Benda hitam yang lebih panas, memancarkan lebih banyak cahaya pada seluruh panjang gelombang.
Spektrum benda hitam adalah tetap (dia memancarkan beberapa cahaya pada seluruh panjang gelombang), dan dia memiliki puncak pada panjang gelombang tertentu. Puncak kurva benda hitam pada sebuah spektrum bergerak ke panjang gelombang yang lebih pendek untuk benda yang lebih panas.
Soal dan Penyelesaian Radiasi Benda Hitam Lengkap
1. Sebuah benda berbentuk bola berjari-jari 0,5 meter dengan nilai emisivitas 0,8 memiliki temperatur 600 K. Diketahui besar konstanta Stefan-Boltzmann σ =5,67x10-8Watt.m-2K-4.
Tentukan :
a. Besar daya radiasi yang dipancarkan benda adalah;
b. Energi yang dipancarkan benda selama 1 menit !
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
a. Daya radiasi$\small \\P=e\sigma A.T^{4}\\P=0,5x5,67.10^{-8}.4\pi r ^{2}.600^{2}\\P=0,5x5,67.10^{-8}.4(3,14) (0,5) ^{2}.600^{2}\\P=184,68Watt$b. Energi yang dipancarkan benda selama 1 menit
$\small \\E=P.t\\E = 184,68 x 60\\ E = 11081 Joule\\ E = 11,081kJ$
2. Sebuah benda bertemperatur 400 K memancarkan radiasi panas sebesar R. Besar radiasi panas yang dipancarkan ketika temperatur benda menjadi 800 K adalah ?
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Bandingkanlah daya radiasi pada saat temperartur 800 K dan temperatur 400 K seperti tertulis pada persamaan di bawah ini$\small \\P_{2}=\left ( \frac{T_{2}}{T_{1}} \right )^{4}P_{1}\\\\P_{2}=\left ( \frac{800}{400} \right )^{4}R\\\\P=\frac{1}{16}R$
3. Sebuah benda memancarkan sinar berwarna kuning ketika dipanaskan pada temperatur tertentu. Panjang gelombang cahaya berwarna kuning adalah 5000 nm. Maka dapat dihiutng besar temperatur benda tersebut adalah ?
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Pergeseran Wien pada radiasi benda hitam
Pergeseran Wien adalah:$\small \\\lambda T=c\\\\ T=\frac{\lambda }{c}\\\\T=\frac{5.10^{-6}}{2,898.10^{-3}}\\\\T=6000K$ 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 Pak Dimpun:
Pergeseran Wien pada radiasi benda hitam
Perbandingan persamaan pergeseran Wien saat temperatur benda berwarna merah dan saat temperatur benda berwarna kuning$\displaystyle \small \frac{T_{m}}{T_{k}}=\frac{\lambda _{k}}{\lambda _{m}}\\\frac{T_{m}}{T_{k}}=\frac{600}{500}=\frac{6}{5}$ 5. Sebuah benda memancarkan radiasi panas dengan daya 6600 watt berwarna biru berpanjang gelombang 450 nm.
Tentukan :
a. Jumlah foton yang dipancarkan setiap detik;
b. Besar energi yang dimiliki oleh setiap foton;
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
a. Jumlah foton:$\displaystyle \small \\E=n.hf\\P.t=n.h\frac{c}{\lambda }\\n=\frac{P.t.\lambda }{hc}\\n=\frac{6600.1.450. 10^{-8}}{6,6.10^{-34}3.10^{8}}\\n=1,5.10^{29}$
b. Energitiap foton$\displaystyle \small \\E=h\frac{c}{\lambda }\\\\E=6,6.10^{-34}\frac{3.10^{8}}{4,5.10}\\\\E=7,67.10^{-19}J$
