Selasa, 24 Juli 2012

Sifat Partikel dari Cahaya: Efek Compton


Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.
Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton.

Sifat Partikel dari Cahaya: Efek Fotolistrik


Pernahkah kamu melihat pelangi? Pernahkah kamu melihat warna-warni di jalan aspal yang basah? Pelangi terjadi akibat dispersi cahaya matahari pada titik-titik air hujan. Adapun warna-warni yang terlihat di jalan beraspal terjadi akibat gejala interferensi cahaya. Gejala dispersi dan interferensi cahaya menunjukkan bahwa cahaya merupakan gejala gelombang. Gejala difraksi dan polarisasi cahaya juga menunjukkan sifat gelombang dari cahaya.
pola warna-warni di atas aspal basah yang dikenai bensin terjadi akibat interferensi cahaya
Gejala fisika yang lain seperti spektrum diskrit atomik, efek fotolistrik, dan efek Compton menunjukkan bahwa cahaya juga dapat berperilaku sebagai partikel. Sebagai partikel cahaya disebut dengan foton yang dapat mengalami tumbukan selayaknya bola.

Fisika sebagai Ilmu Dasar

Laser, salah satu teknologi yang menggunakan landasan teori fisika kuantum
Saat ini manusia begitu dimudahkan oleh berbagai macam teknologi yang ada. Teknologi dalam bidang transportasi memungkinkan manusia dapat bepergian jauh dalam waktu yang wajar. Pesawat terbang, kapal laut, kereta api, bus, mobil, motor, dan sepeda adalah beberapa alat transportasi yang telah diciptakan manusia. dengan adanya alat transportasi ini, manusia bisa bepergian dari satu tempat ke tempat lain dan berhubungan dengan banyak orang di berbagai tempat di bumi. Semua teknologi transportasi ini tidak akan mungkin berkembang dan tercipta tanpa adanya landasan ilmu pengetahuan yang mendukungnya. Landasan ilmu bagi semua teknologi ini tidak lain adalah ilmu pengetahuan alam dan khususnya fisika dan matematika.
Demikian juga dalam bidang komunikasi dan komputer, saat ini telah berkembang bidang khusus dalam bidang komunikasi dan komputer yang disebut teknologi informasi dan komunikasi (TIK) atau dalam istilah inggrisnya information and communication technology (ICT), perkembangan teknologinya telah berlangsung dengan begitu pesat. Dengan teknologi komunikasi, orang bisa saling berkomunikasi dan berinteraksi meskipun berada dalam jarak yang sangat jauh. Dengan telepon yang sekarang telah berkembang menjadi ponsel (telepon seluler), orang-orang bisa bercakap-cakap dan berinteraksi dari jarak jauh dan tanpa perlu bertemu langsung.

Menembus Batas-batas Fisika Klasik

cahaya menunjukkan sifat mekanika kuantum (sumber: research.auliyansyah.com)
 
Alam ternyata tidaklah semudah dan sesederhana yang kita lihat! Demikianlah salah satu kesimpulan dari hasil penelitian terbaru tentang cahaya. Para peneliti dari Niels Bohr Institute telah membuat percobaan sederhana yang menunjukkan bahwa alam melanggar akal sehat (common sense) – hal yang berbeda dari kebanyakan orang percaya. Percobaan ini menggambarkan bahwa ternyata cahaya tidaklah berperilaku sesuai dengan prinsip-prinsip fisika klasik, tetapi cahaya memiliki sifat mekanika kuantum. Metode baru dapat digunakan untuk mempelajari apakah sistem lain juga berperilaku secara mekanika kuantum. Hasilnya telah dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Physical Review Letters.
Di laboratorium optika kuantum (quantum optical laboratory) di Niels Bohr Institute, para peneliti telah melakukan percobaan yang menunjukkan bahwa sifat cahaya tidak mengikuti prinsip-prinsip fisika klasik. studi itu menunjukkan bahwa cahaya dapat memiliki kedua medan listrik dan medan magnet, tetapi tidak pada waktu yang sama. Artinya, cahaya memiliki sifat mekanika kuantum.

Mengubah Laser inframerah menjadi sumber radiasi sinar-X

Menjajaki struktur dalam atom, molekul, dan zat padat memerlukan peran sinar-X. Energi dan panjang gelombang cahaya sinar-X sangat sesuai untuk mengamati sifat spin elektronik, rincian kimia, dan interaksi, di mana tidak ada jenis cahaya lain dapat mencapainya. Untuk alasan ini, ada banyak kepentingan dalam mengembangkan laser sinar-X (X-ray laser). Sementara kita telah berhasil mengubah beberapa akselerator partikel menjadi laser elektron bebas X-ray (free electron X-ray laser), perangkat laser sinar-x portabel akan membuat pencitraan canggih jauh lebih mudah didekati.
Sekarang, para peneliti telah mengembangkan perangkat yang berawal dari laser inframerah dan mengubahnya menjadi sinar dengan intensitas foton lebih tinggi. Perangkat baru ini tidak sama dengan laser, dimana memancarkan seluruh spektrum yang luas dari panjang gelombang. Namun, cahaya yang dihasilkan adalah koheren, dan yang paling penting, ia meluas menjadi sinar-X tanpa memerlukan akselerator partikel.
Hal ini sebagaimana dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan oleh majalah Science edisi Mei 2012 yang ditulis oleh Tenio Popmintchev dkk. Dalam makalah itu pulsa pendek dari laser inframerah diarahkan ke atom gas yang berada dalam tekanan tinggi. Interaksi yang kompleks antara foton inframerah dan elektron dalam atom-atom yang menghasilkan spektrum yang luas dari cahaya, mulai dari ultraviolet hingga sinar-X. Cahaya yang dipancarkan adalah koheren, yang berarti foton merambat bersama-sama secara berkorelasi, dalam bentuk pulsa sangat singkat dari cahaya dengan intensitas tinggi.

Belajar Fisika Melatih Daya Nalar dan Logika

Melatih nalar dan logika dengan fisika dan matematika
Daya nalar dan logika merupakan salah satu kemampuan penting dan keterampilan yang perlu dimiliki dan merupakan fitrah dari manusia. dengan logika ini, manusia berpikir dan membedakan mana yang benar dan salah. Dengan daya nalar manusia mampu berpikir untuk terus mempertahankan kelangsungan hidupnya dan keturunannya. Dengan daya nalar ini manusia dapat berkreasi dan menciptakan teknologi yang dapat mempermudah kehidupannya. Dengan daya nalar ini manusia terus berkembang dan meningkatkan kemampuannya dalam beradaptasi dengan lingkungan yang dinamis dan berubah secara kontinu.
Daya nalar dan logika merupakan salah satu keterampilan hidup atau life skill yang secara alami akan terus tumbuh dalam diri individu. Tidak ada satu cara yang sangat efektif tetapi semua manusia pada dasarnya memiliki kemampuan untuk meningkatkan daya nalarnya ini. tidak ada pelajaran khusus yang perlu dipelajari untuk melakukannya namun manusia memiliki ruang untuk terus meningkatkannya.
Pelajaran fisika bersama-sama dengan matematika diyakini mampu meningkatkan daya nalar dan logika manusia ini. di dalam fisika siswa akan terbiasa berpikir secara sistematis dan terstruktur karena siswa akan selalu dihadapkan pada pemecahan masalah, hubungan sebab akibat, pertanyaan dan jawaban yang logis, ilmiah, dan masuk akal. Pemecahan masalah dalam fisika biasa dilakukan secara terpola dan sistematis dengan mengikuti satu pola tertentu. Kemampuan untuk mengenali pola-pola yang kadang tersembunyi ini salah satu tantangan menarik dalam fisika.

Statistik