Cahaya, Energi Dengan Dua Rupa

Ketika kita berjalan dipagi hari menembus kabut pagi yang dingin, kemudian terbit sang mentari dengan cahayanya yang mengurai kabut pagi dan memberikan  kehangatan pada tubuh kita. Sebenarnya apa itu cahaya? Manusia dengan pikirannya mulai menkonsepsi tentang cahaya, berusaha menjelaskan tentang cahaya dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran.

Sir Isaac Newton si ilmuan terkenal saat itu mengungkapan cahaya sebagai partikel halus yang bermassa. sumber-sumber cahaya memancarkan elemen-elemen sangat halus yang mengenai mata kita sehingga memberikan kesan cahaya. Bagian-bagian yang sangat halus tersebut, menurut Newton, adalah partikel-partikel cahaya yang dipancarkan ke segala arah. Newton juga menyatakan bahwa laju cahaya semakin cepat ketika memasuki medium yang lebih rapat. Hal ini karena mendapatkan tarikan gravitasi yang lebih besar.

Christiaan Huygens mengemukakan teorinya bahwa cahaya dipancarkan ke semua arah sebagai ciri-ciri gelombang. Pandangan ini kemudian menggantikan teori partikel halus yang sudah diterima manusia saat itu. Ini disebabkan oleh karena gelombang tidak diganggu oleh gravitasi, dan gelombang menjadi lebih lambat ketika memasuki medium yang lebih padat. Teori gelombang ini menyatakan bahwa gelombang cahaya akan berinterferensi dengan gelombang cahaya yang lain seperti gelombang bunyi

Kemudian Thomas Young  datang membuat suatu eksperimen yang sederhana tetapi dramatis menggunakan cahaya matahari yang masuk melalui suatu celah di atas layar. cahaya bersinar melalui celah sempit yang berupa irisan pada layar. Celah sempit ini menyebabkan cahaya melebar ke atas atau, dengan perkataan lain, mengalami difraksi. Dari fakta eksperimen ini kemudian young berpendapat bahwa cahaya mirip dengan gelombang. Ketika gelombang-gelombang cahaya dari setiap celah melebar kembali, gelombang-gelombang itu saling bertemu. Fakta lain pada eksperimen Young yang memperkuat cahaya mirip gelombang adalah interferensi.Cahaya yang bertemu itu kadang seirama dan kadang tidak seirama. Jika seirama, gelombang-gelombang itu saling memperkuat dan saling memperlemah yang ditunjukkan garis gelap terang pada layar.

Kemudian muncul james clerk maxwel mengemukakan pikirannya berdasarkan percobaan faraday bahwa medan magnetik yang berubah menghasilkan medan listrik dan juga berlaku kebalikannya menghasilkan gelombang elektromagnetik. Dengan perhitungan matematika yang sangat rumit  maxwell menunjukkan bahawa kelajuan gelombang elektromagnetik adalah sama dengan kelajuan cahaya yang dikemukakan oleh Micholson. Setelah itu manusia menemukan bahawa Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik. Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Inilah jawaban atas pertanyaan cahaya sebagai penerangan manusia di alam ini. lebih jauh lagi manusia terus berpikir menjawab pertayaan dari jawaban apakah teori itu benar? Heindrick Rudolf Hertz menguji teori Maxwell dengan Percobaaannya.  Percobaan ini menggunakan sepasang vibrator muatan listrik yang bergetar dengan frekuensi yang tinggi kira-kira 100 MHz. Frekuensi ini adalah gelombang elektromagnetik pada rentang gelombang radio pendek dan televisi. Hasil percobaan yang dilakukan Zeeman tentang pengaruh medan magnet yang kuat terhadap berkas cahaya semakin memperkuat pembuktian Maxwell. kemudian Stark melakukan percobaan medan listrik yang sangat kuat dapat berpengaruh terhadap berkas cahaya. Hasil ini percobaan ini juaga memperkuat kesimpulan Maxwell.

Setelah orang berpikir bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik munculah Teori kuantum yang dicetuskan Max Karl Ernst Ludwig Planck. Dalam percobaannya Planck mengamati sifat-sifat termodinamika radiasi benda-benda hitam dan dia berkesimpulan bahwa energi cahaya terkumpul dalam paket-paket energi yang disebut kuanta atau foton. Akan tetapi dalam teori ini paket-paket energi atau partikel penyusun cahaya yang dimaksud berbeda dengan partikel yang dikemukakan oleh Newton . Karena foton tidak bermassa sedangkan partikel pada teori Newton memiliki massa

Pernyataan Plank kemudian didukung oleh Albert Einstein dengan percobaan efek fotoelektriknya menggunakan teori Plank. Dia menyimpulkan bahwa cahaya yang menyinari atom dapat mengeksitasi elektron untuk keluar dari orbitnya. Albert Einstein mengemukakan bahwa cahaya  adalah partikel yang dia sebut sebagai foton. Percobaan Einstein sangat menentang pernyataan Huygens dengan teori gelombangnya. Pada efek fotolistrik, besarnya kecepatan elektron yang terlepas dari logam ternyata tidak bergantung pada besarnya intensitas cahaya yang digunakan untuk menyinari logam tersebut. Sedangkan menurut teori gelombang seharusnya energi kinetik elektron bergantung pada intensitas cahaya.

Setelah semua bukti cahaya sebagai partikel dan sebagai gelombang ditemukan, manusia masih berpikir lagi apa sebenarnya cahaya? apakah suatu gelombang atau parikel yang bergerak dengan kecepatan tertentu? Maka terjadi dualisme tentang konsep cahaya. pada kondisi tertentu cahaya dapat dipandang partikel dan pada kondisi tertentu juga cahaya dapat dipandang sebagai gelombang. Dan dualisme cahaya tidak bisa dipandang sekaligus. Diibaratkan cahaya adalah sebuah koin yang mempunyai sisi yang berbeda. Sisi yang satu adalah gelombang dan sisi lainnya adalah partikel. Kita tidak bisa memandang mereka sekaligus dan hanya bisa memandang pada sisi tertentu. Tapi yang tidak boleh dilupakan adalah mereka adalah bentuk dari sisi sebuah koin sama. Dan koin tersebut adalah Energi. Medan magnet dan medan listrik dalam gelombang elektromagnetik adalah bentu lain dari energi begitu pun foton sebagai partikel cahaya yang bergerak dengan kelajuan cahaya tidak lain adalah sebuah paket dari energi tersebut, Sehingga cahaya adalah energi. Gelombang elektromagnetik atau partikel adalah cara manusia dengan keterbatasannya memandang energi itu. Jadi ketika kita mengkonsepsi cahaya sebagai gelombang atau partikel kita sedang memandang sebuah energi yang sama, tergantung bagaimana kita memandangnya.

      Alam semesta menyimpan banyak pertanyaan. Membuat manusia terus berpikir menjawab pertanyaan itu. Mencari jawaban untuk menjadi nalar dipikirannya. Mungkin jawaban itu bukanlah akhir melainkan awal dari pertanyaan baru. Itulah keindahaan alam semesta beserta penciptanya yang maha agung.