KEGIATAN. 12 RADIASI BENDA HITAM
Dalam kegiatan 11 telah dijelaskan bahwa mekanika Newton harus diganti dengan teori relativitas khusus Einstein jika kita membahas tentang kecepatan partikel
yang berada dalam orde kecepatan cahaya. Walaupun pada awal abad ke-20 banyak persoalan dapat dijelaskan dengan menggunakan teori relativitas, namun masih banyak
lagi hasil-hasil percobaan dan persoalan-persoalan teoritis yang belum terjawab. Penggunaan teori fisika klasik gagal total untuk menjelaskan masalah-masalah tersebut.
Misalnya, fisika klasik yang menganggap cahaya sebagai gelombang, gagal menjelaskan fenomena spektrum radiasi benda hitam. Pada tahun 1900 Max Planck dalam upaya
menemukan rumusan untuk menjelaskan spektrum radiasi benda hitam menyatakan suatu anggapan yang benar-benar radikal pada saat itu. Dia menyatakan bahwa cahaya dapat
dianggap sebagai aliran partikel yang terdiri dari paket-paket energi yang disebut foton. Teori Max Planck ini merupakan awal lahirnya teori kuantum.
a. Tujuan
Setelah mempelajari modul ini Anda diharapkan dapat: menganalisis dan menginterpretasi data empiris tentang radiasi benda hitam.
memformulasikan hipotesis Planck. memformulasikan hukum pergeseran Wien dan hukum Stefan-Boltzmann
berdasarkan hipotesis Planck. Pelajarilah modul ini secara cermat agar tujuan-tujuan tersebut dapat tercapai.
b. Uraian Materi dan Contoh
1. Radiasi Termal
Pernahkah Anda memperhatikan proses pengelasan pagar? Bagian pagar yang akan disambung dilas akan dipanaskan terlebih dahulu. Ketika suatu bagian besi
dipanaskan, tampak suatu saat bagian besi yang dipanaskan itu berubah warnanya menjadi kemerahan. Mengapa? Sebenarnya, yang kita lihat adalah cahaya yang
dipancarkan oleh besi tersebut pada keadaan panas. Pada keadaan bertemperatur tinggi, besi memancarkan cahaya yang dapat kita lihat. Pancaran cahaya yang tergantung pada
1
temperatur ini disebut radiasi termal. Radiasi termal suatu permukaan bahan adalah radiasi yang dipancarkan oleh suatu permukaan. Radiasi termal selalu ada pada
temperatur berapa saja. Tetapi, tidak semua radiasi termal dapat diamati oleh kita. Selain dapat memancarkan radiasi, suatu permukaan bahan juga dapat menyerap
radiasi. Kemampuan suatu bahan dalam menyerap dan memancarkan radiasi tidak sama. Ketika kita hendak berjalan-jalan di luar rumah pada cuaca sangat cerah, mana yang akan
kita pilih pakaian hitam atau putih? Kita merasa lebih nyaman menggunakan pakaian berwarna putih. Mengapa? Karena warna putih lebih sedikit menyerap radiasi. Jika kita
menggunakan pakaian berwarna hitam, pakaian itu menyerap radiasi lebih banyak sehingga kita akan merasa lebih gerah kepanasan.
Benda yang mudah menyerap radiasi, mudah pula memancarkan radiasi. Benda yang sukar
menyerap radiasi juga akan sukar memancarkan radiasi. Benda yang dapat menyerap seluruh radiasi
yang dikeluarkannya disebut sebagai benda hitam. Adakah benda yang berkelakuan sebagai benda
hitam? Jawabnya adalah tidak ada. Benda hitam dimodelkan sebagai suatu rongga dengan celah
bukaan yang sangat kecil. Jika ada radiasi yang masuk ke dalam rongga melalui lubang, radiasi
tersebut akan dipantulkan berulang-ulang oleh dinding dalam rongga hingga terserap habis
energinya. Tidak ada radiasi yang terpantul memancar keluar lubang karena lubang sangat
kecil. Jadi, rongga berlubang kecil ini berkelakuan sebagai benda hitam karena dapat menyerap seluruh radiasi yang diterimanya. Demikian pula jika rongga ini memancarkan
radiasi, tidak ada radiasi yang kembali ke rongga. Dengan demikian, rongga juga akan memancarkan seluruh energi yang dikeluarkannya.
2. Laju Energi Kalor Radiasi Pada Suatu Permukaan Intensitas radiasi
