Keseluruhan entitas
fisis di alam semesta ini dapat dikelompokkan ke dalam dua golongan besar,
yaitu partikel dan gelombang. Kedua golongan entitas itu dapat dikenali secara
mudah berdasarkan kehadirannya: partikel bersifat terlokalisir sedangkan
gelombang bersifat menyebar. Perbedaan kedua golongan entitas itu juga dapat
dikenali dari gejala interferensi.Sebagaimana diketahui, gejala interferensi
hanya dapat ditunjukkan oleh gelombang.Jadi, jika suatu entitas dapat
menunjukkan gejala interferensi maka dapat dipastikan bahwa entitas tersebut
tergolong gelombang.Sebaliknya, jika suatu entitas tidak dapat menunjukkan
gejala interferensi maka entitas tersebut tergolong partikel.
Fisika klasik
mencirikan partikel sebagai entitas fisik yang memiliki massa. Pencirian ini
sekarang tidak lagi benar.Sebab, sebagaimana telah kita bahas dalam materi efek
foto listrik, ada partikel yang tidak bermassa, yaitu foton.
Sebelum teori efek
fotolistrik berhasil dirumuskan, orang berkeyakinan bahwa sekali suatu entitas
dikenali sebagai gelombang, selamanya ia tetap sebagai gelombang. Sebaliknya,
sekali suatu entitas dikenali sebagai partikel, selamanya ia tetap sebagai
partikel. Keyakinan itu tidak lagi dapat dipertahankan sejak berhasilnya
perumusan teoretis efek fotolistrik.Sebagaimana telah kita pelajari, bahwa
cahaya yang semula diyakini sebagai gelombang ternyata pada saat tertentu juga
dapat berperilaku sebagai partikel.Kenyataan itu mengisyaratkan perlunya
meninjau kembali penggolongan secara dikotomis “partikel lawan
gelombang”.Sebab, tampaknya alam tidak secara tegas membagi penghuninya ke
dalam dua golongan besar itu.
Jika benar bahwa alam
tidak terbagi atas partikel dan gelombang, yang menjadi pertanyaan berikutnya
adalah apakah partikel itu sebenarnya hanyalah salah satu watak yang sedang
ditonjolkan oleh suatu entitas pada saat tertentu saja; artinya, pada saat yang
lain sebenarnya ia juga menunjukkan watak gelombang (tetapi kita tidak
mengenalinya)? Untuk foton, pertanyaan ini telah kita temukan jawabnya; yaitu
ya.Bagaimana dengan partikel lainnya?
Pada
tahun 1924, Louis de Broglie (Louis-Victor-Pierre-Raymond,
duc de Broglie), seorang filsofi Perancis , mengajukan hipotetis bahwa watak ganda yang dimiliki cahaya (gelombang
elektromagnet pada umumnya) juga dimiliki oleh partikel material. Artinya,
partikel material juga dapat menunjukkan watak gelombang sebagaimana
ditunjukkan oleh foton. Menurut de Broglie, terhadap setiap partikel yang
berenergi E dan bergerak dengan
momentum linear p terdapat gelombang
yang diasosiasikan dengannya. Gelombang yang diasosiasikan dengan partikel yang
bergerak itu disebut gelombang materi, atau gelombang de Broglie.Dalam konteks
yang demikian dapat dikatakan bahwa gelombang elektromagnet adalah gelombang de
Broglie yang diasosiasikan dengan foton.
Frekuensi dan panjang gelombang bagi gelombang de Broglie dapat diturunkan dengan argumen sebagai berikut. Kita telah mengetahui bahwa momentum linear dan energi foton berkaitan dengan panjang gelombang dan frekuensi gelombang elektromagnet menurut kaitan Planck-Einstein:
dan frekuensi sebesar v = E/h, dengan p dan E berurutan menyatakan momentum linear dan energi partikel yang diasosiasikan dengan gelombang de Broglie itu. Dengan demikian, hipotesis de Broglie dapat diungkapkan dengan pernyataan lain: Terhadap partikel yang bermomentum linear p, diasosiasikan suatu gelombang yang panjang gelombangnya sebesar
Untuk mendeskripsikan
suatu gelombang, seringkali orang menggunakan besaran frekuensi sudut
Untuk gelombang de Broglie, kaitan antara frekuensi
sudut dengan energi partikel, dan bilangan gelombang dengan momentum linear
partikel mengikuti rumusan Planck-Einstein:
No comments:
Post a Comment