Kumpulan Soal dan Pembahasan

Unduh Soal Radiasi Benda Hitam untuk kelas XII SMA/MA

Contoh Soal dan Pembahasan Radiasi Benda Hitam dari berbagai penerbit buku seperti Erlangga oleh Michael Purba KTSP 2006 dan Unggul Sudarmo Kurikulum 2013, Yudhistira, Platinum, Grafindo, Phißeta dan Esis

Download File dalam format .doc atau .pdf agar mudah dibaca dan tertata rapi lengkap dengan peta konsep dan prasyarat materi.

Link Download Soal dan Kunci Jawaban Radiasi Benda Hitam

Google Drive | Zippyshare Mirror

 

1. Berapa panjang gelombang yang bersesuaian
dengan energi radiasi maksimum suatu benda yang bersuhu 57oC ?
Jawab :
Suhu mutlak T = 57 + 273 = 330 K
C = tetapan pergeseran Wien = 2,90 x 10-3 m K
lm . T = C → λm = C/T
= 2,90 x 10-3 m K/330 K = 8,8 x 10-6 m
2. Permukaan benda pada suhu 37oC meradiasikan gelombang elektromagnetik. Bila konstanta Wien = 2,898 x 10−3 m.K maka panjang gelombang maksimum radiasi permukaan adalah…..
A. 8,898 x 10−6 m
B. 9,348 x 10−6 m
C. 9,752 x 10−6 m
D. 10,222 x 10−6 m
E. 11,212 x 10−6 m
(Sumber soal : UN Fisika SMA 2008)

Pembahasan
Data :
T = 37oC = 310 K
C = 2,898 x 10−3 m.K
λmaks = ….?

λmaks T = C
λmaks (310) = 2,898 x 10−3
λmaks = 9,348 x 10−6 m

3. Sebuah benda dengan luas permukaan 100 cm2bersuhu 727o Jika koefisien Stefan-Boltzman 5,67 x 10−8 W/mK4 dan emisivitas benda adalah 0,6 tentukan laju rata-rata energi radiasi benda tersebut!

Pembahasan
Data :
σ = 5,67 x 10−8 W/mK4
T = 727oC = 1000 K
e = 0,6
A = 100 cm2 = 100 x 10−4 = 10−2

Laju energi rata-rata :
P = eσ T 4A
P = (0,6)(5,67 x 10−8 )(1000)4(10−2)
P = 340,2 joule/s

 

  1. Kuanta energi yang terkandung di dalam sinar ultra ungu yang panjang gelombangnya 3000 Å adalah.

Diketahui:

Ditanya:
E = …?

Jawab:

 

  1. Tunjukkan bahwa foton-foton di dalam suatu berkas cahaya inframerah 1240 nm memiliki energi 1,00 eV.

Diketahui:

Ditanya:

Tunjukkan E = 1,00 eV

Jawab:

 

  1. Hitunglah energi dari suatu foton cahaya biru dengan panjang gelombang 450 nm.

Diketahui:

Ditanya:

E = …?

Jawab:

 

  1. Untuk memutuskan ikatan kimia di dalam molekul-molekul kulit manusia yang menyebabkan luka terbakar sinar matahari, dibutuhkan sebuah energi foton kira kira 3,50 eV. Berapakah panjang gelombangnya?

Diketahui:

Ditanya:

Jawab:

 

  1. Suhu normal badan kita berkisar berapakah intensitas total yang dipancarkan oleh badan kita, jika emitivitas permukaan badan kita 0,2?

Jawab:

Dalam skala kelvin suhu badan kita  berkisar 309 K sampai 310 K. Oleh karena itu berdasarkan hukum stefan badan kita memancarkan radiasi dengan intensitas berkisar dari

Anggaplah luas permukaan badan sama dengan lingkar badan dikalikan tinggi badan. Jika lingkar badan kita rata-rata 1,0 meter dan tinggi badan anda 1,6 meter, maka luas permukaan badan kita rata-rata 1,6  dengan demikian,  maka badan kita memancarkan tenaga antara . Untuk dibayangkan saja, tenaga sebesar  sama dengan tenaga yang kita gunakan untuk mengangkat  beban  setinggi satu meter.

  1. Hukum pergeseran Wien dapat digunakan untuk mengukur temperatur permmukaan sebuah bintang. Dengan melakukan pengukuran rapat intensitas radiasi yang dipancarkan oleh bintang itu untuk berbagai panjang gelombang, maka kita bisa memperoleh grafik untuk bintang yang kita amati. Dari grafik itu kita mendapatkan , yakni panjang gelombang yang dimiliki oleh komponenradiasi yang intensitasnya paling tinggi. Dengan memanfaatkan persamamaan:

kita dapat menghitung suhu permukaan bintang itu. Andaikan spektrum sebuah binntang memiliki . (a) Berapakah suhu pada permukaan binang itu? (b) Beapakah intensitas radiasi keseluruhan yang dipancarkan oleh bintang itu bila emisivitasnya 1? (c) Dapatkah kita perkirakan jaraknya dari bumi bila I merupakan intensitas bintang itu diukur di permukaan bumi?

Jawab:

  • Dengan , maka

 

  • Dari persamaan

 

  • Bintang itu memancarkan radiasi ke segala penjuru. Oleh karena itu bila Rbb jarak bumi dari bintang itu, maka bumi terletak pada permukaan bola raksasa yang berpusat pada bintang itu. Karena di bumi intensitas cahaya bintang itu I, maka tenaga keseluruhan radiasi yang dipancarkan tiap satu satuan waktu melalui permukaan bola raksasa itu adalah 4Rbb2I. Tenaga radiasi sebesar inilah yang dipancarkan dari permukaan bintang itu tiap satu-satuan waktu. Bila jejari bintang itu Rb, maka

Jadi,

Jadi, jarak bintang itu dapat dihitung bilamana kita mengetahui jejari bintang itu. Sedangkan, jejari bintang dapat diukur melalui fasilitas yang disediakan teleskop.

 

  1. Bandingkan laju radiasi kalor per satuan luas badan Anda dengan yang diradiasikan oleh sebuah kursi dengan emisivitas yang sama. Anggap suhu badan Anda 37ºC dan suhu kursi 17ºC.

Jawab:

Laju radiasi kalor per satuan luas benda (sama dengan intensitas radiasi) dinyatakan oleh persamaan:

Perbandingan daya radiasi badan dan kursi per satuan luas adalah:

 

  1. Sebuah pelat baja tipis berbentuk persegi panjang dengan sisi 10 cm, dipanaskan dalam suatu tungku sehingga suhunya mencapai 727ºC. Tentukan laju rata-rata energi radiasi dalam satuan watt jika pelat baja dapat dianggap benda hitam.

Jawab:

Luas permukaan pelat tipis meliputi dua permukaan (atas dan bawah), sehingga:

Laju rata-rata energi radiasi atau daya radiasi, P, dihitung denan Persamaan:

 

  1. Sebuah molekul bergetar dengan frekuensi alami Berapakah perbedaan energi antara dua tingka energi yang berdekatan yang diperkenankan?

Jawab:

 

  1. Berapakah panjang gelombang sebuah radiasi foton yang memiliki energi ?

Jawab: