Indikator PembelajaranMemahami konsep radiasi benda hitamMemahami hukum pergeseran WeinMemahami hukum Stefan-BoltzmannMenganalisis nilai intensitas radiasi yang dipancarkan suatu bendaMenganalisis hubungan antara temperatur, intensitas cahaya dan panjang gelombang cahayaMenyimpulkan nilai konstanta Wein berdasarkan grafik intensitas dan panjang gelombang dengan temperatur yang berbedaMenganalisis gejala kuantum pada radiasi benda hitam dalam kehidupan sehari-hari Pernahkah kalian melihat logam yang dipanaskan? Warnanya berubah dari merah menjadi kuning hingga berwarna putih, hal ini dikarenakan logam tersebut menjadi panas dan semakin panas. Warna mana yang akan kalian lihat tergantung pada temperatur pemanasan logam tersebut. Mengapa hal ini bisa terjadi? Dengan mempelajari sub bab ini, kalian akan memahami sifat cahaya sebagai gelombang. Perubahan warna pada pemanasan logam | Olympus Life SciencePada contoh kasus di atas, Logam pertama kali dipanaskan pada temperatur sekitar 900 K (Gambar 1 a), di mana warna logam mulai bersinar merah pudar. Lalu temperatur ditingkatkan antara 1500 K sampai 2000 K, terlihat warna logam (Gambar 1 b) berubah menjadi merah kekuningan dan menjadi lebih cerah. Ketika temperatur ditingkatkan hingga 3000 K menghasilkan transisi warna kuning ke putih (Gambar 1 c), dan pada temperatur di atas 5000 K (Gambar 1 d), warna putih kebiruan muncul. Lalu, apakah logam akan memancarkan cahaya ketika temperatur pemanasannya tidak cukup panas? Ya, logam akan tetap memancarkan cahaya pada temperatur di atas 273 Kelvin (titik beku air), tetapi sebagian besar pada inframerah. Itulah sebabnya kita tidak bisa melihatnya. Suatu benda tidak harus panas untuk memancarkan radiasi elektromagnetik. Benda-benda tersebut memancarkan secara kontinu. Pertanyaannya selanjutnya, pada frekuensi apa benda akan memancarkan radiasi? Sebuah simulasi yang menunjukkan radiasi benda hitam. Spektrum radiasi termal dan warna emisi yang terlihat (dengan intensitas dinormalisasi ke suhu maksimum)Animasi di atas menunjukkan bagaimana hubungan antara warna hasil pemanasan sebuah logam dengan temperatur. Lalu bagaimana hubungan antara temperatur dengan panjang gelombang? Dari animasi di atas, maka dapat kita analisa bahwa semakin panas suatu benda, maka semakin rendah panjang gelombang yang dimilikinya. Jadi, jika sebuah benda sangat panas, ia akan memancarkan radiasi dengan panjang gelombang rendah atau frekuensi tinggi. Hal ini yang membuat benda terlihat berwarna putih kebiruan. Sebaliknya, jika temperaturnya rendah, maka akan memancar pada panjang gelombang yang tinggi. Sehingga benda akan terlihat kemerahan. Untuk berada dalam kesetimbangan termal dengan sekelilingnya, sebuah benda harus memancarkan jumlah energi yang sama dengan yang diserap. Sebuah benda yang dapat menyerap semua energi yang jatuh padanya dan tidak dipantulkan disebut benda hitam sempurna. Konsep radiasi benda hitamDalam realita, benda hitam sempurna itu tidak ada. Tetapi para ilmuwan dapat menciptakan sarana dan langkah baru yang dapat digunakan untuk memperoleh sifat-sifat dari suatu benda hitam sempurna. Salah satu cara untuk memperoleh sifat-sifat benda hitam sempurna adalah dengan membuat benda berbangun kotak (atau bola, atau bangun yang lain) dari bahan logam yang tahan panas, dengan ruang hampa di dalamnya, dan kemudian memasukkannya ke dalam oven, untuk dipanaskan sampai pada temperatur yang diinginkan. Pada kotak itu dibuat satu lubang kecil, lewat mana cahaya dapat masuk ke dalam maupun memancar keluar. Cahaya datang yang masuk melalui lubang tersebut sepenuhnya memasuki ruangan dalam kotak, sehingga setara dengan cahaya yang jatuh pada suatu benda hitam yang diserap secara sempurna. Permukaan benda yang sangat hitam memiliki emisivitas 𝑒 mendekati 1, sebaliknya benda yang permukaannya mengkilap memiliki emisivitas mendekati 0.
