Teori kuantum muncul sebagai hasil dari upaya untuk mengatasi beberapa masalah dalam fisika klasik yang tidak dapat dijelaskan atau diselesaikan dengan baik oleh fisika klasik.
Beberapa masalah fisika klasik yang menjadi dasar bagi pengembangan teori kuantum meliputi:
Masalah Radiasi Benda Hitam (Ungu Catastrophe):#
Fisika klasik gagal menjelaskan distribusi intensitas radiasi benda hitam, yang merupakan spektrum energi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh benda panas. Menurut hukum Rayleigh-Jeans dalam fisika klasik, intensitas radiasi diulirkan tak terbatas saat frekuensi meningkat, yang bertentangan dengan pengamatan eksperimental.
Efek Fotoelektrik:#
Fisika klasik tidak dapat menjelaskan efek fotoelektrik, di mana elektron dilepaskan dari permukaan logam saat disinari oleh cahaya. Teori klasik memprediksi bahwa energi kinetik elektron harus bergantung pada intensitas cahaya, bukan frekuensinya, yang bertentangan dengan pengamatan.
Spektrum Atom Hidrogen:#
Fisika klasik tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen dengan benar. Seharusnya, menurut hukum elektrodinamika klasik, elektron dalam atom hidrogen akan terjatuh ke inti dengan radiasi kontinu, bukan memancarkan garis spektrum yang teramati.
Efek Compton:#
Percobaan Compton menunjukkan bahwa sinar-X yang tersebar oleh elektron memiliki panjang gelombang yang lebih panjang daripada sinar-X aslinya. Ini tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik, dan eksperimen ini memberikan dukungan kuat untuk sifat partikel foton.
Stabilitas Atom:#
Fisika klasik tidak dapat menjelaskan mengapa atom stabil. Menurut hukum elektrodinamika klasik, elektron yang bergerak dalam lintasan melingkar akan memancarkan energi secara terus-menerus dan jatuh ke inti.
Dualitas Gelombang-Partikel:#
Fisika klasik mengasumsikan bahwa partikel dan gelombang adalah dua entitas terpisah, sementara fisika kuantum menggabungkan sifat gelombang dan partikel dalam konsep gelombang materi (misalnya, gelombang materi De Broglie).
Semua masalah ini membantu mengilhami perkembangan teori kuantum, yang memperkenalkan konsep-konsep seperti dualitas gelombang-partikel, mekanika kuantum, dan hukum probabilitas dalam fisika. Teori kuantum menggantikan fisika klasik dalam menjelaskan perilaku sistem fisik pada skala atom dan subatom, dan telah berhasil menjelaskan banyak fenomena yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik.
