15 Mac 2009

Kembaran Zarah-Gelombang VI - Adakah cahaya itu hanya gelombang semata-mata?

Maka Einstein pun terfikir, "cahaya juga ialah zarah"...

   Seperti dalam rencana eksperimen Young sebelum ini, jika cahaya itu dianggap sebagai gelombang, bahagian gelap cahaya itu amplitudnya kecil (amplitud : ketinggian puncak atau kedalaman lembangan, rujuk artikel sebelum ini) dan bahagian terang cahaya itu amplitudnya besar.  Misalan yang boleh diberikan ialah, andainya ombak di laut itu gelombangnya rendah (amplitudnya kecil), kapal yang berlayar di atasnya tidak akan terangkat kerana tidak cukup tenaga dari gelombang itu untuk mengangkatnya. Daripada misalan ini, untuk cahaya pula, sekiranya cahaya yang malap dipancarkan ke arah elektron, sebetulnya kesan fotoelektrik yang menyebabkan elektron itu teruja dan terlompat keluar tidak akan berlaku kerana amplitud cahaya itu kecil.

   Sebaliknya, menggunakan misalan tadi, andainya ombak tinggi melanda (amplitud besar), kapal di tengah laut akan terangkat kerana menerima tenaga yang banyak daripada gelombang laut. Begitu juga dengan cahaya andai cahaya dianggap gelombang. Jika cahaya yang terang dipancar ke elektron, sepatutnya elektron akan teruja dan terlompat keluar kerana menerima tenaga daripada cahaya terang (amplitud besar) tadi.

   Walau bagaimanapun, tanggapan di atas ternyata tidak kena dengan keputusan eksperimen daun elektroskop dalam rencana lepas. Dalam eksperimen lepas, jika cahaya itu mempunyai panjang gelombang pendek, tidak kira cahaya itu terang atau gelap, elektron tetap teruja dan terlompat keluar, sebaliknya jika cahaya itu mempunyai panjang gelombang yang panjang, tidak kira cahaya itu terang atau gelap, elektron tetap tidak teruja dan terlompat keluar. Dengan kata lain, elektron teruja akibat panjang atau pendeknya panjang gelombang, bukan terang atau gelapnya cahaya (besar atau kecilnya amplitud).

   Misteri ini telah dirungkaikan oleh Albert Einstein. Kata beliau,
"cahaya itu memang sejenis gelombang, tetapi tenaga cahaya itu mempunyai unit-unit terkecil yang tidak boleh dibahagi-bahagi lagi."
Unit-unit terkecil ini dipanggil foton (光子). Dengan kata lain, cahaya juga mempunyai sifat zarah. (Sifat seperti ketulan-ketulan dan bukan gelombang).

   Semakin pendek panjang gelombang cahaya, tenaga cahaya (foton) adalah tinggi dan hentamannya jika dipancarkan adalah kuat. Terang gelapnya cahaya pula menunjukkan bilangan foton yang wujud. Oleh sebab foton yang mempunyai panjang gelombang yang pendek mempunyai tenaga yang banyak, maka apabila ia dipancarkan ke sekeping ceper logam, hentamannya sangat kuat walaupun bilangan kecil (bilangan kecil = cahaya malap). Sebab itulah elektron pada ceper itu teruja dan terlompat keluar. Sebaliknya, cahaya yang mempunyai panjang gelombang yang panjang mempunyai tenaga yang sedikit pada setiap satu fotonnya, maka apabila ia dipancarkan ke sekeping logam, hentamannya lemah walaupun bilangannya banyak (bilangan banyak=cahaya terang). Sebab itulah elektron tidak terlompat keluar.


Cahaya yang panjang gelombangnya pendek mempunyai tenaga yang banyak dan hentaman yang kuat, ibarat peluru meriam yang dilontar, maka walaupun bilangannya sedikit (cahaya malap), elektron tetap teruja.



Cahaya yang panjang gelombangnya panjang mempunyai tenaga yang sedikit dan hentamannya lemah, ibarat bola ping pong yang dilontar, maka elektron tidak akan teruja walaupun bilangan foton yang dilontar banyak (cahaya terang). 

Tiada ulasan:

Catat Ulasan

Pengikut