Apa itu benda hitam?
Benda hitam (black body) adalah objek yang menyerap seluruh radiasi elektromagnetik yang jatuh kepadanya, sehingga tidak ada radiasi yang dapat keluar atau dipantulkannya.Apa itu emisivitas benda hitam?
Ini adalah ukuran dari kemampuan suatu benda untuk meradiasikan energi yang diserapnya. Benda hitam sempurna memiliki emisivitas sama dengan 1 (ε=1) sementara objek sesungguhnya memiliki emisivitas kurang dari satu. Emisivitas adalah satuan yang tidak berdimensi.Apa itu dengan radiasi?
Radiasi elektromagnetik adalah radiasi yang tidak memiliki massa. Radiasi ini terdiri dari gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya tampak, sinar-X, sinar gamma dan sinar kosmik. Radiasi partikel adalah radiasi berupa partikel yang memiliki massa, misalnya partikel beta, alfa dan neutron.Apa itu Radiasi benda-hitam
Radiasi benda-hitam adalah salah satu jenis 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.SOAL PENYELESAIAN RADIASI BENDA HITAM
1. Sebuah benda berbentuk bola dengan temperatur 600 K berjari-jari 0,5 meter dan nilai emisivitas 0,8. Diketahui besar konstanta Stefan-Boltzmann $5,67.10^{-8}Watt.^{-1}m.K^{-1}$ .
Tentukan:
a. Besar daya radiasi yang dipancarkan benda adalah;
b. Energi yang dipancarkan benda selama 1 menit !
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
a. Menentukan besar daya yang dipancarkan benda
Besar daya radiasi termal yang dipancarkan oleh benda yang bertemperatur adalah:
\[\\P=e\sigma T^{4}A\\P=0,8.5,67.10^{-8}.(600)^{4}.4\pi \left ( \frac{1}{2} \right )^{2}\\P=184,68Watt\] b. Menentukan besar energi yang dipancarkan benda.
Besar energi adalah daya dikalikan waktu, jadi kita bisa mengambil hasil perhitungan bagian a pada soal ini dikalikan waktu untuk menghitung besar energi yang dipancarkan\[\\E = P.t\\ E = 184,68 x 60\\ E = 11081 Joule\\ E = 11,081 KJoule\]
2. Sebuah benda bertemperatur 300 K memancarkan radiasi panas sebesar R. Besar radiasi panas yang dipancarkan ketika temperatur benda menjadi 400 K adalah ?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
Bandingkanlah daya radiasi pada saat temperartur kedua 400 K dan temperatur pertama 300 K seperti tertulis pada persamaan di bawah ini \[\\\frac{P_{1}}{P_{2}}=\frac{e\sigma T_{1}^{4}A}{e\sigma T_{2}^{4}A}\\\frac{P_{1}}{P_{2}}=\left (\frac{ T_{1}}{T_{2}} \right )^{4}=\left (\frac{ 300}{400} \right )^{4}\\\frac{P_{1}}{P_{2}}=\frac{ 81}{256} \\P_{2}=\frac{ 256}{81}P_{1}\]
3. Sebuah benda memancarkan sinar berwarna kuning ketika dipanaskan pada temperatur tertentu. Panjang gelombang cahaya berwarna kuning adalah 500 nm. Maka dapat dihiutng besar temperatur benda tersebut adalah ?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
Untuk menjawab soal ini kita bisa gunakan konsep pergeseran Wien pada radiasi benda hitam
Kita hitung menggunakan rumus pergeseran Wien:
\[\\\lambda .T=c\\T=\frac{c}{\lambda }\\T=\frac{3.10^{3}}{500.10^{-9} }\\T=6000K\]
4. Sebuah benda pada saat suhu tertentu memancarkan warna merah dengan panjang gelombang warna merah 600 nm, kemudian suhu dinaikan, pancaran sinar dari benda menjadi warna kuning dengan panjang gelombang warna kuning 500 nm. Perbandingan besar temperatur saat benda berwarna kuning dan pada saat benda berwarna merah adalah ?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
Kita gunakan konsep pergeseran Wien pada radiasi benda hitam
Kita buat perbandingan persamaan pergeseran Wien saat temperatur benda berwarna merah dan saat temperatur benda berwarna kuning:
\[\\\lambda .T=c\\T=\frac{c}{\lambda }\\\frac{T_{k}}{T_{m}} =\frac{\lambda _{m}}{\lambda _{k}} =\frac{600}{500}\]
5. Sebuah benda memancarkan radiasi panas dengan daya 66000 watt berwarna biru berpanjang gelombang 450 nm.
Tentukan :
a. Jumlah foton yang dipancarkan setiap detik;
b. Besar energi yang dimiliki oleh setiap foton;c. Besar frekuensi foton !
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
a. Jumlah foton setiap detik
Kita gunakan rumus energi foton \[E=nh\frac{c}{\lambda }\] \[\\E_{L}=E_{f}\\P.t=nh\frac{c}{\lambda }\\n=\frac{P.t.\lambda }{h.c}\\n=\frac{66.000x1x4,5.10^{-7} }{6,6.10^{-34}x3.10^{8}}\\n=1,5.10^{23}\, foton\] b. Energi setiap foton
\[\\E_{L}=h\frac{c}{\lambda }\\E=\frac{6,6.10^{-34}.3.10^{8} }{450.10^{-9}}\\E=4,4.10^{-19}J\\E=2,75eV\] c. frekuensi foton
\[\\f=\frac{c}{\lambda }=\frac{3.10^{8}}{450.10^{-9}}\\f=6,67.10^{14}Hz\]
Masih kurang? ini lagi ya....SOAL DAN PEMBAHASAN RADIASI BENDA HITAM GAMPANG BUANGEEETTT
