Radiasi Benda Hitam Kel 6

Isi

Landasan Teori

Dalam fisika, benda hitam (bahasa Inggris black body) adalah obyek yang menyerap seluruh radiasi elektromagnetik yang jatuh kepadanya. Tidak ada radiasi yang dapat keluar atau dipantulkannya. Namun, dalam fisika klasik, secara teori benda hitam haruslah juga memancarkan seluruh panjang gelombang energi yang mungkin, karena hanya dari sinilah energi benda itu dapat diukur.

Meskipun namanya benda hitam, dia tidaklah harus benar-benar hitam karena dia juga memancarkan energi. Jumlah dan jenis radiasi elektromagnetik yang dipancarkannya bergantung pada suhu benda hitam tersebut. Benda hitam dengan suhu di bawah sekitar 700 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.

Istilah "benda hitam" pertama kali diperkenalkan oleh Gustav Robert Kirchhoff pada tahun 1862. Cahaya yang dipancarkan oleh benda hitam disebut radiasi benda hitam

Ketika temperatur berkurang, puncak dari kurva radiasi benda hitam bergerak ke intensitas yang lebih rendah dan panjang gelombang yang lebih panjang. Grafik radiasi benda hitam ini dibandingkan dengan model klasik dari Rayleigh dan Jeans.

Dalam laboratorium, benda yang paling mendekati radiasi benda hitam adalah radiasi dari sebuah lubang kecil pada sebuah rongga. Cahaya apa pun yang memasuki lubang ini akan dipantulkan dan energinya diserap oleh dinding-dinding rongga berulang kali, tanpa memedulikan bahan dinding dan panjang gelombang radiasi yang masuk (selama panjang gelombang tersebut lebih kecil dibandingkan dengan diameter lubang). Lubang ini (bukan rongganya) adalah pendekatan dari sebuah benda hitam. Jika rongga dipanaskan, spektrum yang dipancarkan lubang akan merupakan spektrum kontinu dan tidak bergantung pada bahan pembuat rongga. Pancaran radiasinya mengikuti suatu kurva umum (lihat gambar). Berdasarkan hukum radiasi termal dari Kirchhoff kurva ini hanya bergantung pada suhu dinding rongga, dan setiap benda hitam akan mengikuti kurva ini.

Spektrum yang teramati tidak dapat dijelaskan dengan teori elektromagnetik klasik dan mekanika statistik. Teori ini meramalkan intensitasi yang tinggi pada panjang gelombang rendah (yaitu, frekuensi tinggi); suatu ramalan yang dikenal sebagai bencana ultraungu.

Masalah teoretis ini dipecahkan oleh Max Planck, yang menganggap bahwa radiasi elektromagnetik dapat merambat hanya dalam paket-paket, atau kuanta (lihat bencana ultraungu untuk rinciannya). Gagasan ini belakangan digunakan oleh Einstein untuk menjelaskan efek fotolistrik. Perkembangan teoretis ini akhirnya menyebabkan digantikannya teori elektromagnetik klasik dengan mekanika kuantum. Saat ini, paket-paket tersebut disebut foton.

Data Percobaan

Ikhwan Nur Rahman

No.

T

U (Volt) Naik

U (Volt) Turun

1

110

0.38

1.26

2

120

0.56

1.52

3

130

0.82

1.94

4

140

1.08

2.08

5

150

1.34

2.31

6

160

1.62

2.67

7

170

1.9

2.93

8

180

2.18

3.4

9

190

2.66

3.88

10

200

3.28

4.32

Ket : U dalam (x10-5)

Temperature reference T=100oC = 373 K

U Naik = 0.25 x10-5 V

U Turun= 1.14 x 10-5 V

Kenaikan Temperatur

T

M'

U (Volt)

Uo (Volt)

A

383

0.414013

0.38

0.25

0.314

393

0.987261

0.56

0.25

0.314

403

1.815287

0.82

0.25

0.314

413

2.643312

1.08

0.25

0.314

423

3.471338

1.34

0.25

0.314

433

4.363057

1.62

0.25

0.314

443

5.254777

1.9

0.25

0.314

453

6.146497

2.18

0.25

0.314

463

7.675159

2.66

0.25

0.314

473

9.649682

3.28

0.25

0.314

M'

Tn^4

To^4

0.414013

21517662721

19356878641

0.00000000019

0.987261

23854493601

19356878641

0.00000000022

1.815287

26376683281

19356878641

0.00000000026

2.643312

29093783761

19356878641

0.00000000027

3.471338

32015587041

19356878641

0.00000000027

4.363057

35152125121

19356878641

0.00000000028

5.254777

38513670001

19356878641

0.00000000027

6.146497

42110733681

19356878641

0.00000000027

7.675159

45954068161

19356878641

0.00000000029

9.649682

50054665441

19356878641

0.00000000031

Kesalahan Literatur = x 100% = 95,42 %

Penurunan Temperatur

T

M'

U (Volt)

Uo (Volt)

A

383

0.382166

1.26

1.14

0.314

393

1.210191

1.52

1.14

0.314

403

2.547771

1.94

1.14

0.314

413

2.993631

2.08

1.14

0.314

423

3.726115

2.31

1.14

0.314

433

4.872611

2.67

1.14

0.314

443

5.700637

2.93

1.14

0.314

453

7.197452

3.4

1.14

0.314

463

8.726115

3.88

1.14

0.314

473

10.12739

4.32

1.14

0.314

M'

Tn^4

To^4

0.414013

21517662721

19356878641

0.00000000019

0.987261

23854493601

19356878641

0.00000000022

1.815287

26376683281

19356878641

0.00000000026

2.643312

29093783761

19356878641

0.00000000027

3.471338

32015587041

19356878641

0.00000000027

4.363057

35152125121

19356878641

0.00000000028

5.254777

38513670001

19356878641

0.00000000027

6.146497

42110733681

19356878641

0.00000000027

7.675159

45954068161

19356878641

0.00000000029

9.649682

50054665441

19356878641

0.00000000031

Kesalahan Literatur = x 100% =95,41%

Grafik antara M dan T

Untuk kenaikan Temperatur

Untuk Penurunan Temperatur

Gayatri Wisik BM

DATA HASIL PERCOBAAN

A. Pengukuran Kenaikan Tempertaur

B. Pengukuran Penurunan Tempertatur

No

T ( )

U ( Volt )

1

100

2

110

3

120

4

130

5

140

6

150

7

160

8

170

9

180

10

190

11

200

No

T ( )

U ( Volt )

1

200

2

190

3

180

4

170

5

160

6

150

7

140

8

130

9

120

10

110

11

100

No

T ( )

U ( Volt )

1

100

2

110

3

120

4

130

5

140

6

150

7

160

8

170

9

180

10

190

11

200

Pengolahan Data

Persamaan

dan

Kenaikan Temperatur

Untuk T = 100

V/m k


Untuk T = 200

V/m k

HASIL PENGUKURAN LENGKAPNYA

Kenaikan Temperatur

No

T ( )

M ()

(V/m k)

1

100

2

110

3

120

4

130

5

140

6

150

7

160

8

170

9

180

10

190

11

200


No

T ( )

M ()

(V/m k)

1

200

2

190

3

180

4

170

5

160

6

150

7

140

8

130

9

120

10

110

11

100

Grafik antar M dan T

Untuk kenaikan temperature

Untuk penurunan temperature

Tiara Adelia

I. Data Percobaan

A. Pengukuran Kenaikan Temperatur

No

T (C)

V ( volt ) x 10-5

1

100

0,59

2

110

0,50

3

120

0,42

4

130

0,28

5

140

0,17

6

150

0,02

7

160

-0,19

8

170

-0,34

9

180

-0,53

10

190

-0,74

11

200

-0,99

B. Pengukuran Penurunan Temperatur

No

T (C)

V (volt ) X 10-5

1

200

-1,83

2

190

-1,49

3

180

-1,27

4

170

-0,65

5

160

-0,24

6

150

0,02

7

140

0,25

8

130

0,42

9

120

0,48

10

110

0,68

11

100

0,81

II. Pengolahan Data

A. Pengukuran Kenaikan Temperatur

T = 110 C + 273 = 373k Unaik = 0,59 x 10-5

To4 = 1,94 x 104 k4 A = r2 = 3,14 x ( 1 x 10 -2 ) 2 = 3,14 x 10-4 m2

1) T = 110 C + 273 = 383k 6) T = 160 C + 273 = 433k

T4 = 2,15 X 1010 k4 T4 = 3,51 X 1010 k4

T4 - T04 =2,1 X 109 k4 T4- T04 = 15,7 X 109 k4

2) T = 120 C + 273 = 393k 7) T = 170 C + 273 = 443k

T4 = 2,38 X 1010 k4 T4 = 3,85 X 10 10k4

T4 - T04 = 2,1 X 109 k4 T4-T04 = 19,1 X 109k4

3) T = 130 C + 273 = 403k 8) T = 180C + 273 = 453k

T4 - T04 =7 X 109 k4 T4 = 4,21 X 1010 k4

T4-T04 = 7 X 109k4 T4-T04 = 22,7 X 1010 k4

4) T= 140 C + 273 = 403k 9) T= 190C + 273 = 463k

T4 = 2,91 X 1010 k4 T4 = 4,6 X 1010 k4

T4- T04 =9,7 X 109 k4 T4 T04 = 26,6 X 109 k4

5) T= 150 C + 273 = 423k 10) T= 200 C + 273 = 473k

T4 = 3,2 X 1010 k4 T4 = 5,01 X 1010 k4

T4 - T04 =12,6 X 109 k4 T4 T04 = 30,7 X 109 k4

MI =

1. MI =

2. MI =

3. MI =

4. MI =

5. MI =

6. MI =

7. MI =

8. MI =

9. MI =

10. MI =

No

T4-T04 ( x )

mI

x

xy

1

2,1 x 109 k4

-2,8 x 10 -3 v/m2

4,41 x 10 18 k8

-5,88 x 106k4/m2

2

4,4 x 109 k4

-5,4 x 10 -3 v/m2

19,36 x 10 18 k8

-23,76 x 106 k4/m2

3

7 x 109 k4

-9,8 x 10 -3 v/m2

49 x 1018 k8

-68,6 x 106 k4/m2

4

9,7 x 109 k4

-13,3 x 10-3 v/m2

94,09 x 1018 k8

-129,01x 106 k4/m2

5

12,6 x 109 k4

-18,1 x 10-3 v/m2

158,76 x 1018 k8

-228,06x106k4/m2

6

15,7 x 109 k4

-24,8x 10-3v/m2

246,49 x 1018 k8

-389,36x106 k4/m2

7

19,1 x 109 k4

-29,6 x 10-3 v/m2

364,81 x 1018 k8

-565,36x106k4/m2

8

22,7 x 109 k4

-35,6 x 10-3 v/m2

515,29 x 10 18 k8

-808,12x106k4/m2

9

26,6 x 109 k4

-42,3 x 10-3 v/m2

707,56 x 1018 k8

-1125,18x106k4/m2

10

30,7 x 109 k4

-50,3 x 10-3v/m2

942,49 x 1018k8

-1544,21x106k4/m2

Jumlah

15,06 x 109 k4

-23,2 x 10-3 v/m2

310,226 x 1018k8

-488,754X106k4/m2

b. n =

=

= = 1,58 x 10 v/km

Kesalahan literature

Xlit : = 5,672 x 10 w/m k = 56.720 x 10 w/m.k

X 100% = 100%

B. Pengukuran Penurunan Temperatur

T0= 100C + 273 = 373 k U turun= 0,81 x 10-5 v

T04 = 1,94 x 1010 k4 A= 3,14 X 1004m2

MI =

1) mI =-

2) mI = -

3) mI = -

4) mI = -

5) mI = -

6) mI =

7) mI =

8) mI =

9) mI =

10) mI =

No

T4 T04 ( x )

mI ( y)

X2

xy

1

30,7 x 109 k4

-84,07 x 10-3v/m2

942,49 x 1018 k8

-2580,94 x 106 k4v/m2

2

26,6 x 109 k4

-73,24 x 10-3 v/m2

707,56 x 1018 k8

-1948,18 x 106 k4v/m2

3

22,7 x 109 k4

-66,24 x 10-3v/m2

515,29x 1018k8

-1503,64x106k4v/m2

4

19,1 x 109k4

-46,49 x 10-3 v/m2

364,81x1018k8

-887,95 x 106k4v/m2

5

15,7 x 109k4

-33,43 x 10-3 v/m2

264,49x1018k8

-524,85x106k4v/m2

6

12,6 x 109k4

-25,15x10-3 v/m2

158,76x1018k8

-316,89 x 106k4v/m2

7

9,7 x 109k4

-17,83 x 10-3 v/m2

94,09x1018k8

-172,95x106k4v/m2

8

7x109k4

-12,42x 10-3v/m2

49x1018k8

-84,94x106k4v/m2

9

4,4x109k4

-10,50 x 10-3v/m2

19,36x 1018k8

-46,2 x 106k4v/m2

10

2,1x109k4

-4,14x 10-3 v/m2

4,41x1018k8

-8,69 x106k4v/m2

Jumlah

15,06x109k4

-37,357 x 10-3 v/m2

310,226x1018k8

-807,52 x 106k4v/m2

b= n

=

=

kesalahan literature

Xlit = 5,672x10 w/m k = 56.720 x 10 w/m k



Untuk penurunan Temperatur

Alfandi Ali Akbar

Radiasi realtif:

M =

a) Kenaikan temperature

A =

= . 3,14 .

=

1. M = 0,0076

2. M = 0,0073

3. M = 0,0085

4. M = 0,0095

5. M = 0,0095

6. M = 0,0079

7. M = 0,0047

8. M = 0,006

9. M = 0,0073

10. M = 0,0089

11. M = 0,0127

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

b) Penurunan temperature

1. M = 0,0060

2. M = 0,071

3. M = 0,0187

4. M = 0,0242

5. M = 0,0222

6. M = 0,0232

7. M = 0,0159

8. M = 0,0238

9. M = 0,0184

10. M = 0,0098

11. M = 0,0054

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

kenaikan suhu

suhu

tegangan output

100

2.8

110

3.15

120

3.2

130

3.37

140

3.31

150

3.34

160

3.11

170

3.36

180

3.19

190

2.92

200

2.78

Penurunan suhu

suhu

Tegangan output

200

2.80

190

3.15

180

3.20

170

3.37

160

3.31

150

3.34

140

3.11

130

3.36

120

3.19

110

2.92

100

2.78



Untuk penurunan temperature

Pembahasan

Percobaan radiasi benda hitam ini bertujuan menentukan konduktifitas relative dari intensitas radian open listrik dengan peralatn benda hitam pada suhu 373 kelvin hingga 473 kelvin, benda hitam ini menyerap seluruh radiasi elektromagnetik yang jatuh kepadanya. Tidak ada radiasi yang dapat keluar atau dipantulkannya. Benda hitam, dia tidaklah harus benar-benar hitam karena dia juga memancarkan energi. Jumlah dan jenis radiasi elektromagnetik yang dipancarkannya bergantung pada suhu benda hitam tersebut. Benda hitam dengan suhu di bawah sekitar 700 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.

Dalam pembahasan praktikum ini, kami dari kelompok enam memiliki data yang berbeda-beda, akan tetapi dari 4 data yang ada, 3 diantaranya memiliki kemiripan, yaitu membentuk grafik yang linier,hal ini menunjukan bahwa apabila terjadi kenaikan suhu maka hal ini akan dibarengi dengan kenaikan intensitas radiasinya, dalam kata lain keduanya berbanding lurus. Akan tetapi data yang di kelola sangat jauh dari ekspektasi, pada pengolahan data, dalam kelompok ini ada dua data yang mencari kesalahan literature yang mana konstanta Stefan-boltzmann sebagai acuan, dari kedua data tersebut, kesalahan literature nya mendekati 100%, hal ini bias terjadi karena pembacaan data yang kurang tepat, dikarenakan thermometer yang digunakan merupakan temperature digital yang memungkinkan keslahan dalam pembacaan, saat suhu menunjukan nilainya, maka nilai U pada indicator tidak dalam tampilan yang stabil, dan hal ini bias saja terjadi dikarenakan ada kesalahan pada praktikan ataupun yang disebabkan oleh alat-alat praktikum.

Kesimpulan

Dari beberapa data yang kami kumpulkan dapat disimpulkan bahwa:

1. Intensitas radiasi itu berbanding lurus dengan suhu yang dipangkatkan empat. Sehingga, semakin besar temperature, akan semakin besar pula intensitas radiasinya, berlaku sebaliknya, apabila temperature kecil, maka intensitas radiasinya juga akan kecil.

2. Grafik intensitas radiasi haruslah linier ke atas dikarenakan hubungan antara intensitas radiasi dan temperature tadi, yang berbanding lurus.

Daftar Pustaka

http://rustamhafid.blogspot.com/2014/11/laporan-fisika-modern-pengukuran.html diakses pada tanggal 30 nopember 2014, pada pukul 7.42

http://blogfisikarinialjambi.blogspot.com/2012/12/makalah-radiasi-benda-hitam.html diakses pada tanggal 30 nopember 2014, pada pukul 7.42

http://id.wikipedia.org/wiki/Benda_hitam diakses pada tanggal 30 nopeber 2014, pada pukul 7.44

Pendahuluan

Latar Belakang

Telah diektahui bahwa perpindahan kalor ( panas ) dari Matahari ke Bumi melalui gelombang elektromagnetik terjadi secara radiasi ( pancaran ). Dalam Materi ini akan dijelaskan intensitas radiasi benda hitam yang melibatkan : Gustav Kirchhoff, Stefan dan Boltzmann, Wilhelm Wien, Rayleigh dan Jeans, dan Max Planck.

Pada makalah ini akan dibahas radiasi benda hitam dan hubungannya dengan konstanta Stefan-boltzmann, yang mana seperti persamaan intensitas radisi benda hita, bahwa intensitas radiasi benda hitam ditentukan oleh temperature yang dipangkat empat dan dikalikan oleh konstanta Stefan Boltzmann tersebut.

Percobaan Pengukuran Radiasi Intentitas benda hitam, bertujuan untuk mengukur intentitas radiasi (relatif) dari benda hitam pada suhu 300 - 7000 dan menentukan hubungan antara intentitas radiasi dengan suhu mutlak (Hukum Stefan Boltzmann).

Perrcobaan pertama kali dilakukan oleh Josef Stefan (1835 - 1893) di Wina pada tahun 1879 olyang menemukan bahwa seluruh spektrum energi sebanding dengan empat dari suhu benda hitam. Lima tahun kemudian, Ludwiq Boltzmann (1844 - 1906) salah satu pelopor yang memperkenalkan konsep mekanika statistik tekanan radiasi, menunjukkan bahwa persamaan empiris Stefan dapat diperoleh dari hukum kedua teori termodinamika. Kolaborasi dari dua tokoh tersebut, Stefan dan Boltzmann, yang memulai langkah pertama dalam upaya untuk menemukan fungsi Kirchoof.

Tujuan

1. Mengukur konduktifitas relative dari intensitas radian open listrik dengan peralatan benda hitam pada suhu 300-700 k menggunakan thermopile moll

2. Membuat grafik hubungan antara intensitas radian dan suhu mutlak untuk membuktikan hokum Stefan Boltzmann

3. Membandingkan hasil percobaan dari masing-masing anggota kelompok.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur atas rahmat Allah SWT yang telah memberikan kita nikmat sampai hari ini sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul Radiasi Benda Hitam, untuk itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Priambodo sebagai dosen pengampu mata kuliah Eksperimen Fisika 1 yang telah membimbing penulis untuk menyelesaikan makalah ini. Tak lupa pula kepada teman-teman seperjuangan mahasiswa fisika 2012, yang memberikan semangat kepada penulis dalam menyelesaikan makalah ini.

Terakhir, kami penulis sangat sadar akan kurang sempurnanya makalah ini, dalam pribahasa Indonesia Tak ada gading yang tak retak , sehingga kami penulis sangat berterima kasih apabila ada kritik dan saran demi menyempurnakan makalah ini, demikian lebih dan kurang kami ucapka terima kasih.

Jakarta, 28 November 2014

Pemakalah

EKSPERIMEN FISIKA I

RADIASI BENDA HITAM

PEMAKALAH

ALFANDI ALI AKBAR

GAYATRI WISIK BM

IKHWAN NUR RAHMAN

TIARA ADELIA

DOSEN PENGAMPU

PRIAMBODO, S.SI.

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN) SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2014 M/ 1436 H

3833934034134234334434534634730.414012738853503260.98726114649681541.81528662420382172.64331210191082813.47133757961783524.36305732484076545.25477707006369426.14649681528662577.67515923566878929.6496815286624198

T

M'

3833934034134234334434534634730.382165605095541871.21019108280254792.54777070063694392.99363057324840833.72611464968152944.87261146496815295.70063694267516047.19745222929936198.726114649681528910.127388535031848

T

M'

3833934034134234334434534634736.6810.20000000000000112.116.8725.15000000000000230.253645.5450.30999999999999561.8

T

M'

47346345344343342341340339338390.7682.1675.866.90000000000000658.650.3240.4439.80000000000001134.428.979999999999997

T

M'

3833934034134234334434534634732.85.49.800000000000000713.318.10000000000000124.82.9635.642.350.3

T

M'

47346345344343342341340339338384.0173.23999999999999566.23999999999999546.4933.4325.15000000000000217.82999999999999512.4210.54.1399999999999997

T

M'

3833934034134234334434534634737.6000000000000009E-37.3000000000000009E-38.5000000000000006E-39.5000000000000032E-39.5000000000000032E-37.9000000000000025E-34.7000000000000011E-36.000000000000001E-37.3000000000000009E-38.9000000000000051E-3

T

M'

4734634534434334234134033933836.000000000000001E-37.0999999999999994E-21.8700000000000005E-22.4199999999999996E-22.2200000000000004E-22.3199999999999995E-21.5900000000000001E-22.3800000000000002E-21.8400000000000003E-29.8000000000000032E-3

T

M'

Documents

Radiasi Benda Hitam Kel 6