radiasi blackbody
Post on 07-Jul-2018
231 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 radiasi blackbody
1/25
tidak dapat dijelaskan dengan teori yang telah
ada pada akhir abad 19. Untuk mendapatkanteori yang cocok, ternyata orang harusmerombak pemikirannya tentang konseptenaga, khususnya tenaga radiasi
RADIASI !"DA #I$A%
-
8/18/2019 radiasi blackbody
2/25
Radiasi $ermal
Radiasi &sinarangelombangelektromagnet' yangdipancarkan suatu
benda akibattemperaturnya
radiasitermal
-
8/18/2019 radiasi blackbody
3/25
Radiasi $ermal
Setiap benda memancarkan radiasi kelingkungannya dan bersamaan dengan itu bendatersebut juga menyerap radiasi darilingkungannya
(aju pemancaran dan penyerapan tenagatersebut tidak harus sama
)ika mula*mula temperaturnya lebih tinggi dari
temperatur lingkungannya, benda tersebut segeramenjadi dingin karena laju pemancaran tenaganyamelebihi penyerapannya. )ika sudah dicapaikesetimbangan termal dengan lingkungannya, lajupemancaran selalu sama dengan laju penyerapannya.
-
8/18/2019 radiasi blackbody
4/25
Radiasi $ermal
Radiasi $ermal
Spektrum
Spektrum+ontinu
Spektrum
aris
-adatdan cair
as
-
8/18/2019 radiasi blackbody
5/25
Radiasi $ermal
-ada umumnya, detail spectrum radiasi termalbergantung pada temperature dan bahanpenyusun benda.
Untuk spektrum yang dihasilkan oleh bendapanas yang disebut benda-hitam(blackbody) hanya bergantung padatemperaturnya. Artinya, pada temperatur
yang sama, semua benda hitam akanmemancarkan radiasi termal denganspektrum yang sama, apapun bahanpenyusunnya.
-
8/18/2019 radiasi blackbody
6/25
Radiasi $ermal
erdasarkan termodinamika, distribusi panjanggelombang spektrumnya hanya bergantungpada temperatur tidak pada jenis bahan benda
Stean &1/09' total energi yang dipancarkanadalah
contoh benda hitam lubang kecil di permukaan
benda panas berongga
-
8/18/2019 radiasi blackbody
7/25
Data !ksperimen Radiasienda*#itam Distribusi spektrum energi
#ukum -ergeseran 2ien
#ukum Stean*olt3man
-
8/18/2019 radiasi blackbody
8/25
Distribusi spektrum energi
radiasi benda*hitam berupa spektrumkontinu dengan tingkat spektrum energimasing*masing komponen, atau masing*
masing pancara4spektrum, tidak samakuat. )ika komponen spektrum energidicirikan dengan frekuensinya,spektrum (pancaran) yang
berfrekuensi sangat rendah memilikitingkat kebersinaran sangat lemah
-
8/18/2019 radiasi blackbody
9/25
Distribusi spektrum energi
Distribusi kebersinaran spectralradiasi benda-hitam pada T
1=1200K,
T2=1500K, T3=1800K, T4=2100K, dan
T5=2400K.
Ket :R(V) = distribusi energi V = nu = frekuensi
Makna grafk:Semakin tinggi
temperaturnyasemakin tinggi pularekuensi padaenergi puncak
-
8/18/2019 radiasi blackbody
10/25
Distribusi spektrum energi
Untuk mempelajari spektrum radiasi didalamrongga atom, dide5nisikan suatu besaran yangdisebut rapat spektrum energi 6 $&7'
$enaga dalam tiap satuan 7olume rongga yangbertemperatur $ dan dihasilkan oleh komponenspektrum yang berrekuensi 7 sampai 78d7 6 $&7'd7
distribusi rapat tenaga secara kualitati sama dengan
distribusi distribusi spektrum energi seperti pada gambarsebelumnya
-
8/18/2019 radiasi blackbody
11/25
#ukum -ergeseran 2ien
selalu ada saturekuensi yang rapattenagannya paling
besar untuktemperature tertentu
Semakin tinggi
temperature semakintinggi pula rekuensiyang tenagannyapaling besar
-
8/18/2019 radiasi blackbody
12/25
#ukum -ergeseran 2ien
)ika
rekuensi spektralenergi maksimumnya
7ma:7ma: ; $
mengingat 7
-
8/18/2019 radiasi blackbody
13/25
#ukum -ergeseran 2ien
-
8/18/2019 radiasi blackbody
14/25
#ukum Stean*olt3man
(uasan di ba@ah gra5k6 $&7' pada ambar =menyatakan tenagatotal di dalam rongga
pada temperaturetertentu. $ampakbah@a semakin tinggitemperature ronggasemakin tinggi pulatenaga totalnya.+enaikan tenaga totalterhadap temperaturetersebut sangat cepat.
-
8/18/2019 radiasi blackbody
15/25
#ukum Stean*olt3man
$enaga total yangdipancarkan persatuan @aktu oleh tiapsatuan luas benda
hitam yang bersuhu $ditemukan oleh Steandan dirumuskan
Rt $B
Dengan C,0 : 1>*/ 2.m*=+ *B. tetapan
Stean*olt3mann.
-
8/18/2019 radiasi blackbody
16/25
Rumusan $eoritis &-enjabarandistribusi rapat tenaga
spectral 6 $&7' 'Radiasi di dalam rongga dijelaskansebagai berikut
-
8/18/2019 radiasi blackbody
17/25
Rumusan $eoritis &-enjabarandistribusi rapat tenaga
spectral 6 $&7' '-enghitungan cacah ragam gelombangtegak dalam rongga &atom' denganrekuensi antara 7 dan 78d7, dilambangi
"&7'd7
dengan 7olume rongga &atom'
-
8/18/2019 radiasi blackbody
18/25
Rumusan $eoritis &-enjabarandistribusi rapat tenaga
spectral 6 $&7' 'Untuk mendapatkan rapat tenaga spectral,langkah selanjutnya adalah menentukantenaga rata*rata tiap ragam EFG. Sebab,
rapat tenaga spectral tidak lain merupakanperkalian tenaga rata*rata tiap ragamdengan cacah ragam yang berrekuensiantara 7 dan 7 8 d7 dibagi 7olume rongga,
yaitu
-
8/18/2019 radiasi blackbody
19/25
Rumusan $eoritis &-enjabarandistribusi rapat tenaga
spectral 6 $&7' '-enghitungan yang dilakukan Rayleighdan )eans menghasilkan E FG k$,dengan k tetapan olt3man yang
nilainya 1,?/ : 1>*=/ ).+ *1. )ika nilai inidimasukkan ke dalam persamaan diatasmaka diperoleh
-
8/18/2019 radiasi blackbody
20/25
Rumusan $eoritis &-enjabarandistribusi rapat tenaga
spectral 6 $&7' ' Data eksperimenmenunjukkan bah@auntuk rekuensi sangattinggi, 6 $&7' bernilai
nolH sementara itumenurut teori Rayleigh* )eans, 6 $&7' bernilai tak
hingga besar.Rayleigh sesuai di frekuensisangat rendahWien sesuai di frekuensitinggi (daerah ultra violet)Planck yang paling benar di
segala frekuensi
-
8/18/2019 radiasi blackbody
21/25
Max Planck
Rumus radiasi benda hitam
dari Planck
( )( )1
18)(
/
5
−
=kT hc
ehc
λ λ π λ µ
panjang gelombang kecepatan cahaya dalam 7akumh tetapan -lanck J,J:1>*?B ).s
$ suhu+ tetapan olt3man 1,?/:1>*=? 4derajat
λ
-
8/18/2019 radiasi blackbody
22/25
Perluasan Rumus
dari Planck
-
8/18/2019 radiasi blackbody
23/25
1. Untuk panjang gelombang
panjang
( )48)( λ π λ µ kT =
sesuai dengan rumusradiasi benda hitamdari Rayleigh-Jeans.
+ merupakan tetapanolt3man 1.?/:1>*=? $ adalah suhu
adalah panjanggelombang
λ
-
8/18/2019 radiasi blackbody
24/25
. Untuk panjang gelombang
pendek
!1"#$ −= xT m
λ
sesuai dengan rumus
pergeseran Wien.
+eterangan %erupakan suatu tetapan
panjang gelombang spectral denganintensitas radiasi maksimum
suhu benda yang memancarkan tenagaradiasi
T m
λ
mλ
T
-
8/18/2019 radiasi blackbody
25/25
!. %enaga Radiasi %otal
4T R σ =
sesuai dengan rumus dariStefan-!lt"man
+eterangan tenaga radiasi yang
dipancarkan per satuan luas persatuan @aktu
tetapan Stean* olt3man yangbesarnya C,J0:1>*/ @att m*= +*B suhu benda hitam
R
σ
T
top related