Pengertian Foton

Jika quark adalah elemen terkecil, dari yang terkecil, dari sebuah material, maka foton (photon) adalah elemen terkecil dari segala bentuk radiasi elektromagnetik. Foton adalah material quantum dari radiasi elektromagnetik. Mengingat cahaya adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik, maka foton juga didefinisikan sebagai elemen quantum dari cahaya. Mungkin sulit untuk dibayangkan apa itu foton, mengingat cahaya boleh dibilang merupakan sesuatu yang abstrak.

Cahaya menjadi satu elemen penting sehingga mata kita dapat melihat obyek di depan kita. Serupa dengan telinga kita yang hanya dapat menangkap suara dengan frekuensi 20 hingga 20.000 Hz, mata kitapun hanya dapat menangkap cahaya dengan frekuensi 430 hingga 750 Terahertz (THz). Jika dikonversikan ke panjang gelombang, maka cahaya yang dapat kita lihat adalah cahaya dengan panjang gelombang 400 hingga 700 nanometer (nm), atau di antara sinar infra-merah (panjang gelombang panjang) dan sinar ultraviolet (panjang gelombang pendek).

Kembali ke pengertian foton, dan jika kita diperbolehkan sedikit melakukan imajinasi ekstrim, maka saya akan mengajak Anda untuk membayangkan bahwa kita saat ini sedang memegang pedang cahaya yang mampu membelah cahaya menjadi tiga bagian. Lalu bagian yang tengah kita belah lagi menjadi bagian kecil-kecil. Lalu bagian kecil tersebut kita belah lagi menjadi kecil, lalu dibelah lagi menjadi kecil, dan lebih kecil lagi, dan terus kita belah, maka apa yang akan kita temukan? Hanya sekumpulan energi. Energi apakah itu? Energi elektromagnetik, mengingat apa yang kita belah tadi adalah cahaya yang merupakan salah satu contoh bentuk dari radiasi elektromagnetik.

Satu fakta menarik yang perlu kita ketahui tentang foton adalah keberadaannya yang memiliki sifat dualisme. Foton dapat kita kenali sebagai sebuah partikel, dan juga sebagai gelombang. Penjelasan sederhananya adalah, foton dapat dianggap sebagai gelombang karena sifatnya yang dapat dibiaskan, atau dibelokkan, seperti fenomena bengkoknya pensil yang kita masukkan ke dalam gelas berisi air. Selain itu, foton juga dapat dipantulkan dengan besar sudut pantul yang sama dengan sudut datang, jika bertabrakan dengan sebuah permukaan benda. Fenomena inilah yang menyebabkan sehingga kita dapat melihat suatu benda. Nah, sifat tersebut juga hanya bisa dijelaskan jika foton adalah sebuah gelombang.

Di sisi lain foton juga bertindak sebagai partikel, sehingga ia dapat berinteraksi dengan partikel lain. Seperti fenomena panasnya permukaan aspal, hal ini terjadi karena ada sebagian energi dari cahaya matahari yang diserap oleh aspal sehingga permukaan aspal menjadi panas. Diserapnya energi dari cahaya oleh partikel aspal, hanya terjadi jika foton adalah sebuah partikel, dan tidak mungkin jika ia berdiri sebagai gelombang.

Mata kita juga berinteraksi dengan foton. Saat foton menabrak retina mata, energi elektromagnetik foton berubah menjadi energi listrik yang ditransmisikan lebih lanjut ke otak kita melalui sistem syaraf mata. Terkonversinya energi elektromagnetik foton menjadi energi listrik ini, biasa dikenal sebagai fotoelektrik, tentu Anda juga ingat dengan komponen panel surya yang berfungsi untuk mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik. Fenomena fotoelektrik ini tidak dapat dijelaskan jika foton hanya dikatakan sebagai sebuah gelombang. Atas dasar inilah, para ilmuwan mengatakan bahwa foton memiliki dualisme wujud yakni sebagai gelombang dan sekaligus partikel.

Berikut adalah fakta-fakta unik dari foton yang mungkin sebagian di antaranya sangat tidak masuk akal bagi Anda:

• Massa foton adalah nol.
• Mereka tidak bermuatan listrik.
• Stabil.
• Foton membawa energi dan momentum yang besarnya tergantung dari frekuensinya.
• Dapat berinteraksi dengan partikel lain seperti elektron.
• Mereka dapat hancur maupun terciptakan melalui berbagai proses alami.
• Saat berada di ruang angkasa (hampa udara), mereka bergerak dengan kecepatan cahaya (sekitar 300.000 km per detik).
• Namun saat berada di dalam air, foton hanya mampu bergerak dengan kecepatan tiga perempat dari kecepatan cahaya. Bahkan kecepatan foton paling pelan yang pernah terdokumentasi adalah hanya 17 meter per detik (terjadi pada saat pembuatan materi aneh bernama Bose-Einstein condensate).
• Foton juga mampu bergerak melebihi kecepatan cahaya. Misalnya terjadi di dalam sebuah reaktor nuklir, dimana sejumlah partikel ditembakkan dengan kecepatan yang sangat tinggi sehingga suatu saat akan menghasilkan cahaya yang mampu melewati kecepatan cahaya. Fenomena ini akan menghasilkan cahaya biru (blue glow) dan biasa dikenal dengan nama radiasi Cherenkov.
• Fakta unik yang menurut saya paling aneh adalah bahwa foton, dapat mengubah apa yang terjadi pada foton yang lain – di masa lalu. Fenomena lintas waktu ini dibuktikan melalui sebuah penelitian tahun 1978 oleh John Wheeler, melalui eksperimen dua celah.

Referensi: 

• Wikipedia: Photon
• Wikipedia: Light
• Ducksters
• Telegraph

Artikel-Teknologi.com didukung oleh Pusat Pakaian Dalam