A. Radiasi Termal
Radiasi merupakan proses perpindahan kalor yang tidak membutuhkan medium. Radiasi termal merupakan radiasi gelombang elektromagnetik berupa gelombang inframerah dari suatu benda bersuhu lebih panas. Peristiwa inilah yang mengakibatkan munculnya rasa hangat dikala kita berada di bersahabat suatu benda yang suhunya lebih tinggi dibanding suhu badan kita.| E = e.σ.T4 A.t |
Keterangan :
e = emisivitas benda (0 ≤ e ≤ 1)
σ = tetapan Stefan - Boltzmann (5,67 x 10-8 W/m2.K4)
T = suhu mutlak benda (K)
Dari persamaan di atas sanggup dilihat beberapa faktor yang menghipnotis radiasi termal. Faktor-faktor tersebut antaralain suhu benda, luas permukaan benda, sifat permukaan benda, dan jenis materialnya. Semakin tinggi suhu benda maka semakin besar radiasi termal yang dipancarkannya.
B. Laju Radiasi Energi Termal
Laju radiasi termal disebut daya radiasi. Secara matematis, daya radiasi merupakan hasil bagi energi radiasi dengan waktu. Laju radiasi energi termal suatu benda berbanding lurus dengan luas benda dan pangkat emat suhu mutlaknya.| P = E/t |
| P = e.σ.A.T4 |
Intensitas Radiasi merupakan perbandingan antara besar laju radiasi energi termal dengan luasan yang ditembus oleh radiasi. Secara matematis relasi tersebut dinyatakan dengan rumus di bawah ini:
|
Ao = luasan yang ditembus oleh radiasi kalor (seringnya berupa luasan bola 4π.R2)
Benda hitam tepat mempunyai nilai e = 1.
C. Radiasi Benda Hitam
Pada dasarnya tidak ada benda yang hitam sempurna. Pendekatan mudah yang sering dipakai sebagai pola benda hitam antaralain lubang kecil yang menuju sebuah rongga. Berikut rumus energi, daya dan intensitas radiasi benda hitam.| E = e σ A T4 . t P = e σ A T4 I = e σ T4 |
Keterangan :
E = energi radiasi (J)
P = daya radiasi (W)
I = intensitas radiasi (W/m2)
e = emisivitas materi (0 < e < 1)
σ = tetapan Stefan-Boltzmann (5,67 x 10-8 W/m2 .K4)
T = suhu mutlak (K).
Baca juga : Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Elektromagnetik.
D. Teori Spektrum Radiasi Benda Hitam
Rayleigh dan James Jeans mengusulkan sebuah teori sederhana yang mengambarkan bentuk spektrum radiasi benda hitam. Keduanya menurunkan rumus distribusi intensitas yang sukses mengambarkan spektrum radiasi benda hitam untuk panjang gelombang besar namun gagal pada panjang gelombang yang kecil.
#2 Teori Wien
Wien mengusulkan sebuah model yang menganggap bahwa benda hitam menyerupai sebuah silinder berisi radiasi benda hitam dimana dinding silinder bersifat pemantul sempurna. Melalui percobaannya Wien berhasil menjelaskan distribusi intensitas untuk panjang gelombang pendek, namun gagal untuk panjang gelombang yang panjang.
#3 Teori Planck
Molekul-molekul yang bergetar akan memancarkan energi diskrit sebesar :
| En = n.h.f |
Besar energi tiap foton:
| E = h.f |
Keterangan :
n = bilangan lingkaran positif : 1,2,3,....yang dinamakan bilangan kuantum.
f = frekuensi getaran molekul-molekul
h = tetapan Planck, yang besarnya : h = 6,63 x 10-34 Js.
E. Hukum Pergeseran Wien
"Jika suhu benda dinaikkan maka panjang gelombang yang menghasilkan Intensitas pancar maksimum bergeser semakin kecil".
Hukum Wien mencoba mengamati relasi antara panjang gelombang pada intensitas maksimum (i maks) degan suhu yang diamati. Dari hasil pengamatan diperoleh bahwa panjang gelombang (i makx) berbanding terbalik dengan suhu benda.
Dari grafik sanggup dirumuskan (pergeseran Wien) :
| λmaks . T = C |
Keterangan :
λmaks = panjang gelombang pada intensitas maksimum (m)
T = suhu mutlak benda (K)
C = konstanta Wien = 2,898 x 10-3 mK.
Baca juga : Jenis-jenis Radiasi Zat Radioaktif.
Demikianlah kumpulan rumus dan rangkuman teori ihwal radiasi benda hitam yang sanggup edutafsi bagikan, agar sanggup membantu proses pembelajaran. Jika rumus dan rangkuman tersebut bermanfaat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share yang tersedia. Terimakasih.
