Oleh: I Wayan Arnata

Apakah cahaya itu gelombang atau partikel? Pertanyaan tersebut terlihat sangat sederhana. Pertamatama, gelombang dan partikel merupakan dua hal yang berbeda. Gelombang adalah fenomena yang sangat kongkrit di semesta ini, begitu pula dengan partikel. Perbedaan antara gelombang dan partikel dapat dijabarkan melalui persamaan matematis. Secara kasar, partikel adalah sesuatu yang dapat kita letakan, genggam, lempar, ataupun kita tumbukkan. Partikel dengan wujud besar dapat kita lihat dan kita kenali. Secara harfiah, partikel memiliki momentum dan posisi. Partikel akan bergerak lurus dalam suatu lintasan sampai sesuatu menggubah arah geraknya. Partikel dapat bertumbukan dengan partikel lainnya, dan dapat merubah lintasan geraknya.

Disis lain, gelombang hampir sepenuhnya berbeda. Gelombang tidak terlokalisasi. Jika kita hendak menunjukan letak gelombang, mungkin kita akan menggerakan tangan dan merasakan gelombang tersebut, kemudian menarik kesimpulan semua gelombang berada pada titik yang sama. Kita tidak bisa menahan gelombang menggunakan tangan kita, melainkan gelombang terasa disekitar kita, bahkan dapat melewati kita. Gelombang merupakan osilasi, yang berarti adanya suatu getaran yang merambat atau berjalan. Gelombang merambat membawa energy, yang sering dikatakan memindahkan energy getar dari suatu tempat ke tempat lainnya. Gelombang yang kita ketahui berdasarkan arah perambatannya dibagi menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan longitudinal. Interferensi gelombang merupakan fenomena ketika dua buah gelombang atau lebih saling bertemu. Bila fase gelombang yang bertemu sama, maka akan terjadi interferensi konstruktif, dan sebaliknya akan terjadi interferensi destruktif.

Baik gelombang ataupun partikel dijelaskan sangat berbeda. Berdasarkan penjelasan di atas, cahaya termasuk gelombang atau partikel? Pada awal tahun 1800, Thomas Young melakukan percobaan interferensi yang pada saat itu ia menyinari dua celah sempit. Yang ia temui adalah pola interferensi klasik dengan pola garis terang gelap yang berfariasi tertangkap pada layar. Hal ini mirip seperti gelombang air ketika melewati dua celah atau saluran sempit. Beberapa gelombang cahaya akan tampak terang, sedangkan yang lainnya gelap dan membentuk pola bergaris yang tertangkap pada layar. Berdasarkan percobaan Young tersebut dapat disimpulkan bahwa cahaya memiliki sifat seperti gelombang.

Pernyataan tersebut diperkuat oleh Maxwell satu decade berikutnya. Dalam penelitiannya tentang listrik dan magnet, ditemukan bahwa cahaya adalah gelombang listrik dan magnet, yang selanjutnya dikenal sebagai gelombang elektromagnetik. Sejak percobaan tersebut, sifat gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Bila gelombang mekanik dalam perambatannya membutuhkan medium, maka gelombang elektromagnetik dalam perambatannya tidak membutuhkan medium. Hal tersebut yang mengakibatkan gelombang cahaya dapat merambat di ruang hampa hingga sampai di bumi.

Kemudian pada akhir tahun 1800an, saat fisikawan teoritis Jerman Marx Planc meneliti radiasi benda hitam menemukan fakta bahwa cahaya adalah paket-paket kecil yang terpisah. Bebrapa tahun kemudian, Albert Einstein meneliti lebih lanjut tentang paket-paket cahaya tersebut saat ia melakukan percobaan efek fotolistrik. Hal yang ia temukan bahwa cahaya tidak hanya dipancarkan ole paket-paket kecil, namun cahaya itu sendiri tersusun oleh paket-paket energy yang disebut sebagai foton. Dalam kata lain, cahaya bersifat sebagai partikel pada percobaan efek fotolistrik. Mengapa cahaya bersifat seperti partikel pada percobaan efek fotolistrik? Pada percobaan tersebut ternyata foton atau cahaya mampu menumbuk partikel electron yang mengakibatkan electron keluar dari plat. Sejak percobaan tersebut, maka cahaya dikenal memiliki dua sifat, yaitu bisa menjadi gelombang ataupun partikel yang selanjutnya dikenal dengan istilah dualisme gelombang partikel