Learning Objective 15.1.A: Describe the properties and behavior of an object that exhibits both particle-like and wave-like behavior.
- 15.1.A.1 Quantum theory was developed to explain observations of matter and energy that could not be explained using classical mechanics. These phenomena include, but are not limited to, atomic spectra, blackbody radiation, and the photoelectric effect.
- 15.1.A.1.i Quantum theory is necessary to describe the properties of matter at atomic and subatomic scales.
- 15.1.A.1.ii In quantum theory, fundamental particles can exhibit both particle-like and wave-like behavior.
- 15.1.A.2 Light can be modeled both as a wave and as discrete particles, called photons.
- 15.1.A.2.i A photon is a massless, electrically neutral particle with energy proportional to the photon's frequency.
- Relevant equations:
- $E = hf$
- $\lambda = \dfrac{c}{f}$
- 15.1.A.2.ii Photons travel in straight lines unless they interact with matter.
- 15.1.A.2.i A photon is a massless, electrically neutral particle with energy proportional to the photon's frequency.
- 15.1.A.3 The speed of a photon depends on the medium through which the photon travels.
- 15.1.A.3.i The speed of all photons in free space is equal to the speed of light, $c = 3.00 \times 10^{8}$ m/s.
- 15.1.A.3.ii In general, the speed of photons through a given medium is inversely proportional to the index of refraction of that medium.
- 15.1.A.4 Particles can demonstrate wave properties, as shown by variations of Young's double-slit experiment.
- 15.1.A.4.i A wave model of matter is quantified by the de Broglie wavelength, which increases as the momentum of a particle decreases.
- Relevant equation:
- $\lambda = \dfrac{h}{p}$
- 15.1.A.4.ii Quantum theory is necessary to describe systems where the de Broglie wavelength is comparable to the size of the system.
- 15.1.A.4.i A wave model of matter is quantified by the de Broglie wavelength, which increases as the momentum of a particle decreases.
- 15.1.A.5 Values of energy and momentum have discrete, or quantized, values for bound systems described by quantum theory.
Tujuan Pembelajaran 15.1.A: Jelaskan sifat dan perilaku objek yang menunjukkan perilaku seperti partikel dan seperti gelombang.
- 15.1.A.1 Teori kuantum dikembangkan untuk menjelaskan pengamatan materi dan energi yang tidak dapat dijelaskan menggunakan mekanika klasik. Fenomena ini mencakup, namun tidak terbatas pada, spektrum atom, radiasi benda hitam, dan efek fotoelektrik.
- 15.1.A.1.i Teori kuantum diperlukan untuk menggambarkan sifat materi pada skala atom dan subatom.
- 15.1.A.1.ii Dalam teori kuantum, partikel fundamental dapat menunjukkan perilaku seperti partikel dan seperti gelombang.
- 15.1.A.2 Cahaya dapat dimodelkan baik sebagai gelombang maupun sebagai partikel diskrit, yang disebut foton.
- 15.1.A.2.i Foton adalah partikel tanpa massa dan netral secara listrik dengan energi yang sebanding dengan frekuensi foton.
- Persamaan yang Relevan:
- $E = hf$
- $\lambda = \dfrac{c}{f}$
- 15.1.A.2.ii Foton merambat dalam garis lurus kecuali berinteraksi dengan materi.
- 15.1.A.2.i Foton adalah partikel tanpa massa dan netral secara listrik dengan energi yang sebanding dengan frekuensi foton.
- 15.1.A.3 Kecepatan foton bergantung pada medium tempat foton tersebut merambat.
- 15.1.A.3.i Kecepatan semua foton di ruang hampa sama dengan kecepatan cahaya, $c = 3.00 \times 10^{8}$ m/s.
- 15.1.A.3.ii Secara umum, kecepatan foton melalui suatu medium berbanding terbalik dengan indeks bias medium tersebut.
- 15.1.A.4 Partikel dapat menunjukkan sifat gelombang, seperti yang ditunjukkan oleh variasi eksperimen belah celah Young.
- 15.1.A.4.i Model gelombang materi dikuantifikasi oleh panjang gelombang de Broglie, yang meningkat seiring dengan berkurangnya momentum partikel.
- Persamaan yang Relevan:
- $\lambda = \dfrac{h}{p}$
- 15.1.A.4.ii Teori kuantum diperlukan untuk menggambarkan sistem di mana panjang gelombang de Broglie sebanding dengan ukuran sistem.
- 15.1.A.4.i Model gelombang materi dikuantifikasi oleh panjang gelombang de Broglie, yang meningkat seiring dengan berkurangnya momentum partikel.
- 15.1.A.5 Nilai energi dan momentum memiliki nilai diskrit, atau terkuantisasi, untuk sistem terikat yang dijelaskan oleh teori kuantum.


