Sambungan dari: Teknologi Berbasis Elektromagnetika.
Dari artikel-artikel saya sebelumnya, teramati bahwa listrik, magnet, cahaya, elektron, fotoelektron (foton), kuantum cahaya, saling berkaitan satu sama lain.
Kesalingterkaitan ini bukan hasil karya dari satu ilmuwan saja, tetapai banyak ilmuwan yang bekerjasama maupun sendiri-sendiri, dengan melanjutkan eksperimen para ilmuwan terdahulu dan dalam rentang waktu berabad-abad dan banyak generasi sejak abad ke-17 sampai dengan sekarang.
Rentang waktu itu jugalah yang menambahkan mekanika kuantum kepada mekanika klasik, yang menghasilkan banyak teknologi maupun peralatan baru berbasis mekanika kunatum yang sangat mempermudah hidup kita.
Dalam artikel ini, saya batasi ulasan saya hanya sampai dengan penemuan rumus panjang gelombang yang dikaitkan dengan konstanta Planck dan momentum oleh de Broglie.
Artikel ini kita mulai dengan melanjutkan hasil eksperimen mulai dari:
1. Isaac Newton (1642-1726)
Newton meneliti tentang cahaya putih sejak 1666 lalu menemukan teori korpuskuler cahaya (cahaya sebagai partikel), lihat artikel saya: Spektrum Warna dari Cahaya Putih.
Â
2. Christiaan Huygens (1629-1695)
Dalam karyanya, Treatise on Light  (Risalah tentang Cahaya) pada 1690, Huygen membuat hipotesis bahwa cahaya adalah gelombang yang merambat melalui eter, lihat artikel saya: Eter: Medium Perambatan Gelombang Cahaya.
3. Francesco Maria Grimaldi (1618-1663)
Grimaldi menemukan fenomena difraksi cahaya pada 1660, sebelum Huygens membuat hipotesisnya tentang cahaya sebagai gelombang, namun risalah hasil eksperimen Grimaldi dilupakan oleh semua orang dan tumbuh berdebu dan berjamur di rak-rak perpustakaan beberapa akademi dan universitas selama bertahun-tahun, hingga awal abad ke-19, karena teori korpuskulerlah yang tetap diyakini dalam sains, lihat artikel saya: Teori Gelombang Cahaya yang Berperan Penting dalam Pengembangan Teknologi.
4. Michael Faraday (1791-1867), James Clerk Maxwell (1831-1879), dan Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894)
Hampir 150 tahun kemudian, hipotesis ilmiah yang berani dari Huygens tentang cahaya sebagai gelombang diverifikasi dan dikonfirmasi dengan eksperimen yang dilakukan oleh Faraday, Maxwell, dan Hertz, lihat artikel saya: Teknologi Berbasis Elektromagnetika.
5. Alexander Grigorievich Stoletov (1839-1896), dan Albert Einstein (1879-1955)
Efek fotolistrik pertama kali diteliti oleh Stoletov pada 1888-1889. Pada awalnya, perkembangan teori kuantum itu lambat. Baru pada 1905 Einstein menyarankan bahwa kuantitas energi radiasi hv dikirimkan dalam proses emisi cahaya bukan ke segala arah melainkan searah (unidirectional), seperti sebuah partikel. Nama kuantum cahaya atau foton diterapkan pada porsi energi radiasi seperti itu.
Einstein juga membahas efek fotolistrik, proses dasar fotokimia, dan kapasitas panas benda padat terkait teori kuantum, lihat artikel saya: Fisika untuk Hiburan 80: Efek Fotolistrik (Bagian I). Pada tahun yang sama Einstein menemukan ekivalensi massa-energi: E = mc^2.
Radiasi elektromagnetik mengacu pada gelombang (kuanta gelombang atau foton) dari medan elektromagnetik, yang menyebar melalui ruang dan membawa energi radiasi elektromagnetik.
Radiasi elektromagnetik memiliki cakupan yang luas, mulai dari gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya tampak, ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma. Semua gelombang ini merupakan bagian dari spektrum elektromagnetik.
Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947) adalah seorang fisikawan teoretis Jerman yang menemukan penemuannya kuanta energi.
Pada  1894, Planck mengalihkan perhatiannya pada masalah radiasi benda hitam, yang telah dinyatakan oleh Kirchhoff pada 1859:
"Bagaimana intensitas radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh benda hitam (penyerap sempurna atau radiator rongga) tergantung pada frekuensi radiasi (yaitu, warna cahaya) dan temperatur benda?"
Pertanyaan Kirchoff ini telah dieksplorasi secara eksperimental, tetapi tidak ada perlakuan teoretis yang sesuai dengan nilai-nilai eksperimental.
Wilhelm Wien mengusulkan hukum Wien, yang dengan tepat memprediksi perilaku benda hitam pada frekuensi tinggi, tetapi gagal pada frekuensi rendah.
Hukum Rayleigh-Jeans, pendekatan lain untuk masalah ini, sesuai dengan hasil eksperimen pada frekuensi rendah, tetapi menciptakan apa yang kemudian dikenal sebagai "bencana ultraviolet" pada frekuensi tinggi.
Namun, bertentangan dengan banyak buku teks, ini bukan motivasi bagi Planck. Solusi pertama yang diusulkan Planck untuk masalah tersebut pada 1899 mengikuti apa yang disebut Planck sebagai "prinsip gangguan elementer" ("principle of elementary disorder") yang memungkinkan Planck untuk menderivasi hukum Wien dari sejumlah asumsi tentang entropi dari sebuah osilator ideal, yang disebut sebagai Hukum Wien-Plank.
Bukti eksperimental tidak mengkonfirmasi hukum baru itu sama sekali, sehingga Planck merevisi pendekatannya, menderivasi versi pertama dari hukum radiasi benda hitam Planck yang terkenal, yang menggambarkan spektrum benda hitam yang diamati secara eksperimental dengan baik.
Asumsi utama di balik derivasi baru itu 1900 disebut postulat Planck, bahwa energi elektromagnetik hanya bisa dipancarkan dalam bentuk terkuantisasi, dengan kata lain, energi hanya bisa merupakan kelipatan dari unit elementer:
E = hf
E = Energi.
h = konstanta Planck atau kerja kuantum Planck, Â 6,6260701510^(34) J/Hz.
f = frekuensi radiasi.
Louis Victor Pierre Raymond, Duc de Broglie ke-7 (1892-1987) adalah seorang fisikawan dan aristokrat Prancis yang memberikan kontribusi terobosan pada teori kuantum. Pada 1924, de Broglie mempostulasi sifat gelombang elektron dan menyarankan bahwa semua materi memiliki sifat gelombang.
Konsep ini dikenal sebagai hipotesis de Broglie, contoh dualitas gelombang-partikel, dan membentuk bagian sentral dari teori mekanika kuantum.
Dari persamaan Einstein, E = mc^2, dan persamaan Planck, E = hf de Broglie menurunkan persamaan:
(lambda) = h/p
 (lambda) = panjang gelombang.
h = kontanta Planck.
p = momentum.
Kepustakaan:
1. Pauling, Linus, and Wilson, E. Bright., Introduction to Quantum Mechanics with Applications to Chemistry, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1935.
2. Steinhaus, A., The Nine Colours of Rainbow, Â Sobolfy, D. (Transl.), MIR Publishers, Moskow, 1966.
3. Diary Johan Japardi.
4. Berbagai sumber daring.
Jonggol, 19 Agustus 2021
Johan Japardi
