Sepanjang sejarah, umat manusia telah memikirkan sifat dari fenomena seperti cahaya. Dari zaman kuno hingga hari ini, gagasan tentangnya telah berubah dan meningkat. Hipotesis yang paling populer cenderung bahwa cahaya adalah partikel atau gelombang. Cabang ilmu pengetahuan modern yang mempelajari sifat dan perilaku cahaya disebut optik.
Sejarah perkembangan ide tentang cahaya
Menurut pemikiran filosof Yunani kuno, seperti Aristoteles, cahaya adalah sinar yang memancar dari mata manusia. Melalui eter, zat transparan yang mengisi ruang, sinar ini menyebar, memungkinkan seseorang untuk melihat objek.
Filosof lain, Plato, menyatakan bahwa matahari adalah sumber cahaya di Bumi.
Filosof dan matematikawan Pythagoras percaya bahwa partikel kecil terbang keluar dari benda. Masuk ke mata manusia, mereka memberi kita gambaran tentang penampilan benda-benda ini.
Meskipun tampak naif, hipotesis ini meletakkan dasar untuk pengembangan pemikiran lebih lanjut.
Jadi, pada abad ke-17, ilmuwan Jerman Johannes Keplermengungkapkan teori yang dekat dengan ide-ide Plato dan Pythagoras. Menurutnya, cahaya adalah partikel, atau lebih tepatnya, aliran partikel yang merambat dari suatu sumber.
Hipotesis Korpuskular Newton
Ilmuwan Isaac Newton mengajukan teori yang sampai batas tertentu menggabungkan ide-ide yang saling bertentangan tentang fenomena ini.
Menurut hipotesis Newton, cahaya adalah partikel yang kecepatan geraknya sangat tinggi. Sel-sel menyebar dalam media homogen, bergerak seragam dan bujursangkar dari sumber cahaya. Jika aliran partikel ini masuk ke mata, maka orang tersebut mengamati sumbernya.
Menurut ilmuwan, sel-sel itu memiliki ukuran yang berbeda, memberikan kesan warna yang berbeda. Misalnya, partikel besar berkontribusi pada fakta bahwa seseorang melihat warna merah. Dia mengemukakan fenomena pemantulan aliran cahaya oleh pantulan partikel dari penghalang padat.
Ilmuwan menjelaskan warna putih dengan kombinasi semua warna spektrum. Kesimpulan ini adalah dasar dari teorinya tentang dispersi, sebuah fenomena yang ditemukannya pada tahun 1666.
Hipotesis Newton mendapat penerimaan besar di antara orang-orang sezamannya, menjelaskan banyak fenomena optik.
Teori gelombang Huygens
Ilmuwan lain pada waktu yang sama, Christian Huygens, tidak setuju bahwa cahaya adalah partikel. Dia mengajukan hipotesis gelombang tentang sifat cahaya.
Huygens percaya bahwa semua ruang antara objek dan di dalam objek itu sendiri diisi dengan eter, dan radiasi cahaya adalah pulsa, gelombang yang merambat di eter ini. Setiap bagian eter, yang mencapai cahayagelombang menjadi sumber yang disebut gelombang sekunder. Eksperimen tentang interferensi dan difraksi cahaya mengkonfirmasi kemungkinan penjelasan gelombang tentang sifat cahaya.
Teori
Huygens tidak menerima banyak pengakuan pada masanya, karena sebagian besar ilmuwan cenderung menganggap cahaya sebagai partikel. Namun, kemudian diadopsi dan disempurnakan oleh banyak ilmuwan, seperti Jung dan Fresnel.
Pengembangan tampilan lebih lanjut
Pertanyaan tentang apa itu cahaya dalam fisika terus memenuhi pikiran para ilmuwan. Pada abad ke-19, James Clerk Maxwell mengembangkan teori bahwa radiasi cahaya adalah gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi. Idenya didasarkan pada fakta bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa sama dengan kecepatan gelombang elektromagnetik.
Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan istilah "kuantum" ke dalam sains, yang diterjemahkan sebagai "bagian", "jumlah kecil". Menurut Planck, radiasi gelombang elektromagnetik tidak terjadi secara terus-menerus, tetapi dalam porsi-porsi, dalam kuanta.
Ide ini dikembangkan oleh Albert Einstein. Dia menyarankan bahwa cahaya tidak hanya dipancarkan, tetapi juga diserap dan disebarkan oleh partikel. Untuk menunjuk mereka, ia menggunakan kata "foton" (istilah ini pertama kali diusulkan oleh Gilbert Lewis).
Dualitas gelombang partikel
Penjelasan modern tentang sifat cahaya terletak pada konsep dualitas gelombang-partikel. Inti dari fenomena ini adalah bahwa materi dapat menunjukkan sifat gelombang dan partikel. Cahaya adalah contoh dari materi tersebut. Studi para ilmuwan yang tampaknya memiliki pendapat yang berlawanan adalah konfirmasi dari sifat ganda cahaya. Cahaya adalah partikel dan gelombang sekaligus. Tingkat manifestasi dari masing-masing sifat ini tergantung pada kondisi fisik tertentu. Dalam kasus tertentu, cahaya menunjukkan sifat-sifat gelombang elektromagnetik, membenarkan teori gelombang asalnya, dalam kasus lain, cahaya adalah aliran sel darah (foton). Ini memberikan alasan untuk menyatakan bahwa cahaya adalah partikel.
Cahaya menjadi materi pertama dalam sejarah fisika, yang mengakui adanya dualisme gelombang sel. Kemudian, sifat ini ditemukan dalam sejumlah hal lain, misalnya, perilaku gelombang diamati pada molekul dan nukleon.
Ringkasnya, kita dapat mengatakan bahwa cahaya adalah fenomena unik, sejarah perkembangan gagasan yang telah lebih dari dua ribu tahun. Menurut pemahaman modern tentang fenomena ini, cahaya memiliki sifat ganda, menunjukkan sifat gelombang dan partikel.
