Teori Kuantum Planck

Perkembangan teori tentang radiasi mengalami perubahan besar  pada saat Planck menyampaikan teorinya tentang radiasi benda hitam. Planck mulai bekerja pada tahun 1900. Planck mulai  mempelajari sifat dasar dari getaran molekul-molekul pada dinding rongga benda hitam. Dari hasil pengamatannya Planck membuat simpulan sebagai berikut.
Setiap benda yang mengalami radiasi akan memancarkan energinya secara diskontinu (diskrit) berupa paket-paket energi. Paket-paket energi ini dinamakan kuanta (sekarang dikenal sebagai foton).
Energi setiap foton sebanding dengan frekuensi gelombang radiasi dan dapat dituliskan :

E = h f                    

dengan  :  E  =  energi foton (joule)
                  f   =  frekuensi foton (Hz)
                  h  =  tetapan Planck (h = 6,6.10⁻³⁴ Js)

Jika suatu gelombang elektromegnetik seperti cahaya memiliki banyak foton maka energinya memenuhi hubungan berikut.

        E = nhf

Persamaan yang sangat berkaitan dengan hubungan di atas adalah kecepatan cahaya : c = λ .f.  Besarnya c = 3. 10⁸ m/s. Pandangan Planck inilah yang dapat merombak pandangan fisika klasik dan mulai saat itu diakui sebagai batas munculnya teori modern dan dikenal dengan teori kuantum Planck.
Hipotesis kuantum Planck telah berhasil memadukan teori Wien dan Rayleigh-Jeans. Gambar  berikut memperlihatkan perbandingan teori Wien, Rayleigh-Jeans, dan Max Planck untuk menjelaskan radiasi benda hitam. Akan tetapi, meskipun berhasil menjelaskan radiasi benda hitam, hipotesis kuantum Planck tidak begitu menarik bagi para ilmuwan sebelum Einstein menggunakannya untuk menjelaskan efek fotolistrik.


Contoh


Sinar jingga dengan panjang gelombang 6600 Å dipancarkan dari suatu benda hitam yang mengalami radiasi. Tentukan energi  foton yang terkandung pada sinar jingga tersebut?
Penyelesaian
λ = 6600 Å = 6,6.10⁻⁷ m
c = 3.10⁸ m/s
h = 6,6.10⁻³⁴ Js

Kuanta energi sinar jingga memenuhi :

                      c         3.10⁸
E = hf = h ------- = -------------- = 3.10⁻¹⁹ joule
                     λ         6,6.10⁻⁷

LATIHAN SOAL
Cahaya yang dipancarkan melalui radiasi benda hitam memiliki panjang gelombang 330 nm. Tentukan :
a.  energi foton dari cahaya tersebut,
b.  jumlah foton jika energinya sebesar 12. 10⁻⁶ joule.