Tugas Mekanika Kuantum
KEGAGALAN FISIKA KLASIK
MUHAMMAD NUR SAPUTRA 12B08010 KELAS A
JURUSAN FISIKA PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR 2013
KEGAGALAN FISIKA KLASIK Fisika klasik, yakni fisika sebelum abad keduapuluh, didominasi oleh mekanika Newton dan elektromagnetika klasik yang digambarkan oleh persamaan Maxwell. Hal ini tidak mengherankan karena gejala-gejala alamiah yang teramati oleh manusia pada waktu itu dapat dijelaskankan secara memuaskan dan diprediksi (diramalkan) secara akurat oleh kedua teori itu. Keteraturan gerakan planet-planet mengelilingi pusat suatu tatasurya (matahari untuk sistem tata surya kita) dirumuskan secara empiris oleh Kepler melalui hukum-hukumnya. Ketiga hukum Kepler itu dibangun dengan berdasarkan pada data-data yang telah dikumpulkan oleh Brahe. Hukum-hukum Kepler itu ternyata secara mendasar dapat dijelaskan oleh hukum Newton tentang gerak dan gravitasi. Ketiga hukum Kepler itu berhasil diturunkan dari hukum-hukum Newton. Sementara itu, gejalagejala alamiah seperti pemantulan dan pembiasan cahaya, defraksi (pelenturan) cahaya, interferensi cahaya, polarisasi cahaya dan lain sebagainya dapat dijelaskan dengan baik oleh elektromagnetika klasik berdasarkan keyakinan bahwa cahaya sesungguhnya merupakan gelombang elektromagnetik. Keyakinan manusia akan kebenaran kedua teori tersebut meningkatkan status kedua teori itu menjadi hukum-hukum dasar ilmu fisika, lalu membangun anggapan bahwa semua gejalagejala alami sudah semestinya dapat dijelaskan berdasarkan kedua teori itu. Lalu, benarkah anggapan semacam itu? Sejarah mencatat kejadian yang lain. Keyakinan
kita
bahwa
fisika
klasik
(mekanika
Newton
dan
elektromagnetika Maxwell) dapat menjelaskan semua gejala alamiah itu agaknya mulai menyusut ketika para eksperimentator berhasil mencapai kemampuan yang mengagumkan
dalam
menjelajahi
dunia
mikroskopis,
sehingga
mampu
mendapatkan data-data baru dalam ranah itu. Mereka banyak menyadari adanya gejala-gejala alamiah yang sukar bahkan sama sekali tidak dapat dijelaskan oleh kedua teori klasik itu. Beberapa eksperimen memaksa orang mulai ragu terhadap kebenaran mekanika Newton. Beberapa yang lain membawa kita kepada kesangsian akan elektromagnetik klasik.
Melalui makalah ini kita akan gejala-gejala yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik, dan melahirkan fisika kuantum.
1. Radiasi Termal, Hukum Stefan dan Pergeseran Wien Gejala alamiah paling awal yang gagal dijelaskan oleh elektromagnetika klasik adalah radiasi termal. Radiasi, seperti telah anda ketahui, adalah pemindahan tenaga melalui pancaran gelombang elektromagnetik. Jadi, radiasi termal adalah pemancaran gelombang elektromagnetik oleh suatu benda semata-mata karena suhunya. Semakin tinggi temperatur benda itu semakin banyak tenaga yang dipancarkan dalam bentuk radiasi. Untuk benda-benda yang memiliki temperatur kurang dari kira-kira 700° C, radiasi cahaya tampak (yaitu gelombang elektromagnetik pada daerah panjang gelombang 4000 Å < λ < 7000 Å) sebegitu lemahnya sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Radiasi pada panjang gelombang tersebut baru dapat dilihat dengan mata telanjang pada temperatur di atas 700° C. Pada saat itu benda yang bersangkutan berpijar. Spektrum pancarannya bersifat kontinyu (malar) dan semua padatan menampakkan kecenderungan untuk mempunyai spektrum pancaran yang sama pada suhu yang sama. Semuanya mendekati spektrum pancaran benda hitam sempurna.
Gambar 6.1 memperlihatkan susunan peralatan guna mengukur spektrum radiasi termal. Benda bersuhu T1 yang akan diukur spektrumnya diletakkan dibelakang kolimator. Benda itu memancarkan radiasi elektromagnetik ke segala arah. Adanya kolimator memungkinkan kita hanya memilih pancaran-pancaran ke arah tertentu saja. Radiasi yang berhasil melalui kolimator kemudian dilewatkan prisma atau peranti-peranti dispersif (pengurai) yang lain. Radiasi-radiasi dengan panjang gelombang berbeda akan terlihat pada sudut θ yang berbeda. Oleh karena itu dengan menggerakkan detektor dari satu sudut ke sudut yang lain kita dapat mengukur intensitas pada masing-masing sudut, yakni intensitas masing-masing panjang gelombang yang bersesuaian dengan sudut-sudut itu. Tetapi penampang detektor bukanlah titik geometris, sehingga yang terukur bukan intensitas radiasi pada sudut tunggal, melainkan intensitas radiasi pada selang sudut dθ di sekitar θ, yakni bersesuaian dengan intensitas radiasi pada selang panjang gelombang dλ di sekitar λ. Besaran yang terukur ini disebut rapat intensitas radiasi atau intensitas radiasi spektral dan dilambangkan dengan Iλ. Hasil-hasil pengukuran itu kemudian diplot sebagaimana grafik yang ditunjukkan pada gambar 6.2 untuk dua suhu yang berbeda T2 > T1.
Dari hasil-hasil eksperimen yang telah dilakukan didapatkan bahwa intensitas radiasi keseluruhan yang dipancarkan oleh sebuah benda, yakni intensitas radiasi yang menyangkut keseluruhan panjang gelombang berbanding lurus dengan pangkat empat dari suhu mutlak benda. Jika W(T) intensitas radiasi keseluruhan yang dimaksud, maka
( ) dengan σ dikenal sebagai tetapan Stefan-Bolztmann yang besarnya 5,6703 × 108
watt/m2.K4 dan e adalah emisivitas yang nilainya antara 0 sampai 1. Emisivitas
tergantung dari sifat-sifat permukaan benda yang ditinjau. Persamaan di atas dikenal sebagai hukum Stefan. W(T) tidak lain adalah luas wilayah di bawah kurva Iλ pada suhu T. Pada grafik terlihat puncak-puncak kurva rapat intensitas. Puncak-puncak itu bertepatan dengan panjang gelombang λmak.. Jadi, yang dimaksud dengan λmak. adalah panjang gelombang yang dimiliki oleh komponen radiasi dengan intensitas paling tinggi. Oleh karena itu, λmak.bukanlah panjang gelombang maksimum. Pada grafik tampak bahwa semakin tinggi suhu benda, semakin kekiri puncaknya. Hal ini bersesuaian dengan pergeseran λmak. Wien menemukan kaitan antara pergeseran λmak. dengan suhu benda. Hukum pergeseran Wien diungkapkan melalui persamaan
2. Radiasi Benda Hitam Benda hitam sempurna (selanjutnya sebut saja benda hitam) ialah sesuatu yang menyerap radiasi pada semua panjang gelombang. Berapapun panjang gelombangnya, bila suatu radiasi mengenai benda hitam, maka radiasi itu akan diserap. Dengan kata lain benda hitam adalah benda yang koefisien pantulannya nol untuk semua panjang gelombang. Dari eksperimen diperoleh kenyataan bahwa selain sebagai penyerap yang baik, benda hitam merupakan pemancar radiasi yang baik pula. Salah satu contoh benda hitam adalah matahari kita (dan tentu saja adalah bintang-bintang lain di jagad raya ini). Contoh lain yang cukup memadai untuk benda hitam ialah lubang kecil pada suatu rongga. Semua radiasi yang jatuh pada lubang itu tidak lagi dapat keluar melalui lubang itu. Hal ini sebagai akibat terjadinya pantulan berulang-kali yang menyusutkan intensitas radiasi itu hingga pudar sama sekali. Bila benda berongga itu dipanasi sampai berpijar, maka justru lobang itulah yang paling terang.
Sifat-sifat permukaan suatu benda, seperti telah disinggung di depan, ikut berpengaruh pada intensitas spektral radiasi yang dipancarkan oleh benda itu. Lebih jauh sifat permukaan ini termasuk kemampuan memantulkan radiasi, warna permukaan dan lain sebagainya. Jadi, intensitas radiasi keseluruhan semata-mata bukan hanya tergantung dari suhu benda itu. Sifat-sifat permukaan benda ini pada hukum Stefan dicerminkan oleh emisivitas benda. Tetapi pada benda hitam, sifatsifat itu lenyap sama sekali sehingga intensitas radiasi keseluruhan hanya tergantung pada suhu permukaan benda hitam. Benda hitam dari bahan apapun akan memiliki intensitas radiasi keseluruhan yang sama asalkan suhu permukaanya sama. Hukum Stefan untuk benda hitam diberikan oleh ( ) Keistimewaan inilah yang kemudian menjadikan benda hitam sebagai acuan dalam kajian tentang radiasi termal. Intensitas spektral benda hitam hasil eksperimen untuk berbagai suhu diperlihatkan pada grafik di bawah
Grafik selanjutnya menyajikan ketidakcocokan antara penjelasan yang diberikan oleh fisika klasik dengan hasil eksperimen. Pada grafik itu, lingkaranlingkaran kecil merupakan hasil eksperimen. Untuk menjelaskan spektrum radiasi benda hitam secara klasik, mula-mula radiasi benda hitam dipandang sebagai sekumpulan getaran elektromagnetik yang berada pada keseimbangan panas dengan lingkungannya. Secara klasik, masing-masing getaran mempunyai tenaga
sebesar (1/2)kT. Perhitungan selanjutnya menghasilkan rumus untuk intensitas radiasi persatuan panjang gelombang IλRJ sebagai berikut
Persamaan di atas diturunkan pertama kali oleh Rayleigh dan Jeans sehingga dikenal sebagai rumus Rayleigh-Jeans. Dengan adanya faktor λ−4 pada persamaan di atas, maka kita mendapatkan masalah yang cukup pelik, yakni munculnya ketakterhinggaan (singularitas) saat λ mengecil. Masalah ini dikenal sebagai bencana ultraungu. Mengapa disebut bencana ultra ungu? Hal ini mudah dipahami mengingat daya total yang diradiasikan oleh benda hitam persatuan luas adalah ∫
∫
Nilai integral ini menuju ke tak terhingga. Kalau hal ini benar, tentulah terjadi kerusakan hebat akibat adanya radiasi gelombang pendek. Itulah sebabnya sebutan “bencana ultraviolet”. Tetapi kenyataannya tidak.
Terhadap kesulitan ini, Max Planck mengajukan gagasan yang dianggap cukup radikal kala itu, yaitu gagasan kuantisasi tenaga yang dimiliki oleh getarangetaran elektromagnetik. Maksudnya, suatu getaran elektromagnetik tidak boleh memiliki sembarang nilai tenaga, tetapi tenaga getaran merupakan kelipatan bulat dari paket atau catu tenaga (kuanta tenaga) senilai hν , dengan tetapan Planck senilai 6,63 × 10-34 J.dt dan ν adalah frekuensi getaran. Jadi, tenaga osilator terkait
dengan frekuensinya hal yang tidak benar menurut teori klasik (sebagaimana kita ketahui, secara klasik, tenaga suatu getaran tergantung pada amplitudonya). Tenaga getaran juga bukan (1/2)kT sebagaimana yang dipakai dalam analisa secara klasik, melainkan (n bilangan bulat). Berdasarkan gagasan ini, dengan cara perhitungan yang sama, Planck mendapatkan hasil yang menakjubkan. Menurut Planck intensitas radiasi persatuan panjang gelombang diberikan oleh
(
3.
)
Efek Fotolistrik Efek Fotolistik adalah satu dari gejala lepasnya elektron dari permukaan suatu
benda. Bila seberkas cahaya (yang memenuhi syarat tertentu) jatuh pada permukaan suatu benda maka elektron-elektron pada permukaan benda itu akan terbebaskan dari ikatannya sehingga elektron-elektron tersebut terlepas. Begitulah efek fotolistik. Skema eksperimen efek fotolistik diperlihatkan oleh gambar di bawah.
Pada lempeng anoda (A) dijatuhkan seberkas cahaya. Jika berkas cahaya ini memenuhi syarat, maka akan terjadi pelepasan elektron-elektron dari permukaan anoda itu. Elektron elektron yang terlepas dari anoda itu mempunyai tenaga kinetik sehingga berhamburan keberbagai arah. Elektron-elektron tersebut ada
yang sampai di katoda (K) apabila mampu mengatasi beda potensial yang dipasang antara katoda dan anoda. Jatuhnya elektron-elektron pada permukaan katoda menyebabkan terjadinya arus yang dapat dibaca pada Ampermeter. Arus ini disebut fotoarus if. Beda potensial antara anoda A dan katoda diatur dengan potensiometer P. Dengan mengatur P kita dapat mengusahakan agar tidak ada elektron yang mampu mencapai katoda K. Berikut adalah beberapa gejala yang teramati : a) Arus if mengalir hampir sesaat setelah cahaya yang memenuhi “syarat” dijatuhkan padampada permukaan anoda A, walaupun intensitas cahaya itu cukup rendah (10−10 W/m2). Dibutuhkan waktu tidak lebih dari 10−9 detik untuk melepaskan elektron dari saat pertama kali cahaya dijatuhkan.
b) Untuk frekuensi cahaya v dan potensial V yang dipasang tetap pada suatu nilai, arus if berbanding lurus dengan intensitas I.
c) Untuk frekuensi v dan intensitas I yang dibuat tetap, arus if berkurang dengan naiknya potensial V dan akhirnya mencapai nol pada saat V sama dengan V0. Potensial V0 disebut potensial penghenti dan nilainya sama untuk semua nilai intensitas I, Jadi V0 tidak tergantung pada intensitas cahaya yang dipakai.
d) Untuk sembarang bahan anoda, potensial V0 tergantung pada frekuensi sinar yang dijatuhkan pada anoda. Terdapat frekuensi batas (ambang), katakanlah vo, agar efek fotolistrik terjadi. Bila sinar yang dijatuhkan pada anoda memiliki frekuensi yang nilainya di bawah frekuensi ini, maka efek fotolistrik tidak dapat berlangsung. Lalu, bila sinar yang dipakai diganti dengan yang berfrekuensi di atas frekuensi vo , maka efek fotolistrik dapat berlangsung. Frekuensi vo tergantung pada jenis zat (logam) yang dipakai untuk anoda.
Penjelasan fisika klasik : Fisika klasik memandang cahaya sebagai gelombang elektromagnetik. Tenaganya bersifat kontinyu dan tidak tergantung pada frekuensinya. Menurut teori klasik, intensitas adalah energi cahaya yang jatuh pada suatu permukaan seluas satu satuan tiap satu satuan waktu. Jadi, semakin lama sinar dijatuhkan pada permukaan anoda semakin banyak pula energi yang diterima oleh elektronelektron di permukaan anoda itu. Tentang fenomena (a), teori klasik gagal memberi penjelasan. Perhitungan secara klasik meramalkan bahwa dengan seberkas sinar berintensitas 10−10 W/m2 tidak mungkin terjadi bila waktu penyinaran kurang dari 10-9 detik. Hal ini secara klasik disebabkan elektron membutuhkan waktu untuk mengumpulkan energi yang dibawa oleh cahaya. Padahal secara klasik energi yang dibawa oleh cahaya
berbanding lurus dengan intensitasnya. Oleh karena itu bila intensitas cahaya rendah, maka butuh waktu yang lama untuk mendapatkan energi yang cukup. Tentang fenomena (b), teori klasik menjelaskan bahwa semakin tinggi intensitas sinar yang dipakai semakin banyak energi yang diterima oleh permukaan anoda sehingga semakin banyak elektron yang dilepaskan olehnya. Semakin banyak elektron yang dilepaskan, semakin besar pula arus if yang mengalir. Penjelasan ini mudah sekali dan bisa diterima. Tentang fenomena (c) teori klasik tidak mampu memberi penjelasan mengapa untuk intensitas yang berbeda diperlukan tegangan V0 yang sama guna menghentikan mengalirnya elektron dari anoda ke katoda?. Logikanya, secara klasik, semakin tinggi intensitas semakin besar energi yang diterima oleh elektron-elektron. Semakin banyak energi elektron-elektron itu semakin tinggi potensial yang diperlukan untuk menghentikan arus elektron itu. Namun, kenyataannya tidak : intensitas berapapun memerlukan potensial penghenti yang sama, yakni V0. Tentang fenomena (d), jelas sekali bahwa teori klasik menentangnya, karena secara klasik tenaga cahaya tidak tergantung dari frekuensi melainkan amplitudo. Penjelasan fisika kuantum : Teori kuantum memandang cahaya sebagai semburan paket-paket atau partikel-partikel yang disebut foton. Tenaga tiap foton sebesar h. Intensitas berbading lurus dengan jumlah foton yang jatuh pada suatu permukaan seluas satu satuan secara tegak lurus tiap satu satuan waktu. Tepatnya, Intensitas = I = nh dengan n adalah jumlah foton yang jatuh secara tegak lurus pada permukaan seluas satu satuan tiap satu satuan waktu. Bila sebuah foton menabrak elektron di permukaan anoda, maka terjadi pengalihan tenaga foton kepada elektron. Tenaga ini dipergunakan untuk melepaskan ikatan elektron itu dengan permukaan anoda. Jika tenaga tersebut kurang dari tenaga ikat elektron dengan permukaan anoda, maka elektron itu tidak dapat lepas. Efek fotolistrik terjadi bila tenaga yang
diterima elektron itu cukup untuk mengatasi tenaga ikatnya dengan permukaan anoda. Fraksi (bagian) tenaga yang digunakan untuk mengatasi ikatan elektron itu disebut fungsi kerja . Fungsi kerja tergantung pada jenis logam anoda. Fungsi kerja terkait dengan frekuensi ambang vo melalui = h Sisa tenaga setelah digunakan untuk mengatasi ikatan merupakan tenaga kinetik maksimum elektron. Jadi, bila sebuah foton berfrekuensi ν menyerahkan tenaganya sebesar hν kepada elektron, maka
Tentang fenomena (a), teori kuantum menjelaskan bahwa karena tenaga yang diterima elektron tidak tergantung lama penyinaran tetapi tergantung pada frekuensi foton, maka tidaklah diperlukan waktu yang cukup lama untuk menimbulkan efek fotolistrik asalkan frekuensi cahaya melebihi vo. Tentang fenomena (b), dengan mudah dapat dijelaskan oleh teori kuantum. Intensitas berbanding lurus dengan jumlah foton. Tiap foton melepaskan satu elektron. Semakin banyak jumlah foton yang jatuh pada permukaan anoda, semakin banyak elektron yang lepas. Dengan kata lain semakin tinggi intensitas cahaya semakin besar arus yang mengalir. Tentang fenomena (c), dijelaskan bahwa tenaga kinetik maksimum elektron tergantung pada frekuensi cahaya (foton) dan tidak tergantung pada intensitas cahaya, maka sangat layak bila potensial V0 bernilai sama untuk berbagai intensitas pada frekuensi yang sama. Tentang fenomena (d), dengan sendirinya telah jelas.
4. Efek Compton Efek Fotolistik adalah salah satu eksperimen yang mendukung teori korpuskuler tentang cahaya. Teori ini mengatakan bahwa cahaya merupakan semburan butiran-butiran yang sangat kecil. Efek fotolistrik menandai bangkitnya teori tersebut yang pada abad sebelumnya tergusur oleh teori undulasi Huygens dan kawan-kawan. Bangkitnya teori korpuskuler ini juga ditandai oleh eksperimen yang dilakukan oleh Compton pada tahun 1923 yang selanjutnya dikenal sebagai effek Compton. Eksperiemn Compton termasuk eksperimen yang disebut eksperimen hamburan, yakni jenis eksperimen yang memegang peranan penting dalam ilmu fisika. Skema effek Compton tersaji pada Gambar di bawah.
Pada gambar di atas, terlihat sebuah foton dengan tenaga ε1 bermomentumkan k1 menabrak elektron diam bermassa me. Foton tersebut terhambur dan elektronnya terpental. Foton yang terhambur ditangkap dengan detektor D dan diukur panjang gelombangnya (juga frekuensinya). Secara klasik, panjang gelombang foton setelah terhambur sama dengan panjang gelombang foton sebelum terhambur. Sedang menurut teori kuantum, foton terhambur mempunyai panjang gelombang yang berbeda dengan foton sebelum hamburan tergantung dari sudut hamburannya. Pada gambar itu, foton terhambur dan elektron terpental masing-masing memiliki (momentum, tenaga) berturut-turut (k2, ε2) dan (p2, E2). Secara kuantum berlaku ε1 = hν1, k1 = h/λ1, k2 = hλ2, dan k2 = h/λ2. Setelah melalui perhitungan yang tidak begitu panjang, diperoleh bahwa ( dengan θ adalah sudut hambur foton. Tetapan
)
disebut panjang gelombang Compton. Gambar selanjutnya memperlihatkan hasil eksperimen yang dilakukan oleh Compton untuk empat sudut θ yang berbeda, yakni 0o, 45o, 90o dan 135o. Terlihat adanya perbedaan panjang gelombang sebelum dan sesudah hamburan. Artinya, dengan ∆λ tidak sama dengan nol. Hasil ini tentu sebuah pukulan lagi bagi teori klasik.
5. Eksperimen Frank-Hertz Teori klasik tak mengenal konsep kuantisasi suatu besaran. Teori klasik beranggapan bahwa semua besaran fisis bersifat kontinyu. Model atom yang dikemukakan oleh Bohr menentang anggapan ini dengan memasukkan kuantisasi momentum sudut. Akibatnya diperoleh aras-aras tenaga elektron pada atom. Adanya aras-aras tenaga tersebut dibuktikan dengan eksperimen Franck-Hertz. Susunan alatnya sebagaimana disajikan oleh gambar 6.12.
Suatu filamen digunakan untuk memanasi katoda K sehingga terjadi pancaran termionik, yakni pancaran elektron-elektron akibat adanya pemanasan. Elektron yang terlepas tersebut bergerak ke arah kisi yang diberi tegangan positif lebih tinggi dari pada anoda. Pada rangkaian Gambar 6.12 itu tampak bahwa kisi selalu memiliki potensial 0,5 volt lebih tinggai dibandingkan anoda. Elektronelektron itu selanjutnya menuju ke anoda. Bila elektron-elektron tersebut mampu mencapai anoda, maka di ampermeter akan terbaca adanya arus i yang mengalir. Sepanjang perjalanan dari katoda menuju ke kisi elektron-elektron tersebut bertabrakkan dengan atom-atom gas yang telah dimasukkan ke dalam tabung itu. Bila tenaga elektron diserap oleh atom-atom gas maka elektron itu bisa jadi tidak akan mampu mengatasi beda potensial antara kisi dan anoda. Akibatnya, grafik arus terhadap tegangan V (yakni beda potensial antara katoda dan kisi) diperlihatkan oleh gambar 6.13. Terlihat adanya penurunan arus secara periodik.
Dalam eksperimen ini, tenaga elektron Te terkait dengan beda potensial V melalui Te = eV. Arus i diukur untuk berbagai nilai V. Terlihat dari hasil
eksperimen bahwa pada potensial V tertentu saja terjadi penurunan kuat arus i. Artinya, hanya untuk tenaga elektron tertentu saja terjadinya penurunan kuat arus. Karena penurunan kuat arus berarti terjadinya penyerapan tenaga elektron, maka hal ini menandakan bahwa penyerapan tenaga elektron-lektron oleh atom-atom gas bersifat diskret. Mengapa harus begitu? Teka-teki ini segera terjawab bila diingat kembali model atom Bohr-Rutherford. Sebuah elektron dalam suatu atom dapat menyerap sejumlah tenaga untuk pindah ke aras tenaga di atasnya. Karena aras-aras tenaga yang ada tidak sembarangan, atau diskret, maka sejumlah tenaga yang dibutuhkan oleh elektron untuk berpindah araspun tidak sembarangan. Tidak boleh lebih tidak boleh kurang.
6. Hipotesa de Broglie Telah terbukti bahwa teori undulasi (yang mengatakan bahwa cahaya adalah gelombang) telah secara sempurna dapat menjelaskan gejala difraksi, interferensi, refleksi, polarisasi, dispersi dan refraksi cahaya (lihat kembali bab 2 buku ini). Sementara bagi teori kospuskuler gejala-gejala alamiah seperti itu merupakan ganjalan yang sangat berarti, sulit bahkan gagal untuk dijelaskan. Tetapi, sebaliknya, untuk efek fotolistrik dan efek Compton teori korpuskuler tampak cukup memuaskan dalam memberikan penjelasannya. Kemudian, pertanyaannya adalah yang manakah dari keduanya yang benar? Betulkah cahaya merupakan gelombang elektromagnetik? Betulkah cahaya merupakan partikelpartikel? Sintesa (gabungan) dua pandangan ini memunculkan padangan baru yang dikenal sebagai paham dualisme cahaya. Paham ini mengatakan bahwa cahaya memiliki dua aspek : aspek gelombang dan aspek partikel. Aspek gelombang terlihat pada fenomena difraksi, interferensi, refleksi, polarisasi, dispersi dan refraksi. Aspek partikel terlihat pada efek fotolistrik dan efek Compton. Pada tahun 1924, L. de Broglie mencoba melihat kemungkinan berlakunya paham dualisme untuk partikel-partikel semisal elektron, proton, netron dan lain sebagainya. Dalam disertasi doktornya, dia mengemukakan hipotesa tersebut. Bila
suatu partikel mempunyai momentum p, maka partikel tersebut terkait dengan gelombang partikel yang memiliki panjang gelombang
Kemudian karena partikel dihipotesakan memiliki aspek gelombang, maka logis bila kemudian ditanyakan kemungkinan partikel-partikel juga mengalami gejala-gejala difraksi, interferensi, refleksi, polarisasi, dispersi, dan refraksi? Jawabnya, “ya, betul sekali bahwa partikel-partikel itu mengalami gejala-gejala itu“. Hal ini dibuktikan, misalnya, dengan eksperimen difraksi elektron yang dilakukan oleh Dvisson dan Germer, difraksi neutron dan interferensi elektron.
