Pelajari contoh soal radiasi benda hitam yang sudah dilengkapi dengan pemabahasannya. Kamu bisa belajar sendiri dengan soal-soal ini.

Kamu pasti pernah melihat sebuah logam yang dipanaskan, kemudian memancarkan warna yang berbeda. Misalnya, logam tersebut dipanaskan menggunakan api kompor, kemudian terjadi perubahan warna kan?

Warna atau cahaya yang muncul itu yang dinamakan elektromagnet. Memiliki sifat pemantulan, pembiasan, interferensi dan difraksi.

Untuk lebih jelasnya, kamu bisa memahami pengertian radiasi benda hitam terlebih dahulu.

Pengertian Radiasi Benda Hitam

Radiasi Benda Hitam adalah radiasi yang diterima oleh benda hitam yang tidak memantulkan atau menyerap semua cahaya yang mengenainya.

Benda hitam yang ideal menyerap semua frekuensi cahaya yang memasuki benda dan tidak memancarkan cahaya.

Radiasi benda hitam mengikuti hukum Planck dan memiliki spektrum radiasi yang sama dengan benda yang memancarkan radiasi, tetapi dengan intensitas yang berbeda.

Contoh Soal Radiasi Benda Hitam

Yuk belajar mengenai radiasi benda hitam agar dengan mengerjakan soal-soal ini.

1. Sebuah benda berwarna hitam memancarkan energi sebesar R J.s^-1. Benda tersebut bersuhu 27⁰C. Jika benda hitam tersebut dipanaskan hingga 327 ⁰C maka berapa energi radiasinya?

Pembahasan:

Diketahui:

T₁ = 27 +273 K = 300 K ; T₂ = 327 +273 K = 600 K ; E = R J.s^-1

Ditanyakan: E₂….. ?

Jawab:

E₂ : E₁ = (T₂ : T₁ ) ⁴

E₂ : R = (600 : 300 ) ⁴

E₂ : R = 16

E₂  = 16 R J.s^-1

Energi radiasi setelah dipanaskan adalah sebesar 16 R J.s^-1

2. Sebuah benda dengan luas permukaan 100 cm^² bersuhu 727ºC Jika koefisien Stefan-Boltzman 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴ dan emisivitas benda adalah 0,6 tentukan laju rata-rata energi radiasi benda tersebut!

Pembahasan:

σ = 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴
T = 727ºC = 1000 K
e = 0,6
A = 100 cm^² = 100 x 10^‾4 = 10‾^²

Laju energi rata-rata :

3. Permukaan benda pada suhu 37ºC meradiasikan gelombang elektromagnetik. Bila konstanta Wien = 2,898 x 10−3 m.K maka panjang gelombang maksimum radiasi permukaan adalah…..

Pembahasan:

T = 37ºC = 310 K

C = 2,898 x 10⁻³ m.K

λmaks = ….?

λmaks T = C

λ maks = C / T

= (2,898 x 10⁻³) / (310)

= 9,348 x 10⁻⁶ meter

4. Sebuah benda memiliki emisivitas 0,5 dan luas permukaan 100 cm². Suhu benda tersebut  727^oC. Berapa laju rata-rata energi radiasi benda tersebut? (koefisien Stefan-Boltzman 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴ )

Penyelesaian:
Diketahui:
σ = 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴
T = 727^oC = 1000 K
ε = 0,5
A = 100 cm² = 100 x 10⁻⁴ = 10⁻² m²

Ditanyakan: P…..?
Jawab:
P = ε σ T ⁴A
P = (0,5)(5,67 x 10⁻⁸ )(1000)⁴(10⁻²)
P = 2,835 x 10² joule/s = 283,5 joule/s

laju rata-rata energi benda tersebut adalah 283,5 joule/s

4. Kuanta energi yang terkandung di dalam sinar ultraungu dengan panjang gelombangnya 3300 A, konstanta Planck 6,6 x 10‾³⁴ Js dan kecepatan cahaya 3 x 10⁸ m/s sebesar …..

Pembahasan:

5. Untuk memutuskan ikatan kimia di dalam molekul-molekul kulit manusia yang menyebabkan luka terbakar sinar matahari, dibutuhkan sebuah energi foton kira kira 3,50 eV. Berapakah panjang gelombangnya…

Pembahasan:

6. Dua Bola lampu pijar memiliki jari-jari yang berbeda. Jari jari bola lampu pertama 3 kali jari-jari bola lampu kedua. Suhu lampu pertama dan kdua adalah 67⁰C dan 40⁰C. Tentukan perbandingan daya radiasi bola lampu pertama dan kedua tersebut!

Pembahasan:

Diketahui:

T₁ = (67 + 273) K = 340 K

T₂ = (407 + 273) K = 680 K

R₁ = 3 R₂

Ditanyakan: P₁ : P₂………….?

Perbandingan daya radiasi lampu (pertama) terhadap lampu kedua:

P₁ : P₂= ε.σ. T₁ ⁴A₁ : ε.σ. T₂ ⁴A₂

P₁ : P₂= T₁ ⁴(B. R₁²) : T₂ ⁴(B. R₂²)

P₁ : P₂= T₁ ⁴(R₁ )² : T₂ ⁴(R₂ )²

P₁ : P₂= (T₁ : T₂ ) ⁴ (R₁ :R₂ )²

P₁ : P₂= (340 : 680 ) ⁴ (3R₁ :R₂ )²

P₁ : P₂= 9 x (1/2)⁴

P₁ : P₂= 9: 16

Perbandingan daya radiasi bola lampu pertama dan kedua adalah 9 : 16

Itulah beberapa contoh soal radiasi benda hitam yang bisa dipelajari. Pahami dengan baik alur mengerjakannya, sehingga tidak keliru.