Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2
128
Contoh Soal
Cahaya matahari sampai ke bumi dengan laju 73.400 kWm
2
. Tentukan berapa suhu permukaan matahari
Penyelesaian:
Diketahui: V
p
= 73.400 kWm
2
= 7,34 . 10
7
Wm
2
V = 5,67 . 10
-8
Wm
2
.K
4
Ditanyakan: T
M
= . . . ? Jawab:
V
p
= V T
M 4
T
M
=
⎛ ⎞
⎜ ⎟
⎝
V
P
V
1 4
T
M
= ⎛
⎞ ⎜
⎟ ⎝
1 4
7 -8
. 7,34 10
. 5,67 10
T
M
= 5.998 K |6.000 K
T
M
= 6.000 K
Kerja Berpasangan
Setelah mempelajari materi dan contoh soal di atas, cobalah menguji pemahamanmu dengan mengerjakan pelatihan berikut ini
P
T
= P
pancar
– P
serap
Dengan memasukkan hukum Stefan-Boltzmann diperoleh total energi yang dipancarkan manusia sebagai berikut.
P
T
= VA e T
4
– T
4
. . . 7.9
Keterangan: T : suhu permukaan tubuh manusia K
T : suhu lingkungan K
A : luas permukaan tubuh manusia m
2
Agar lebih memahami penerapan radiasi benda hitam, pelajarilah dengan saksama contoh soal di bawah ini
Kerjakan bersama teman sebangkumu 1.
Bagian tercerah dari bintang Sirius terletak pada panjang gelombang 2.900 Å. Berapakah suhu permukaan bintang
tersebut?
2. Tentukan suhu permukaan matahari yang memancarkan radiasi
dengan panjang gelombang 5.700 Å dan 5.900 Å
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2
129
Rangkuman
1. Intensitas radiasi oleh benda hitam bergantung pada suhu benda dan dirumuskan
berdasarkan hukum Stefan-Boltzman berikut. I =
V T
4
2. Panjang gelombang pada intensitas maksimum yang dipancarkan suatu benda
berbanding terbalik dengan suhunya. Secara matematis dapat dituliskan: O
maks.
. T = C 3.
Energi gelombang elektromagnetik tidak bersifat kontinu tetapi dipancarkan dan diserap dalam bentuk paket-paket energi diskret yang disebut kuanta dan besarnya
dinyatakan sebagai:
E = n . h . X
4. Suhu permukaan matahari dapat ditentukan dengan rumus berikut.
T
M
= T
B
2
M
D R
5. Radiasi energi yang dipancarkan oleh manusia adalah:
P
T
= V A e T
4
– T
4
3. Dua buah bintang A dan B mempunyai perbandingan jari-jari 2:3.
Jika perbandingan jarak bintang terhadap bumi adalah 2:1, tentukan:
a. perbandingan daya yang dipancarkan kedua bintang, dan
b. perbandingan suhu kedua bintang.
Soal-soal Uji Kompetensi
A. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat
1. Suatu lempengan logam dipanaskan hingga 500 K. Jika konstanta Wien
besarnya 2,878.10
-3
mK maka panjang gelombang pada intensitas maksimum
yang dipancarkan logam tersebut adalah . . . .
a. 5,76 . 10
-6
m d.
8,76 . 10
-6
m b.
6,76 . 10
-6
m e.
9,76 . 10
-6
m c.
7,76 . 10
-6
m 2. Sebatang logam mempunyai emisi-
vitas 0,4. Intensitas radiasi yang dipancarkan logam tersebut pada
suhu 450 K adalah . . . .
a. 580,5 Wm
2
d. 586,5 Wm
2
b. 580,6 Wm
2
e. 586,0 Wm
2
c. 580,7 Wm
2
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2
130
3. Jika sebuah logam memancarkan intensitas radiasi 219,5 Wm
2
pada suhu 100 °C maka emisivitas logam
tersebut adalah . . . . a.
0,1 b.
0,3 c.
0,5 d.
0,2 e.
0,4 4. Panjang gelombang maksimum yang
dipancarkan sebuah logam pada intensitas maksimumnya adalah
4.10
-6
m. Logam tersebut dipanaskan pada suhu . . . .
a. 719,5 K
b. 720 K
c. 718,5 K
d. 718 K
e. 719 K
5. Sebuah elektron berpindah dari n = 1 ke n = 3 dengan memancarkan fre-
kuensi 12 MHz. Energi yang diper- lukan oleh elektron adalah . . . .
a. 7,59 . 10
-24
J b.
7,59 . 10
-25
J c.
7,59 . 10
-26
J d.
7,59 . 10
-27
J e.
7,59 . 10
-28
J 6. Laju radiasi matahari yang suhu
permukaannya 4.500 K adalah . . . . a.
25,23 kWm
2
b. 25,23 MWm
2
c. 22,35 MWm
2
d. 23,25 kWm
2
e. 23,25 MWm
2
7. Jarak bumi dengan suatu bintang yang berjari-jari 2 . 10
3
m adalah 4 . 10
19
m. Jika suhu permukaan bumi 300 K
maka suhu permukaan bintang tersebut adalah . . . .
a. 6 . 10
4
K d.
16 . 10
5
K b.
6 . 10
5
K e.
1,5 . 10
5
K c.
16 . 10
4
K 8. Seseorang mempunyai emisivitas 0,3
dan luas permukaan 1,75 m
2
. Jika suhu
orang tersebut 309 K dan suhu ling- kungan 295 K maka radiasi yang di-
pancarkan orang tersebut adalah . . . . a.
4,593 Wm
2
b. 4,593 kWm
2
c. 45,93
MWm
2
d. 45,93 kWm
2
e. 4,593 Wm
2
B. Kerjakan soal-soal berikut dengan tepat
1. Jika matahari dianggap sebagai benda
hitam dengan suhu permukaan fotosfer sebesar 5.000 K, tentukan-
lah energi radiasi yang dipancarkan matahari per satuan luas permukaan-
nya tiap sekon
2. Suatu logam dipanaskan hingga
intensitas panjang gelombang maksi- mumnya berada pada daerah cahaya
tampak dengan panjang gelombang 4.000 angstrom. Jika konstanta Wien
sama dengan 2,878.10
-3
mK, tentukan- lah suhu permukaan logam tersebut
3. Sebuah logam yang mempunyai
emisivitas 0,6 dipanaskan hingga suhu 750 K. Tentukan:
a.
intensitas radiasi yang dipancar- kan, dan
b. panjang gelombang pada inten-
sitas maksimum. 4.
Dua bintang X dan Y mempunyai perbandingan jari-jari 4 : 3. Jika per-
bandingan jarak bintang terhadap bumi adalah 1 : 3, tentukan:
a. perbandingan daya yang di-
pancarkan kedua bintang, dan b.
perbandingan suhu kedua bintang. 5.
Seseorang yang mempunyai luas permukaan 1,6 m
2
memancarkan radiasi sebesar 20 Wm
2
. Jika suhu tubuh orang tersebut 309 K dan suhu
lingkungan 293 K, berapakah emisi- vitas orang tersebut?
