Hipotesis Kuantum Planck

Sebuah benda hitam dalam kesetimbangan termal (yaitu pada suhu konstan) memancarkan radiasi elektromagnetik yang disebut radiasi benda hitam. Radiasi benda hitam memiliki karakteristik, spektrum frekuensi terus menerus yang hanya bergantung pada suhu tubuh. Max Planck, pada tahun 1901, secara akurat menggambarkan radiasi dengan mengasumsikan bahwa radiasi elektromagnetik yang dipancarkan dalam paket diskrit (kuanta atau). Hipotesis kuantum Planck adalah sebuah karya perintis, menggembar-gemborkan munculnya era baru fisika modern dan teori kuantum.

Menjelaskan sifat-sifat radiasi benda hitam adalah tantangan utama dalam teori fisika pada akhir abad kesembilan belas. Prediksi berdasarkan teori klasik gagal menjelaskan spektrum benda hitam teramati dalam eksperimen, terutama pada panjang gelombang yang lebih pendek. Teka-teki ini diselesaikan pada tahun 1901 oleh Max Planck di formalisme sekarang dikenal sebagai hukum Planck radiasi benda hitam. Berlawanan dengan kepercayaan umum bahwa radiasi elektromagnetik dapat mengambil nilai-nilai yang berkelanjutan energi, Planck memperkenalkan konsep radikal bahwa radiasi elektromagnetik yang dipancarkan dalam paket diskrit (kuanta atau) energi. Meskipun derivasi Planck adalah di luar lingkup bagian ini (akan dibahas dalam Quantum Mekanika), hukum Planck dapat ditulis:

Spektrum radiasi benda hitam

Spektrum radiasi benda hitam

Spektrum khas dari benda hitam pada temperatur yang berbeda (ditunjukkan dalam kurva biru, hijau dan merah). Seperti menurunkan suhu, puncak kurva radiasi benda hitam bergerak ke intensitas yang lebih rendah dan panjang gelombang yang lebih panjang.Hitam garis adalah prediksi dari teori klasik untuk sebuah objek di 5,000K, menunjukkan perbedaan catastropic di wavelengh pendek.

Bλ (T) = 2hc2 / λ5

dimana B adalah pancaran spektral dari permukaan benda hitam, T adalah temperatur mutlak, λ adalah panjang gelombang radiasi, kB adalah konstanta Boltzmann, h adalah konstanta Planck, dan c adalah kecepatan cahaya. Persamaan ini menjelaskan spektrum benda hitam yang ditunjukkan pada. Hipotesis kuantum Planck adalah salah satu terobosan dalam fisika modern. Hal ini tidak mengherankan bahwa ia memperkenalkan konstanta Planck

h = 6,626 × 10-34J⋅s

untuk pertama kalinya dalam derivasi dari hukum Planck.
Perhatikan bahwa spektral cahaya tergantung pada dua variabel, panjang gelombang dan suhu. Radiasi ini memiliki spektrum yang spesifik dan intensitas yang hanya bergantung pada suhu tubuh. Meskipun sederhana, hukum Planck menggambarkan sifat radiasi benda (misalnya tubuh kita, planet, bintang) cukup baik.

Artikel menarik lainnya:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *