Pernahkah kau mendengar percekapakan,”Jangan menggunakan baju warna hitam di siang hari, nanti akan panas.” Lalu, apakah benar baju warna hitam akan menyerap panas daripada warna yang lain? Hal ini sebenarya berkaitan dengan radiasi benda hitam. Kita tahu bahwa warna itu bermacam-macam. Warna juga mempunyai kemampuan untuk memancarkan radiasi.
Salah satu warna yang mempunyai kesanggupan absorpsi cahaya yang paling baik adalah warna hitam. Oleh alasannya adalah itu bila kita memakai baju hitam disiang hari akan terasa lebih panas dibandingkan dengan memakai baju putih. Itu tadi merupakan fenomena radiasi benda hitam, nah kemudian apa bekerjsama radiasi hitam itu menurut ilmu fisika. Mari simak penjelasan berikut ini.
Pengertian Radiasi Benda Hitam
Dalam fisika, benda hitam ialah suatu objek ideal dengan penyerap cahaya yang sempurna dan permukaan non reflektif (tidak memantulkan cahaya) sehingga benda hitam menyerap seluruh radiasi elektromagnetik yang jatuh kepadanya. Tidak ada radiasi yang mampu keluar atau dipantulkannya. Namun, dalam fisika klasik, secara teori benda hitam haruslah juga memancarkan seluruh panjang gelombang energi yang mungkin ada alasannya cuma dari sinilah energi benda itu mampu diukur.
Emisi radiasi diukur benda hitam bergantung pada suhu permukaannya dan tidak ada yang lain. Objek semacam ini nampak seperti abstraksi teoritis, tetapi pada kenyataannya benda hitam adalah versi yang baik untuk banyak sekali macam fenomena mulai dari bintang-bintang hingga filamen-filamen lampu pijar. Hasilnya, radiasi benda hitam ialah subjek untuk studi yang lebih intens di tahun 1800-an.
Para ilmuwan seperti Balfour Stewart dari Skotlandia dan Gustav Kirchhoff asal Jerman menunjukkan bagaimana benda-benda hitam mengelurkan radiasi melintasi aneka macam panjang gelombang dan energi di kurva benda hitam yang bentuk dan posisinya tepat bergantung cuma pada suhu permukaan menurut suatu hubungan yang dikenal sebagai hukum Stephan-Boltmann. Dengan mengukur energi dari suatu benda hitam di panjang gelombang tertentu, kita bisa mengetahui suhu permukaannya.
Istilah “benda hitam” pertama kali diperkenalkan oleh Gustav Robert Kirchoff pada tahun 1862. Cahaya yang dipancarkan oleh benda hitam disebut radiasi benda hitam. Benda hitam ialah benda yang bisa menyerap energi yang diterimanya dengan tepat dan mampu pula memancarkan energi yang dimilikinya. Nah, radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam kita namakan radiasi benda hitam.
Meskipun namanya benda hitam, beliau tidak lah mesti betul-betul hitam alasannya beliau juga memancarkan energi. Jumlah dan jenis radiasi elektromagnetik yang dipancarkan bergantung pada suhu benda hitam tersebut. Benda hitam dengan suhu dibawah sekitar 200 Kelvin hampir semua energinya dipancarkan dalam bentuk gelombang inframerah, sangat sedikit dalam panjang gelombang tampak. Semakin tinggi temperatur, semakin banyak energi yang dipancarkan dalam panjang gelombang tampak dimulai dari merah, jingga, kuning, dan putih.
Energi yang di Radiasikan Benda Hitam
Seperti yang sudah diterangkan di atas, bahwa benda hitam merupakan benda yang mampu menyerap radiasi dengan baik. Namun, benda hitam juga pemancar radiasi yang buruk. Hal itu menjelaskan bahwa benda putih meskipun tidak bisa menyerap radiasi yang baik, namun mampu memancarkan radiasi yang bagus. Sebuah benda hitam disebut baik kalau dapat menyerap radiasi secara total. Kemampuan benda menyerap radiasi disebut emisivitas (Ɛ). Benda hitam memiliki emisivitas (Ɛ) = 1 sedangkan benda yang mengkilap memiliki emisivitas (Ɛ) = 0. Sifat bahan dan suhu menghipnotis besarnya intensistas radiasi yang dipancarakan dengan rumus matematis adalah selaku berikut:
R = Ɛ . σ . T4
Di mana
R = Intensitas radiasi
Ɛ = Emisivitas materi
σ = Konstanta Stefan-Boltman, nilainya 5,67 x 10-4 W/m2.K4
T = Suhu mutlak benda (K)
Perpindahan Kalor Dengan Cara Radiasi
Laju perpindahan kalor radiasi berbanding lurus dengan luas benda dan pangkat suhu mutlak. Artinya, benda yang memiliki luas permukaan benda yang lebar maka mempunyai laju perpindahan kalor yang besar pula, begitu sebaliknya. Begitu pula dengan suhunya. Benda yang mempunyai suhu tinggi akan lebih singkat perpindahan kalornya daripada benda yang mempunyai suhu rendah. Pernyataan di atas dikemukakan oleh Josef Stefan pada tahun 1879. Selang 5 tahun lalu Ludwig Boltzmann menuliskan matematisnya. Adapun persamaan matematisnya ialah selaku berikut:
Q/t = e σ A T4
Di mana
Q = Kalor atau energi yang pindah
t = Waktu
Q/t = Laju perpindahan kalor dengan cara radiasi = laju radiasi energi
σ = Konstanta Stefan-Boltman, nilainya 5,67 x 10-4 W/m2.K4
A = Luas permukaan benda (m2)
T = Suhu mutlak benda (K)
e = Emisivitas (angka yang tidak berdimensi yang nilainya antara 0 dan 1)
Bahan Teori Atom Dalton Lengkap Dengan Keunggulan Dan Kekurangannya
Contoh Soal Radiasi Benda Hitam
1.Sebuah kubus dengan panjang sisinya 20 cm, bersuhu 500 0C dan emisivitas benda 1. Berapakah laju kalor yang dipancarkan kubus tersebut …
Diketahui:
Luas benda (A) = sisi x segi = 0,2 m x 0,2 m = 0,04 m2
Suhu (T) = 227 0C = 500 K
Emisivitas (e) = 1
Konstanta Stefan-Boltzman (σ )= 5,67 x 10-8 W/m2.K4
Ditanya laju kalor (W) ?
Jawab
W = e σ A T4
W = (1) . (5,67 x 10-8) . (0,04) . (500)4
W = 141,75 Joule
Itu tadi sedikit postingan wacana Radiasi Benda Hitam Menurut Fisika yang mungkin banyak orang lain yang belum tahu. Semoga mampu berfaedah. Sekian dan hingga jumpa pada postingan selanjutnya. Terima kasih atas kunjuangannya dan jangan lupa untuk di share.
Sumber : Ikatan Tutor Indonesia. 2015. A-Z Menguasai Fisika dalam 10 Menit. Yogyakarta : Penerbit Indoliterasi.