RADIASI BENDA HITAM
I.
LATAR
BELAKANG
Teori engenai
fisika kuantum dimulai dengan fenomena radiasi benda hitam. Apabila suatu benda
dipanaskan maka akan tampak mengeluarkan radiasi. Radiasi merupakan perpindahan
kalor melalui fenomena gelombang elektromagnetik(GEM). Fenomena itu sendiri
telah di gunakan dalam berbagai proses.
Dalam keadaan
kesetimbangan, maka cahaya yang di pancarkan akan tersebar dalam sebuah
spectrum frekuensi atau panjang gelombang dan daya yang terpancar yaitu energy
emisi pada panjang gelombang persatuan luas persatuan waktu. Radiasi erat
hubungannya dengan daya serap dan daya pancar gelombang radiasi yang disebut
emissivitas. Rumusan mengenai emisivitas itu sendiri di jelaskan oleh Steffan
Boltzmann. Sehingga perlu di lakukan percobaan ini guna membuktikan hukum
Steffan Boltzmann mengenai radiasi benda hitam.
II.
TUJUAN
Membuktikan
hukum Steffan Boltzmann mengenai radiasi benda hitam.
III.
DASAR
TEORI
Setiap
saat benda selalu memancarkan energy . untuk benda hitam sempurna energy yang
di pancarkan sama dengan energy yang di serapnya. Energy yang di serap benda
ini di selidiki oleh Steffan Boltzmann. Bunyi hukum Steffan Boltzmann adalah
energy yang dipancarkan oleh benda tiap satuan waktu berbanding lurus dengan
pangkat 4 suhu mutlak benda itu:
W
= e σ A T4
W
: energy yang dipancarkan
e
: emisivitas benda
A
: luasan permukaan
T
: suhu mutlak
(Serway,2009)
Permukaan
benda hitam adalah permukaan ideal yang mempunyai sifat-sifat:
1. Benda hitam menyerap semua
energy yang di sengaja (iradiasi) tanpa melihat panjang gelombang dan arah
datangnya sinar.
2. Pada semua temperature dan
panjang gelombang yang diizinkan tidak ada permukaan yang mengahsilkan energy
lebih banyak dibandingkan benda hitam.
3. Walaupun emisis radiasi yang di
hasilakn benda hitam adalah fungsi dari panjang gelombang, tetapi tidak
bergantung pada arah datangnya sinar.
(Singh,2009)
IV.
Alat
dan bahan
1. Bangku penyangga
2. Lampu wolfram
3. Sumber listrik
4. Pengatur tegangan
5. Box hambatan geser
6. Voltmeter
7. Amperemeter
8. Milivoltmeter
9. Thermopile
10. Kabel penghubung
11. Amplifier
V.
Data
percobaan
Menentukan
nilai tetapan Boltzmann
L
: 25 cm
|
Vac (V)
|
Vdc (V)
|
Iac (A)
|
|
30,35
|
1,5
.10-6
|
3,9
. 10-2
|
|
35,67
|
6,5
.10-6
|
4,5
. 10-2
|
|
40,25
|
9,6
.10-6
|
4,7
. 10-2
|
|
45,64
|
2,3
.10-5
|
4,9
. 10-2
|
|
50,71
|
3,3
.10-5
|
5,1
. 10-2
|
|
55,32
|
4,6
.10-5
|
5,3
. 10-2
|
|
60,43
|
5,5
.10-5
|
5,5
. 10-2
|
|
65,12
|
6,9
.10-5
|
5,6
. 10-2
|
|
70,64
|
8,6
.10-5
|
5,8
. 10-2
|
|
75,98
|
10,7
.10-5
|
6,0
. 10-2
|
|
80,54
|
13,3
.10-5
|
6,1
. 10-2
|
|
85,24
|
15,4
.10-5
|
6,3
. 10-2
|
|
90,54
|
17,5
.10-5
|
6,5
. 10-2
|
|
95,14
|
19,8
.10-5
|
6,6
. 10-2
|
|
100,24
|
22,5
.10-5
|
6,8
. 10-2
|
VI.
Pembahasan
Percobaan
mengenai radiasi benda hitam ditujukan untuk membuktikan hukum Steffan
Boltzmann mengenai radiasi benda hitam. Hukum Steffan Boltzmann itu sendiri
menyatakan bahwa energy yang di pancarkan oleh benda tiap satuan waktu
berbanding lurus denagn pangkat 4 suhu mutlak benda itu:
W
= e σ A T4
Prinsip
dari percobaan ini adalah ketika lampu wolfram dinyalakan, memancarkan cahaya
dan panas serta radiasi, kemudian thermopile akan menyerap energy dari radiasi
tersebut. Panas di tangkap oleh ujung sensor thermopile menjadi pulsa listrik
yang sangat kecil. Semakin panas maka akan semakin banyak electron yang
bergerak dan dihasilkan beda tegangan. Tegangan tersebut dikuatkan pada
amplifier sehingga nilainya dapat terbaca pada milivoltmeter DC. Semakin dekat
jarak lampu dengan thermopile maka energy panas yang di serap akan semakin
banyak dantegangan yang di hasilkan juga semakin besar. Hal ini di karenakan
hubungan kesebandingan antara suhu dan tegangan. Thermopile itu sendiri mengubah energy panas
menjadi listrik. Tegangan yang dihasilkan di atur menggunakan dimmer yang
digunakan untuk menvariasi tegangannya. Tegangan di variasi mulai dari 30
hingga 100 volt.
Persamaan
yang digunakan untuk menentukan niali tetapan Boltzmann adalah:
Sehingga
akan di dapat bahwa nilai tetapan Boltzmann adalah 4. Hal ini menunjukkan bahwa
energy yang di pancarkan oleh benda tiap satuan waktu berbanding lurus dengan
pangkat 4 suhu mutlaknya.
VII.
Kesimpulan
Berdasarkan
percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
Hukum
Steffan Boltzmann menyatakan bahwa besarnya kalor persatuan luas sebanding
dengan pangkat 4 suhunya.
Dari
percobaan ini, factor yang mempengaruhi adalah suhu. Dimana suhu kalor ini di
tunjukkan oleh tegangan yang sebanding dengan suhu .
VIII.
Daftar
pustaka
Serway,
Jewett.2009.Fisika untuk Sains dan Tehnik.Jakarta:Salemba
Tehnika
Singh,
R.B.2009.Introduction to Modern Physics.New
Dehli:New Age International
