Apakah cahaya termasuk gelombang atau partikel? Keduanya pada saat yang sama, dan sebenarnya, hal yang sama berlaku untuk elektron, seperti yang ditunjukkan Paul Dirac ketika ia memperkenalkan persamaan fungsi gelombang relativistiknya pada tahun 1928. Ternyata, cahaya dan materi – hampir semua yang menyusun materi alam semesta – terdiri dari kuanta, yang merupakan partikel dengan karakteristik gelombang.
Tonggak utama di jalan menuju kesimpulan yang mengejutkan ini (pada saat itu) adalah penemuan efek fotolistrik oleh Heinrich Hertz pada tahun 1887. Einstein menjelaskannya dalam istilah teori kuantum pada tahun 1905, dan sejak itu, fisikawan telah menerima bahwa, sementara cahaya dapat berperilaku sebagai partikel, itu adalah partikel dengan karakteristik panjang gelombang dan frekuensi, dan jumlah ini terkait dengan energi cahaya atau radiasi.
Max Planck Terkait Panjang Gelombang Foton ke Energi
Persamaan konverter panjang gelombang berasal dari bapak teori kuantum, fisikawan Jerman Max Planck. Sekitar tahun 1900, ia memperkenalkan gagasan kuantum sambil mempelajari radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam, yaitu benda yang menyerap semua radiasi yang datang.
Kuantum membantu menjelaskan mengapa benda seperti itu memancarkan radiasi sebagian besar di tengah spektrum elektromagnetik, bukan di ultraviolet seperti yang diprediksi oleh teori klasik.
Penjelasan Planck mengemukakan bahwa cahaya terdiri dari paket energi diskrit yang disebut kuanta, atau foton, dan bahwa energi hanya dapat mengambil nilai diskrit, yang merupakan kelipatan dari nilai universal konstan. Konstanta, yang disebut konstanta Planck, dilambangkan dengan hurufh, dan memiliki nilai 6,63 × 10-34 saya2 kg / s atau setara 6,63 × 10-34 joule-detik.
Planck menjelaskan bahwa energi foton,E, adalah hasil kali frekuensinya, yang selalu dilambangkan dengan huruf Yunani nu (ν) dan konstanta baru ini. Dalam istilah matematika:E = h.
Karena cahaya adalah fenomena gelombang, Anda dapat menyatakan persamaan Planck dalam bentuk panjang gelombang, yang dilambangkan dengan huruf Yunani lambda (λ), karena untuk setiap gelombang, kecepatan transmisi sama dengan frekuensi kali panjang gelombangnya. Karena kecepatan cahaya adalah konstan, dilambangkan denganc, persamaan Planck dapat dinyatakan sebagai:
E = \frac{hc}{λ}
Persamaan Konversi Panjang Gelombang ke Energi
Penataan ulang sederhana persamaan Planck memberi Anda kalkulator panjang gelombang instan untuk radiasi apa pun, dengan asumsi Anda mengetahui energi radiasi. Rumus panjang gelombang adalah:
= \frac{hc}{E}
Keduahdancadalah konstanta, sehingga persamaan konversi panjang gelombang menjadi energi pada dasarnya menyatakan bahwa panjang gelombang sebanding dengan kebalikan energi. Dengan kata lain, radiasi panjang gelombang panjang, yang merupakan cahaya menuju ujung merah spektrum, memiliki energi yang lebih sedikit daripada cahaya panjang gelombang pendek pada ujung spektrum ungu.
Jaga Unit Anda Tetap Lurus
Fisikawan mengukur energi kuantum dalam berbagai unit. Dalam sistem SI, satuan energi yang paling umum adalah joule, tetapi terlalu besar untuk proses yang terjadi pada tingkat kuantum. Elektron-volt (eV) adalah unit yang lebih nyaman. Ini adalah energi yang dibutuhkan untuk mempercepat satu elektron melalui beda potensial 1 volt, dan itu sama dengan 1,6 × 10-19 joule.
Satuan yang paling umum untuk panjang gelombang adalah ngstrom (Å), di mana 1 = 10-10 m. Jika Anda mengetahui energi kuantum dalam elektron-volt, cara termudah untuk mendapatkan panjang gelombang dalam ngstrom atau meter adalah dengan terlebih dahulu mengubah energi menjadi joule. Anda kemudian dapat memasukkannya langsung ke persamaan Planck, dan menggunakan 6,63 × 10-34 saya2 kg/s untuk konstanta Planck (h) dan 3 × 108 m/s untuk kecepatan cahaya (c), Anda dapat menghitung panjang gelombang.
