1. Fenomena Radiasi Benda Hitam
Kegagalan fisika klasik bermula di akhir abad
ke-19 ketika para ilmuwan tidak mampu menjelaskan fenomena radiasi benda hitam.
Meskipun tidak ada benda yang benar-benar hitam sempurna di dunia ini, secara
teori benda hitam akan menyerap semua cahaya yang datang tanpa memancarkan
radiasi energi berupa panas seperti benda-benda lainnya. Namun faktanya benda
hitam tetap memancarkan radiasi energi dengan tingkatan atau intensitas yang
berbeda. Intensitas ini dapat diprediksi dengan mengetahui temperaturnya
menggunakan Hukum Rayleigh-Jeans.
Hukum Rayleigh-Jeans ditemukan oleh Lord
Rayleigh dan Sir James Jeans, dua ilmuwan asal Inggris tahun 1900. Menurut
hukum tersebut, semakin pendek suatu gelombang, seperti sinar ultraviolet, maka
intensitas radiasi energinya semakin tinggi menuju tak hingga.
Sayangnya, hasil eksperimen menunjukkan bahwa
semakin pendek gelombangnya, intensitas radiasinya justru menurun. Kegagalan
Hukum Rayleigh-Jeans menjelaskan fenomena radiasi benda hitam ini dikenal
sebagai Bencana Ultraviolet atau Ultraviolet Catastrophe.
2. Teori
Kuuantum
Pada tahun 1900, seorang fisikawan
asal Jerman, Max Planck muncul dengan gebrakan baru yang menjadi awal munculnya
fisika modern. Planck mampu menjelaskan permasalahan bencana ultraviolet yang
sebelumnya tidak mampu dijelaskan oleh ilmuwan-ilmuwan lainnya.
Menurut Planck, radiasi
elektromagnetik yang dipancarkan suatu benda terbagi-bagi, atau diskret ke
dalam paket-paket energi yang disebut Kuantum. Besarnya energi ini bergantung
pada besarnya frekuensi gelombang elektromagnetik.
Teori Planck ini mampu menjelaskan bencana ultraviolet. Hasil
perhitungan dengan persamaan Planck ini ternyata sama dengan hasil eksperimen
sebelumnya. Mereka menunjukkan grafik pengamatan benda hitam dengan pola yang
sama.