Dualisme Partikel-Gelombang

Foto de Broglie (Sumber Gambar: http://www.aldebaran.cz/famous/people/Broglie_Louis.html)

Apakah elektron? Gelombang atau partikel? Apakah cahaya? Gelombang atau partikel? Lalu apakah saya?

Sebelum Max Planck merumuskan teori kuantum cahaya (foton) dan sebelum de Broglie mengeluarkan hipotesisnya, ilmuwan fisika memisahkan kondisi antara gelombang dan partikel. Tetapi setelah keduanya sukses menjelaskan berbagai fenomena fisis secara gamblang, dunia mulai bimbang dalam menjawab pertanyaan-pertanyaan di atas.

Sejak dahulu fisikawan meyakini bahwa cahaya adalah gelombang. Teori Huygens, teori Fermat dan berbagai fenomena seperti refleksi, refraksi, difraksi, interferensi, dispersi, dan polarisasi telah benar-benar "membunuh" hipotesis yang menyatakan bahwa cahaya adalah partikel. Salah satu ilmuwan fisika yang sempat "kecewa" dengan keputusan tersebut adalah Sir Issac Newton, karena beliau sangat meyakini bahwa cahaya adalah partikel bukan gelombang.

Ya, kokohnya teori "pemisahan" antara gelombang dengan partikel kini sudah tiada lagi. Fisika modern telah membuktikan bahwa "pemisahan" antara gelombang dengan partikel itu sudah tidak berlaku lagi. Fenomena efek fotolistrik dan efek Compton telah benar-benar membuktikan bahwa cahaya juga memiliki sifat sebagai partikel (foton). Bagaimana tidak, apakah mungkin cahaya -- yang apabila kita nyatakan sebagai gelombang -- dapat menggeser elektron dari posisinya, kecuali jika cahaya tersebut merupakan partikel.

Max Planck telah merumuskan bahwa energi foton itu bersifat kuantum (paket-paket). Ya untuk mudahnya kita anggap saja bahwa jika cahaya ketika merambat itu serupa runtutan kotak-kotak yang berisi energi, ya kotak-kotak itulah yang disebut foton. Energi dari sebuah foton itu adalah:

E = h.f

dengan E adalah energi, h adalah konstanta Planck (6,6 x 10^-34 J.s), dan f adalah frekuensi dari cahaya.

Jika cahaya yang dahulunya berstatus sebagai gelombang ternyata bisa dinyatakan sebagai partikel, maka de Broglie pun memiliki inisiatif yang luar biasa. Beliau mengeluarkan hipotesis yang menyatakan bahwa: "mungkin juga partikel itu memiliki sifat sebagai gelombang". Tentu saja pernyatan tersebut bukan tanpa alasan. Beliau merumuskan bahwa panjang gelombang dari partikel adalah:

Lamda = h/p

dengan Lamda adalah panjang gelombang, h adalah konstanta Planck, dan p adalah momentum partikel tersebut (seperti kita ketahui bahwa rumus dari p = m.v). Ya, bukankah kita ketahui bahwa yang berhak untuk memiliki nilai momentum itu adalah partikel.

Lalu, bagaimana bukti dari ungkapan de Broglie itu? Apakah sudah terbukti?

Untuk mencari bukti dari hipotesis de Broglie itu tidaklah sulit. Apakah Anda pernah mendengan istilah mikroskop elektron? Ya, mikroskop yang mampu melakukan perbesaran hingga berjuta-juta kali lipat. Mikroskop tersebut tidak menggunakan cahaya (karena terbatasnya resolusi cahaya) dalam melakukan pengamatan, melainkan elektron. Masih belum masuk akal, bagaimana elektron yang merupakan partikel bisa digunakan untuk "melihat"? Ya, walau Anda sulit membayangkannya, tapi itulah kebenaran yang ada.

Mikroskop elektron (Sumber Gambar: http://donytriosa.blogspot.com/2012/04/mikroskop-elektron.html)

Fisika modern telah merubah berbagai pandangan manusia. Telah merevolusi berbagai jenis teknologi. Dan tentunya telah membuat orang yang biasa berpandangan klasik menjadi bingung.

Jadi apakah itu elektron? Ya, elektron adalah partikel juga gelombang. Apakah itu cahaya? Ya, cahaya adalah gelombang juga partikel? Lalu apakah saya?

Untuk menjawab pertanyaan tersebut, gunakan persamaan de Broglie untuk mengetahui berapakah panjang gelombang yang dimiliki oleh Anda. Ya, melalui perhitungan tersebut akan Anda ketahui betapa kecilnya nilai panjang gelombang yang Anda miliki. Sehingga Anda tidak menyadarinya. Tapi walaupun begitu Anda tetap lah bersifat partikel dan tentu saja gelombang.