Tugas pendahuluan percobaan Pengukuran Intensitas Radiasi Benda Hitam Sebagai Fungsi Suhu.

TUGAS PENDAHULUAN

PENGUKURAN INTENSITAS RADIASI BENDA HITAM SEBAGAI FUNGSI SUHU (HUKUM STEFAN-BOLTZMANN)

1.      Jelaskan istilah “radiasi benda hitam”. Apakah istilah ini berlaku untuk benda-benda yang tampak hitam saja?

Jawab:

Benda hitam didefinisikan sebagai benda dimana radiasi yang jatuh akan diserap seluruhnya (tidak ada yang dipantulkan). Benda hitam sempurna sukar didapatkan karena benda yang sangat hitam masih mempunyai daya pantul meskipun kecil sekali. Sedangkan radiasi benda hitam adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam. Radiasi ini menjangkau seluruh daerah panjang gelombang. Distribusi energi pada daerah panjang gelombang ini memiliki ciri khusus, yaitu suatu nilai maksimum pada panjang gelombang tertentu.

Dalam fisika, benda hitam (blackbody) adalah sebutan untuk benda yang mampu menyerap kalor (radiasi termal) dengan baik. Radiasi termal yang diserap akan dipancarkan kembali oleh benda hitam dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik, sama seperti gelombang radio dan cahaya. Ketika suhu permukaan benda hitam turun maka radiasi benda hitam bergeser ke arah intensitas yang lebih rendah dan panjang gelombangnya lebih panjang. Meskipun namanya benda hitam, dia tidaklah harus benar-benar hitam karena dia juga memancarkan energi. Suatu lubang kecil pada sebuah dinding berongga dapat dianggap sebagai benda hitam.

2.        Apa yang dimaksud dengan ultraviolet catastrophe? Bagaimana teori kuantum dapat menjelaskan itu?

Jawab:

Dalam fisika, bencana ultraviolet (ultraviolet catastrophe), yang disebut juga “bencana Rayleigh-Jeans”, adalah peramalan klasik, yang dibuat pada akhir abad ke-19, bahwa benda hitam ideal pada kesetimbangan termal akan memancarkan radiasi dengan daya tak hingga. Walaupun ramalan ini terbukti salah berdasarkan pengamatan, ramalan ini merupakan tanda-tanda awal adanya masalah pada fisika klasik. Pada tahun 1900, pemecahan Max Planck terhadap masalah ini bermuara pada bagian-bagian awal mekanika kuantum.

Planck mengemukakan bahwa osilasi atom hanya dapat menyerap atau memancarkan kembali energi dalam bentuk paket (kuanta). Dalam teori Planck, setiap osilator bisa memancarkan atau menyerap enrgi hanya dalam kuantitas perkalian integer dari energi ε. Ramalan ini disebut bencana ultraungu karena radiasi ultraungu memiliki frekuensi tertinggi dari semua radiasi yang dikenal pada saat itu (sinar-X dan sinar gama belum ditemukan). Sejak munculnya istilah ini, istilah yang sama digunakan juga untuk sifat yang mirip, misalnya dalam elektrodinamika kuantum (yang disebut juga: divergensi ultraungu).

3.      Apakah objek yang berbeda di sekitar suhu yang sama, memancarkan jumlah radiasi yang berbeda?

Jawab:

Tidak, karena pemancaran radiasi suatu objek atau benda tidak bergantung pada jenid benda tersebut tapi bergantung pada seberapa tinggi temperatur disekitar benda tersebut. Semakin tinggi temperatur ruangan maka semakin radiasi yang dipancarkan juga akan semakin besar, begitupun sebaliknya.

4.      Faktor apa sajakah yang mempengaruhi pengukuran radiasi termal melalu termopile Moll yang dihubungkan ke CASSY pada kotak V?

Jawab:

Suhu dan Tegangan

Faktor yang mempengaruhi pengukuran radiasi termal yaitu:

1.      Suhu benda

Benda yang lebih tinggi temperaturnya memancarkan radiasi yang lebih banyak.

2.      Sifat permukaan benda

Permukaan yang lebih kasar banyak memancarkan radiasi daripada permukaan yang halus

3.      Bentuk benda atau luas permukaan benda

Permukaan benda yang lebih luas akan memancarkan radiasi yang makin banyak.

4.      Tegangan

Tegangan yang tinggi banyak memancarkan radiasi daripada tegangan yang rendah.