Hal Viral di Tahun 1900-an; Ramalan Bencana Ultraviolet

Hallo sahabat Warstek, jumpa lagi dengan saya Vani Sugiyono. Kali ini kita akan mengupas tuntas tentang sebuah ramalan yang sempat menjadi viral pada tahun 1900-an, yakni ramalan bencana Ultraviolet. Mau tahu lebih jauh tentang Ramalan Bencana Ultraviolet, yuk baca artikel ini sampai selesai ya!

Ramalan Bencana Ultraviolet merupakan salah satu ramalan paling dahsyat yang mampu mengubah dunia, jika ramalan tersebut benar. Di awal kemunculannya, gagasan ini memberi warna tersendiri dalam dunia, fisika yang sebelumnya dianggap sebagai ilmu pasti yang akhirnya mulai pudar nilai kepastiannya. Dan hanya menyisakan tanda tanya besar, yang kemudian menjadi PR paling sulit yang harus dikerjakan oleh para fisikawan pada zamannya. Bagaimana Ramalan Bencana Ultraviolet bermula? Berikut adalah penjelasan tentang bagaimana teori ini bermula.

Di dalam salah satu buku saya yang berjudul “Mekanika Kuantum”, telah dijelaskan secara singkat dan jelas bagaimana sejarah munculnya Ramalan Bencana Ultraviolet. Pada tahun 1900-an, dua orang fisikawan Inggris bernama Lord Rayleigh dan Sir James Jeans melakukan eksperimen radiasi benda hitam berdasarkan teori Distribusi Maxwell-Boltzmann tentang distribusi kecepatan molekul gas yang di panaskan dalam bejana tertutup dan kurva intensitas radiasi benda hitam Heinrich Rubens.

Sebelumnya, seorang fisikawan Skotlandia bernama James Clerk Maxwell telah melakukan eksperimen kinetika gas menggunakan molekul gas yang dipanaskan di dalam bejana tertutup. Pada eksperimen ini gas yang dipanaskan akan memiliki energi kinetik yang memenuhi distribusi tertentu. Berikut adalah kurva distribusi kecepatan molekul gas yang dipanaskan di dalam bejana tertutup berdasarkan teori Maxwell:

Gambar 1. Kurva distribusi kecepatan molekul gas yang dipanaskan di dalam bejana tertutup berdasarkan teori Maxwell (sumber: Mekanika Kuantum, Vani Sugiyono, 2016)

Pada 1877, seorang fisikawan Austria bernama Ludwiq Boltzmann pernah melakukan hal yang sama dengan Maxwell dan menghasilkan kurva distribusinya sendiri, yang sepintas terlihat sama dengan teori Maxwell. Oleh sebab itu, teori ini lebih dikenal sebagai Distribusi Maxwell-Boltzmann.

Kemudian, pada tahun 1900, seorang fisikawan Jerman bernama Heinrich Rubens melakukan eksperimen radiasi benda hitam di Berlin. Berdasarkan hasil eksperimennya tersebut, Rubens mendapatkan grafik intensitas radiasi benda hitam terhadap frekuensi berbentuk kurva yang sangat mirip dengan kurva distribusi kecepatan molekul gas Maxwell. Kurva intensitas radiasi benda hitam terhadap frekuensi yang dihasilkan dari eksperimen Rubens adalah sebagai berikut:

Gambar 2. Kurva intensitas radiasi benda hitam terhadap frekuensi yang dihasilkan dari eksperimen Rubens (sumber: Mekanika Kuantum, Vani Sugiyono, 2016)

Berdasarkan penemuan tersebut, maka fisikawan pada zaman itu pun menyimpulkan bahwa model kinetika gas dapat digunakan untuk mempelajari radiasi benda hitam. Beberapa di antara mereka adalah Lord Rayleigh dan Sir James Jeans.

Baca juga:

Pada tahun 1905, Lord Rayleigh dan Sir James Jeans berhasil menurunkan persamaan desitas energi radiasi benda hitam per satuan frekuensi sebagai berikut:

(sumber: Mekanika Kuantum, Vani Sugiyono, 2016)

Pada persamaan di atas terlihat bahwa semakin besar frekuensi radiasi benda hitam, maka semakin besar pula daya radiasi benda hitam yang dipancarkan, begitu pun sebaliknya semakin kecil frekuensi radiasi benda hitam, maka semakin kecil daya radiasi benda hitam yang dipancarkan. Hukum ini lebih kita kenal sebagai Hukum Rayleigh-Jeans. Hebatnya, dengan persamaan ini kita dapat meramalkan berapa daya energi radiasi benda hitam yang dipancarkan oleh benda hitam hanya dengan mengetahui frekuensinya, baik frekuensi rendah maupun frekuensi tinggi.

Masalah pun terjadi, jika Hukum Rayleigh-Jeins ini benar, maka untuk frekuensi tinggi kita dapat meramalkan bahwa daya energi yang dipancarkan oleh benda hitam akan sangat besar sekali, bahkan mendekati tak terhingga. Ramalan ini pertama kali diperkenalkan oleh seorang fisikawan Austria bernama Paul Ehrenfest pada tahun 1911. Lantas mengapa Ehrenfest menyebut ramalan ini sebagai Bencana Ultraviolet? Sebab pada masa itu cahaya yang memiliki frekuensi paling tinggi yang sudah ditemukan oleh fisikawan adalah cahaya ultraviolet, sehingga ramalan ini disebut Bencana Ultraviolet.

Ramalan bencana Ultraviolet pertama kali diperkenalkan oleh seorang fisikawan Austria bernama Paul Ehrenfest pada tahun 1911.

Dalam teorinya tersebut, Ehrenfest pun meramalkan bahwa Bencana Ultraviolet ini tidaklah main-main, radiasi benda hitam pada frekuensi tinggi dapat membakar segala apa yang ada di sekitarnya, bahkan dapat membakar tubuh manusia. Bayangkan saja, ketika kita duduk di bawah terik matahari, radiasi cahaya ultravioletnya mampu membakar tubuh kita sampai hangus karena daya radiasi yang dipancarkan tak terbatas. Atau saat kita duduk di dekat perapian, di dekat api unggun, atau bahkan di dekat secangkir kopi yang panas. Sangat ngeri, bukan? Namun, apakah ramalan ini benar-benar terbukti? Akankah Bencana Ultraviolet ini benar-benar ada? Silakan temukan jawabannya pada artikel saya selanjutnya yang berjudul “Mengiris Tipis Energi, Meruntuhkan Fisika Klasik”.

Referensi:

[1] Sugiyono, Vani. 2016. Mekanika Kuantum. Yogyakarta: CAPS.

[2] Beiser, Arthur. 2003. Consepts of Modern Physics. New York: McGraw-Hill Companies.

[3] McEvoy, J.P. dan Zarate, Oscar. 2005. Introducing Quantum Theory a Graphic Guide to Science’s Most Puzzling Discovery. Malta: Gutenberg Press.

[4] Tipler, Paul A. 1969. Modern Physics. New York: Worth Publisher, Inc.

Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Vani Sugiyono

Vani Sugiyono

Penulis buku "Mekanika Kuantum".

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *