1 / 20

RADIASI BENDA HITAM

RADIASI BENDA HITAM. Intensitas spesifik Fluks energi Luminositas Bintang sebagai benda hitam (black body). Kompetensi Dasar: Memahami konsep pancaran benda hitam. Judhistira Aria Utama , M.Si . Lab. Bumi & Antariksa Jur . Pendidikan Fisika FPMIPA UPI. Teori Benda Hitam.

venecia-arthur
Download Presentation

RADIASI BENDA HITAM

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. RADIASI BENDA HITAM Intensitasspesifik Fluksenergi Luminositas Bintangsebagaibendahitam(black body) Kompetensi Dasar: Memahami konsep pancaran benda hitam Judhistira Aria Utama, M.Si. Lab. Bumi & Antariksa Jur. PendidikanFisikaFPMIPA UPI

  2. Teori Benda Hitam • Jika suatu benda disinari gelombang elektromagnetik, benda tersebut akan menyerap sebagian energi  temperatur benda meningkat. Seandainyabendaterusmenyerapenergi yang datangtanpamemancarkankembali, apa yang akanterjadi? • Faktanya,sebagianenergi yang diserapbendaakandipancarkankembali. Temperaturakanterusnaikapabilalajupenyerapanenergi > daripadalajupancarannya. • Padaakhirnyabendaakanmencapaitemperaturkeseimbangan, keadaan yang disebutsebagaisetimbangtermal (setimbangtermodinamik). Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 2

  3. Untuk memahami sifat pancaran suatu benda, dihipotesiskan suatu penyerap sekaligus peman-car sempurna yang disebut benda hitam (black body). Padakeadaansetimbangtermal, temperaturbendahitamhanyaditentukanolehenergi yang diserap per detik. Jikaada 2 bendahitamdenganukuransamanamunberbedatemperaturnya, bendahitam yang lebihpanasadalah yang terlihatlebihterang. Mengapa? Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 3

  4. Besaran yang Terkaitdengan Benda Hitam s A = luas penampang r r r r w a a = s/r (sudut bidang) w = A/r2 (sudut ruang) radian steradian Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 4

  5. Unsur Kecil SudutRuangdalamKoordinat Bola Luas penampang : dA = r2 sin q dq df df r sinq df r dq q Sudut ruang dA r sinq dw = dA/r2 = sin qdq df r q + dq dw r Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 5

  6. Tinjau unsur permukaan dA yang arah normalnya adalah garis n ApabilaberkaspancaranmelewatipermukaandAdalamarahtegakluruspermukaan, dalamsudutruangsebesardw, makajumlahenergi yang lewatdalamselangwaktudtadalah: n dE = I dA dw dt intensitas spesifik dw jumlahenergi yang mengalirpadaarahtegakluruspermukaan, per cm2, per detik, per steradian dA atau dE = I dA sin qdq df dt Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 6

  7. Untuk berkas pancaran yang membentuk sudut  terhadap garis normal n, dapat dibayangkan pancaran tersebut melewati secara tegak lurus permukaan dA’ dA’ = dA cos . n Jumlahenergi yang lewatdalamselangwaktudtadalah: dE = I dA’ dwdt = I dAcos dwdt  Ingat…! dw = sin qdq df dw dA dA’ Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 7

  8. 2p p/2 = F I cosq sinq dq df 0 0 • Sedangkanjumlahenergi yang dipancarkanmelaluipermukaanseluas1cm2, per detik, kesegalaarahadalah: • Apabila pancaran bersifat isotropik (sama ke semua arah), atau dengan kata lain I bukan fungsi dari q dan f, maka persamaan di atas menjadi: F = p I Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 8

  9. Suatubendahitamtidakmemancarkangelombangelektromagnetdenganmerata. Benda hitambisamemancarkancahayabirulebihbanyakdaripadacahayamerah, atausebaliknya, bergantungtemperaturnya. Menurut Max Planck (1858–1947), suatu benda hitam bertemperatur T akan memancarkan energi pada panjang gelombang antaral dan l + dldengan intensitas spesifik Bl(T) dl sebesar: Fungsi Planck Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 9

  10. Untuk daerah l panjang (hc << kT atau hc/kT << 1), Hukum Planck berubah menjadi: DenganHukum Rayleigh – Jeans, semakinpendekl semakinbesarenergi Bencana Ultraviolet!!! Hukum Rayleigh - Jeans Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 10

  11. 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 Distribusi energi menurut panjang gelombang untuk pancaran benda hitam dengan berbagai temperatur (spektrum benda hitam): UV UV Visible CT Inframerah Inframerah 8 000 K Intensitas spesifik benda hitam sebagai fungsi panjang gelombang Intensitas Spesifik [B(T)] 7 000 K 6 000 K 5 000 K 4 000 K  (m)  (m) Makin tinggitemperatursuatubendahitam, makintinggi pula intensitasspesifik yang dimilikinya. Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 11

  12. 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 UV UV CT Visible Inframerah Inframerah 8 000 K Intensitas spesifik benda hitam sebagai fungsi panjang gelombang Intensitas Spesifik [B(T)] 7 000 K 6 000 K 5 000 K 4 000 K  (m)  (m) Energi total yang dipancarkanbendahitamuntukseluruhpanjanggelombangadalah: Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 12

  13. d B(T) = 0 d  Panjang gelombang maksimum radiasi benda hitam, yaitu  pada harga yang maksimum (maks), dapat diperoleh dari syarat maksimum, yaitu: yang akan memberikan: ApamaknafisisdariHukum Wien? Hukum Wien Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 13

  14. Dari intensitasspesifikBl(T) dapatditentukanjumlahenergi yang dipancarkanolehsetiapcm2permukaanbendahitam per detikkesegalaarah,yaitu: Bilabendahitamberbentuk bola dengan radius R, jumlahenergi yang dipancarkanseluruhpermukaanbendahitam per detikkesegalaarah,adalah: Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 14

  15. Bintangsebagai Benda Hitam Bintang dapat dianggap sebagai benda hitam. Hal ini tampak dalam kurva distribusi energi bintang yang memiliki temperatur efektif Tef = 54.000 K sama dengan distribusi energi benda hitam yang bertemparatur sama. Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 15

  16. Latihan • Hubungan antara luminositas L dengan fluks energi yang diterima E pada jarak d adalah: • Fluks energi yang diterima E pada jarak d tersebut menyatakan juga kecerahan (brightness) objek yang teramati. Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 16

  17. Latihan(Lanjutan) • Paralaks adalah perubahan posisi teramati benda langit relatif terhadap latar belakang akibat perubahan posisi pengamat. • p menyatakan sudut paralaks (dalam “) dan d jarak benda langit (dalam parsec) Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 17

  18. Luminositasbintang B 4xluminositasbintang A. Jarakbintang B daripengamatdiBumijuga2xlebihdekatdaripadajarakbintang A. Berapakahkecerahanbintang B relatifterhadapbintang A menurutpengamat? • Meskipunbintang A danbintang B memilikiluminositas yang sama, kecerahanbintang A 105xkecerahanbintang B. Berapa kali lebihjauhkahjarakbintang B dibandingkanbintang A daripengamat? • Bintang A danbintang B memiliki radius yang sama, tetapitemperaturbintang A 2xlebihtinggidibandingkanbintang B. Tentukanperbandinganluminositasbintang B terhadapbintang A! • Duabintangdiketahuimemilikitipespektrumdankecerahan yang sama. Bilaparalaksbintang A dan B masing-masingadalah 1” dan 0,1”, berapa kali lebihbesarkah radius bintang B relatifterhadapbintang A? Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 18

  19. Andaberhasilmemperolehluminositassebagaifungsitemperaturdaribintang-bintang yang memiliki radius sebesar radius Mataharisebagaimanaditabelkanberikutini. Berdasarkan data yang Andamiliki, tentukanbesarnyakonstanta Stefan – Boltzmann! Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 19

  20. Hasilkan rajah (plot) perbedaanantaraaproksimasi Rayleigh – Jeans danformulasi Planck sebagaifungsipanjanggelombanguntukspektrumcahayatampak! Judhistira Aria Utama | TA 2014 - 2015 20

More Related