Foton adalah partikel cahaya yang pada dasarnya adalah paket radiasi elektromagnetik. Energi foton tergantung pada frekuensinya (seberapa cepat medan listrik dan medan magnet bergoyang). Semakin tinggi frekuensinya, semakin banyak energi yang dimiliki foton.
Tentu saja, seberkas cahaya memiliki banyak foton. Ini berarti bahwa cahaya merah yang sangat intens (banyak foton, dengan energi yang sedikit lebih rendah) dapat membawa lebih banyak daya ke area tertentu daripada cahaya biru yang kurang intens (lebih sedikit foton dengan energi yang lebih tinggi).
Kecepatan cahaya (c) dalam ruang hampa adalah konstan. Ini berarti lebih banyak foton energi (frekuensi tinggi) seperti sinar-X dan sinar gamma bergerak pada kecepatan yang persis sama dengan foton energi rendah (frekuensi rendah), seperti yang ada di inframerah. Ketika frekuensi foton naik, panjang gelombang (λ) turun, dan ketika frekuensi turun, panjang gelombang meningkat. Persamaan yang menghubungkan ketiga besaran ini untuk foton adalah: c=λf.
Energi Foton
Karena panjang gelombang dan frekuensi ditentukan satu sama lain, persamaan energi yang terkandung dalam foton dapat ditulis dalam dua cara berbeda:
E=hf
atau E=hc/λ
- E= energi foton
- h= konstanta Planck (6,62606957(29)×10-34 J·s )
- f= frekuensi foton
- λ= panjang gelombang foton
- c= kecepatan cahaya
Salah satu penemuan paling aneh dari mekanika kuantum adalah bahwa cahaya dan partikel kecil lainnya, seperti foton, adalah gelombang atau partikel tergantung pada eksperimen yang mengukurnya. Ketika cahaya melewati prisma mereka menyebar sesuai dengan panjang gelombang.
Sebaliknya, membombardir logam dengan cahaya, dan itu menampilkan sisi partikel dari sifatnya, di mana hanya foton yang memiliki lebih dari jumlah energi tertentu yang melepaskan elektron.
Eksperimen ini, yang disebut efek fotolistrik, yang memenangkan Hadiah Nobel Einstein. Foton dengan energi yang tidak mencukupi dapat mengenai logam, namun tidak akan menjatuhkan elektron apa pun. Foton yang melebihi energi ambang biasanya membuat elektron terlepas, namun, karena energi foton menjadi jauh lebih besar dari yang diperlukan, kemungkinan ia mengeluarkan elektron berkurang.
Jadi, berkas energi total cahaya ungu yang rendah dapat mengeluarkan elektron dari logam tertentu, di mana berkas merah energi tinggi gagal mengeluarkan satu elektron. Karena setiap foton dalam berkas merah memiliki energi yang lebih rendah, ada lebih banyak lagi.
Penemuan inilah yang menyebabkan terjadinya revolusi kuantum dalam fisika. Fisika klasik dan intuisi keduanya salah menyimpulkan bahwa energi total berkas akan menjadi faktor yang paling penting dalam mengeluarkan elektron.
Contoh
Hitung energi foton radiasi yang frekuensinya 5,00×1014 Hz.
Solusi
E=hf=6.626×10−34 J⋅s ×5.00×1014 s−1
E =3.31×10−19J
Energinya adalah 3,31×10−19J.
