Bab Radiasi Benda Hitam ---->> FISIKA Sem.2

MATERI :

RADIASI BENDA HITAM

Beberapa Pengamatan

Setiap benda akan memancarkan cahaya bila dipanaskan, contoh besi yang dipanaskan.Warna yang terpancar tidak bergantung pada jenis bahan atau warna asalnya, melainkan pada temperaturnya semata. di  samping cahaya tampak, benda tersebut juga memancarkan radiasi infra merah.

Radiasi juga tetap terjadi bila benda yang digunakan berwarna hitam (mis: karbon).

Radiasi baru melemah jika benda didinginkan sampai mendekati temperatur mutlak (0 kelvin).

Beberapa Pengamatan Lebih Jauh

Radiasi cahaya tampak hanya merupakan bagian kecil saja dari radiasi keseluruhan terdapat suatu maksima untuk setiap temperatur bahan, lamda_maks.

Perumusan

W. Wien merumuskan bahwa terjadi pergeseran maksima l_maks sesuai perumusan 

lmaks T = 2.898 x10-3 m K

Hubungan di atas dikenal sebagai hukum pergeseran Wien tahun 1896 Wien mengemukakan per-samaan sebaran radiasi  m_l(T) =A l^-5e-^{B/ lT}

Pertanyaan

Menurut Anda, manakah yang benar dari pernyataan berikut:

•Suatu lampu bola menyala/bercahaya karena filamennya dipanaskan

^•Suatu lampu bola menjadi panas karena filamennya menyala

DUALISME PARTIKEL GELOMBANG

Beberapa Pengamatan

•Partikel dan gelombang sejak lama dikenal sebagai dua kuantitas yang berbeda dan sama sekali tidak berhubungan

Elektron dikenal sebagai partikel bermuatan negatif dan menjadi penghantar listrik dalam logam 

Cahaya dikenal sebagai radiasi gelombang EM dari benda yang dipanaskan

Hipotesis de Broglie

Berdasarkan keyakinan akan adanya simetri di alam, Louis de Broglie (1924) mengusulkan suatu hipotesis bahwa partikel dan gelombang EM saling berinteraksi

Gelombang EM memiliki beberapa sifat yang mirip partikel

Kumpulan partikel juga menunjukkan perilaku sebagai gelombang EM

De Broglie mengusulkan suatu hubungan antara panjang gelombang l dengan momentum partikel p = mv sebagai:

lamda = h/p

•dengan h adalah konstanta Planck = 6.626 x 10^-34 J sec.

Manfaat dari hubungan de Broglie

Hubungan de Broglie, merupakan “jembatan” yang menghubungkan sifat partikel dari gelombang dan sifat gelombang dari partikel

Sifat dominan yang muncul adalah salah satu (tidak pernah keduanya tampil bersamaan)

Ini dikenal sebagai “dualisme partikel gelombang”

Aplikasi hubungan de Broglie

Efek Fotolistrik adalah percobaan yang menampilkan sifat partikel dari gelombang cahaya

Difraksi elektron adalah percobaan yang menampilkan sifat gelombang dari partikel

EFEK FOTOLISTRIK

Efek Fotolistrik

Cahaya tampak dikenal sebagai salah satu bagian dari radiasi gelombang EM

P. Lenard (1902) melakukan percobaan yang membuktikan bahwa gelombang cahaya memiliki sifat seperti partikel

Albert. Einstein (1905) mengemukakan teori efek fotolistrik

•partikel pembawa energi disebut foton

Efek Fotolistrik

Cahaya biru monokromatik diarahkan pada elektroda negatif

Arus listrik akan mengalir dan terbaca di pengukur arus

Cahaya merah monokromatik diarahkan pada elektroda negatif

Arus listrik tidak akan mengalir atau terbaca di pengukur arus

SOAL-SOAL :


1. Suatu permukaan logam dengan emisivitas 0,5 dipanaskan hingga 400 K.
    Tentukanlah:
    a. intensitas energi radiasi yang dipancarkan, dan
    b. panjang gelombang pada intensitas maksimumnya.


2. Sepotong logam yang mempunyai emisivitas 0,3 dipanaskan hingga 500 K.
    Tentukan:
    a. intensitas radiasi yang dipancarkan, dan
    b. panjang gelombang pada intensitas maksimum.


3. Cahaya matahari sampai ke bumi dengan laju 73.400 kW/m2. Tentukan berapa suhu permukaan matahari!


4. Bagian tercerah dari bintang Sirius terletak pada panjang gelombang 2.900 Å.
    Berapakah suhu permukaan bintang tersebut?


5. Tentukan suhu permukaan matahari yang memancarkan radiasi dengan panjang gelombang 5.700 Å dan  5.900 Å!


6. Dua buah bintang A dan B mempunyai perbandingan jari-jari 2:3.
    Jika perbandingan jarak bintang terhadap bumi adalah 2:1,
    tentukan:
    a. perbandingan daya yang dipancarkan kedua bintang, dan
    b. perbandingan suhu kedua bintang.


7. Suatu lempengan logam dipanaskan hingga 500 K. Jika konstanta Wien besarnya 2,878.10-3 mK maka  panjang gelombang pada intensitas maksimum yang dipancarkan logam tersebut adalah . . . .
     a. 5,76 . 10-6 m                        d. 8,76 . 10-6 m
     b. 6,76 . 10-6 m                        e. 9,76 . 10-6 m
     c. 7,76 . 10-6 m


8. Sebatang logam mempunyai emisivitas 0,4. Intensitas radiasi yang dipancarkan logam tersebut pada suhu 450 K adalah . . . .
    a. 580,5 W/m2                          d. 586,5 W/m2
    b. 580,6 W/m2                          e. 586,0 W/m2
    c. 580,7 W/m2


9. Jika sebuah logam memancarkan intensitas radiasi 219,5 W/m2 pada suhu 100 °C maka emisivitas logam
tersebut adalah . . . .
   a. 0,1
   b. 0,3
   c. 0,5
   d. 0,2
   e. 0,4


10. Panjang gelombang maksimum yang dipancarkan sebuah logam pada intensitas maksimumnya adalah 4.10-6 m. Logam tersebut dipanaskan pada suhu . . . .
   a. 719,5 K
   b. 720 K
   c. 718,5 K
   d. 718 K
   e. 719 K


Disusun oleh Pandu XII IA 1/18 dan Nindya XII IA 1/06