Radiasi Benda Hitam │Kelas 12 IPA

“ Siang – siang bolong gini kok pakai baju warna hitam?” kalian pernah pasti mendengar celetukan seperti itu. Emang apa yang salah dengan memakai baju warna hitam di saat siang hari yang penting kan terlihat slim dengan fashion berwarna hitam. Eits… buka begitu, It’s oke sebeetulnya mau mengenakan baju warna apa aja hanya saja kamu akan merasa gerah ketika memakai pakaian gelap atau hitam di siang hari.Mengapa demikian? Hal ini karena permukaan benda yang berwarna hitam akan menyerap kalor (radiasi panas) lebih dari benda yang berwarna cerah. Fenomena ini berlaku sama pada radiasi benda hitam lainnya juga. Nah, apa itu radiasi benda hitam? Oke sabar dulu nanti minvin bahas ya sob.

Selain mengenai kaos hitam yang kita kenakan pada siang hari ada juga Matahari. Matahari boleh dianggap benda hitam sempurna karena merupakan pemancar radiasi yang baik sekaligus penyerap panas yang baik. Bagi sebagian besar masyarakat, mendengar kata kuantum barangkali sangat aneh. Nah biar tidak terdengar aneh yuk kita ulas bersama minvin mengenai teori kuantum. Namun pada kesempatan kali ini kita spesifikkan dulu mengenai radiasi benda hitam ya… Check this out!

Radiasi Benda Hitam?

Sebelum kita membahas mengenai pengertian dari radiasi benda hitam, sebaiknya kita membahas terlebih dahulu mengenai apa itu benda hitam yang dimaksud kali ini, apakah benda yang berwarna hitam atau yang lainnya. Benda hitam yang dimaksud disini adalah benda yang buram dan tidak memantulkan cahaya. Tidak memantulkan cahaya, artinya bisa jadi benda ini justru akan menyerap cahaya. Nah, yang di maksud dengan radiasi benda hitam adalah sebuah radiasi elektromagnetik termal yang terjadi di dalam atau di sekitar benda dalam keadaan kesetimbangan termodinamika dengan lingkungannya atau saat ada proses pelepasan dari benda hitam tersebut. Istilah yang lebih mudah kita pahami, radiasi benda hitam ini adalah ketika benda tersebut menyerap dan menahan cahaya kemudian memancarkan radiasi ke sekitarnya sehingga kita bisa merasakannya melalui suhu ataupun perubahan ke warna- warna tertentu.

Mengapa bisa ada radiasi benda hitam bisa terjadi? Benda hitam yang ideal di gambarkan sebagai sebuag rongga hitam yang memiliki lubang- lubang kecil, ketika suatu cahaya memasuki rongga melalui lubang tersebut maka berkas cahaya akan dipantulkan berkali- kali di dalam rongga tersebut dan tidak dapat keluar kembali ke lubang. Dinding- dinding benda yang berwarna hitam akan menyerap cahaya, benda hitam ini akna menyerap cahaya yang suhunya lebih rendah daripada suhu di sekitarnya dan memancarkan cahaya yang suhunya lebih tinggi dari pada suhu di sekitarnya.

Istilah benda hitam di perkenalkan pertama kali oleh Gustav Robert Kirchhoff pada tahun 1862. Benda hitam merupakan sebutan untuk benda yang menyerap seluruh radiasi termal yang diterima, dengan tidak memantulkan cahaya dan tidak memungkinkan cahaya apapun untuk melewati atau keluar dari sisi manapun. Energi yang terserap akan memanas dan memancarkan radiasinya, radiasi ini yang biasa disebut dengan radiasi benda hitam.

Sifat-sifat Radiasi Benda Hitam

Radiasi yang muncul dari benda hitam mungkin berbeda dengan radiasi cahaya. Radiasi benda hitam memiliki sifat tertentu. Sifat- sifat dari radiasi benda hitam ini berasal dari sifat benda hitam itu sendiri. Sifat dari radiasi benda hitam sebenarnya adalah sifat dari spektrum cahaya benda hitam yang sifatnya ideal. Radiasi benda hitam lebih terasa kita rasakan, bukan kita lihat. Beberapa sifat dari spektrum cahaya benda hitam yang ideal antara lain adalah:

Nah itulah beberapa sifat dari spektrum cahaya dari benda hitam yang ideal. Sifat dari radiasi benda hitam itu sendiri. Radiasi benda hitam adalah apa yang dipancarkan dari benda hitam itu sehingga terasa di sekitarnya. Selanjutnya adalah mengenai hukum- hukum mengenai radiasi dari benda hitam.

Hukum Stefan- Boltzmann

Benda hitam maupun benda lainnya yang memancarkan radiasi memiliki laju rata-rata energi atau biasa disebut daya radiasi. Daya radiasi dapat di hitung menggunakan rumus dari hukum Stefan-Boltzmann. Bagaimana cara menghitungnya? Simak penjelasan berikut kuy!

Tahun 1879 seorang fisikawan asal Austria yang bernama Josef Stefan melakukan eksperimen bahwa daya total persatuan luas yang dipancarkan oleh semua benda hitam panas pada semua frekuensi adalah sebanding dengan pangkat empat suhu mutlaknya. Selang beberapa tahun kemudian, berdasarkan teori gelombang elektromagnetik cahaya, Ludwig Boltzmann menurunkan hukum yang di ungkapkan oleh Stefan dari gabungan termodinamika dan persamaan-persamaan Maxwell. Sehingga persamaan tersebut di kenal sebagai Hukum Stefan-Boltzmann. Selanjutnya dari bunyi Hukum Stefan-Boltzmann di atas dapat di rumuskan sebagai berikut:

Hukum Perpindahan Wien

Sobat, tahukah kamu bahwa benda hitam memiliki spektrum yang berbeda ketika dipanaskan? Yup, hal ini karena pengaruh suhu, semakin tinggi suhu pada benda hitam maka spektrumnya akan memiliki panjang gelombang yang pendek pada suatu intensitas maksimum atau biasa disebut Pergeseran Wien. Bagaimana ya terjadinya pergeseran Wien pada radiasi benda hitam? Simak penjelasan minvin yuk!

Hukum perpindahan Wien menjelaskan tentang bagaimana spektrum radiasi benda- benda hitam pada suhu berapapun berkolerasi dengan spektrum pada suhu yang lainnya. Jadi, apabila kita mengetahui bentuk spektrum pada suatu suhu, maka bentuk spektrum pada suhu yang lainnya dapat kita hitung juga. Intensitas dari spektrum dapat dinyatakan sebagai fungsi panjang gelombang ataupun fungsi frekuensi. Sebuah akibat dari hukum perpindahan Wien adalah panjang gelombang ketika instensitas per satuan panjang gelombang dari radiasi yang di hasilkan benda hitam ketika maksimum.

Perubahan warna pada benda menunjukkan perubahan intensitas radiasi benda. Ketika suhu benda berubah, maka intensitas benda akan ikut berubah atau terjadi pergeseran, pergeseran ini dapat digunakan untuk memperkirakan suhu benda atau biasa disebut Pergeseran Wien.

Grafik di atas menunjukkan hubungan intensitas radiasi benda hitam terhadap panjang gelombang pada suhu yang berbeda. Dapat di lihat bahwa ketika suhu benda hitam meningkat, panjang gelombang untuk intensitas maksimum (λ maks) bergeser ke nilai panjang gelombang yang lebih pendek. Berdasarkan percobaan Wien dapat di peroleh persamaan seperti berikut:

Okay sobat, sekarang kamu sudah lebih paham kan apa itu radiasi pada benda hitam? Selain itu kalian juga bisa menghitung daya radiasi benda dengan menggunakan Hukum Stefan-Boltzmann dan pergeseran Wien pada radiasi benda hitam? Mudah bukan? Jangan lupa kalian juga perlu berlatih pengaplikasian pada soal soal ya. Agar lebih memudahkan kalian dalam pengerjaan tugas, kalian bisa memanfaatkan layanan 24 tentor dengan cara join class reguler program di marvin bimbel ya sobat. Daftarkan diri kalian di sini ya sob 🙂

Tinggalkan sebuah komentar

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