Dualisme Gelombang-Partikel pada Cahaya dan Partikel

Fenomena Cahaya

• Eksperimen Fotolistrik dan Sinar X oleh Compton
  • Membuktikan bahwa cahaya tersusun atas partikel berupa foton.
• Eksperimen Celah Ganda
  • Cahaya yang disinarkan membentuk pola gelap-terang.
  • Menunjukkan sifat gelombang dengan maksimum dan minimum.

Kesimpulan

• Cahaya memiliki dua sifat: gelombang dan partikel.
• Fenomena ini dikenal sebagai dualisme gelombang-partikel.

Hipotesis de Broglie

• Diperluas oleh Louis de Broglie
  • Cahaya dapat bersifat sebagai gelombang dan partikel.
  • Partikel juga dapat bersifat seperti gelombang.
• Persamaan de Broglie
  • ( \lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv} )
  • ( \lambda ) adalah panjang gelombang partikel.
  • ( p ) adalah momentum partikel (kg m/s).
  • ( h ) adalah konstanta Planck (6.626 \times 10^{-34} Js).
  • ( m ) adalah massa partikel (kg).
  • ( v ) adalah kecepatan partikel (m/s).

Eksperimen Pendukung

• Eksperimen Davison dan Germer
  • Menembakkan elektron pada celah ganda.
  • Ditemukan pola gelap-terang seperti pada cahaya.
  • Menunjukkan bahwa partikel elektron memiliki sifat gelombang.

Contoh Perhitungan

• Diketahui:
  • Massa partikel ( m = 10^{-29} ) kg.
  • Kecepatan ( v = 3 \times 10^{-4} ) m/s.
• Menghitung Panjang Gelombang:
  • Menggunakan persamaan: ( \lambda = \frac{h}{mv} ).
  • ( \lambda = \frac{6.626 \times 10^{-34}}{10^{-29} \times 3 \times 10^{-4}} ).
  • ( \lambda = 2.21 \times 10^{-9} ) meter.

Perbandingan Panjang Gelombang

• Jika terdapat 2 partikel dengan perbandingan massa 3:1 dengan kecepatan sama:
  • ( M_2 = 3M_1 ).
  • Perbandingan ( \lambda_1 ) dan ( \lambda_2 ) menjadi ( \frac{h}{M_1v} : \frac{h}{3M_1v} ).
  • Menyederhanakan: ( 1 : \frac{1}{3} ).
  • Sehingga, ( \lambda_1 : \lambda_2 = 3 : 1 ).

Penutup

• Konsep dualisme gelombang-partikel sangat penting dalam memahami sifat cahaya dan partikel.
• Eksperimen dan persamaan mendukung pemahaman ini.