Language
Country/Area
No result found
Dari teori ke eksperimen: Bagaimana Maria Goeppert-Mayer memprediksi penyerapan dua foton?
Penyerapan dua foton (TPA) merupakan fenomena menarik dalam fisika atom, sebuah konsep yang berakar pada eksplorasi ilmiah di awal abad ke-20. Maria Goeppert Mayer pertama kali meramalkan proses ini pada tahun 1931 dalam tesis doktoralnya dan menunjukkan bagaimana foton dapat memengaruhi keadaan tereksitasi atom atau molekul dalam kondisi yang berbeda. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, terutama penemuan laser, teori ini segera diverifikasi melalui eksperimen dan menarik perhatian luas dari komunitas ilmiah.
Penyerapan dua foton didefinisikan sebagai penyerapan dua foton secara bersamaan dalam keadaan energi virtual, yang mengeksitasi atom atau molekul dari satu keadaan ke keadaan energi yang lebih tinggi.
Penyerapan dua foton bukan hanya teori penting dalam fisika atom, tetapi juga merupakan proses optik nonlinier, di mana probabilitas penyerapan sebanding dengan kuadrat intensitas cahaya. Dengan perkembangan laser dan sumber cahaya intensitas tinggi lainnya, para ilmuwan dapat mengamati penyerapan dua foton pada material tertentu, yang menyediakan cara baru untuk mengeksplorasi interaksi antara cahaya dan materi.
Perlu dicatat bahwa proses penyerapan dua foton dapat dibagi menjadi penyerapan degenerasi yang terjadi pada foton dengan frekuensi yang sama dan penyerapan non-degenerasi yang terjadi pada foton dengan frekuensi yang berbeda. Prediksi Mayer meletakkan dasar untuk mempelajari fenomena kompleks ini, tetapi teorinya tidak mendapat perhatian luas pada saat itu, dan orang-orang tidak mulai menganggap serius karyanya sampai beberapa dekade kemudian.
Prediksi Mayer tentang penyerapan dua foton pertama kali diajukan dalam tesis doktoralnya, dan pembentukan teori ini terkait erat dengan model optik awal.
Lebih jauh, proses penyerapan dua foton yang diprediksi oleh Mayer melibatkan pemikiran mekanika kuantum. Dalam kerangka ini, cahaya dipandang sebagai foton dan dinyatakan bahwa penyerapan dua foton mengharuskan energi foton mampu menjembatani celah energi dalam atom. Ini berarti bahwa para ilmuwan yang mempelajari fenomena ini harus menggunakan teknik optik yang sesuai, seperti laser yang dapat disetel, untuk mengamati fitur penyerapan yang jelas.
Kemungkinan penyerapan dua foton tidak hanya bergantung pada intensitas cahaya, tetapi juga pada tingkat pencocokan cahaya dan kontrol sumber cahaya yang tepat.
Verifikasi eksperimental berikutnya, seperti pengamatan fluoresensi dua foton yang tereksitasi dalam kristal yang didoping barium, menandai keberhasilan penerapan teori Mayer. Temuan awal ini membuka jalan bagi pengamatan selanjutnya terhadap fenomena penyerapan dua foton dalam bahan lain seperti uap germanium dan kadmium sulfida.
Dengan semakin mendalamnya pemahaman kita tentang proses penyerapan dua foton, studi tentang aturan seleksi secara bertahap menjadi fokus. Aturan seleksi untuk penyerapan dua foton berbeda dengan aturan untuk penyerapan satu foton, yang memungkinkan molekul tertentu mengalami konversi foton yang efisien dalam kondisi optik tertentu, yang selanjutnya memperkuat pentingnya penyerapan dua foton dalam ilmu material modern.
Penyerapan dua foton dapat diukur menggunakan berbagai teknik, termasuk fluoresensi dua foton, pemindaian Z, difraksi diri, dan transmisi nonlinier.
Melalui teknik ini, para peneliti dapat memperoleh perubahan pada penampang lintang penyerapan dua foton pada panjang gelombang yang berbeda, yang sangat penting untuk pengembangan material dan aplikasi optik baru. Pada saat yang sama, penelitian ini juga menyoroti potensi material optik nonlinier dalam perangkat optoelektronik.
Meskipun fenomena penyerapan dua foton telah dipelajari dan divalidasi secara ekstensif, banyak ilmuwan dan insinyur tetap menyadari bahwa ada banyak proses fisik yang belum sepenuhnya dipahami atau dieksplorasi. Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, material dan metode baru terus dirancang, yang berarti kita masih memiliki jalan panjang untuk mempelajari penyerapan dua foton. Bagaimana eksplorasi di masa depan akan memengaruhi pemahaman dan penerapan fenomena optik?
