Makalah ini membahas tentang radiasi panas dan jenis-jenis radiasi serta sumber-sumbernya. Radiasi ditemukan pada tahun 1895 oleh Wilhelm Roentgen ketika melakukan penelitian tabung sinar katoda. Radiasi dibedakan menjadi pengion dan non-pengion, dan jenis radiasi pengion meliputi partikel alfa, beta, sinar gamma, sinar-X, dan neutron. Sumber radiasi berasal dari alam seperti kosmik dan terestrial

1. MAKALAH FISIKA PANAS DAN GELOMBANG
TENTANG RADIASI PANAS
Disusun oleh :
Kurniawan Aprianto
NPM :
25114944
Kelas :
2KB07
UNIVERSITAS GUNADARMA
PTA 2015/2016

2. KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas limpahan
karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan makalah Fisika Panas dan Gelombang yang berjudul
“RADIASI PANAS” dengan tepat waktu tanpa halangan suatu apapun. Diharapkan makalah ini
dapat memberikan wawasan dan informasi kepada pembaca tentang energi radiasi, radiasi pengion
dan efek biologis serta terapi radiasi.
Tak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada:
1. Tuhan Yang Maha Esa
2. Ibu Elsa Rati Hariza, selaku dosen mata kuliah Fisika Panas dan Gelombang
3. Pihak lain yang telah mendukung sehingga terselesaikannya makalah ini.
Bagaimana pun penulis telah berusaha membuat makalah ini dengan sebaik-baiknya,
namun tidak ada kesempurnaan dalam karya manusia. Penulis menyadari masih banyak
kekurangan dalam penyusunan makalah ini. Oleh karena itu, kritik dan saran sangat penulis
harapkan untuk lebih menyempurnakan makalah ini. Mudah-mudahan sedikit yang penulis
sumbangkan ini, akan menjadi ilmu yang bermanfaat.

3. BAB I
PENDAHULUAN
Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas,
partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Ada beberapa sumber
radiasi yang kita kenal di sekitar kehidupan kita, contohnya adalah televisi, lampu penerangan,
alat pemanas makanan (microwave oven), komputer, dan lain-lain. Selain benda-benda tersebut
ada sumber-sumber radiasi yang bersifat unsur alamiah dan berada di udara, di dalam air atau
berada di dalam lapisan bumi. Beberapa di antaranya adalah Uranium dan Thorium di dalam
lapisan bumi; Karbon dan Radon di udara serta Tritium dan Deuterium yang ada di dalam air
Di akhir tahun 1895, Roentgen (Wilhelm Conrad Roentgen, Jerman, 1845-1923), seorang
profesor fisika dan rektor Universitas Wuerzburg di Jerman dengan sungguh-sungguh melakukan
penelitian tabung sinar katoda. Ia membungkus tabung dengan suatu kertas hitam agar tidak terjadi
kebocoran fotoluminesensi dari dalam tabung ke luar. Lalu ia membuat ruang penelitian menjadi
gelap. Pada saat membangkitkan sinar katoda, ia mengamati sesuatu yang di luar dugaan. Pelat
fotoluminesensi yang ada di atas meja mulai berpendar di dalam kegelapan. Walaupun dijauhkan
dari tabung, pelat tersebut tetap berpendar. Dijauhkan sampai lebih 1 m dari tabung, pelat masih
tetap berpendar. Roentgen berpikir pasti ada jenis radiasi baru yang belum diketahui terjadi di
dalam tabung sinar katoda dan membuat pelat fotoluminesensi berpendar. Radiasi ini disebut
sinar-X yang maksudnya adalah radiasi yang belum diketahui. Tahun 1895 itu Roentgen sendirian
melakukan penelitian sinar-X dan meneliti sifat-sifatnya. Pada tahun itu juga Roentgen
mempublikasikan laporan penelitiannya.

4. BAB II
PEMBAHASAN
RADIASI
A. Sejarah Radiasi
Di akhir tahun 1895, Roentgen (Wilhelm Conrad Roentgen, Jerman, 1845-1923),
seorang profesor fisika dan rektor Universitas Wuerzburg di Jerman dengan sungguh-sungguh
melakukan penelitian tabung sinar katoda. Ia membungkus tabung dengan suatu kertas hitam
agar tidak terjadi kebocoran fotoluminesensi dari dalam tabung ke luar. Lalu ia membuat ruang
penelitian menjadi gelap. Pada saat membangkitkan sinar katoda, ia mengamati sesuatu yang
di luar dugaan. Pelat fotoluminesensi yang ada di atas meja mulai berpendar di dalam
kegelapan. Walaupun dijauhkan dari tabung, pelat tersebut tetap berpendar. Dijauhkan sampai
lebih 1 m dari tabung, pelat masih tetap berpendar. Roentgen berpikir pasti ada jenis radiasi
baru yang belum diketahui terjadi di dalam tabung sinar katoda dan membuat pelat
fotoluminesensi berpendar. Radiasi ini disebut sinar-X yang maksudnya adalah radiasi yang
belum diketahui.
Tahun 1895 itu Roentgen sendirian melakukan penelitian sinar-X dan meneliti sifat-
sifatnya. Pada tahun itu juga Roentgen mempublikasikan laporan penelitiannya. Berikut ini
adalah sifat-sifat sinar-X:
1. Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda.
2. Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat
dijauhkan sekitar 2 m, cahaya masih dapat terdeteksi.
3. Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal
setebal 1,5 mm.
4. Pelat fotografi sensitif terhadap sinar-X.
5. Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang
tersebut pada pelat fotografi. Skema peralatan ditampilkan pada Gambar 2. Foto tulang
tangan yang diambil pada saat itu ditampilkan pada Gambar 3.

5. 6. Lintasan sinar-X tidak dibelokkan oleh medan magnet (daya tembus dan lintasan yang
tidak terbelokkan oleh medan magnet merupakan sifat yang membuat sinar-X berbeda
dengan sinar katoda).
Laporan pertama Roentgen mengenai sinar-X dimuat pada halaman 132-141 laporan
Asosiasi Fisika Medik Wuerzburg tahun 1895. Di awal tahun 1896 reprint laporan Roentgen
dikirimkan kepada ilmuwan-ilmuwan terkenal. Karena tidak dibelokkan oleh medan magnet,
maka orang tahu bahwa sinar-X berbeda dengan sinar katoda. Pada saat itu belum ditemukan
fenomena interferensi dan difraksi. Karena itu muncullah persaingan antara teori partikel
dengan teori gelombang untuk menjelaskan esensi/substansi sinar-X. Teori partikel
dikemukakan antara lain oleh W.H. Bragg, teori gelombang dikemukakan antara lain oleh
Stokes dan C.G. Barkla. Sejak saat itu teori gelombang didukung oleh lebih banyak orang.
Pada tahun 1912, fenomena difraksi sinar-X oleh kristal ditemukan oleh Max von Laue dan
kemudian dapat dipastikan bahwa sinar-X adalah gelombang elektromagnetik. Tahun 1922
Compton menemukan efek Compton berdasarkan penelitian hamburan Compton. Berdasarkan
penelitian sinar-X ia dapat memastikan bahwa gelombang elektromagnetik memiliki sifat
dualisme gelombang dan materi (partikel).
B. Pengertian Radiasi
Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas,
partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Ada beberapa
sumber radiasi yang kita kenal di sekitar kehidupan kita, contohnya adalah televisi, lampu
penerangan, alat pemanas makanan (microwave oven), komputer, dan lain-lain.
Selain benda-benda tersebut ada sumber-sumber radiasi yang bersifat unsur alamiah
dan berada di udara, di dalam air atau berada di dalam lapisan bumi. Beberapa di antaranya
adalah Uranium dan Thorium di dalam lapisan bumi; Karbon dan Radon di udara serta Tritium
dan Deuterium yang ada di dalam air.
Radiasi dalam bentuk partikel adalah jenis radiasi yang mempunyai massa terukur.
Sebagai contoh adalah radiasi alpha dengan simbol: 2α4 angka 4 pada simbol radiasi
menunjukkan jumlah massa dari radiasi tersebut adalah 4 satuan massa atom (sma) dan angka
2 menunjukkan jumlah muatan radiasi tersebut adalah positif 2, serta radiasi beta dengan

6. simbol: -1β0 menunjukkan bahwa jumlah massa dari jenis radiasi tersebut adalah 0 dan jumlah
muatannya adalah 1 negatif.
Sedangkan radiasi neutron dengan simbol: 1η0 menunjukkan bahwa jumlah massa dari
neutron adalah 1 sma dan jumlah muatannya adalah 0. Radiasi dalam bentuk gelombang
elektromagnetik atau disebut juga dengan foton adalah jenis radiasi yang tidak mempunyai
massa dan muatan listrik. Misalnya adalah gamma dan sinar-X, dan juga termasuk radiasi
tampak seperti sinar lampu, sinar matahari, gelombang microwave, radar dan handphone.
Secara garis besar radiasi digolongkan ke dalam radiasi pengion dan radiasi non-pengion.
C. Jenis Radiasi
1. Radiasi Pengion
Radiasi pengion adalah jenis radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi
(terbentuknya ion positif dan ion negatif) apabila berinteraksi dengan materi. Yang
termasuk dalam jenis radiasi pengion adalah partikel alpha, partikel beta, sinar gamma,
sinar-X dan neutron. Setiap jenis radiasi memiliki karakteristik khusus. Yang termasuk
radiasi pengion adalah partikel alfa (α), partikel beta (β), sinar gamma (γ), sinar-X, partikel
neutron.
Radiasi pengion terhadap sistem biologik (192) Hill. Efek bioogis yang timbul oleh radiasi
pengion (194) gita
2. Radiasi Non Pengion
Radiasi non-pengion adalah jenis radiasi yang tidak akan menyebabkan efek
ionisasi apabila berinteraksi dengan materi. Radiasi non-pengion tersebut berada di
sekeliling kehidupan kita. Yang termasuk dalam jenis radiasi non-pengion antara lain
adalah gelombang radio (yang membawa informasi dan hiburan melalui radio dan televisi);
gelombang mikro (yang digunakan dalam microwave oven dan transmisi seluler
handphone); sinar inframerah (yang memberikan energi dalam bentuk panas); cahaya
tampak (yang bisa kita lihat); sinar ultraviolet (yang dipancarkan matahari).
D. Sifat Radiasi

7. Ada dua macam sifat radiasi yang dapat digunakan untuk mengetahui keberadaan sumber
radiasi pada suatu tempat atau bahan, yaitu sebagai berikut :
Radiasi tidak dapat dideteksi oleh indra manusia, sehingga untuk mengenalinya
diperlukan suatu alat bantu pendeteksi yang disebut dengan detektor radiasi. Ada beberapa
jenis detektor yang secara spesifik mempunyai kemampuan untuk melacak keberadaan jenis
radiasi tertentu yaitu detektor alpha, detektor gamma, detektor neutron, dll.
Radiasi dapat berinteraksi dengan materi yang dilaluinya melalui proses ionisasi,
eksitasi dan lain-lain. Dengan menggunakan sifat-sifat tersebut kemudian digunakan sebagai
dasar untuk membuat detektor radiasi.
E. Sumber-Sumber Radiasi
Radiasi berada di mana-mana, karena sumber radiasi tersebar di mana saja di alam
semesta, baik yang terjadi secara alami (sumber radiasi alam) maupun yang terjadi karena
aktivitas manusia (sumber radiasi buatan). Sumber radiasi alam sudah ada sejak alam semesta
terbentuk, dan radiasi yang dipancarkan oleh sumber alam ini disebut radiasi latar belakang.
Sedangkan sumber radiasi buatan baru diproduksi di abad 20, tetapi telah memberikan paparan
secara signifikan kepada manusia. Sumber radiasi dibagi dua :
Radiasi alam : sumber radiasi kosmik, sumber radiasi terestrial (primordial), sumber radiasi
dari dalam tubuh manusia
Radiasi buatan : radionuklida buatan, pesawat sinar-X, reaktor nuklir, akselerator

8. Wilhelm Wien adalah fisikawan berkebangsaan Jerman yang
memenangkan Penghargaan Nobel di bidang fisika pada tahun
1911 untuk penemuannya mengenai hukum yang mengatur
radiasi panas. Wilhelm Wien menemukan suatu hubungan
empirik sederhana antara panjanggelombang yang dipancarkan
untuk as maksimum sebuah benda dengan suhu mutlak T.
Wien lahir 13 Januari 1864 di Gaffken dekat Fischhausen,
Provinsi Prussia (sekarang Primorsk, Rusia) sebagai anak dari
pemilik tanah Carl Wien. Pada tahun 1866, keluarganya pindah
ke Drachstein dekat Rastenburg (Rastembork).
Pada tahun 1879, Wien sekolah di Rastenburg dan Wien
melanjutkan studinya ke Universitas Göttingen pada tahun 1882
untuk belajar matematika dan ilmu alam dan pada tahun yang
sama juga ke Universitas Berlin. Sejaktahun 1883 hingga 1885 Wien bekerja di laboratorium
Hermann von Helmholtz. Tak lama kemudian di tahun 1886 Wien mengambil gelar doktor
dengan tesis di atas percobaan pada difraksi cahaya pada bagian logam dan pengaruh bahan-
bahan pada warna cahaya dibiaskan. Dari 1896-1899, Wien kuliah di RWTH Aachen University.
Pada tahun 1900 ia pergi ke Universitas Würzburg dan menjadi penerus dari Wilhelm Conrad
Röntgen.
Wien berhasil mencetuskan hukum perpindahan di tahun 1893 yang menyatakan perubahan
panjang gelombang dengan suhu. Satu tahun kemudian Wien telah menerbitkan sebuah makalah
tentang suhu dan entropi radiasi. Kemudian di tahun 1896 Wien mencatat prestasi dengan
mencetuskan rumus Wien untuk radiasi benda hitam. Akan tetapi rumus Wien hanya berlaku
untuk gelombang pendek. Namun demikian, Max Planck menggunakan rumus Wien sebagai
dasar untuk menyelesaikan masalah dalam kesetimbangan termal radiasi melalui fisika kuantum.
Pada tahun 1900 Wien memperkenalkan dasar elektromagnetik mekanik.
Hukum Pergeseran Wien
Gb. 1
Spektrum radiasi benda hitam pada awalnya dipelajari oleh Rayleigh dan Jeans menggunakan
pendekatan fisika klasik. Mereka meninjau radiasi dalam rongga bertemperatur T yang
dindingnya merupakan pemantul sempurna sebagai sederetan gelombang elektromagnetik. Akan

9. tetapi, pada suhu 2.000 K bentuk grafik hasil eksperimen berbeda dengan bentuk grafik yang
dikemukakan Rayleighdan Jeans, seperti ditunjukkan pada gambar 1.
Gb. 2
Rayleigh dan Jeans meramalkan bahwa benda hitam ideal pada kesetimbangan termal akan
memancarkan radiasi dengan daya tak terhingga. Akan tetapi, ramalan Rayleigh dan Jeans tidak
terbukti secara eksperimental. Ramalan ini dikenal sebagai bencana ultraungu. Ilmuwan lain
yang mempelajari spektrum radiasi benda hitam adalah Wilhelm Wien. Wien mempelajari
hubungan antara suhu dan panjang gelombang pada intensitas maksimum. Perhatikan gambar 2
di samping! Puncak-puncak kurva pada grafik 2 menunjukkan intensitas radiasi pada tiap-tiap
suhu. Dari gambar 2 tampak bahwa puncak kurva bergeser ke arah panjang gelombang yang
pendek jika suhu semakin tinggi. Panjang gelombang pada intensitas maksimum ini disebut
sebagai panjang gelombang maks. Wien merumuskan hubungan antara suhu dan panjang
gelombang maks sebagai berikut.
λm = panjang gelombang dengan intensitas maksimum (m)
T = suhu mutlak benda hitam (K)
C = tetapan pergeseran Wien = 2,90 x 10-3 m K

12. Kesimpulan Teori Wien
 BENDA YANG BERADIASI MEMANCARKAN ENERGI DALAM BENTUK
GELOMBANG
F. Terapi Radiasi
Prinsip dasar terapi radiasi adalah menimbulkan kerusakan pada jaringan tumor sebesar
mungkin, dengan kerusakan seminimal mungkin pada jaringan normal disekitar jaringan normal
disekitar tumor. Hal ini dapat dicapai dengan penyinaran langsung pada tumor di berbagai arah,
sehingga diperoleh dosis maksimum pada tumor tersebut. Dalam melakukan terapi radiasi perlu
memperhatikan faktor-faktor sebagai berikut :
1. Jenis radiasi : sinar-X voltage, uranium, radium, dan sebagainya.
2. Jenis sel : sel-sel embrional atau bukan.
3. Lingkungan sel : apakah terjamin adanya penyaluran darah disekitar sel tersebut atau tidak.
4. RBE sangat tinggi (lebih dari satu) mempunyai kemampuan mematikan sel lebih besar.
Perencanaan Terapi Radiasi

13. Sebelum dilakukan terapi radiasi perlu adanya perencanaan yang baik sehingga dalam
pelaksanaan terapi radiasi dapat memberikan hasil sesuai dengan yang diharapkan. Beberapa hal
yang perlu diperhatikan dalam perencanaan terapi radiasi adalah :
a. Menetapkan letak dan luas tumor
b. Teknik penyinaran dan distribusi dosis
c. Toleransi jaringan
Metode Radioterapi
Ada tiga metode radioterapi :
a. Radioterapi jarak jauh (Megavoltage Therapy) menggunakan sinar-X dengan super voltage
(megavoltage) dimana sumber radiasi berada diluar tubuh.
b. Radio jarak dekat (Brachy Therapy), menggunakan radium atau gas radon radioaktif
dimana sumber radiasi terletak di permukaan atau ditanamkan di dalam tumor dalam
bentuk biji-biji material.
c. Penggunaan radioisotop untuk terapi secara sistematik dalam tubuh, menggunakan zat
radioaktif yang mengikuti dallam peredaran darah dan akan mencapai sasaran yang akan
dituju.
Proteksi Radiasi
Untuk menghindari efek-efek yang merugikan tubuh manusia dan makhluk biologis
yang diakibatkan oleh radiasi pengion, perlu diperlukan tindakan perlindungan (proteksi)
terhadap radiasi. Efek kronis dari radiasi dapat timbul beberapa tahun kemudian akibat suatu
occupational exposure (pekerjaan penyinaran). Salah satu usaha yang dilakukan oleh
International Commission on Radiological Protection (ICRP) untuk menghindari bahaya
radiasi maka di tentukan suatu dosis maksimum yang dapat diperkenankan sebagai pedoman
dalam proteksi radiasi, yaitu Maximum Permissible Dose (MPD). Nilai MPD ini telah
beberapa kali mengalami perubahan. Oleh karena proteksi radiasi tidak saja ditinjau dari sudut
efek somatis saja, tetapi juga efek genetis.
Proteksi radiasi bagi orang-orang yang berhubungan langsung dengan sumber pengion
dibagi dalam beberapa golongan, yaitu:
a. Proteksi radiasi terhadap penderita dengan terapi radiasi.

14. Pada terapi dosis tertentu yang diberikan kepada penderita, jaringan sehat sekitarnya
perlu mendapat perlindungan sebaik-baiknya. Pada penyinaran sekitar mata, mata hars
mendapat perlindungan dengan menggunakan timah hitam lead eye shield agar lensa mata
terhindar dari kerusakan. Pada penyinaran tumor yang tidak ganas dan terhadap anak-anak
perlu hati-hati dengan jumlah dosis yang diberikan, tidak diperkenankan dilakukan berulang
kali penyiranan oleh karena radiasi bersifat karsinogen.
b. Proteksi terhadap pekerja diagnostik radiologi
Pekerja diagnostik radiologi umumnya mendapat radiasi dari tabung sinar-X. Untuk
menghindari radiasi dari sinar-X dapat dibuat sekecil mungkin 50% tanpa mengganggu
informasi medis yang diperlukan. Faktor yang perlu diperhatikan dalam proteksi terhadap
pekerja adalah :
 Filter/filtration
 Kollimator
 Kualitas film
 Distribusi dari hasil luas penyinaran
Terapi pada penderita dengan terapi internal radiation yaitu yang menggunakan
radioisotop yang dimasukkan ke dalam tubuh yang sakit. Tindakan yang perlu dilakukan untuk
mencegah radiasi terhadap petugas meliputi :
a. Penderita harus tinggal dalam satu ruangan khusus
b. Perawat jangan terlalu lama berdekatan dengan sumber radiasi
c. Pada waktu membersihkan penderita, jangan terlalu dekat dengan sumber radiasi
d. Mengenakan pakaian pelindung
e. Pasien-pasien yang secara permanen ditanamkan bahan radioaktif ke dalam tubuhnya atau
yang menerima dosis terapi131I harus berada dirumah sakit sampai intensitas radiasi di
sekitar pasien tersebut mencapai tingkat keselamatan.
f. Kotoran penderita harus ditampung pada suatu tempat dan dibuang pada tempat tertentu.
Jenis-jenis Terapi Radiasi
Dalam bentuk yang paling umum, terapi radiasi menggunakan cahaya luar pada radiasi
gamma yang dihasilkan oleh sebuah akselerator linear. Jarang, radiasi cahaya electron dan
proton digunakan. Radiasi cahaya proton, yang bisa difokuskan pada daerah khusus, sangat
efektif mengobati kanker tertentu di daerah yang rusak pada jaringan normal yang penting,

15. seperti mata, otak, atau saraf tulang belakang. Semua jenis radiasi cahaya luar difokuskan pada
daerah tertentu atau organ tubuh yang mengandung kanker. Untuk menghindari jaringan
normal terlalu banyak kena cahaya, beberapa lintasan cahaya digunakan dan jaringan yang
mengelilinginya dilindungi sebanyak mungkin. Teknologi baru pada radiansi cahaya luar,
disebut terapi radiasi intensitas modul (IMRT). Terapi radiasi cahaya luar diberikan sebagai
rangkaian pembagian dosis seimbang melebihi jangka waktu yang lama. Metode ini
meningkatkan efek yang mematikan pada radiasi pada sel kanker ketika mengurangi efek racun
pada sel normal. Efek racun dikurangi karena sel normal bisa memperbaiki dirinya sendiri
dengan cepat antara dosis dimana sel kanker tidak bisa. Khususnya, seorang yang menerima
dosis radiasi setiap hari melebihi jangka waktu 6 sampai 8 minggu. Untuk memastikan bahwa
pada daerah yang sama diobati setiap waktu, orang tersebut dengan tepat diposisikan
menggunakan pembalut busa atau alat-alat lain. Pada cara terapi radiasi yang lain, bahan
radioaktif kemungkinan disuntikkan ke dalam pembuluh untuk dialirkan menuju kanker
(misalnya, yodium radioaktif, yang digunakan dalam penyembuhan pada kanker tiroid). Cara
lain menggunakan pellet kecil (biji) material radioaktif yang diletakkan langsung ke dalam
kanker (misalnya, palladium radioaktif digunakan untuk kanker prostat). Penanaman ini
menghasilkan radiasi hebat pada kanker, tetapi sedikit radiasi yang menuju jaringan sekitarnya.
Penanaman mengandung bahan radioaktif berumur pendek yang berhenti menghasilkan radiasi
setelah jangka waktu tertentu. Baru-baru ini. Bahan radioaktif telah dicampur dengan protein
disebut antibody monoclonal, yang mencari sel kanker dan bergabung dengan mereka. Bahan
radioaktif digabungkan ke inti antibodi pada sel kanker dan menghancurkan mereka.
Efek Samping Terapi Radiasi
Efek samping dari terapi radiasi bisa merusak jaringan normal disekitar tumor. Efek
samping tergantung pada seberapa luas daerah yang akan diobati, dosis apa yang akan
diberikan, dan seberapa dekat tumor tersebut ke jaringan peka. Jaringan peka yaitu sel normal
yang cepat membelah, seperti kulit, sumsum tulang, folikel rambut, lapisan pada mulut,
kerongkongan dan usus. Radiasi bisa juga merusak indung telur dan testis. Dokter berupaya
untuk mengakurasi sasaran radiasi terapi untuk mencegah kerusakan yang berlebihan pada sel
normal. Gejala-gejala tergantung pada daerah yang menerima radiasi dan bisa termasuk
kelelahan, mulut perih, masalah-masalah kulit (kemerahan, gatal, mengelupas), rasa sakit
sekali ketika menelan, radang paru-paru (pneumonitis), hepatitis, masalah-masalah lambung

16. (mual, kehilangan nafsu makan, muntah, diare), masalah-masalah berkemih (meningkatnya
frekwensi, rasa terbakar ketika berkemih), dan jumlah darah rendah. Radiasi pada tumor kepala
dan leher seringkali menyebabkan kerusakan pada permukaan kulit sama halnya dengan pada
lapisan mulut dan kerongkongan. Dokter berupaya mengidentifikasi dan mengobati beberapa
gejala-gejala secepat mungkin sehingga orang tersebut tetap merasa nyaman dan bisa
melanjutkan pengobatan.
Radiasi panas adalah radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akibat suhunya.
Setiap benda mampu memancarkan radiasi panas. Benda baru terlihat karena meradiasikan
panas jika suhunya melebihi 1.000 K. Pada suhu ini benda mulai berpijar merah seperti
kumparan pemanas sebuah kompor listrik. Faktor apa saja yang memengaruhi radiasi suatu
benda?
Pernahkah Anda membuat api unggun atau berada di dekat api unggun? Menurut Wikipedia,
api unggun adalah api di luar ruang yang didapat dari sengaja menyalakan kayu bakar,
potongan kayu, atau kumpulan dahan, ranting, jerami, atau daun-daun kering. Jika kita berada
dekat dengan api unggun, maka tubuh kita akan terasa panas. Tubuh akan terasa semakin panas
apabila kita berada semakin dekat dengan api unggun, hal ini disebabkan api unggun itu
memancarkan energi radiasi panas.
Benda selain mampu memancarkan panas, benda juga mampu menyerap panas (energi kalor).
Hal ini tergantung pada suhu antara benda dengan ruangan di sekitar benda. Apabila suhu
benda lebih tinggi daripada suhu ruangan, benda akan memancarkan panas dan sebaliknya jika
suhu benda lebih rendah, maka benda tersebut akan menyerap energi kalor (panas).
Energi yang dipancarkan oleh suatu benda tidak tergantung pada jenis bendanya. Akan tetapi
tergantung pada suhu benda itu dan sifat permukaan benda. Benda yang mudah menyerap
panas sekaligus merupakan benda yang memancarkan panas dengan baik. Makin tinggi suhu
benda semakin besar energi yang dipancarkan. Berdasarkan hasil eksperimen ditemukan
hubungan antara suhu benda dengan warna benda, seperti tabel berikut.

17. Sumber: BSE
Secara umum bentuk terperinci dari spektrum radiasi panas yang dipancarkan oleh suatu benda
panas bergantung pada komposisi benda itu. Walaupun demikian, hasil eksperimen
menunjukkan bahwa ada satu kelas benda panas yang memancarkan spektra panas dengan
karakter universal. Benda ini adalahbenda hitam atau black body. Apa itu benda hitam
atau black body?
Benda hitam atau black body didefinisikan sebagai sebuah benda yang mampu menyerap
semua radiasi yang datang padanya. Dengan kata lain, tidak ada radiasi yang dipantulkan
keluar dari benda hitam. Jadi, benda hitam mempunyai harga absorptansi (daya
serap) dan emisivitas (daya pancar) yang besarnya sama dengan satu.
Kita ketahui, bahwa emisivitas (daya pancar) merupakan karakteristik suatu materi, yang
menunjukkan perbandingan daya yang dipancarkan per satuan luas oleh suatu permukaan
terhadap daya yang dipancarkan benda hitam pada temperatur yang sama. Sementara itu,
absorptansi (daya serap) merupakan perbandingan fluks pancaran atau fluks cahaya yang
diserap oleh suatu benda terhadap fluks yang tiba pada benda itu.
Idealnya benda hitam digambarkan oleh suatu rongga hitam dengan lubang kecil, seperti
gambar di bawah ini.

18. Contoh benda hitam ideal
Sumber: BSE
Sekali suatu cahaya memasuki rongga itu melalui lubang tersebut, berkas itu akan dipantulkan
berkali-kali di dalam rongga tanpa sempat keluar lagi dari lubang tadi. Setiap kali dipantulkan,
sinar akan diserap dinding-dinding berwarna hitam. Benda hitam akan menyerap cahaya
sekitarnya jika suhunya lebih rendah daripada suhu sekitarnya dan akan memancarkan cahaya
ke sekitarnya jika suhunya lebih tinggi daripada suhu sekitarnya. Benda hitam yang dipanasi
sampai suhu yang cukup tinggi akan tampak membara. Lubang hitam (black hole) merupakan
contoh benda hitam yang ideal dalam kehidupan sehari-hari.
Intensitas Radiasi
Gustav Kirchoff (1859) mengemukakan teorema termodinamika sebagai berikut ini “ Jika suatu
benda berada dalam kesetimbangan termal, maka daya radiasi yang dipancarkan akan sebanding
dengan daya radiasi yang diserapnya”. Besarnya daya radiasi per satuan luas disebut intensitas
radiasi, yang sesuai dengan pernyataan hukum Stefan Boltzman “daya total per satuan luas yang
dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda adalah sebanding dengan pangkat empat dari
suhu mutlaknya”. Berdasarkan hukum Stefan Boltzman tersebut maka dapat dirumuskan sebagai
berikut.

19. Daya adalah energi kalor yang dipancarkan tiap satuan waktu P = Qt, sehingga besarnya daya
radiasi atau energi radiasi kalor tiap satuan waktu adalah sebagai berikut.
Keterangan:
I = Intensitas radiasi (W/m2);
Q = Energi kalor yang diradiasikan (J);
e = Koefisien emisivitas benda;
σ = Tetapan Stefan Boltzman (5,67 x 10-8 W.m-2.K-4);
P = daya radiasi (W atau J/s);
t = waktu pemancaran (s);
A = Luas permukaan benda (m2); dan
T = Suhu mutlak benda (K).
Emisivitas benda adalah kemampuan benda untuk memancarkan energi (gelombang
elektromagnetik). Harga koefisien emisivitas benda hitam sempurna adalah 1 karena benda hitam
sempurna adalah pemancar dan penyerap kalor paling baik, sedangkan untuk benda putih
sempurna emisivitasnya adalah 0 karena benda putih sempurna merupakan pemancar dan
penyerap kalor paling buruk.
Fenomena di awal menunjukkan bahwa, warna hitam memiliki emisivitas yang lebih besar
dibandingkan warna putih, sehingga daya radiasi yang diserap oleh warna hitam akan bernilai
lebih besar. Berdasarkan teori tersebut, jika kita menjemur pakaian berwarna hitam, maka akan
lebih cepat kering dibandingkan baju berwarna putih.
Radiasi Panas dan Radiasi Benda Hitam
Benda hitam didefinisikan sebagai sebuah benda yang menyerap semua radiasi yang datang
padanya. Dengan kata lain, tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari benda hitam. Jadi, benda
hitam mempunyai harga absorptansi dan emisivitas yang besarnya sama dengan satu. Seperti yang
telah kalian ketahui, bahwa emisivitas (daya pancar) merupakan arakteristik suatu materi, yang
menunjukkan perbandingan daya yang dipancarkan per satuan luas oleh suatu permukaan terhadap
daya yang dipancarkan benda hitam pada temperatur yang sama. Sementara itu, absorptansi (daya
serap) merupakan perbandingan fluks pancaran atau fluks cahaya yang diserap oleh suatu benda
terhadap fluks yang tiba pada benda itu.

20. Benda hitam ideal digambarkan oleh suatu rongga hitam dengan lubang kecil. Sekali suatu
cahaya memasuki rongga itu melalui lubang tersebut, berkas itu akan dipantulkan berkali-kali di
dalam rongga tanpa sempat keluar lagi dari lubang tadi. Setiap kali dipantulkan, sinar akan diserap
dinding-dinding berwarna hitam. Benda hitam akan menyerap cahaya sekitarnya jika suhunya
lebih rendah daripada suhu sekitarnya dan akan memancarkan cahaya ke sekitarnya jika suhunya
lebih tinggi daripada suhu sekitarnya. Hal ini ditunjukkan pada gambar dibawah. Benda hitam
yang dipanasi sampai suhu yang cukup tinggi akan tampak membara.
Gambar 1.1 Benda hitam yang dipanasi sampai suhu yang cukup tinggi akan tampak membara.
INTENSITAS RADIASI BENDA HITAM

21. Radiasi benda hitam adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh sebuah benda
hitam. Radiasi ini menjangkau seluruh daerah panjang gelombang. Distribusi energi pada daerah
panjang gelombang ini memiliki ciri khusus, yaitu suatu nilai maksimum pada panjang gelombang
tertentu. Letak nilai maksimum tergantung pada temperatur, yang akan bergeser ke arah panjang
gelombang pendek seiring dengan meningkatnya temperatur. Pada tahun 1879 seorang ahli fisika
dari Austria, Josef Stefan melakukan eksperimen untuk mengetahui karakter universal dari radiasi
benda hitam. Ia menemukan bahwa daya total per satuan luas yang dipancarkan pada semua
frekuensi oleh suatu benda hitam panas (intensitas total) adalah sebanding dengan pangkat empat
dari suhu mutlaknya. Sehingga dapat dirumuskan:
I total = σ . T4 ....................................................... (1)
dengan I menyatakan intensitas radiasi pada permukaan benda hitam pada semua frekuensi, T
adalah suhu mutlak benda, dan σ adalah tetapan Stefan-Boltzman, yang bernilai 5,67 × 10-8 Wm-
2K-4.
Untuk kasus benda panas yang bukan benda hitam, akan memenuhi hukum yang sama, hanya
diberi tambahan koefisien emisivitas yang lebih kecil daripada 1 sehingga:
I total = e.σ.T4 ............................................................ (2)
Intensitas merupakan daya per satuan luas, maka persamaan (2) dapat ditulis sebagai:
P/A = = e. σ. T4 ...................................................... (3)
dengan:
P = daya radiasi (W)
A = luas permukaan benda (m2)
e = koefisien emisivitas

22. T = suhu mutlak (K)
Beberapa tahun kemudian, berdasarkan teori gelombang elektromagnetik cahaya, Ludwig
Boltzmann (1844 - 1906) secara teoritis menurunkan hukum yang diungkapkan oleh Joseph Stefan
(1853 - 1893) dari gabungan termodinamika dan persamaan-persamaan Maxwell. Oleh karena itu,
persamaan (2) dikenal juga sebagai Hukum Stefan- Boltzmann, yang berbunyi:
“Jumlah energi yang dipancarkan per satuan permukaan sebuah benda hitam dalam satuan waktu
akan berbanding lurus dengan pangkat empat temperatur termodinamikanya”.
Contoh Soal 1 :
Lampu pijar dapat dianggap berbentuk bola. Jari-jari lampu pijar pertama 3 kali jari-jari lampu
pijar kedua. Suhu lampu pijar pertama 67 oC dan suhu lampu pijar kedua 407 oC. Tentukan
perbandingan daya radiasi lampu pertama terhadap lampu kedua!
Besaran yang diketahui:
T1 = (67 + 273) K = 340 K
T2 = (407 + 273) K = 680 K
R1 = 3 R2
Perbandingan daya radiasi lampu pertama terhadap lampu kedua:

23. 1. Hukum Stefan-Boltzmann
Pada tahun 1879 seorang ahli fisika dari Austria, Josef Stefan melakukan eksperimen
untuk mengetahui karakter universal dari radiasi benda hitam. Ia menemukan bahwa daya
total per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda hitam panas
(intensitas total) adalah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya. Sehingga
dapat dirumuskan :
𝐼 = 𝜎𝑇4
(1)
dengan
I = intensitas radiasi pada permukaan benda hitam pada semua frekuensi
T = suhu mutlak benda (K)
σ = tetapan Stefan-Boltzman, yang bernilai 5,67 × 10-8 Wm-2K-4.
Total energi tiap satuan volume suatu lingkungan tertutup dengan temperatur tetap
diperoleh dengan melakukan integrasi .

24. 𝐸 = ∫ 𝐸 ( 𝜆 ) 𝑑𝜆 = ∫
8𝜋ℎ𝑐 𝑑𝜆
𝜆5(𝑒ℎ𝑐/𝜆𝑘𝑇 − 1 )
∞
0
∞
0
(2)
=
8𝜋ℎ
𝑐3
(
𝑘𝑇
ℎ
)
4
∫
𝑡3
𝑑𝑡
𝑒 𝑡 − 1
= (
8𝜋5
𝑘4
15ℎ3 𝑐3
)
∞
0
𝑇4
(3)
∫
𝑡3
𝑑𝑡
𝑒 𝑡 − 1
∞
0
= 6 ∑
1
𝑛4
∞
𝑛=1
=
𝜋4
15
(4)
𝐸𝑟𝑎𝑑 =
𝑐
4
𝐸 = 𝜎𝑇4
(5)
𝜎 =
2𝜋5
𝑘4
15ℎ3 𝑐2
(6)
Hukum Stefan Boltzman dalam persamaan (5) menggambarkan bagaimana kalor
dirambatkan secara radiatif tanpa penghantar medium, sebagaimana medium diperlakukan
pada peristiwa konduksi atau konveksi.

25. Gambar 2.1 Grafik antara intensitas radiasi yang dipancarkan oleh suatu benda hitam
terhadap panjang gelombang pada berbagai suhu.
Total energi kalor radiasi yang dipancarkan adalah sebanding dengan luas di bawah
grafik. Tampak bahwa total energi kalor radiasi radiasi meningkat dengan meningkatnya
suhu ( menurut Hukum Stefan- Bolztman). Energi kalor sebanding dengan pangkat empat
suhu mutlak.
Untuk kasus benda panas yang bukan benda hitam, akan memenuhi hukum yang sama,
hanya diberi tambahan koefisien emisivitas yang lebih kecil daripada 1, sehingga :
𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑒 . 𝜎. 𝑇4
(7)
Intensitas merupakan daya per satuan luas, maka persamaan diatas dapat ditulis sebagai:
𝑃
𝐴
= 𝑒𝜎𝑇4
(8)

26. dengan:
P = daya radiasi (W)
A = luas permukaan benda (m2)
e = koefisien emisivitas
T = suhu mutlak (K)
Beberapa tahun kemudian, berdasarkan teori gelombang elektromagnetik cahaya, Ludwig
Boltzmann (1844 – 1906) secara teoritis menurunkan hukum yang diungkapkan oleh
Joseph Stefan (1853 – 1893) dari gabungan termodinamika dan persamaan-persamaan
Maxwell. Oleh karena itu, persamaan diatas dikenal juga sebagai Hukum Stefan-
Boltzmann, yang berbunyi:
“Jumlah energi yang dipancarkan per satuan permukaan sebuah benda hitam dalam
satuan waktu akan berbanding lurus dengan pangkat empat temperatur
termodinamikanya”.
2. TEORI MAX PLANCK
Max Planck menjelaskan bahwa radiasi elektromagnetik hanya dapat merambat dalam
bentuk paket-paket energiatau kuantayang dinamakan foton. Gagasan Planck ini kemudian
berkembang menjadi teori baru dalam fisika yang disebut Teori Kuantum.
Pada tahun 1900, Planck memulai pekerjaannya dengan membuat suatu anggapan baru
tentang sifat dasar dari getaran molekul-molekul. Dalam dinding-dinding rongga benda
hitam (pada saat itu elektron belum ditemukan). Anggapan baru ini sangat radikal dan
bertentangan dengan fisika klasik, yaitu sebagai berikut:
1. Radiasi yang dipancarkan oleh getaran molekul-molekul tidaklah kontinu tetapi
dalam paket-paket energi diskret, yang disebut kuantum (sekarang disebut foton).
Besar energi yang berkaitan dengan tiap foton adalah
𝐸 = ℎ𝑣
(17)
sehingga untuk n buah foton maka energinya dinyatakan oleh

27. 𝐸 𝑛 = 𝑛ℎ𝑣
(18)
Dengan n = 1, 2, 3, ... (bilangan asli), v adalah frekuensi getaran molekul-molekul.
Energi dari molekul-molekul dikatakan terkuantisasi dan energi yang
diperkenankan disebut tingkat energi. Ini berarti bahwa tingkat energi bisa hv, 2hv,
3hv, ... sedang h disebut tetapan Planck, dengan h = 6,6 × 10-34 J s (dalam 2 angka
penting)
2. Molekul-molekul memancarkan atau menyerap energi dalam satuan diskret dari
energi cahaya, disebut kuantum (sekarang disebut foton). Molekul-molekul
melakukan itu dengan “melompat” dari satu tingkat energi ke tingkat energi
lainnya. Jika bilangan kuantum n berubah dengan satu satuan, persamaan
menunjukkan bahwa jumlah energi yang dipancarkan atau diserap oleh molekul-
molekul sama dengan hv. Jadi, beda energi antara dua tingkat energi yang
berdekatan adalah hv. Molekul akan memancarkan atau menyerap energi hanya
ketika molekul mengubah tingkat energinya. Jika molekul tetap tinggal dalam satu
tingkat energi tertentu, maka tidak ada energi yang diserap atau dipancarkan
molekul. Berdasarkan teori kuantum di atas, Planck dapat menyatakan hukum
radiasi Wien dan hukum radiasi Rayleigh-Jeans, dan menyatakan hukum radiasi
benda hitamnya yang akan berlaku untuk semua panjang gelombang.
Energi rata-rata per osilator dengan frekuensi v adalah
𝑢( 𝑣) =
∑ 𝜀 𝑛 exp(−𝜀 𝑛/𝑘 𝐵 𝑇)𝑛=0
∑ exp(−𝜀 𝑛/𝑘 𝐵 𝑇)𝑛=0
(18)
𝐸( 𝑣) =
8𝜋𝑣2
𝑐3
ℎ𝑣
𝑒ℎ𝑣/𝑘 𝐵 𝑇 − 1
(19)
dengan h = 6,6 × 10-34 J s adalah tetapan Planck, c = 3,0 × 108 m/s adalah cepat
rambat cahaya, kB = 1,38 × 10-23 J/K adalah tetapan Boltzman, dan T adalah suhu
mutlak benda hitam

28. Efek Fotolistrik
Efek Fotolistrik adalah peristiwa terpancarnya electron dari logam, saat permukaan logam
tersebut disinari cahaya. Laju pancaran electron diukur sebagai arus listrik pada rangkaian
luar menggunakan ammeter sedangkan energy kinetiknya ditentukan dengan
menghubungkan potensial penghambat pada anoda sehingga electron tidak mempunyai
energy yang cukup melawan potensial yang terpasang. Tegangan penghambat terus
diperbesar, sehingga pembacaan arus pada ammeter terus menurun ke nol, hal ini disebut
dengan stopping potensial/ potensial henti. Sehingga untuk menentukan energy maksimal (
EKm ) yaitu :
𝑬𝑲 m =
𝟏
𝟐
𝒎𝒗 𝟐
= 𝒆 𝑽𝒐
Dimana:
EKm= energy kinetic electron foton ( J atau eV )
m = massa electron ( Kg )
v = kecepatan electron ( m/s)
e = muatan electron ( C )
Vo= potensial henti ( volt )
Untuk mengeluarkan sebuah electron dari permukaan, kita harus memasok energy
sekurang-kurangnya sebesar W ( fungsi kerja atau energy ambang ). Jika f < W electron
akan terpental keluar, dan kelebihan energy yang dipasok berubah menjadi energy kinetic.
Sehingga dapat dinyatakan dalam persamaan
𝑬 = 𝑾𝒐 + 𝑬𝒌 𝒂𝒕𝒂𝒖 𝑬𝒌 = 𝑬 − 𝑾𝒐 𝑺𝒆𝒉𝒊𝒏𝒈𝒈𝒂
𝑬𝒌 = 𝒉𝒇 − 𝒉𝒇 𝒐 = 𝒉 ( 𝒇 − 𝒇 𝒐 )
Dimana :

29. Ek = energy kinetic maksimum electron foton fo = frekuensi ambang
h = konstanta Planck
f = frekuensi foton
Efek Compton
Efek Compton merupakan gejala hamburan dari penembakan suatu materi dengan sinar-
X. Efek ini ditemukan oleh Arthur Holly Compton pada tahun 1923. Jika sejumlah
elektron yang dipancarkan ditembak dengan sinar-X, maka sinar-X ini akan terhambur.
Hamburan sinar-X ini memiliki frekuensi yang lebih kecil daripada frekuensi semula.
Hubungan antara panjang gelombang antara sinar datang dan sinar hambur dinyatakan sebagai :
Dimana :
𝜆1 = panjang gelombang berkas sinar datang
𝜆2 = panjang gelombang berkas sinar hambur
ℎ
𝑚.𝑐
=panjang gelombang Compton

30. Sifat Gelombang dalam Partikel
Menurut Louise de Broglie, partikel dapat bersifat seperti gelombang dengan panjang
gelombang:
dimana : h = 6,6 x 10–34 Js
p = momentum partikel (kg m/s)
m = massa partikel (kg)
v = kecepatan partikel (m/s)
Contoh Penerapan Radiasi Benda Hitam
1. Pakaian
Baju berwarna hitam akan terasa panas jika dipakai pada siang hari karena merupakan penyerap
kalor yang baik sedangkan pada malam hari akan terasa sejuk karena juga merupakan pemancar
kalor yang baik. Sebaliknya, Baju berwarna putih akan terasa sejuk dipakai pada siang hari dan
mv
h
p
h
==

31. terasa panas jika dipakai pada malam hari karena merupakan penyerap dan pemancar kalor yang
buruk
Panel Surya
Panel surya adalah suatu perangkat yang digunakan untuk menyerap radiasi dari matahari. Panel
surya terdiri dari wadah logam berongga yang di cat hitam dengan panel depan terbuat dari kaca.
Kalor radiasi dari matahari diserap oleh permukaan hitam dan dihantarkan secara konduksi melalui
logam. Bagian dalam panel dijaga tetap hangat oleh efek rumah kaca, kemudian sirkulasi air
melalui wadah logam akan membawa kalor menjauh untuk dimanfaatkan pada sistem pamanas air
domestik dan untuk memanasi kolam renang.
Ketika gas berada dalam keseimbangan termodinamika (KT), laju penyerapan dan pemancaran
gas itu seimbang. Nah, situasi ini dapat dibuat dengan memakai kotak yang memiliki dinding
dalam bersuhu tetap, katakanlah suhunya T. Kalau gak ada materi atau radiasi atau materi yang
keluar dari kotak, maka partikel gas, dan semua radiasi di dalamnya, ujung-ujungnya akan nyampe
ke kondisi keseimbangan dalam suhu ini. Gak peduli apa jenis bahan pembuat kotak atau kayak
apa bentuknya. Bisa ditunjukkan kalau medan radiasi yang dihasilkan akan bersifat isotropik dan
kalau spektrumnya (pancaran yang merupakan fungsi dari frekuensi atau panjang gelombang)
hanya tergantung pada T. Radiasi demikian disebut radiasi benda hitam (bisa juga disebut
‘radiasi rongga’ soalnya sejarah penelitian radiasi ini memakai ‘pemandian termal’ dalam sebuah
rongga). Intensitas (kekuatan) khas yang dihasilkan dinyatakan oleh fungsi khusus yang disebut
fungsi Planck atau Kurva Planck. Fungsi ini dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi pada frekuensi
dan panjang gelombang, lewat persamaan sebagai berikut:

32. Dimana satuan yang digunakan adalah cgs. Plot dari Bv(T) dalam berbagai suhu ditunjukkan
dalam gambar berikut.
Gambar 1. Kurva Planck untuk suhu dari 2 ribu hingga 10 ribu Kelvin. Sumbu tegak dalam
satuan erg/(detik.cm persegi. Hz. sr). Perhatikan kalau puncak kurvanya bergeser ke frekuensi
yang tinggi (panjang gelombang pendek) saat suhu meningkat, dan juga kalau benda yang lebih
panas memiliki intensitas khas yang lebih tinggi daripada benda dingin dalam semua frekuensi.
Kedua rumus di atas itu saling berhubungan lewat persamaan :
Jadi, integral kedua kurva tersebut, dari nol hingga tak hingga, itu sama. Tapi, fungsinya sendiri
beda. Mereka punya maksima berbeda, dan juga ada aturan yang dipakai untuk mengkonversi satu
bentuk ke bentuk lainnya.
Karena T dalam persamaan pertama dan kedua adalah nilai yang memberikan intensitas khas
radiasi, dia bisa disebut ‘suhu radiasi’. Tapi, perlu diingat kalau suhu radiasi itu sama dengan suhu
kinetik gas. Jadi, T dalam persamaan di atas bila ditulis tanpa indeks, akan menyajikan suhu
kinetik. Karena harus ada interaksi yang cukup antara radiasi dan materi supaya suhu
keseimbangan tercapai, maka gas tersebut harus buram.. Coba lihat gambar berikut

33. Gambar 2. Dalam kedua gambar ini, sebuah sumber cahaya berada di balik awan gas bersuhu T
dan diamati oleh observer. Di gambar atas, jejak bebas rata-rata sebuah foton, l bar, lebih besar
daripada ketebalan, x, dari awan ini. akibatnya, observer dapat melihat tembus dari ketebalan
awan. Dalam gambar bawah sebaliknya, jalur bebas rata-rata foton lebih kecil dari ketebalan
awan. Foton berdifusi ke sisi lain, dan mencapai keseimbangan dengan suhu awan. Observer
akibatnya hanya dapat melihat sejauh jalur bebas rata-rata tersebut, alias kulit luar awannya saja.
Tapi observer juga akan menemukan spektrum Planck pada suhu kulit ini.
Untuk benda yang buram, jalur bebas rata-rata sebuah foton mestinya lebih kecil daripada ukuran
benda. Pengamat yang melihat benda pada sebuah jarak yang kurang lebih sama dengan jarak
bebas rata-rata. Kita dengan demikian tiba pada definisi benda hitam yang lebih formal, yaitu,
benda hitam adalah benda yang merupakan penyerap sempurna. Kalau sebuah foton, tidak peduli
frekuensinya, berada dalam benda hitam, ia tidak akan dipantulkan balik dan tidak juga akan
melewatinya. Foton ini akan diserap, yang menunjukkan kalau jalur bebas rata-ratanya lebih kecil
dari ukuran benda. Setiap benda buram non reflektif dalam satu suhu tertentu adalah benda hitam.
Ini bisa jadi padatan, yaitu benda padat yang tidak memantulkan cahaya. Agar benda ini tetap
berada dalam suhu yang sama, penyerapan dan pemancaran harus seimbang. Jadi, benda hitam
pasti juga pemancar sempurna. Dan artinya, benda hitam bukanlah berwarna hitam dan bukan pula
kata ‘hitam’ berarti tanpa pancaran. Sebaliknya, sebuah benda hitam memancarkan spektrum
Planck yang bersinambung yang bentuknya ditentukan oleh suhunya.
Menemukan benda hitam sempurna di alam itu sulit. Namun ada contohnya, yaitu Latar Belakang
Gelombang Mikro Kosmik (CMB). Spektrum Planck terukur di setiap posisi di peta ini. Ada
sedikit ingsutan dalam suhu pada posisi berbeda menghasilkan sedikit perbedaan kurva Planck
dalam posisi berbeda. Kurva Planck rata-rata global diberikan dalam gambar berikut dan sesuai
dengan suhu 2.73 Kelvin.

34. Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik
Gambar 3. Titik data dari kurva ini merupakan hasil pengukuran radiasi latar belakang
gelombang mikro dari beragam sumber yang didaftarkan pada plot. Kurva padat yang ada di atas
adalah yang paling sesuai dengan spektrum benda hitam, pada suhu 2.73 Kelvin. (Sumber:
Hagiwara et al, 2002)
Bintang juga contoh benda hitam, walaupun beberapa ingsutan dari kurva sempurna memang ada,
sebagai contoh matahari. Coba lihat gambar ini.

35. Gambar 4. Spektrum matahari, ditunjukkan sebagai panjang gelombang dalam plot logaritmik.
Plot ini adalah kepadatan fluks yang diukur dari jauh di bumi. Spektrumnya (kurva hitam) sesuai
dengan benda hitam pada suhu 5781 Kelvin (kurva abu-abu) namun mulai menyimpang dalam
daerah sinar X dan radio karena aktivitas matahari. Data ini sesuai dengan tetapan matahari
sebesar 1366,1 Watt per meter persegi.
Walaupun keseluruhan bintang tidaklah berada dalam satu suhu yang sama, bagian dalamnya lebih
panas dari permukaan, kita tidak dapat melihat ke dalam tubuhnya, dan dalam kedalaman yang
dapat dilihat, suhunya hampir seragam. Karena bintang memiliki suhu yang sesuai dengan kurva
Planck yang berpuncak dekat dengan bagian optik spektrum, sebagian besar radiasi astrofisika
yang kita lihat dengan mata kita, baik itu tanpa alat ataupun lewat teleskop optik, adalah karena
bintangnya. Ini termasuk juga matahari, dan bukan kebetulan kalau mata kita memiliki sensitivitas
terbesar pada bagian dimana kurva Planck matahari berpuncak. Coba lihat gambar berikut.
Gambar 5. Spektrum matahari (kurva tengah, skala kiri) yang dibuat berdasarkan data yang sama
dengan gambar 4, kecuali jangkauan panjang gelombang yang lebih terbatas dan skalanya
bersifat linier. Suhu kecemerlangan (kurva atas, skala kanan) juga ditunjukkan, diturunkan dari
kepadatan fluks dan kemudian menggunakan rumus Planck. Kurva bawah adalah respons fluks
siang hari dari mata manusia yang dimuluskan pada resolusi 30 nanometer. (Sumber: Fulton,
2005)
Saat kita melihat ke kedalaman ruang angkasa, yang kita lihat adalah cahaya bintang dari galaksi
kita sendiri, galaksi yang dekat dengan kita, hingga kluster galaksi yang jauh. Radiasi benda hitam
adalah yang paling relevan dengan apresiasi visual kita pada keindahan langit.
Galaksi Trio Arp 286 di Virgo

36. Bila kita dapat mengukur intensitas khas sebuah benda dan tahu kalau ia adalah benda hitam, maka
dengan kedua rumus Planck, kita bisa menentukan suhunya. Ingat kalau intensitas khas bersifat
independen terhadap jarak bila tidak ada materi yang menghalangi, dan berarti kalau kita tidak
perlu tahu apapun tentang benda itu, bahkan jaraknya sekalipun, untuk mengetahui suhunya. Lebih
jauh, secara prinsip, hanya perlu satu kali pengukuran pada satu frekuensi saja untuk mendapatkan
hasil ini, walaupun pada prakteknya, beberapa pengukuran dilakukan untuk memastikan kalau
spektrumnya memang bersifat Planck. Sisi lain koin ini adalah, karena kurva Planck tergantung
pada suhu semata, kita tidak tahu apapun mengenai jenis atau jumlah materi yang dipancarkan
oleh radiasi ini bila hanya mempelajari kurva Planck semata. Entah benda hitam itu sebuah filamen
lampu bohlam, cat super hitam buatan manusia yang memantulkan kurang dari 1 persen cahaya
yang jatuh padanya, atau interior oven pemanggang setelah suhu keseimbangan tercapai, spektrum
Planck yang diperoleh semata tergantung pada suhunya, akan diperoleh.
Benda terhitam di dunia (tengah) hasil penelitian Shawn yu lin 2008 yang memiliki tingkat
pemantulan cahaya hanya 0.045 persen
Contoh-Contoh Soal
Rumus – Rumus Minimal
Daya Radiasi (Laju energi rata-rata)
P = e Tσ
4
A
Keterangan :
P = daya radiasi (watt = joule/s)
e = emisivitas benda
e = 1 → benda hitam sempurna
A = luas permukaan benda (m2)
T = suhu (Kelvin)
= Konstanta Stefan-Boltzman = 5,67 x 10σ −8 W/mK 4
Hukum Pergeseran Wien
Λ maks
T = C
Keterangan :
λ maks

37. = panjang gelombang radiasi maksimum (m)
C = Konstanta Wien = 2,898 x 10 −3 m.K
T = suhu mutlak benda (Kelvin)
1. Sebuah benda memiliki suhu minimum 27 C dan suhu maksimum 227 C.Tentukan nilai
perbandingan daya radiasi yang dipancarkan benda pada suhu maksimum dan minimumnya!
Pembahasan
Data :
T1= 27 C
C = 300 K
T2= 227 C
C = 500 K
P2/P1= (T2/T1)
4P2/P1= (500/300)
4= (5/3)
4= 625 : 81
2. buah bola sejenis tapi berbeda ukuran memancarkan energi radiasi yang sama besar ke
sekitarnya. Jika bola A berjari-jari r bersuhu T, maka bola B yang berjari-jari 2 r akan bersuhu
….
a. 0,3 T
b. 0,5 T
c. 0,7 T
d. 0,9 T
e. 1,1 T
Jawaban : C
Bahasan :

38. 3. Kemampuan sebuah benda untuk melepas radiasi sangat berdekatan dengan kemampuannya
untuk menyerap radiasi. Pernyataan tersebut menggambarkan gejala fisis yang cocok dengan
salah satu peristiwa berikutnya yaitu :
a. efek fotolistrik
b. efek Compton
c. produksi pasangan
d. produksi sinar-X
e. radiasi benda hitam
Jawaban : E
Bahasan : Kemampuan permukaan suatu benda terhadap melepas dan menyerap radiasi disebut
emisivitas (e).
Pada radiasi benda hitam berlaku :
4. Lampu pijar dapat dianggap berbentuk bola. Jari-jari lampu pijar pertama 3 kali lampu pijar
kedua. Suhu lampu pijar pertama 67 C dan suhu lampu pijar kedua 407 C. Tentukan
perbandingan gaya radiasi lampu pertama terhadap lampu kedua.
Diketahui:
Jari-jari lampu pijar pertama r1 = 3r2
Suhu pijar pertama, T1 = 67 oC = (67+237)K = 340 K
Suhu lampu pijar kedua, T2 = 407oC = 680K
Perbandingan daya radiasi lampu pertama terhadap lampu kedua adalah P1/P2

39. 5. Besarnya perbandingan energi radiasi yang dipancarkan oleh benda yang sama pada suhu 127 oC
dan suhu 527 oC adalah ….
a. 1:2
b. 1:4
c. 1:8
d. 1:10
e. 1:16

40. 6. Permukaan benda pada suhu 37oC meradiasikan gelombang elektromagnetik . Bila nilai konstanta
Wien = 2,898 x 10 −3 m.K, maka panjang gelombang maksimum radiasi permukaaan adalah....
A. 8,898 x 10−6 m
B. 9,348 x 10−6 m
C. 9,752 x 10−6 m
D. 10,222 x 10−6 m
E. 1,212 x 10−6 m
7. Perhatikan diagram pergeseran Wien berikut ini!
Jika suhu benda dinaikkan, maka yang terjadi adalah …
A. Panjang gelombang tetap
B. Panjang gelombang bertambah
C. Panjang gelombang berkurang
D. Frekuensi tetap
E. frekuensi berkurang
Pembahasan:
Dari persamaan hukum pergeseran wien, diperoleh hubungan panjang gelombang dengan suhu
yaitu berbanding terbalik. Ini artinya jika suhu naik berarti panjang gelombang berkurang.
Jawaban: C

41. 8. Frekuensi cahaya tampak 6 . 1014 Hz. Jika h = 6,625 . 10-34 J.s, maka besar energi fotonnya adalah...
A. 1,975 . 10-17 Joule
B. 2,975 . 10-18 Joule
C. 3,975 . 10-19 Joule
D. 4,975 . 10-19 Joule
E. 5,975 . 10-19 Joule
Pembahasan:
Diketahui:
f = 6 . 1014 Hz
h = 6,625 . 10-34 J.s
n = 1
Ditanya: E
Jawab:
E = n . h . f = 1 . 6,625 . 10-34 J.s . 6 . 1014 Hz
E = 3,975 . 10-19 joule
Jawaban: C
9. Intensitas radiasi yang diterima pada dinding dari tungku pemanas ruangan adalah 66,3 W.m−2 .
Jika tungku ruangan dianggap benda hitam dan radiasi gelombang elektromagnetik pada panjang
gelombang 600 nm, maka jumlah foton yang mengenai dinding persatuan luas persatuan waktu
adalah…( h = 6,63 x 10− 34 J.s, c = 3 x 108 m.s−1)
A. 1 x 1019 foton
B. 2 x 1019 foton
C. 2x 1020 foton
D. 5x 1020 foton
E. 5 x 1021 foton
Pembahasan:
Diketahui:
I = 66,3 W/m2
λ = 600 nm = 6 . 10-7 m
h = 6,63 x 10− 34 J.s
c = 3 x 108 m/s

42. Ditanya: n / A.t = ...
10. Perhatikan pernyataan berikut:
1) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh panjang gelombang cahaya yang datang.
2) Intensitas cahaya yang datang tidak menjamin keluarnya elektron dari permukaan logam.
3) Dibawah frekuensi ambang, elektron tetap keluar dari logamnya asal intensitas cahaya yang
datang diperbesar.
Pernyataan yang benar yang berkaitan dengan efek fotolistrik adalah...
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 2
C. 1 dan 3
D. 2 dan 3
E. 3 saja
Pembahasan:
Keluar tidaknya elektron dari logam tergantung frekuensi cahaya yang datang.
Jawaban: B
11. Perhatikan pernyataan berikut:
1) Elektron dapat keluar dari logam saat permukaan logam disinari gelombang elektromagnetik.
2) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh frekuensi cahaya yang datang.
3) Fungsi kerja setiap logam selalu sama.

43. Pernyataan yang benar berkaitan dengan efek fotolistrik adalah...
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 2
C. 1 dan 3
D. 1 saja
E. 3 saja
Pembahasan:
Keluar tidaknya elektron dari logam tergantung frekuensi cahaya yang datang. Fungsi kerja
tergantung jenis logamnya.
Jawaban: B
12. Suatu permukaan logam yang fungsi kerjanya 4 . 10-19 joule disinari cahaya yang panjang
gelombangnya 3300 Ǻ. Tetapan Planck = 6,6 . 10-34 J.s dan cepat rambat cahaya = 3 . 108 m/s,
energi kinetik maksimum elektron adalah...
A. 2,4 . 10-21 joule
B. 1,2 . 10-20 joule
C. 2,0 . 10-19 joule
D. 4,6 . 10-19 joule
E. 6. 10-18 joule
Pembahasan:
Diketahui:
hf0 = 4 . 10-19 joule
λ = 3300 Ǻ = 33 . 10-8 m
h = 6,6 . 10-34 J.s
c = 3 . 108 m/s

44. 13. Elektron bermassa 9,0 x 10−31 kilogram bergerak dengan kecepatan 2,2 x 107 ms−1 (Tetapan Planck
= 6,6 x 10−34 Js) memiliki panjang gelombang de Broglie sebesar.....
A. 3,3 x 10−11 m
B. 4,5 x 10−11 m
C. 5,2 x 10−11 m
D. 6,7 x 10−11 m
E. 8,0 x 10−11 m
14. Perhatikan pernyataan berikut:
1) Peristiwa fotolistrik dapat dijelaskan dengan menganggap cahaya terdiri dari paket-paket energi
2) Peristiwa efek fotolistrik dapat embuktikan bahwa cahaya dapat berperilaku sebagai gelombang
3) Energi elektron yang keluar dari permukaan logam bergantung pada frekuensi

45. 15. Peristiwa efek fotolistrik terjadi pada sekitar daerah inframerah
Pernyataan yang benar tentang efek fotolistrik adalah
A. 1 dan 2
B. 1 dan 3
C. 1 dan 4
D. 2 dan 3
E. 2 dan 4
Jawaban: B
16. Grafik menyatakan hubungan intensitas gelombang (I) terhadap panjang gelombang, pada saat
intensitas maksimum dari radiasi suatu benda hitam sempurna.
Jika konstanta Wien = 2,9 x 10−3 m.K maka panjang gelombang radiasi maksimum pada T1
adalah...
A. 5000 Å
B. 10.000 Å
C. 14.500 Å
D. 20.000 Å
E. 25.000 Å
Pembahasan;
λm = 2,9 x 10−3 m.K / (1727 + 273)
λm = 2,9 x 10−3 m.K / 2000
λm = 14.500 Å
Jawaban: C

46. 17. Pernyataan yang benar tentang efek fotolistik adalah...
A. Peristiwa dapat dijelaskan dengan menganggap cahaya sebagai gelombang
B. Elektron yang keluar dari permukaan logam akan berkurang jika frekuensi cahayanya
diperbesar
C. Intensitas cahaya tidak mempengaruhi energi elektron yang keluar dari permukaan logam
D. Efek fotolistrik terjadi pada daerah inframerah
E. Efek fotolistrik akan terjadi asalka intensitas cahaya yang mengenai logam cukup besar
Jawaban: C
18. Permukaan benda pada suhu 37 C meradiasikan gelombang elektromagnetik . Bila nilai
konstanta Wien = 2,898 x 10 −3 m.K, maka panjang gelombang maksimum radiasi permukaaan
adalah....
A. 8,898 x 10−6 m
B. 9,348 x 10−6 m
C. 9,752 x 10−6 m
D. 10,222 x 10−6 m
E. 11,212 x 10−6 m
Pembahasan:
Diketahui:
T = 37oC = (37 + 273) K = 310 K
Ditanya: λmaks
Jawab:
2,898 . 10-3 m .K λmaks=
λmaks = 9,348 . 10-6 m = T 2,898 . 10-3 m.K 310 K
Jawaban: B

47. 20. Frekuensi cahaya tampak 6 . 1014 Hz. Jika h = 6,625 . 10-34 J.s, maka besar energi fotonnya
adalah...
A. 1,975 . 10-17 Joule
B. 2,975 . 10-18 Joule
C. 3,975 . 10-19 Joule
D. 4,975 . 10-19 Joule
E. 5,975 . 10-19 Joule
Pembahasan:
Diketahui:
f = 6 . 1014 Hz
h = 6,625 . 10-34 J.s
n = 1
Ditanya: E
Jawab:
E = n . h . f = 1 . 6,625 . 10-34 J.s . 6 . 1014
E = 3,975 . 10-19 joule
Jawaban: C
21. Intensitas radiasi yang diterima pada dinding dari tungku pemanas ruangan adalah 66,3 W.m−2 .
Jika tungku ruangan dianggap benda hitam dan radiasi gelombang elektromagnetik pada panjang
gelombang 600 nm, maka jumlah foton yang mengenai dinding persatuan luas persatuan waktu
adalah...( h = 6,63 x 10− 34 J.s, c = 3 x 108 m.s)
A. 1 x 1019 foto
B. 2 x 1019 foton
C. 2 x 1020 foton
D. 5 x 1020 foton

48. E. 5 x 1021 foton
Pembahasan:
Diketahui:
I = 66,3 W/m2
λ = 600 nm = 6 . 10-7 m
h = 6,63 x 10− 34 J.s
c = 3 x 108 m/s
Ditanya: n / A.t = ...
Jawab:
a. Terlebih dahulu hitung f.
vf = λ
f = 0,5 . 1015 Hz
b. Menghitung n / A.t
PI = A
n= A.t
n= 2 . 1020 foton
A.t 3 x 108 m/s c
=
= 6 . 10-7 mλ
n . h . f
E=
= A.t
I= h . f
6,63 x 10- 34 J.s .0,5 . 1015 Hz A.t
66,3 W/m 2
Jawaban: C

49. 22. Perhatikan pernyataan berikut:
1) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh panjang gelombang cahaya yang datang.
2) Intensitas cahaya yang datang tidak menjamin keluarnya elektron dari permukaan logam.
3) Dibawah frekuensi ambang, elektron tetap keluar dari logamnya asal intensitas cahaya yang
datang diperbesar.
Pernyataan yang benar yang berkaitan dengan efek fotolistrik adalah...
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 2
C. 1 dan 3
D. 2 dan 3
E. 3 saja
Pembahasan:
Keluar tidaknya elektron dari logam tergantung frekuensi cahaya yang datang.
Jawaban: B
23. Elektron bermassa 9,0 x 10−31kilogram bergerak dengan kecepatan 2,2 x 107 ms 10−34 Js)
memiliki panjang gelombang de Broglie sebesar.....
A. 3,3 x 10−11
B. 4,5 x 10−11
C. 5,2 x 10−11
D. 6,7 x 10−11
E. 8,0 x 10−11
Pembahasan:
Diketahui:
m = 9,0 x 10−31 kg
v = 2,2 x 107 ms
h = 6,6 x 10−34 Js

50. Ditanya: λ = ...
Jawab:
h= m .v
λ = 3,3 . 10-11 m−1 (Tetapan Planck = 6,6 x mmmmm−16,6 x 10-34 Js9,0 x 10-31 kg . 2,2 x 107
ms-1
Jawaban: A
24. Perhatikan pernyataan berikut:
1) Elektron dapat keluar dari logam saat permukaan logam disinari gelombang elektromagnetik.
2) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh frekuensi cahaya yang datang.
3) Fungsi kerja setiap logam selalu sama.
Pernyataan yang benar berkaitan dengan efek fotolistrik adalah...
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 2
C. 1 dan 3
D. 1 saja
E. 3 saja
Pembahasan:
Keluar tidaknya elektron dari logam tergantung frekuensi cahaya yang datang. Fungsi
kerja tergantung jenis logamnya.
Jawaban: B

51. BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas,
partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Ada beberapa sumber
radiasi yang kita kenal di sekitar kehidupan kita, contohnya adalah televisi, lampu penerangan,
alat pemanas makanan (microwave oven), komputer, dan lain-lain.
Selain benda-benda tersebut ada sumber-sumber radiasi yang bersifat unsur alamiah dan
berada di udara, di dalam air atau berada di dalam lapisan bumi. Beberapa di antaranya adalah
Uranium dan Thorium di dalam lapisan bumi; Karbon dan Radon di udara serta Tritium dan
Deuterium yang ada di dalam air.

52. DAFTAR PUSTAKA
 https://en.wikipedia.org/?title=Wilhelm_Wien
 https://www.academia.edu/6274892/RADIASI_BENDA_HITAM
 http://www.slideshare.net/HuryCanz/makalah-tentang-radiasi?related=1
 http://www.slideshare.net/salsafariza1/makalah-fisika-rbh
 http://www.faktailmiah.com/2010/08/16/radiasi-benda-hitam.html
 http://www.rumus-fisika.com/2015/06/fenomena-radiasi-benda-hitam.html
 http://www.sridianti.com/soal-pembahasan-radiasi-benda-hitam.html