Teori Kuantum Max Planck

Teori Kuantum Max Planck – Pada topik sebelumnya kalian telah mempelajari tentang hukum pergeseran Wien, dan teori Rayleigh-Jeans. Kedua teori tersebut mengkaji tentang hubungan intensitas radiasi benda hitam dengan panjang gelombang yang dipancarkan. Akan tetapi, kajian ini menjadi bahan perdebatan yang sangat panjang dan Ilmuwan berikutnya yang mengemukakan masalah ini adalah Karl Max Planck.

Tahukah kalian apa itu teori kuantum Max Planck? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, marilah kita pelajari topik tentang teori kuantum ini dengan saksama.

Salah satu pembahasan mengenai hubungan intensitas radiasi benda hitam dan panjang gelombang yang dipancarkan, dikemukakan oleh Max Planck dan biasa dikenal sebagai teori kuantum Max Planck. Teori ini dikemukakan Max Planck pada tahun 1901.

Sebelumnya, Wilhelm Wien mengemukakan bentuk persamaan eksponensial yang sesuai untuk menjelaskan radiasi gelombang pendek, tetapi menyimpang untuk radiasi gelombang panjang. Hukum yang dikemukakan oleh Rayleigh-Jeans memiliki hasil yang berlawanan dengan pergeseran Wien, yaitu formulasinya hanya berlaku untuk radiasi gelombang panjang, tidak berlaku untuk radiasi gelombang pendek. Keduanya memiliki asumsi dasar bahwa panjang gelombang cahaya bersifat tetap untuk semua medium sebagaimana teori fisika klasik.

Penyimpangan grafik eksponensial dari Wilhelm Wien dan Rayleigh-Jeans diperoleh melalui data-data eksperimen. Pernyataan Planck yang menganggap bahwa cahaya sebagai paket energi ternyata menjadi solusi untuk mengatasi kontradiksi ini (Teori Kuantum Max Planck).

Persamaan Max Planck sesuai untuk semua panjang gelombang hasil percobaan/ eksperimen yang dilakukan oleh ilmuwan yang bernama Heinrich Rubens. Hal ini menunjukkan bahwa teori Max Planck memang terbukti kebenarannya.

Gagasan-gagasan Max Planck

Berikut ini adalah gagasan-gagasan yang dikemukakan oleh Max Planck.

1. Radiasi yang dipancarkan benda hitam tidaklah kontinu, melainkan dalam paket-paket energi yang disebut kuantum (foton). Besarnya paket energi tiap foton akan bersesuaian dengan panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya, yang dapat dirumuskan sebagai berikut.

E=hf=hcλ

Jika terdapat N buah foton, maka energi totalnya menjadi seperti berikut.

E=Nhf=Nhcλ

Keterangan:
E = energi foton (J);
h = tetapan Planck (6,63 x 10^-34 Js);
f = frekuensi cahaya (Hz) ;
λ = panjang gelombang cahaya (m);
c = kecepatan cahaya di udara (3 x 10⁸ m/s); dan
N = jumah foton.

2. Molekul-molekul memancarkan energi dalam satuan diskrit dari energi cahaya

Berdasarkan teori kuantum, Planck mampu menyatukan hukum radiasi Wien dan Rayleigh-Jeans yang sesuai untuk semua spektrum panjang gelombang yang dipancarkan oleh benda. Teori kuantum Planck inilah yang menjadi dasar lahirnya fisika modern, yang membuka pemahaman baru manusia akan sifat-sifat partikel dari cahaya. Sebelumnya fisika klasik memandang cahaya hanya memiliki gejala sebagai gelombang.
Kalian perlu memahami bahwa kedua pandangan ini yaitu cahaya sebagai gejala partikel dan cahaya sebagai gelombang sama-sama diterima kebenarannya.
Untuk meningkatkan pemahaman kalian terhadap teori kuantum Max Planck, perhatikan contoh soal berikut ini.

Contoh Soal

Jika h = 6,6 x 10^-34 Js, maka tentukan energi tiap foton yang berasal dari cahaya dengan panjang gelombang 660 nm!
Penyelesaian
Diketahui:
λ = 660 nm = 6,6 x10^-7 m
h = 6,6 x 10^-34 Js
Ditanyakan: E₁ ?
Jawab:

Jadi, energi tiap fotonnya adalah 3 x 10^-19 J.

Nah, itulah bahasan kami mengenai Teori Kuantum Max Planck. Semoga bermanfaat dan selamat belajar (maglearning.id).