Sejarah Perkembangan Teori Cahaya dan Para Tokohnya

Sejarah Perkembangan Teori Cahaya dan Para Tokohnya - Cahaya telah mengelitik rasa ingin tahu manusia selama berabad-abad. Mula-mula secara teori cahaya dianggap sebagai sesuatu yang memancar dari mata. Kemudian disadari bahwa cahaya pastilah muncul dari objek-objek yang terlihat dan memasuki mata sehingga menyebabkan sensasi penglihatan. Pertanyaan tentang apakah cahaya terdiri dari sebuah sorotan dari pastikel-partikel atau sama semacam gerakan gelombang adalah yang paling menarik dalam sejarah sains.

Tokoh yang paling berpengaruh dalam teori partikel cahaya adalah Isac Newton. Dengan teori tersebut Newton dapat menjelaskan hokum-hukum refleksi dan refraksi. Newton menurunkan hukum refraksi berdasarkan asumsi bahwa cahaya berjalan dalam air atau gelas levih cepat daripada di udara, sebuah asumsi yang akhirnya terbukti salah.

Tokoh-tokoh utama dari teori gelombang cahaya adalah Christian Huygens dan Robert Hooke. Menggunakan teori perambatan gelombang, Huygens dapat menjelaskan refleksi dari refraksi asumsi cahaya berjalan di gelas atau air lebih lambat daripada di udara. Teori tersebut ditolak oleh Newton karena berdasarkan kenyataanya yang terlihat bahwa perambatan cahaya adalah garis lurus. Pada waktu itu pembelokan cahaya di sekitar penghalang yang disebut difraksi belum diamati. Karena reputasi dan otoritasnya, penolakan newton terhadap teori gelombang cahaya sangat mempengaruhi pengikutnya. Bahkan sesudah bukti dari difraksi tersedia, pengikut Newton mencari-cari penjelasannya seakan-akan difraksi adalah hamburan partikel-partikel cahaya dari tepi celah.

Teori partikel-partikel Newton diterima selama lebih dari seabad kemudian pada tahun 1801, Thomas Young menghidupkan kembali teori gelombang cahaya. Ia adalah salah seorang yang pertama kali memperkenalkan ide interferensi sebagai fenomena gelombang yang terjadi pada cahaya dan suara. Hasil pengamatannya tentang interferensi adalah penjelasan tentang sifat alami cahaya sebagai gelombang. Hasil kerja Thomas Young tida diperhatikan oleh masyarakat ilmiah selama lebih dari satu decade.

Mungkin yang paling berjasa dalam mengusahakan agar teori gelombang cahaya dapat diterima secara umum dan berhasil adalah fisikawan Perancis Augustin Fresnel (1788-1827). Ia melakukan eksperimen secara luas tentang interferensi dan difraksi serta meletakkan teori gelombang dalam dasar matematis. Ia menjelaskan bahwa perambatan cahaya yang terlihat lurus itu adalah sebuah hasil dari cahaya tampak yang memiliki panjang gelombang yang pendek.

Pada tahun 1850, Jean Foucaul mengukur laju cahaya dalam air dan menunjukkan bahwa laju cahaya tersebut lebih kecil dibanding laju cahaya di udara, yang berarti menyingkirkan teori partikel Newton. Pada tahun 1860, James Clerk Maxwell mempublikasikan teori matematisnya tentang elektromagnetisme, yang memprediksikan keberadaan gelombang-gelombang elektromagnetik yang merambat dengan laju yang sudah dihitung dari hukum-hukum kelistrikan dan kemagnetan bernilai 3 x 10⁵ m/s, yang berarti sama dengan laju cahaya. Maxwell didukung oleh Hertz yang pada tahun 1887 dengan menggunakan sirkuit untuk mendeteksinya. Pada paruh abad ke-19 , Kirchhoff dan beberapa ilmuan lainnya menerapkan persamaan Maxwell untuk menjelelaskan interferensi dan difraksi cahaya serta gelombang-gelombang elektromagnetik lainnya. dan meletakkan metode-metode konstruksi empirisnya Huygens pada kerangka matematika yang mantap.

Meskipun teori gelombang pada umunya dapat mendeskripsikan cahaya dan gelombang-gelombang elektromagnetik lainnya, namun teori tersebut gagal menjelaskan semua sifat-sifat cahaya khususnya tentang interaksi cahaya dengan materi. Dalam percobaan tahun 1887 yang terkenal mendukung teori gelombang Maxwell, Hertz juga menemukan efek foto listrik. Efek ini hanya dapat dijelaskan dengan sebuah model partikel cahaya, seperti yang ditunjukkan oleh Einstein hanya beberapa tahun sesudahnya. Dengan demikian sebuah model partikel cahaya diperkenalkan kembali. Partikel-partikel cahaya disebut foton. Energi dari sebuah foton E dihunbungkan dengan frekuensi f dari gelombang cahaya melalui rumus E= h f dimana, h disebut konstanta Plank. Pemahaman lengkap tentang dualisme cahaya  (cahaya sebagai sebuah partikel dan gelombang) baru muncul pada tahun 19912-an melalui percobaan-percobaan oleh C.J.Davisson dan L.Germer, serta oleh G.P Thompson, yang menunjukkan bahwa elektron-elektron dan partikel-partikel lainnya  juga mempunyai sifat dualism, dan percobaan-percobaan mereka juga menunjukkan sifat-sifat gelombang dalam interferensi dan difraksi disamping sifat-sifat partikel yang sudah dikenal.

Pengembangan teori kuantum atom dan molekul oleh Rutherford, Bohr, Schrodinger dan lainnya di abad ke-20 menuntun ke pemahaman emisi (pancaran) dan absorbs (penyerapan) cahaya oleh materi. Cahya yang dipancarkan atau diserap oleh atom-atom sekarang diketahui sebagai perubahan energi dari electron-elektron terluar di dalam atom. Karena perubahan-perubahan energi ini dikuantisasikan dan bukannya berlangsung kontinyu, foton-foton yang dipancarkan memiliki energi diskrit dengan hasilnya adalah gelomabang cahaya dengan satu set frekuensi dan panjang gelombang diskrit, yang mirip satu set frekuensi dan panjang gelombang yang diamati pada gelombang-gelombang suara stasioner.

Perkembangan teknologi pada paruh kedua abad ke-20 mengarah kepada pembaharuan minat baik dalam optika teoritis maupun terapan. Kemajuan computer kecepatan tinggi, telah membawa perkembangan yang luas dalam perancangan sistem optik yang kompleks. Serat optik dengan cepat menggantikan kabel listrik untuk transmisi data. Laser, yang ditemukan tahun 1960 telah mengarahkan penemuan sejumlah efek optis baru. Saat ini laser digunakan untuk memindai (scan) label-label di pasar swalayan, melakukan operasi-operasi di rumah sakit dan sebagainya.

Sumber : Hani, Ahmad Ruslan. 2010.Teori dan Aplikasi Fisika Kesehatan. Yogyakarta : Penerbit Nuha Medika.