Sepintas pengertian dualitas gelombang-partikel memang aneh. Anda mungkin pernah belajar tentang gelombang sebelumnya dan mengetahuinya sebagai gangguan dalam suatu medium, dan Anda mungkin pernah belajar tentang partikel, yang merupakan benda fisik diskrit. Jadi gagasan bahwa beberapa hal memiliki sifat keduanya mungkin tampak tidak hanya aneh, tetapi secara fisik tidak mungkin.
Artikel ini akan mengenalkan Anda pada gagasan dualitas gelombang-partikel dan memberikan ikhtisar tentang bagaimana konsep tersebut muncul dan bagaimana hal itu menjadi deskripsi yang sangat baik tentang realitas dalam banyak kasus, terutama dalam bidang fisika kuantum.
Sifat Gelombang dan Seperti Gelombang
Mari kita mulai dengan meninjau apa yang dimaksud dengan gelombang. Gelombang didefinisikan sebagai gangguan dalam medium yang merambat dari satu lokasi ke lokasi lain, mentransfer energi dalam prosesnya, tetapi tidak mentransfer massa.
Dalam medium yang dilalui gelombang, molekul individu berosilasi di tempatnya. Contoh yang baik dari hal ini adalah kerumunan di stadion melakukan “gelombang”. Setiap individu hanya berdiri dan duduk, berosilasi di tempat, sementara gelombang itu sendiri bergerak mengelilingi seluruh stadion.
Sifat gelombang meliputi panjang gelombang (jarak antara puncak gelombang), frekuensi (jumlah siklus gelombang per detik), periode (waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus gelombang lengkap dan kecepatan (seberapa cepat gangguan berjalan).
Properti Partikel dan Sifat Partikel
Partikel adalah objek fisik yang berbeda. Mereka memiliki posisi yang terdefinisi dengan baik di ruang angkasa, dan ketika mereka berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain, mereka tidak hanya mentransfer energi, tetapi juga massa mereka sendiri.
Tidak seperti gelombang, mereka tidak membutuhkan media untuk bergerak. Juga tidak masuk akal untuk mendeskripsikannya dengan panjang gelombang, frekuensi, dan periode. Sebaliknya, mereka biasanya dijelaskan oleh massa, posisi, dan kecepatannya.
Dualitas Gelombang-Partikel dan Radiasi Elektromagnetik
Ketika fenomena cahaya pertama kali dipelajari, para ilmuwan tidak setuju apakah itu gelombang atau partikel. Deskripsi corpuscular Isaac Newton tentang cahaya berpendapat bahwa cahaya bertindak sebagai partikel, dan dia mengembangkan gagasan yang menjelaskan refleksi dan refraksi dalam kerangka ini, meskipun beberapa metodenya tampaknya tidak berhasil.
Christiaan Huygens tidak setuju dengan Newton dan menggunakan teori gelombang untuk menggambarkan cahaya. Dia mampu menjelaskan pemantulan dan pembiasan dengan memperlakukan cahaya sebagai gelombang.
Eksperimen celah ganda Thomas Young yang terkenal, yang mendemonstrasikan pola interferensi dalam cahaya merah yang diasosiasikan dengan perilaku seperti gelombang, juga mendukung teori gelombang.
Perdebatan mengenai apakah cahaya adalah sebuah partikel atau gelombang tampaknya diselesaikan ketika James Clerk Maxwell muncul dan menggambarkan cahaya sebagai gelombang elektromagnetik melalui persamaan Maxwell-nya.
Tapi segera menjadi jelas bahwa sifat gelombang cahaya tidak memperhitungkan semua fenomena yang diamati. Efek fotolistrik, misalnya, hanya dapat dijelaskan jika cahaya diperlakukan sebagai partikel – bertindak sebagai foton tunggal atau kuanta cahaya. Ide ini dikemukakan oleh Albert Einstein, yang memenangkan Hadiah Nobel untuk itu.
Maka lahirlah gagasan dualitas gelombang-partikel. Cahaya hanya dapat benar-benar dijelaskan jika diperlakukan sebagai gelombang dalam beberapa situasi dan sebagai partikel dalam situasi lain.
Dualitas Gelombang-Partikel dan Materi
Di sinilah segalanya menjadi lebih aneh. Cahaya tidak hanya menampilkan dualitas ini, tetapi ternyata materi juga demikian. Ini ditemukan oleh Louis de Broglie.
Dualitas ini tidak dapat dilihat sama sekali pada skala makroskopis, tetapi ketika bekerja dengan partikel elementer, mereka kadang-kadang tampak bertindak sebagai partikel dan di lain waktu sebagai gelombang, dengan panjang gelombangnya sama dengan panjang gelombang de Broglie yang terkait.
Gagasan ini menyebabkan perkembangan mekanika kuantum, yang menggambarkan partikel dengan fungsi gelombang, yang kemudian dapat dipahami dalam persamaan Schrodinger.
