Page 6 - Kelas XII_Fisika_KD 3.8

Kegiatan Pembelajaran 1

a. Tujuan
Setelah mempelajari modul kegiatan pembelajaran 1 ini kalian diharapkan mampu menganalisis
secara kualitatif spektrum radiasi termal benda hitam, hukum pergeseran Wien, teori Reyleigh-
Jeans, dan teori kuantum Planck.

b. Uraian Materi

1. Radiasi Benda Hitam
Pada akhir abad ke-19 dengan ditemukannya spektrometer, para ilmuan fisika dapat
mengamati beberapa fenomena fisika yang tidak dapat dijelaskan dengan menggunakan teori
fisika yang telah dikenal pada waktu itu. Fenomena itu adalah ditemukannya data hasil
eksperimen tentang bentuk kurva radiasi termal dari sebuah benda seperti pada gambar 1.

I (W/m 2 )

(μm)

Gambar 1. Kurva spektrum radiasi benda hitam

Radiasi termal adalah pancaran energi termal suatu benda yang disebabkan oleh suhunya.
Sebaran intensitas radiasi termal (I) sebagai fungsi frekuensi (f) atau fungsi panjang gelombang
( ) dinamakan spektrum radiasi termal. Bentuk spektrum radiasi termal inilah yang menarik
minat para fisikawan, terutama karena teori fisika klasik tidak dapat digunakan untuk
menjelaskan bentuk lengkung radiasi termal tersebut. Salah satu fenomena yang juga diamati
adalah perbedaan kurva spektrum yang dipancarkan oleh permukaan logam yang suhunya
berbeda.
Berdasarkan pengamatan dengan spektrometer, permukaan benda yang dipanaskan
meradiasikan spektrum kontinu (malar) yang nilainya bergantung dari banyak faktor, antara
lain: suhu benda, sifat permukaan benda, dan bahan yang dipergunakan. Eksperimen
menunjukkan bahwa intensitas radiasi berharga maksimum diperoleh apabila permukaan benda
tersebut dilapisi dengan arang karbon yang tipis. Ternyata jika permukaan benda dilapisi arang
karbon, spektrum radiasi termal hanya bergantung dari suhu benda tidak tergantung lagi pada
bentuk permukaan benda dan jenis bahan penyusunnya. Benda yang memiliki karakteristik
meradiasikan energi dengan intensitas maksimum pada sembarang suhu selanjutnya dinamakan
benda hitam (black body)
Benda hitam menurut pengertian yang digambarkan oleh fisikawan tidak harus benda
berwarna hitam. Benda hitam didefinisikan sebagai benda yang menyerap semua radiasi yang
diterimanya dan meradiasikan seluruh energi yang dimilikinya. Benda hitam ideal (sempurna)
dimodelkan dengan sebuah benda berongga dengan lubang sangat kecil seperti pada gambar 2.
Jika seberkas cahaya dapat masuk ke dalam rongga tersebut melalui lubang kecil, maka berkas
3