Thermal Radiation
Panas (kalor) dari matahari sampai ke bumi melallui
gelombang elektromagnetik.Perpindahan ini disebut radiasi, yang dapat
berlangsung dalam ruang hampa. Radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda
sebagai akibat suhunya disebut radiasi panas (thermal radiation).
Setiap benda secara kontinu memancarkan radiasi panas
dalam bentuk gelombangelektromagnetik. Bahkan sebuah kubus es pun memancarkan
radiasi panas, sebagian kecil dariradiasi panas ini ada dalam daerah cahaya
tampak. Walaupun demikian kubus es ini tak dapat dilihat dalam ruang gelap.
Serupa dengan kubus es, badan manusia pun memancarkan radiasi panas dalam
daerah cahaya tampak, tetapi intensitasnya tidak cukup kuat untuk dapat dilihat
dalam ruang gelap.
Setiap benda memancarkan radiasi panas, tetapi umunya
benda terlihat oleh kita karena benda itu memantulkan cahaya yang dating
padanya, bukan karena ia memacarkan radiasi panas. Benda baru terlihat karena
meradiasikan panas jika suhunya melebihi 1000 K. Pada suhu ini benda mulai
berpijar merah sepeti kumparan pemanas sebuah kompor listrik. Pada suhu di atas
2000 K benda berpijar kuning atau keputih-putihan, seperti besi berpijar
putihatau pijar putih dari filamen lampu pijar. Begitu suhu benda terus
ditingkatkan, intensitas relatif dari spectrum cahaya yang dipancarkannya
berubah. Ini menyebabkan pergeseran dalam warna-warna spektrum yang diamati,
yang dapat digunakan untuk menaksir suhu suatu benda (lihat gambar di bawah
ini).
Teori kuantum dimulai dengan fenomena radiasi benda
hitam. Apabila suatu benda dipanaskan maka akan tampak mengeluarkan radiasi
(misalnya ditandai dengan terpancarnya cahaya yang berwarna warni). Dalam
keadaan kesetimbangan maka cahaya yang dipancarkan akan tersebar dalam
seluruh spektrum frekuensi f atau panjang gelombang λ, dan kita
berusaha mendefinisikan daya yang terpancar sebagai energi emisi pada panjang
gelombang λ per satuan luas per satuan waktu, E(λ,T). Ini adalah
fingsi universal. Berbicara tentang radiasi benda hitam, berrti kita membahas
tentang benda yang memiliki karakteristik penyerap sempurna terhadap radiasi
yang mengenainya. Secara praktis kita dapat mengilustrasikan benda hitam
sebagai sebuah kotak dengan lubang kecil sedemikian sehingga sembarang radiasi
yang masuk ke dalam benda hitam melalui lubang kecil, akan terpantul pantul
diantara dinding bagian dalam benda hitam dan tidak ada kemungkinan lolos
keluar (karakteristik penyerap sempurna) lewat lubang tersebut seperti pada
gambar berikut:
Kirchhoff (1859) menunjukkan dari hukum kedua
termodinamika, bahwa radiasi di
dalam rongga benda hitam bersifat isotropik yaitu fluks radiasi bebas dari
arah/orientasi, kemudian juga bersifat homogeny yaitu fluks radiasi sama untuk
disetiap titik, dan juga sama dalam semua rongga pada suhu yang sama, untuk
setiap sepanjang gelombang.
Selanjutnya pada tahun 1879, seorah ahli fisika dari
Australia mengemukakan suatu hasil eksperimen bahwa emisivitas dari benda padat
yang panas sebanding dengan temperatur absolut benda pangkat empat”. Dengan
demikian, total emisi adalah radiasi intensitas pada semua frekuensi.
Selain Kirchhoff dan Stefan-Boltzmann, ada juga
persamaan Wien dan Rayleigh mengenai radiasi benda hitam.
Menemukan benda hitam sempurna di alam itu sulit.
Namun ada contohnya, yaitu Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (CMB).
Spektrum Planck terukur di setiap posisi di peta ini. Ada sedikit ingsutan
dalam suhu pada posisi berbeda menghasilkan sedikit perbedaan kurva Planck
dalam posisi berbeda. Kurva Planck rata-rata global diberikan dalam gambar
berikut dan sesuai dengan suhu 2.73 Kelvin.
Saat kita melihat ke kedalaman ruang angkasa, yang
kita lihat adalah cahaya bintang dari galaksi kita sendiri, galaksi yang dekat
dengan kita, hingga kluster galaksi yang jauh. Radiasi benda hitam adalah yang
paling relevan dengan apresiasi visual kita pada keindahan langit.
Sumber : Vivaforum, wikipedia, livescience
Sumber : Vivaforum, wikipedia, livescience