Foton adalah salah satu struktur dasar alam semesta. Dalam fisika kuantum foton adalah Partikel dasar, interaksi elektromagnetik dan unit dasar cahaya dan semua bentuk lain dari radiasi elektromagnetik. Sebagai partikel dasar, foton bertindak sebagai salah satu gaya yang mendasar dalam bidang elektromagnetik dan dianggap dalam disiplin dari fisika partikel menjadi unit dasar cahaya (di alam semesta yang dikenal, Anda tidak bisa mendapatkan unit cahaya lebih kecil dari foton).

Baik di tingkat mikroskopis dan makroskopis, efek dari gaya elektromagnetik yang disebabkan oleh foton dapat segera diamati dalam interaksi dunia fisik. Seperti semua partikel dasar lainnya, foton dijelaskan dengan baik oleh mekanik Quantum dan akan menunjukkan dualitas gelombang-partikel, menunjukkan sifat-sifat baik gelombang dan partikel.

Bagaimana Sejarah Foton?

Foton pertama kali ditemukan oleh Max Planck pada tahun 1900 sebagai “paket” energi, yang kemudian ia disebut sebagai “Quanta”. Hal ini diikuti oleh penelitian yang dilakukan oleh Albert Einstein, yang mengidentifikasi paket ini sebagai gelombang elektromagnetik pada tahun 1905. Istilah foton ini diciptakan oleh Gilbert Lewis pada tahun 1926, meskipun konsep cahaya dalam bentuk partikel diskrit telah ada berabad-abad sebelumnya dan telah diformalkan dalam konstruksi ilmu optik Newton. Namun Di tahun 1800-an, sifat gelombang cahaya menjadi sedikit jelas dan Albert Einstein mengemukakan teori cahaya sebagai partikel untuk menjelaskan “efek fotolistrik”.

Bagaimana efek fotolistrik membuktikan cahaya yang terbuat dari Partikel (Foton)?

Efek fotolistrik atau efek Hertz, adalah proses dimana logam memancarkan elektron sebagai hasil dari foton yang menumbuk pada pelat logam. Efek fotolistrik menyebabkan pemahaman kita tentang sifat ganda dari cahaya – sebagai gelombang dan partikel (foton). Dalam berkas cahaya, foton memiliki energi yang ditetapkan berdasarkan frekuensi cahaya. Para peneliti mengamati bahwa foton memainkan peran dalam efek fotolistrik yang menghasilkan pancaran elektron oleh logam, ketika cahaya dari frekuensi tertentu yang berada di atas frekuensi ambang batas mengenai logam tersebut.

Logam tidak akan memancarkan elektron apapun, bahkan jika intensitas cahaya meningkat secara signifikan, jika frekuensi cahaya di bawah frekuensi ambang batas. Ini mendorong mereka untuk menyimpulkan bahwa peningkatan intensitas cahaya meningkatkan jumlah foton dalam berkas sinar, dan karenanya akan meningkatkan jumlah elektron yang tereksitasi dalam logam, tetapi tidak meningkatkan energi yang ditransfer oleh foton ke elektron. Mereka menyimpulkan bahwa energi foton ditentukan oleh frekuensi cahaya.

Jika lampu yang ada hanya “gelombang”, kemudian meningkatkan intensitas cahaya sendiri harus mengakibatkan lebih banyak energi yang ditransfer ke elektron, dan karenanya para peneliti seharusnya telah mendeteksi elektron yang dipancarkan. Tapi bukan itu yang mereka amati. Bahkan pada intensitas yang sangat rendah, peneliti mengamati emisi cahaya elektron selama frekuensi sinar di atas frekuensi ambang logam. Ketika frekuensi di atas frekuensi ambang batas, jumlah elektron yang dipancarkan akan naik saat terjadi peningkatan intensitas foton. Ini mendorong mereka untuk menyimpulkan bahwa cahaya itu sebenarnya terbuat dari partikel (saat berinteraksi di tingkat sub-atom) dan berperilaku seperti gelombang di tingkat makro (misalnya, gangguan, difraksi sekitar benda)

Bagaimana sifat dari Foton?

Ada beberapa sifat yang dimiliki oleh foton yang membuat mereka unik dibandingkan dengan partikel dasar lainnya. Pertama, foton adalah tidak memiliki masa. Tidak memiliki muatan listrik. Itu tidak meluruh secara spontan dalam ruang kosong karena tidak memiliki sub partikel lebih kecil. Ketika muatan, baik positif atau negatif dipercepat mendekati kecepatan cahaya, radiasi sinkrotron terbentuk, yang menyebabkan foton akan dilepaskan. Selain itu, foton dapat dipancarkan ketika energi molekul, atom, inti berubah ke tingkat yang lebih rendah. Berdasarkan fisika Quantum, ketika terjadi  eradikasi elektron-positron (sebuah antimateri yang setara dengan elektron), berarti partikel dan anti partikel dihapus; cahaya foton juga dipancarkan.

Bagaimana Aplikasi dari foton?

Foton memiliki sejumlah aplikasi dalam industri dan teknologi.

• Efek fotolistrik, proses dimana materi memancarkan elektron karena foton bereaksi pada pelat logam, dapat diukur dengan tabung photomultiplier. Ini dibantu dengan penemuan perangkat charge-coupled, chip yang digunakan dalam kamera digital untuk membuat gambar digital.
• Geiger counter menggunakan keberadaan foton di tempat radiasi karena kemampuan mereka untuk mengidentifikasi molekul gas terionisasi.
• Biologi Molekuler juga menggunakan konsep foton untuk mempelajari interaksi protein dengan menyuntikkan molekul neon ke dalam jaringan yang bereaksi dengan energi foton untuk menjelaskan perubahan.