228
Fisika untuk SMAMA kelas XII
Bagaimana pemantulan yang terjadi pada cahaya ke- tika dimasukkan ke dalam sebuah kaleng yang pada salah
satu sisinya terdapat sebuah lubang kecil. Kaleng kosong yang dilubangi dapat dikatakan sebagai sebuah benda
hitam.
Mengapa lubang kecil pada kaleng tersebut terlihat gelap walaupun pada siang hari? Perlu Anda ketahui
lubang yang terlihat gelapa pada siang hari disebabkan cahaya yang masuk melalui lubang tersebut dipantulkan
berulang kali di sekitar pantulan, banyaknya kalor energi yang diserap adalah 20 maka setelah sepuluh kali pe-
mantulan kalor yang dibawa oleh cahaya yang keluar dari lubang tinggal sekitar 10 energi mula-mula. Inilah yang
menyebabkan lubang kelihatan hitam, walaupun dinding bagian dalam kaleng mengkilap.
Kerjakanlah dalam buku latihanmu.
1. Suhu tubuh seseorang 36
o
C. Berapakah panjang gelombang di mana radiasi
maksimum terjadi? 2. Pada kisaran suhu berapakah panjang
gelombang maksimum radiasi benda hitam bervariasi dari 600 nm sampai 700 nm
cahaya tampak?
Uji Kemampuan 5.1
3. Dua buah lampu pijar masing-masing memiliki suhu 27
o
C dan 127
o
C dan jari- jari lampu pertama dua kali jari-jari lampu
kedua.
Gambar 5.3
Pergeseran Wien
panjang gelombang 1
2 3
5 10
15
intensitas MWm
2
T
1
= 4.000 K T
2
= 3.000 K T
3
= 2.000 K
B. Pergeseran Wien
Wilhelm Wien, seorang fisikawan Jerman, menemukan suatu hubungan empiris sederhana antara panjang gelom-
bang yang dipancarkan untuk intensitas maksimum sebuah benda dengan suhu mutlaknya T yang dikenal
sebagai hukum pergeseran Wien, yaitu
dengan: C
= tetapan pergeseran Wien Grafik Gambar 5.3 merupakan grafik intensitas panjang
gelombang suatu benda hitam sempurna untuk tiga jenis suhu.
Di unduh dari : Bukupaket.com
229
Radiasi Benda Hitam
Perhatikan pergeseran puncak–puncak spektrum pan- jang gelombang untuk intensitas maksimum
semakin kecil dengan bertambah besarnya suhu. Total energi kalor
radiasi yang dipancarkan sebanding dengan luas daerah di bawah grafik.
Sebuah benda di panaskan sehingga suhunya 5.000 °C. Tentukan panjang gelombang pembawa intensitas radiasi maksimum yang
dipancarkan benda tersebut.
Jawab:
Diketahui: T = 5.000 °C = 5.000 + 273K = 5.273 K Maka,
maks
5.273 = 2.898 × 10
–3
mK
Jadi, panjang gelombang pembawa intensitas radiasi maksimum benda 5,50 × 10
–7
m.
Contoh Soal 5.2
C. Teori Rayleight-Jeans
Rayleight-Jeans menentukan hubungan energi radiasi dengan frekuensi gelombang. Hukum pergeseran Wien
hanya menjelaskan hubungan antara energi radiasi ter- hadap panjang gelombang dengan cara mencari fungsi
matematis yang sesuai dengan kurva spektrum sehingga tidak dapat menjelaskan tentang benda hitam. Raylight
dan Jeans menjelaskan radiasi termal berdasarkan modus vibrasi getaran pada rongga benda hitam. Sesuai den-
gan hukum ekuipartisi energi maka setiap partikel dalam benda hitam akan mempunyai energi untuk setiap derajat
kebebasannya yaitu sebesar:
Suhu mutlak
T bersifat kontinu sehingga energi termal
yang dipancarkannya juga akan bersifat kontinu. Maka, menurut Rayleight-Jeans energi harus bersifat kontinu.
Bentuk grafik yang diperoleh secara teoretis dengan bentuk grafik secara eksperimen berbeda. Hanya akan sesuai untuk
Gambar 5.4
Perbandingan teori Wien, Reyleigh-Jeans, dan Max
Planck untuk menjelaskan radiasi benda hitam.
Energi
panjang gelombang
Teori Wien
Teori Max-Planck Teori Rayleigh-Jeans
Di unduh dari : Bukupaket.com
230
Fisika untuk SMAMA kelas XII
daerah frekuensi yang rendah atau panjang gelombang yang panjang sehingga yang sesuai dengan hasil percobaan
radiasi benda hitam adalah hukum pergeseran Wien.
D. Teori Kuantum Max Planck
