Gejala Kuantum Disampaikan pada: Perkuliahan Fisika Modern 2 Oleh Dr. Nyoto Suseno, M.Si. Arif Rahman Aththibby, M.Pd.Si

Krisis Fisika Klasik Fisika terus berkembang dan temuan baru terus didapatkan. Tetapi sayang, beberapa fenomena fisis yang ditemukan di akhir abad ke-19 tidak dapat dijelaskan oleh teori fisika klasik. Karenanya, orang megatakan fisika klasik mengalami krisis.

Spektrum Benda Hitam Berdasarkan eksperimen, jika sesuatu dipanaskan ia akan meradiasi Berdasarkan hasil eksperimen: sifat distribusi energi atau spektrum energi dari radiasi benda hitam bergantung pada frekuensi cahaya dan temperatur. Benda hitam didefinisikan sebagai benda atau sesuatu yang menyerap semua radiasi yang diterimanya.

Bencana Ultra Ungu Kegagalan rumus Rayleigh-Jeans klasik menghasilkan kurva ramalan yang cocok dengan spektrum pengamatan intensitas radian. Rumus Rayleigh-Jeans: Pada daerah panjang gelombang yang panjang, ramalan teori klasik tampak menghampiri data pengamatan, tetapi pada daerah panjang gelombang pendek, rumus klasik ini sama sekali gagal.

Untuk mengatasi kesulitan analisa klasik, Max Plank mengajukan hipotesis: Osilator di dalam benda hitam tidak memancarkan cahaya secara kontinyu, melainkan hanya berubah amplitudonya. Transisi amplitudo besar ke kecil menghasilkan emisi cahaya sedangkan transisi dari amplitudo kecil ke besar dihasilkan dari absorbsi cahaya Osilator hanya bisa memancarkan atau menyerap energi dalam satuan energi yang disebut kuanta sebesar hv, dengan v adalah frekuensi osilator sedangkan h adalah konstata Planck h=6,626 x 10-34 J.s Max Plank menjelaskan kerapatan foton dalam rongga dengan persamaan Persamaan tersebut mampu diaplikasikan untuk kerapatan energi spektral radiasi benda hitam sesuai dengan kurva eksperimental.

Efek Fotolistrik Pada tahun 1887 Heinrich Hertz melakukan eksperimen penyinaran pelat katoda dengan aneka cahaya dan sebagai hasilnya elektron-elektron dipancarkan dari pelat katoda. Dalam eksperimen ini intensitas dan frekuensi cahaya serta beda potensial antara kedua plat diubah-ubah.

Teori Kuantum Cahaya Pada tahun 1905, Einstein mengemukakan penjelasan berupa kebergantungan fotoelektron pada frekuensi radiasi. Menurut Einstein radiasi yang sampai pada permukaan menjadi sebungkus energi yang terlokalisasi E=hv sebagaimana gagasan Max Planck dan merambat dengan laju cahaya. Sebungkus atau paket cahaya ini kemudian disebut sebagai foton. Foton merupakan kuanta cahaya. Ketika Planck menganggap bahwa energi elektromagnetik yang diradiasikan oleh benda timbul secara terputus-putus (diskontinu), Ia tidak pernah menyangsikan bahwa penjalarannya melalui ruang merupakan gelombang E-M yang kontinu. Persamaan dari efek foto listrik adalah

Efek Compton Menurut teori kuantum cahaya, foton berlaku sebagai partikel, hanya tidak memiliki massa diam. Pada tahun 1922 Arthur Compton melakukan penembakan sinar-x terhadap bahan. Dalam eksperimen ini dideteksi adanya cahaya terhambur. Hasil dari pengamatan compton: Radiasi terhambur terdiri dari dua panjang gelombang yaitu panjang gelombang asal 𝝀0 dan panjang gelombang tambahan 𝝀s. 𝝀0 >𝝀s 𝝀s bergantung pada sudut 𝝦 Dalam analisa matematisnya Jauncey dan Compton mengajukan usul: Foton mempunyai momentum seperti partikel Proses hamburan adalah tumbukan elastis antara foton dan elektron

Foton dan elektron berlaku sebagai bola billiard Panjang Gelombang compton Efek Compton Panjang gelombang Compton dari partikel penghambur, untuk elektron besarnya adalah 2,426x10-12m.

Interaksi Elektromagnet: Berperan dalam interaksi antar partikel bermuatan, misalnya elektron dan proton dalam atom. Partikel pembawanya adalah Foton

Solvay Conference 1927