Teori Kuantum Max Planck

Max Planck, ahli fisika dari Jerman, pada tahun 1900 mengemukakan teori kuantum. Planck menyimpulkan bahwa atom-atom dan molekul dapat memancarkan atau menyerap energi hanya dalam jumlah tertentu. Jumlah atau paket energi terkecil yang dapat dipancarkan atau diserap oleh atom atau molekul dalam bentuk radiasi elektromagnetik disebut kuantum.

Tokoh Fisika Max Planck

Seorang ahli fisika Jerman, Max Planck, mengumumkan bahwa dia mempunyai hipotesa yang berani. Max Planck mengemukakan radiant energi (energi gelombang cahaya) tidaklah mengalir dalam arus yang kontinyu, tetapi terdiri dari potongan-potongan yang disebutnya quanta. Hipotesa Planck yang bertentangan dengan teori klasik tentang cahaya dan elektro magnetik ini merupakan titik mula dari teori kuantum yang sejak itu merevolusionerkan bidang fisika dan menyuguhkan kita pengertian yang lebih mendalam tentang alam benda dan radiasi.

Teori Kuantum Max Planck

Planck menemukan bahwa energi foton (kuantum) berbanding lurus dengan frekuensi cahaya.

E = h . ν

dengan:

E = energi (J)
h = konstanta Planck 6,626 × 10^–34J. s
ν = frekuensi radiasi (s^–1)

Salah satu fakta yang mendukung kebenaran dari teori kuantum Max Planck adalah efek fotolistrik, yang dikemukakan oleh Albert Einstein pada tahun 1905. Efek fotolistrik adalah keadaan di mana cahaya mampu mengeluarkan elektron dari permukaan beberapa logam (yang paling terlihat adalah logam alkali) (James E. Brady, 1990).

Susunan alat yang dapat menunjukkan efek fotolistrik ada pada gambar percobaan efek fotolistrik. Elektrode negatif (katode) yang ditempatkan dalam tabung vakum terbuat dari suatu logam murni, misalnya sesium. Cahaya dengan energi yang cukup dapat menyebabkan elektron terlempar dari permukaan logam. Elektron tersebut akan tertarik ke kutub positif (anode) dan menyebabkan aliran listrik melalui rangkaian tersebut.

Percobaan Efek Fotolistrik

Memperlihatkan susunan alat yang menunjukkan efek fotolistrik, Seberkas cahaya yang ditembakkan pada permukaan pelat logam akan menyebabkan logam tersebut melepaskan elektronnya. Elektron tersebut akan tertarik ke kutub positif dan menyebabkan aliran listrik melalui rangkaian tersebut.

Teori Einstein Tentang Energi Foton

Einstein menerangkan bahwa cahaya terdiri dari partikel-partikel foton yang energinya sebanding dengan frekuensi cahaya. Jika frekuensinya rendah, setiap foton mempunyai jumlah energi yang sangat sedikit dan tidak mampu memukul elektron agar dapat keluar dari permukaan logam. Jika frekuensi (dan energi) bertambah, maka foton memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan elektron (James E. Brady, 1990). Hal ini menyebabkan kuat arus juga akan meningkat.

Energi foton bergantung pada frekuensinya.

E = h . ν   atau   E = h . (c/λ)

dengan:

h = tetapan Planck (6,626 × 10^–34J dt)
ν = frekuensi (Hz)
c = kecepatan cahaya dalam vakum (3 × 10⁸ m det^–1)
λ = panjang gelombang (m)

Teori efek fotolistrik yang dikemukakan Einsten tersebut membuktikan kebenaran dari teorikuantum max planck.