Dualisme Gelombang

Energi cahaya

Cahaya dalam keadaan tertentu bersifat gelombang dan pada keadaan lain bersifat materi. Menurut Planck cahaya terdiri dari paket-paket energi yang disebut foton.

Energi dalam cahaya yaitu :

E = energi cahaya (J)

n = banyak foton

h = tetapan planck = 6,626 x 10^-34 Js

f = frekuensi gelombang cahaya (Hz)

c = kecepatan cahaya = 3 x 10⁸ m/s

l = panjang gelombang cahaya (m)

2.  Efek foto listrik

Adalah gejala terlepasnya elektron dari permukaan benda (mis. Logam) karena mendapatkan energi cahaya (foton).

E_k = Energi kinetik elektron (J)

E = Energi foton (J)

W = Fungsi kerja (J)

h = tetapan planck = 6,626 x 10^-34 Js

f = frekuensi foton (Hz)

f_o = frekuensi ambang (Hz)

1 eV = 1,6 x 10^-19 J

beberapa sifat efek foto listrik yang tidak dapat diterangkan dengan teori cahaya sebagai gelombang :

1.        tidak ada elektron yang dikeluarkan jika frekuensi cahaya yang dipakai lebih kecil dari frekuensi ambang (fo), yang merupakan karakteristik dari bahan yang disinari. Ini tidak konsisten dengan teori gelombang yang meramalkan bahwa efek foto listrik akan terjadi pada frekuensi berapa saja, asalkan intensitas cahaya cukup besar.

2.        Jika f > fo, suatu efek foto listrik diamati dan jumlah elektron foto yang keluar sebanding dengan intensitas cahaya. Tetapi energi kinetik maksimum dari elektron-lektron foto tidak tergantung pada intensitas cahaya, suatu fakta yang tidak dapat dijelaskan oleh teori gelombang.

3.        Energi kinetik maksimum dari elektron foto bertambah dengan bertambahnya frekuensi cahaya.

4.        Elektron-elektron dikeluarkan dari permukaan logam hampir tanpa selang waktu.

3.   Efek compton

      

  

    Foton yang terhambur (setelah menumbuk elektron) mengalami perubahan :

v  Energi foton berkurang

v  Frekuensi fotonlebih kecil

v  Panjang gelombang foton bertambah.

Perubahan panjang gelombang foton memenuhi :

l’ = panjang gelombang foton setelah tumbukan

l  = panjang gelombang foton sebelum tumbukan

h = tetapan planck = 6,626 x 10^-34 Js

m_o = massa elektron atau partikel yang ditumbuk (massa elektron = 9 x 10^-31 kg)

c = kecepatan cahaya = 3 x 10⁸ m/s

q = sudut hamburan foton

4.   Gelombang de broglie

Menurut de broglie “Partikel yang bergerak akan mempunyai sifat sebagai gelombang”.

l = panjang gelombang partikel yang bergerak (m)

h = tetapan planck = 6,626 x 10^-34 Js

p = momentum benda (kg m/s)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan gerak benda (m/s)

e = 1,6 x 10^-19 C

untuk partikel yang dipercepat dengan beda potensial V :