1. Radiasi Benda Hitam
Matahari merupakan sumber kehidupan di bumi. Energi yang dipancarkan matahari membantu
semua tumbuhan berklorofil untuk melakukan fotosintesis. Energi yang dipancarkan oleh
matahari membuat suhu dipermukaan bumi menjadi hangat. Menuuuurut beberapa penelitian
suhu dipermukaan matahari sekitar 6000 o C.
A. Pengertian Radiasi benda hitam
1. Radiasi benda hitam
Hubungan antara banyaknya energy yang dpancarkan dengan dan suhu yang dimiliki suatu
benda , secara sederhana dapat diamati pada kegiatan berolahraga. Pada pagi hari yang cerah
akan terasa adanya kalor yang dipancarkan oleh cahaya matahari ke tubuh, ketika sedang masuk
ruangan akan terasa bahwa suhu ruangan akan meningkat. Ini menunjukkan adanya kalor yang
dipancarkan oleh tubuh terhadap ruangan. Contoh tersebut membuktikan bahwa benda akan
memancarkan radiasi elektromagnetik jika memiliki suhu tinggi. Radiasi elektromagnetik yang
dpancarkan oleh benda disebut Radiasi termal.Benda hitan adalah suatu sisitem yang dapat
menyerap semua radiasi kalor yang mengenai benda atau system tersebut.
2. Intensitas radiasi
Berdasarkan hasil percobaan bahwa intensitas radiasi termal berbanding lurus dengan pangkat
empat suhu benda , semakin tinggi suhu suatu benda , semakin besar pula energy kalor yang
dipancarkan . selain itu energy kalor dan intensitas radiasi termal tergantung pada kondisi,
bentuk dan permukaan yang dimiliki benda. Sehingga berdasarkan Stefan Boltzman intensitas
radiasi termal suatu benda dinyatakan dengan :
Oleh karena intensitas adalah energi yang dipancarkan tiap satuan waktu dan satuan luas,
maka persamaan di atas akan menjadi :
2. Contoh soal :
1. Suhu permukaan benda hitam sempurna adalah 127 oC. tentukan energy kalor persatuan waktu
yang dipancarkan benda hitam sempurna tersebut.
2. Dua lampu pijar masing – masing memiliki suhu 27 oC dan 127 oC sedangkan jari – jari
lampu pertama dua kali jari – jari lampu ke dua. Tentukan perbandingan daya radiasi lampu
pertama terhadap lampu kedua.
3. Hukum Pergeseran Wien
Bila suhu suatu benda terus dinaikkan , intensitas relative dari spectrum cahaya yang
dpancarkannya berubah ini menyebabkan pergeseran dalam warna – warni spectrum cahaya
yang yang teramati yang dapat digunakan untuk menaksir suhu suatu benda. Juga pergeseran
panjang gelombang maksimum (lmaks). Semakin tinggi suhu suatu benda lmaks semakin bergeser
kea rah panjang ggelombang yang lebih pendek. Panjang gelombang intensitas maksimum benda
yang suhunya tinggi lebih pendek dari panjang gelombang intensitas benda yang suhunya
rendah. Gejala pergeseran lmaks pada radiasi benda hitam disebut hukum Pergeseran Wien.
Hukum pergeseran Wien menyatakan hubungan antara panjang gelombang pada intensitas
pancaran maksimum dan Suhu mutlak benda.
3. Contoh soal :
Sebuah benda dipanaskan hingga bersuhu 5000 oC. Tentukan panjang gelombang maksimum
radiasi termal yang dipancarkan benda tersebut.
3. Pendekatan Teori Rayleigh – Jeans
Berdasarkan pendekatan yang dilakukan oleh Rayleigh – Jeans memperoleh perumusan bahwa
intensitas radiasi berbanding terbalik dengan pangkat empat panjang gelombang (l).
Untuk l yang besar , intensitas akan semakin kecil. Jika l mendekati tak hingga maka intensitas
men dekati nol. Tetapi ketika l mendekati nol maka intensitas mendekati nol. Ini merupakan
penyimpangan yang dinamakan penyimpangan Rayleigh – jeans yang sangat jauh ini dinamakan
bencana Ultra violet karena l yang kecil berada pada gelombang ultra violet.
4. Teori Planck
Planck mengemukakan postulat sebagai berikut :
a. Energi yang dipancarkan oleh getaran molekul merupakan paket energy, besarnya energy
dalam setiap paket merupakan kelipatan bilangan bulat suatu besaran E, yaitu :
En = nhf
Keterangan :
n = bilangan asli (bilangan kuantum) (1,2,3, …..)
f = frekwensi getaran (Hz)
h = Konstanta plank (6,626 x 10-34 Js)
1,2,3, …. Disebut tingkat energi
Gagasan planck dianggap sebagai tonggak awal fisika kuantum
