromagnetik. Teori ini dikenal juga sebagi teori
gelombang elektromagnetik. Pada akhir tahun 1880-an, beberapa tahun setelah kematian Maxwell, fisikawan Jerman Heinrich Hertz menjadi
orang pertama yang secara resmi menunjukkan bahwa konsep teoritis Maxwell tentang gelombang elektromagnetik itu benar adanya.
Percobaan Young adalah bukti kuat dari model gelombang, dan kerja
Maxwell menempatkan ide pada pijakan matematika yang solid. Cahaya adalah gelombang.
b. Cahaya sebagai Partikel
Gagasan bahwa cahaya adalah partikel pertama kali dikemukakan oleh matematikawan Yunani, Pythagoras. Dia berpendapat bahwa cahaya
terbentuk dari partikel yang memancar dari objek ke mata. Kemudian fisikawan Inggris, Isaac Newton 1642 – 1727 mengemukakan
pendapatnya bahwa cahaya terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil dan ringan yang dipancarkan dari sumbernya ke segala arah
dengan kecepatan yang sangat tinggi. Pendapat Newton ini dikenal sebagi teori emisi. Selanjutnya Max Planck 1858 – 1947, fisikawan
Jerman berpendapat bahwa cahaya terdiri dari paket-paket energi yang disebut kuanta. Kuantum energi cahaya disebut foton. Pendapat ini
dikenal sebagai Teori Kuantum Cahaya. Teori baru yang muncul ini tidak diterima begitu saja olah masyarakan, tetapi menimbulkan suatu
polemik dimana cahaya sebagai gelombang telah dibuktikan kehandalannya dalam menjelaskan difraksi, interferensi dan polarisasi
dimana gejala-gejala ini tidak mampu dijelaskan berdasarkan paham
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: CAHAYA
KELOMPOK KOMPETENSI G
84
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
cahaya sebagai partilel. Selain itu cahaya tidak memenuhi atau memiliki semua sifat yang mendefinisikan sebuah partikel. Sebuah partikel
merupakan kuantitas materi dengan sifat tertentu, seperti massa dan volume.
Teori Planck tetap membingungkan sampai akhirnya Einstein menunjukkan bagaimana hal itu bisa digunakan untuk menjelaskan
peristiwa efek fotolistrik. Ada beberapa fenomena arus fotolistrik yang ditunjukkan pada eksperimen efek fotolistrik tidak dapat dijelaskan
dengan teori fisika klasik, diantaranaya: energi kinetik fotoelektron tidak bergantung pada intensitas cahaya sebagaimana menurut teori fisika
klasik tetapi hanya bergantung pada frekuensi cahaya dan kuat arus fotoelektrik dipengaruhi oleh intensitas penyinaran. Fenomena tersebut
tidak bisa dijelaskan jika cahaya dianggap sebagai gelombang. Untuk menjelasakan hal tersebut Albert Einstein menggunakan teori kuantum
sebagai landasan berpikir. Einstein mengemukakan bahwa energi yang dibawa oleh cahaya terdistribusi secara diskrit terkuantisasi tidak
kontinyu seperti yang diungkapkan dalam teori gelombang, sama artinya dengan menganggap bahwa cahaya berperilaku sebagai partikel.
Einstein menyebut paket energi ini sebagai foton, dan saat ini diakui sebagai partikel fundamental. Cahaya tampak dibawa oleh foton, dan
begitu juga semua jenis radiasi elektromagnetik lainnya seperti sinar-X, gelombang mikro dan gelombang radio. Dengan kata lain, cahaya
adalah partikel. Partikel yang dimaksud dalam teori Planck berbeda dengan partikel
fisika Newtonian, bagaimanapun, partikel kuantum ketika bergerak tidak seperti partikel biasa yang dapat diprediksi melalui hukum gerak. Fisika
kuantum hanya dapat ditemukan melalui prediksi probabilitas. Probabilitas adalah amplitudo kuadrat dari medan gelombang, kadang-
kadang disebut fungsi gelombang yang terkait dengan partikel. Untuk foton bidang probabilitas yang mendasari adalah apa yang kita kenal
sebagai medan elektromagnetik. Dari beberapa teori dan percobaan yang dijelaskan di atas, sudahkan
terjawab pertanyaan – apa itu cahaya? Saat ini para ilmuwan percaya
