radiasi blackbody

8/18/2019 radiasi blackbody

1/25

tidak dapat dijelaskan dengan teori yang telah

ada pada akhir abad 19. Untuk mendapatkanteori yang cocok, ternyata orang harusmerombak pemikirannya tentang konseptenaga, khususnya tenaga radiasi

RADIASI !"DA #I$A%


2/25

Radiasi $ermal

Radiasi &sinarangelombangelektromagnet' yangdipancarkan suatu

benda akibattemperaturnya

radiasitermal


3/25

Radiasi $ermal

Setiap benda memancarkan radiasi kelingkungannya dan bersamaan dengan itu bendatersebut juga menyerap radiasi darilingkungannya

(aju pemancaran dan penyerapan tenagatersebut tidak harus sama

)ika mula*mula temperaturnya lebih tinggi dari

temperatur lingkungannya, benda tersebut segeramenjadi dingin karena laju pemancaran tenaganyamelebihi penyerapannya. )ika sudah dicapaikesetimbangan termal dengan lingkungannya, lajupemancaran selalu sama dengan laju penyerapannya.


4/25

Radiasi $ermal

Radiasi $ermal

Spektrum

Spektrum+ontinu

Spektrum

aris

-adatdan cair

as


5/25

Radiasi $ermal

-ada umumnya, detail spectrum radiasi termalbergantung pada temperature dan bahanpenyusun benda.

Untuk spektrum yang dihasilkan oleh bendapanas yang disebut benda-hitam(blackbody) hanya bergantung padatemperaturnya. Artinya, pada temperatur

yang sama, semua benda hitam akanmemancarkan radiasi termal denganspektrum yang sama, apapun bahanpenyusunnya.


6/25

Radiasi $ermal

erdasarkan termodinamika, distribusi panjanggelombang spektrumnya hanya bergantungpada temperatur tidak pada jenis bahan benda

Stean &1/09' total energi yang dipancarkanadalah

contoh benda hitam lubang kecil di permukaan

benda panas berongga


7/25

Data !ksperimen Radiasienda*#itam Distribusi spektrum energi

#ukum -ergeseran 2ien

#ukum Stean*olt3man


8/25

Distribusi spektrum energi

radiasi benda*hitam berupa spektrumkontinu dengan tingkat spektrum energimasing*masing komponen, atau masing*

masing pancara4spektrum, tidak samakuat. )ika komponen spektrum energidicirikan dengan frekuensinya,spektrum (pancaran) yang

berfrekuensi sangat rendah memilikitingkat kebersinaran sangat lemah


9/25


Distribusi kebersinaran spectralradiasi benda-hitam pada T

1=1200K,

T2=1500K, T3=1800K, T4=2100K, dan

T5=2400K.

Ket :R(V) = distribusi energi V = nu = frekuensi

Makna grafk:Semakin tinggi

temperaturnyasemakin tinggi pularekuensi padaenergi puncak


10/25


Untuk mempelajari spektrum radiasi didalamrongga atom, dide5nisikan suatu besaran yangdisebut rapat spektrum energi 6 $&7'

$enaga dalam tiap satuan 7olume rongga yangbertemperatur $ dan dihasilkan oleh komponenspektrum yang berrekuensi 7 sampai 78d7 6 $&7'd7

distribusi rapat tenaga secara kualitati sama dengan

distribusi distribusi spektrum energi seperti pada gambarsebelumnya


11/25


selalu ada saturekuensi yang rapattenagannya paling

besar untuktemperature tertentu

Semakin tinggi

temperature semakintinggi pula rekuensiyang tenagannyapaling besar


12/25


)ika

rekuensi spektralenergi maksimumnya

7ma:7ma: ; $

mengingat 7


13/25



14/25

#ukum Stean*olt3man

(uasan di ba@ah gra5k6 $&7' pada ambar =menyatakan tenagatotal di dalam rongga

pada temperaturetertentu. $ampakbah@a semakin tinggitemperature ronggasemakin tinggi pulatenaga totalnya.+enaikan tenaga totalterhadap temperaturetersebut sangat cepat.


15/25

#ukum Stean*olt3man

$enaga total yangdipancarkan persatuan @aktu oleh tiapsatuan luas benda

hitam yang bersuhu $ditemukan oleh Steandan dirumuskan

Rt $B

Dengan C,0 : 1>*/ 2.m*=+ *B. tetapan

Stean*olt3mann.


16/25

Rumusan $eoritis &-enjabarandistribusi rapat tenaga

spectral 6 $&7' 'Radiasi di dalam rongga dijelaskansebagai berikut


17/25


spectral 6 $&7' '-enghitungan cacah ragam gelombangtegak dalam rongga &atom' denganrekuensi antara 7 dan 78d7, dilambangi

"&7'd7

dengan 7olume rongga &atom'


18/25


spectral 6 $&7' 'Untuk mendapatkan rapat tenaga spectral,langkah selanjutnya adalah menentukantenaga rata*rata tiap ragam EFG. Sebab,

rapat tenaga spectral tidak lain merupakanperkalian tenaga rata*rata tiap ragamdengan cacah ragam yang berrekuensiantara 7 dan 7 8 d7 dibagi 7olume rongga,

yaitu


19/25


spectral 6 $&7' '-enghitungan yang dilakukan Rayleighdan )eans menghasilkan E FG k$,dengan k tetapan olt3man yang

nilainya 1,?/ : 1>*=/ ).+ *1. )ika nilai inidimasukkan ke dalam persamaan diatasmaka diperoleh


20/25


spectral 6 $&7' ' Data eksperimenmenunjukkan bah@auntuk rekuensi sangattinggi, 6 $&7' bernilai

nolH sementara itumenurut teori Rayleigh* )eans, 6 $&7' bernilai tak

hingga besar.Rayleigh sesuai di frekuensisangat rendahWien sesuai di frekuensitinggi (daerah ultra violet)Planck yang paling benar di

segala frekuensi


21/25

Max Planck

Rumus radiasi benda hitam

dari Planck

( )( )1

18)(

/

5

−

=kT hc

ehc

λ λ π λ µ

panjang gelombang kecepatan cahaya dalam 7akumh tetapan -lanck J,J:1>*?B ).s

$ suhu+ tetapan olt3man 1,?/:1>*=? 4derajat

λ


22/25

Perluasan Rumus

dari Planck


23/25

1. Untuk panjang gelombang

panjang

( )48)( λ π λ µ kT =

sesuai dengan rumusradiasi benda hitamdari Rayleigh-Jeans.

+ merupakan tetapanolt3man 1.?/:1>*=? $ adalah suhu

adalah panjanggelombang

λ


24/25

. Untuk panjang gelombang

pendek

!1"#$ −= xT m

λ

sesuai dengan rumus

pergeseran Wien.

+eterangan %erupakan suatu tetapan

panjang gelombang spectral denganintensitas radiasi maksimum

suhu benda yang memancarkan tenagaradiasi

T m

λ

mλ

T


25/25

!. %enaga Radiasi %otal

4T R σ =

sesuai dengan rumus dariStefan-!lt"man

+eterangan tenaga radiasi yang

dipancarkan per satuan luas persatuan @aktu

tetapan Stean* olt3man yangbesarnya C,J0:1>*/ @att m*= +*B suhu benda hitam

R

σ

T

radiasi blackbody

Documents