RADIASI BENDA HITAM Oleh: Ernasari ( ) Rahma G.A ( )

Radiasi spektrum suatu benda pada beberapa suhu ▪ Radiasi Thermal adalah pancaran radiasi suatu benda yang disebabkan oleh suhunya. Distribusi intensitas radiasi sebagai fungsi frekuensi atau fungsi panjang gelombang disebut spektrum radiasi thermal. 2

Teori Benda Hitam Sempurna 3 Benda Hitam Sempurna : suatu benda yang dapat menyerap semua cahaya yang sampai di permukaannya. Menurut teori termodinamika benda hitam sempurna jika dipijarkan akan memberikan pancaran total yang maksimum bila dibandingkan dengan benda-benda lain yang sama suhunya. Konsep benda hitam (black body) dapat dijelaskan dengan menggunakan analogi tentang energi yang dipancarkan atau diserap secara sempurna, misalkan dengan menganalisis benda logam yang mempunyai rongga seperti digambarkan sebagai berikut. Benda tersebut diberi sebuah lubang sangat kecil pada dindingnya, dan dinding dalam rongga tersebut bersuhu T.

Teori Pancaran Benda Hitam ▪ Energi yang diserap benda E akan menyebabkan suhu benda T akan mengalami kenaikan. Jika ini berlangsung terus menerus maka akan dicapai keadaan setimbang termal dengan suhu benda T=C= konstan. Jumlah Energi yang diserap (Es) sama dengan jumlah energi yang dipancarkan benda hitam (Ep) 4

Benda Hitam Sempurna 5 kebolehjadian cahaya dapat meninggalkan rongga kecil> lubang tersebut dengan rongga dibagian dalamnya dapat dipandang sebagai benda hitam sempurna. Jika lubang tersebut menjadi pemancar radiasi>pemancarnya memiliki kualitas seperti benda hitam sempurna. Lubang akan menjadi pemancar apabila dinding dalam rongga dinaikan suhunya.

Cahaya atau energi yang dipancarkan memiliki karakteristik benda hitam sempurna karena tidak ada yang diserap kembali oleh rongga. Jadi pancaran oleh lubang yang ada pada dinding suatu rongga logam secara praktis merupakan pancaran oleh suatu benda sempurna hitam. Radiasi spektral (R) pada suhu T, oleh suatu benda sempurna hitam dapat diukur dengan sebuah spektrometer yang dilengkapi detektor gelombang elektromagnetik. Radiasi spektral adalah fungsi frekuensi. 6 Benda Hitam Sempurna

7

Hukum Stefan- Boltzmann) 8

9

10

Hukum Pergeseran Wien ▪ Semakin tinggi temperatur benda hitam maka akan semakin pendek panjang gelombang tempat pancaran maksimum itu terjadi. Grafik hubungan antara intensitas spesifik terhadap panjang gelombang 11

Hukum Pergeseran Wien 12

▪ Berdasarkan teori termodinamika diketahui bahwa dalam keadaan seimbang berlaku hubungan: ▪ Pada keadaan setimbang, di dalam rongga logam akan ada gelombang tegak elektromagnetik, dimana moda gelombang tegak dapat dinyatakan sebagai berikut. 13

▪ Jika digunakan sumbu koordinat Cartesius, berlaku hubungan sebagai berikut: 14

▪ Frekuensi yang diperbolehkan pada ruang kubus 3 dimensi ▪ Jumlah titik dalam 1/8 kulit bola tersebut adalah: 15

16

▪ Energi rata-rata per osilator: ▪ Setiap osilator berkaitan dengan satu moda getar, oleh karena itu rapat energi adalah: ▪ Perbandingan grafik radiansi terhadap frekuensi menurut ▪ Rayleigh-Jeans dan eksperimen 17

Hipotesis Planck 18

19

▪ Penjelasan bentuuk kurva radiasi benda hitam : ▪ a. Pada daerah panjang gelombang yang panjang berlaku relasi : ▪ b. Pada panjang gelombang pendek : 20

▪ SEKIAN DAN TERIMA KASIH 21