Max Planck Sang Penemu Teori Kuantum
Biografi. Setelah sebelumnya telah kita bahas mengenai biografi seorang tokoh fisika dunia yang berkebangsaan Jerman (baca selengkapnya di artikel sejarah tokoh : Biografi singkat Max Planck Bapak mekanika kuantum), selanjutnya akan kita bahas teori yang telah ditemukannya.
Pada tahun 1900 Planck memutuskan untuk mempelajari radiasi benda hitam. Ia berusaha mendapatkan persamaan matematika yang menyangkut bentuk dan posisi kurva pada grafik distribusi spektrum.
Planck menganggap bahwa permukaan benda hitam memancarkan radiasi secara terus-menerus, sesuai dengan hukum-hukum fisika yang diakui pada saat itu. Hukum-hukum itu diturunkan dari hukum dasar mekanika yang dikembangkan oleh Sir Isaac Newton.
Sayangnya asumsi tersebut gagal mendapatkan persamaan matematika yang dicarinya. Namun, kegagalan ini telah mendorong dirinya untuk berpendapat bahwa hukum mekanika yang berkenaan dengan kerja suatu atom sedikit banyak berbeda dengan Hukum Newton.
Planck pun mulai dengan asumsi baru, bahwa permukaan benda hitam tidak menyerap atau memancarkan energi secara terus-menerus, melainkan berjalan sedikit demi sedikit dan bertahap. Menurut Planck, benda hitam menyerap energi dalam berkas-berkas kecil dan memancarkan energi yang diserapnya dalam berkas-berkas kecil pula. Berkas-berkas tersebut selanjutnya disebut kuantum.
Dengan hipotesis yang revolusioner ini, Planck berhasil menemukan suatu persamaan matematika untuk radiasi benda hitam yang benar-benar sesuai dengan data percobaan yang diperolehnya. Persamaan tersebut kemudian dikenal dengan Hukum Radiasi Banda Hitam Planck, yang menyatakan bahwa intensitas cahaya yang dipancarkan dari suatu benda hitam berbeda-beda, sesuai dengan panjang gelombang cahaya.
Planck mendapatkan suatu persamaan yang menyatakan bahwa energi suatu persamaan yang menyatakan bahwa energi suatu kuantum (E) adalah setara dengan nilai tetapan tertentu, yang dikenal sebagai Tetapan Planck (h), dikalikan dengan frekuensi (n) kuantum radiasi.
Pada awalnya, Planck sendiri dan fisikawan lainnya menganggap bahwa hipotesis tersebut tidak berbeda dari fisika matematika. Namun, seiring dengan berjalannya waktu anggapan tersebut berubah hingga hipotesis Planck tentang kuantum dapat digunakan untuk menerangkan berbagai fenomena fisika. Inilah titik awal lahirnya Teori Kuantum yang menandai terjadinya revolusi dalam sejarah dalam bidang ilmu fisika.
Planck tertarik dengan radiasi kuantitas gelap, sebutan untuk radiasi elektromagnetik yang dihasilkan oleh objek gelap sempurna apabila dipanaskan. Percobaan-percobaan para ahli fisika telah membuat ukuran yang hati-hati perihal radiasi yang dikeluarkan oleh objek tersebut, bahkan sebelum Planck bekerja dalam masalah ini.
Hasil karya pertama Planck adalah penemuannya dalam hal formula aljabar yang rumit, namun dengan tepat menggambarkan radiasi kuantitas gelap. Formula ini kerap digunakan dalam teori fisika sekarang dengan rapi meringkas data-data percobaan. Tetapi, ada satu masalah, yakni hukum fisika yang sudah diterima meramalkan adanya suatu formula yang sama sekali berbeda.
Kesungguhan Planck dalam penelitiannya berhasil menemukan sebuah teori, yaitu energi gelombang elektromagnetik hanya keluar pada pergandaan yang tepat dari unit elementer yang disebut Planck "kuantum".
Menurut teori Planck ukuran kuantum cahaya tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya) dan berimbang dengan kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas "h", tetapi sekarang disebut patokan Planck.
Hipotesis Planck amatlah berlawanan dengan apa yang menjadi konsep umum fisika. Tetapi, dengan penggunaan hipotesis ini, Planck mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat daripada formula yang benar tentang radiasi kuantitas gelap.
Perkembangan mekanika kuantum ini mungkin yang paling penting dari perkembangan ilmu pengetahuan dalam abad ke-20, bahkan lebih penting ketimbang Teori Relativitas Einstein. Ini merupakan catatan sejarah dunia dalam bidang ilmu pengetahuan fisika.
Patokan "h" Planck memegang peranan penting dalam teori fisika dan sekarang dihimpun menjadi dua atau tiga patokan fisika paling dasar. Patokan itu diantaranya muncul dalam teori struktur atom, Prinsip Ketidakpastian Heisenberg, teori radiasi, dan banyak lagi formula ilmiah lainnya.
Perkiraan pertama Planck mengenai nilai jumlah adalah dalam batas perhitungan 2% yang diterima sekarang. Berkat kegigihannya, Max Planck dikenal sebagai bapak mekanika kuantum. Dunia mencatat lagi satu tokoh sejarah dalam bidang ilmu pengetahuan fisika.
