LAPORAN PRAKTIKUM RADIASI BENDA HITAM

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Teori mengenai fisika kuantum dimulai dengan fenomena radiasi benda hitam. Aabila suat suatu u benda benda dia dianas naska kan n maka maka akan akan tam tamak ak menge mengelu luar arka kan n radi radias asi. i. !adi !adias asii meru merua aka kan n  erindahan kalor melalui fenomena gelombang elektromagnetik"#E$%. &enomena itu sendiri telah di gunakan dalam berbagai roses. Dalam keadaan kesetimbangan' maka (aha)a )ang di an(arkan akan tersebar dalam sebuah se(trum frekuensi atau an*ang gelombang dan da)a )ang teran(ar )aitu energi emisi ada  an*ang gelombang ersatuan luas ersatuan +aktu. !adiasi erat hubungann)a dengan da)a sera sera  dan da)a da)a an(a an(arr gelo gelomb mban ang g radi radias asii )ang )ang dise disebu butt emis emissi si,i ,ita tas. s. !umu !umusa san n menge mengena naii emisi,itas itu sendiri di *elaskan oleh -teffan Boltmann. -ehingga erlu di lakukan er(obaan ini guna membuktikan hukum -teffan Boltmann mengenai radiasi benda hitam.

1./ !umusan $asalah Dari data diatas daat dibuat rumusan masalah sebagai berikut 1. Bagaimana Bagaimana hubungan hubungan antara antara da)a dengan suhu angkat emat 0 /. Bagaimana Bagaimana hubungan hubungan antara antara energ) energ) dengan dengan suhu suhu angkat angkat emat0 emat0

1. Tu*uan Praktikum ini bertu*uan untuk 2 1. $engetahui $engetahui hubungan antara antara da)a da)a dengan dengan suhu suhu angkat angkat emat /. $engetahui $engetahui hubungan antara antara energ) energ) dengan dengan suhu suhu angkat angkat emat 1.3 $anfaat Deng Dengan an dila dilakuk kukan ann)a n)a enel enelit itia ian n ini' ini' maka maka dihar diharaa aaka kan n akan akan dier dierol oleh eh manf manfaat aat menga*arkan menga*arkan keada raktikan raktikan sika4sika sika4sika ilmiah )ang ditun*ukkan ditun*ukkan oleh ilmu+an4il ilmu+an4ilmu+an mu+an terd terdah ahul ulu u dala dalam m mela melaku kuka kan n eks ekser erim imen en'' sehi sehing ngga ga bisa bisa men* men*ad adii tela telada dan n dan dan mam mamu u dialikasikan dalam roses en)elidikan ini BAB II

5A6IAN PU-TA5A /.1 Deskrisi Teoritis /.1.1 Pengertian radiasi benda hitam Benda hitam didefinisikan sebagai sebuah benda )ang men)era semua radiasi )ang datang adan)a. Dengan kata lain' tidak ada radiasi )ang diantulkan keluar dari benda hitam. 6adi' benda hitam memun)ai harga absortansi dan emisi,itas )ang besarn)a sama dengan satu. -eerti )ang telah kalian ketahui' bah+a emisi,itas "da)a an(ar% meruakan arakteristik  suatu materi' )ang menun*ukkan erbandingan da)a )ang dian(arkan er satuan luas oleh suatu  ermukaan terhada da)a )ang dian(arkan benda hitam ada temeratur )ang sama. -ementara itu' absortansi "da)a sera% meruakan erbandingan fluks an(aran atau fluks (aha)a )ang disera oleh suatu benda terhada fluks )ang tiba ada benda itu. Benda hitam ideal digambarkan oleh suatu rongga hitam dengan lubang ke(il. -ekali suatu (aha)a memasuki rongga itu melalui lubang tersebut' berkas itu akan diantulkan berkali4kali di dalam rongga tana semat keluar lagi dari lubang tadi. -etia kali diantulkan' sinar akan disera dinding4 dinding ber+arna hitam. Benda hitam akan men)era (aha)a sekitarn)a *ika suhun)a lebih rendah dariada suhu sekitarn)a dan akan meman(arkan (aha)a ke sekitarn)a *ika suhun)a lebih tinggi dariada suhu sekitarn)a. Hal ini ditun*ukkan ada gambar diba+ah. Benda hitam )ang dianasi samai suhu )ang (uku tinggi akan tamak membara.

!adiasi benda hitam adalah radiasi elektromagnetik )ang dian(arkan oleh sebuah benda hitam. !adiasi ini men*angkau seluruh daerah an*ang gelombang. Distribusi energi ada daerah  an*ang gelombang ini memiliki (iri khusus' )aitu suatu nilai maksimum ada an*ang

gelombang tertentu. Letak nilai maksimum tergantung ada temeratur' )ang akan bergeser ke arah an*ang gelombang endek seiring dengan meningkatn)a temeratur. Pada tahun 1789 seorang ahli fisika dari Austria' 6osef -tefan melakukan ekserimen untuk  mengetahui karakter uni,ersal dari radiasi benda hitam. Ia menemukan bah+a da)a total er  satuan luas )ang dian(arkan ada semua frekuensi oleh suatu benda hitam anas "intensitas total% adalah sebanding dengan angkat emat dari suhu mutlakn)a. -ehingga daat dirumuskan2 I total = σ . T4

I :intensitas radiasi ada ermukaan benda hitam  ada semua frekuensi T: suhu mutlak benda' ;: tetaan -tefan4Boltman' )ang bernilai <'=8 > 1?47 @m4/5 43. Untuk kasus benda anas )ang bukan benda hitam' akan memenuhi hukum )ang sama' han)a diberi tambahan koefisien emisi,itas )ang lebih ke(il dariada 1 sehingga2 I total = e.σ.T4

Intensitas meruakan da)a er satuan luas' maka ersamaan daat ditulis sebagai2 P/A = = e. σ. T 4

P : da)a radiasi "@% A : luas ermukaan benda "m/% e : koefisien emisi,itas T : suhu mutlak "5% Beberaa tahun kemudian' berdasarkan teori gelombang elektromagnetik (aha)a' Lud+ig Boltmann "1733 4 19?=% se(ara teoritis menurunkan hukum )ang diungkakan oleh 6oseh -tefan "17< 4 179% dari gabungan termodinamika dan ersamaan4ersamaan $a+ell. leh karena itu' ersamaan I total : e.;.T3 dikenal *uga sebagai Hukum -tefan4 Boltmann' )ang  berbun)i2 C6umlah energi )ang dian(arkan er satuan ermukaan sebuah benda hitam dalam satuan +aktu akan berbanding lurus dengan angkat emat temeratur termodinamikan)a.

BAB III $ETDE PENELITIAN .1 Penelitian Eekserimen

Penelitian ini berbasis ./ Iinstrument Penelitian ./.1 Alat dan Bahan ./.1.1Alat Thermometer  ka)u trilek  Pisau Penggaris Pensil 5uas ./.1./ Bahan Lem ka)u at +arna utih dan hitam Plastisin

. Langkah 5er*a 1.siakan alat "kotak )ang berbentuk kubus )ang telah dilubangi bagian tengah dan saming% dan bahan /.(ari temat )ang memiliki an(aran sinar matahari )ang kuat .arahkan lubang ada kubus teat menghada matahari 3.lihat suhu )ang ditun*ukkan ada thermometer setelah 9?? sekon kurangi dengan suhu a+al dan (atat sebagai T1 <.selan*utn)a'ulangi samai 17??'/8??'=?? hingga 3
BAB IF HA-IL PENELITIAN DAN PE$BAHA-AN Data hasil engamatan t

T

9?? 17?? /8?? =?? 3
 3 < <'< =

Data hasil enghitungan  No

e

A

σ

T

T

T4

P

@

1

1

?./3

<'=81?7

9??

/8=

<7?/87/98 =

8.71?

8.111?3

/

1

?./3

<'=81?7

17??

/88

7.?11?

1.331?<

<778933 1 

1

?./3

<'=81?7

/8??

/.191?<

/87 <98/71==< =

3

1

<

1

?./3

?./3

<'=81?7

<'=81?7

=??

3
/87.<

/89

=?1<9?/=/ < =?<9//1/7 1

1. Hubungan antara Da)a dengan -uhu Pangkat Emat

7.11? 7.191?

/.9<1?<

7./<1?

.811?<

Grafik Hubungan Daya dengan Suhu 85

R² = 1

Da)a "+att%

80

75 5750000000

6000000000

6250000000

-uhu "53%

G σ

Berdasarkan data dari tabel engamatan di atas' didaatkan nilai da)a dari rumus 2 P : e  A T3. Pada +aktu 1< menit didaatkan suhu sebesar /8= dan da)a sebesar 1'?.1?/. Hingga

+aktu ? menit suhun)a mengalami kenaikan sebesar /88 dan da)a sebesar 1'/3.1?/. Dan ada +aktu 8< menit suhun)a men*adi /89. Hal ini sesuai dengan hukum -tefan4 Boltmann )ang  berbun)i C Bah+a P dengan T3 berbanding lurus. Berdasarkan data dari grafik diatas suhun)a mengalami kenaikan dari +aktu 1< menit hingga 8< menit' dan ada +aktu 8< menit suhun)a teta karena suhun)a mengalami tumang tindih. Tumang tidihn)a diakibatkan karena nilai da)an)a sama. Da)a )ang sama menun*ukkan  bah+a benda hitam sudah dalam keadaan saturasi "dalam keadaan *enuh%. leh karena itu' +alauun kotak teta diberikan radiasi nilai energi kalor )an g disera teta.

1. Hubungan antara Energi dan -uhu Pangkat Emat

Grafik Hubungan Energi dengan Suhu 4.00E+05 3.00E+05

Energi "6oule%

R² = 0.97

2.00E+05 1.00E+05 0.00E+00 5750000000

6000000000

6250000000

-uhu "53%

Berdasarkan data dari tabel engamatan di atas' didaatkan nilai energ) dari rumus 2 + : e σ A T3 t. Pada +aktu 1< menit didaatkan suhu sebesar /8= dan energ) sebesar 8.111?3+aktu ? menit suhun)a mengalami kenaikan sebesar /88 dan energ) sebesar 1.331?<. Dan ada +aktu 8< menit suhun)a men*adi /89 dan energin)a men*adi .811?<. Hal ini sesuai dengan hokum -tefan4 Boltmann )ang berbun)i C Bah+a P dengan T3 berbanding lurus. Berdasarkan data dari grafik diatas suhun)a mengalami kenaikan dari +aktu 1< menit hingga 8< menit' dan ada +aktu 8< menit suhun)a teta karena suhun)a mengalami tumang tindih. Tumang tidihn)a diakibatkan karena nilai energ) sama. Energ) )ang sama menun*ukkan bah+a benda hitam sudah dalam keadaan saturasi "dalam keadaan *enuh%. leh karena itu' +alauun kotak teta diberikan radiasi nilai energi kalor )ang disera teta.

5esimulan 6adi kesimulan dari ekserimen ini adalah 1.da)a dengan suhu berbanding lurus /. energ) "+% dengan suhu angkat emat "T3%

Daftar Pustaka

Budi)anto' 6. /??9. &isika 2 Untuk -$A$A 5elas JII. Pusat Perbukuan' Deartemen Pendidikan Nasional' 6akarta. . /97.