Radiasi Benda Hitam: Awal Mula Teori Kuantum
jlk- Pada akhir abad ke-19, fisikawan secara umum menerima teori gelombang cahaya. Namun, teori ini belum memperhitungkan penyerapan dan emisi (pancaran) cahaya. Sebagai contoh, ketika sebuah logam dipanaskan, logam tersebut akan memancarkan energi radiasi elektromagnetik di ujung kiri spektrum cahaya tampak (visible light) yang akan membuatnya ‘berwarna’ merah.
Dalam ilmu fisika, benda atau objek ideal yang dapat menyerap seluruh radiasi elektromagnetik disebut benda hitam.
Istilah benda hitam sendiri diperkenalkan pertama kali oleh Gustav Kirchoff pada tahun 1860. Meski demikian, setiap benda juga memiliki radiasi termal atau radiasi panas-nya sendiri, yaitu radiasi elektromagnetik yang dipancarkan dari permukaan suatu benda karena energi termal (panas) benda tersebut.
Hipotesis de Broglie: Dualisme Partikel dan Gelombang
Sebuah terobosan teoritis datang dari fisikawan Prancis; Louis-Victor de Broglie dalam tesis PhD-nya pada tahun 1924.
Louis de Broglie menghipotesiskan bahwa jika gelombang elektromagnetik (cahaya) bisa bersifat sebagai partikel, maka sebaliknya partikel juga harus bisa bersifat sebagai gelombang.
Hipotesis dan rumus de Broglie berhasil dikonfirmasi 3 tahun kemudian lewat pengamatan difraksi elektron dari dua eksperimen yang independen.
Pada tahun 1927, di Bell Labs, Clinton Joseph Davisson dan Lester Halbert Germer dari Amerika Serikat mengkonfirmasi hipotesis de Broglie untuk partikel elektron.
Dengan menggunakan kristal nikel sebagai target, mereka menembakkan elektron dan mendapati bahwa elektron terdifraksi.
Kesimpulan
Teori kuantum dirumuskan untuk merevisi atau memperbaharui teori fisika klasik yang gagal menjelaskan beberapa fenomena dalam skala mikroskopik.
Solusi untuk fenomena radiasi benda hitam diberikan oleh Max Planck, lalu efek fotolistrik oleh Einstein dan hamburan sinar X oleh Compton, serta teori model atom oleh Niels Bohr.
Pada saat ini telah berkembang teori mekanika kuantum untuk menjelaskan model atom.
Berbagai bukti telah ditemukan untuk mendukung kebenaran teori tersebut, mulai dari spektrum gas dari atom berelektron banyak hingga pemanfaatan sifat gelombang partikel de Broglie.