radiasi benda hitam

Pengertian Radiasi Benda Hitam,Rumus Soal Intensitas Radiasi, Teori Planck dan Radiasi Kalor

Posted on

Dalam kehidupan sehari-hari dapat kita saksikan bahwa permukaan logam yang dipanaskan akan memancarkan cahaya dengan warna yang berubah. Ambillah sepotong logam kemudian panaskan dalam api kompor, amatilah bagaimana perubahan warna pada logam itu? Cahaya dikenal sebagai gelombang elektromagnet, karena mempunyai sifat-sifat seperti pemantulan, pembiasan, interferensi dan difraksi. Namun disini akan kita bahas bahwa cahaya juga dapat berkelakuan seperti partikel.

Radiasi benda Hitam

Benda hitam merupakan suatu benda dimana radiasi kalor yang datang akan diserap seluruhnya, lubang kecil pada sebuah dinding yang berongga dapat dianggap sebagai benda hitam yang sempurna.

Intensitas Radiasi Benda Hitam

Gelombang-gelombang elektromagnetik di dalam dinding berongga mempunyai panjang gelombang yang berbeda-beda. Hal ini disebabkan karena molekul-molekul yang memancarkan gelombang ini bergerak dengan percepatan yang berbeda-beda.

insensitas radiasi bnda hitam

Gambar di atas melukiskan grafik distribusi intensitas, Iλ radiasi benda hitam persatuan interval panjang gelombang, sebagai fungsi panjang gelombang. Pada gambar ada 4 buah kurva masing – masing untuk suhu benda hitam: 6000 K, 5.000 K, 4000 K, dan 3000 K.

Intensitas total yang dipancarkan benda hitam dapat dihitung dengan menghitung luas dibawah  Iλ sebagai fungsi λ. Besarnya intensitas total ini diperoleh dari rumus Stefan-Boltzman dengan mengambil e=1, (untuk benda hitam):

I = σT4

Tiap kurva mempunyai satu nilai maksimum yang terjadi pada panjang gelombang yang dinamakan λmaks .

Teori Planck

Untuk menjelaskan formula yang memenuhi semua data percobaan spektrum benda hitam. Planck mengemukakan dua anggapan tentang sifat dasar getaran molekul-molekul dalam dinding-dinding rongga benda hitam.

  1. Getaran-getaran molekul yang memancarkan radiasi hanya dapat memiliki satuan-satuan energi diskrit dar harga En, yang diberikan oleh:

En = nhf

Keterangan:
N = 1,2,3 … (jumlah kuanta)
h = tetapan Planck (6,626.10-34 Js)
f = frekuensi foton (Hz)

  1. Energi tiap-tiap pancaran dinyatakan:

radiasi 1

Keterangan:
c = kecepatan cahaya (3.108  m/s)
λ = panjang gelombang (m)

Radiasi Kalor

Bila benda menyerap energi radiasi, maka benda itu akan memancarkan energi yang diserap ke lingkungannya. Benda yang mudah menyerap banyak energi radiasi akan mudah pula memancarkan banyak energi radiasi. Stefan-Boltzman menemukan bahwa jumlah energi yang dipancarkan suatu permukaan benda persatuan luas per satuanwaktu sebanding dengan pangkatempatsuhu mutlaknya.

radiasi 2

Keterangan:
P = daya (watt)
A = luas permukaan benda (m2)
W = energi persatuan luas persatuan waktu (watt / m2)
e = emisivitas
T = suhu mutlak (K)
σ = tetapan Stefan-Boltzman (5,67 . 10-8 watt m2 K4)

Raleigh dan Jeans mempelajari sifat termal dari benda hitam sempurna, untuk memperoleh distribusi energi :ancar untuk berbagai panjang gelombang sebagai fungsi dari suhui mutlak T. Dari hasil eksperimennya tampak bahwa intensitas pancaran maksimum terletak pada daerah infra merah untuk suhu yang tidak terlalu tinggi dan akan menggeser ke daerah cahaya tampak apabiia suhu dinaikkan. Jadi panjang gelombang maksimum berbanding terbalik dengan suhu mutlaknya (Hukum Pergeseran WIEN).

λm . T = C

Keterangan:
λm = panjang gelombang maksimum (m)
T = suhu mutlak (K)
C = tetapan WIEN = 2,9 . 10-3 m.k

Apabila panjang gelombang cahaya bintang atau matahari yang berintensitas maksimum diketahui, maka suhu permukaan matahari atau bintang dapat ditentukan.

Demikian penjelasan yang bisa kami sampaikan tentang Pengertian Radiasi Benda Hitam,Rumus Soal Intensitas Radiasi, Teori Planck dan Radiasi Kalor . Semoga postingan ini bermanfaat bagi pembaca dan bisa dijadikan sumber literatur untuk mengerjakan tugas. Sampai jumpa pada postingan selanjutnya.


Baca postingan selanjutnya: