Radiasi Benda Hitam

Gambar 1: Sebuah benda hitam

Benda hitam didefinisikan sebagai benda yang akan menyerap seluruh radiasi yang jatuh ke dirinya (tidak ada yang dipantulkan). Benda hitam sempurna sulit ditemukan. Jelaga yang sangat hitam masih mempunyai daya pantul walaupun sangat kecil. Suatu lubang kecil pada pada sebuah benda berongga dapat dianggap sebagai benda hitam sempurna.

Pada gambar 1, seberkas cahaya masuk lubang sebuah benda berongga. Cahaya ini akan dipantulkan berkali-kali oleh dinding rongga. Setiap kali dipantulkan intensitasnya selalu berkurang (karena sebagian cahaya diserap dinding). Suatu saat, intensitas atau energi cahaya ini nol sehingga tidak mungkin keluar rongga lagi. Itulah sebabnya lubang pada benda berongga ini boleh dinamakan benda hitam. Semakin kecil lubang semakin mirip ia dengan benda hitam sempurna (karena semakin sedikit peluang keluarnya cahaya ini).

Intensitas Radiasi benda hitam!    

Gambar 2: Grafik distribus intensitas radiasi benda hitam

Gambar 2 melukiskan grafik distribusi, I_λ radiasi benda hitam per satuan interval panjang gelombang, sebagai fungsi panjang gelombang. Pada gambar terdapat lima buah kurva masing-masing untuk suhu benda hitam 3500 K, 4000 K, 4500 K, 5000 K dan 5500 K. pada gambar tampak bahwa spektrum radiasi ini merupakan spektrum kontinu (artinya semua panjang gelombang ada).

Intensitas total yang dipancarkan benda hitam dapat dihitung dengan menghitung luas di bawah kurva I_λ sebagai fungsi λ. Besarnya intensitas total ini sama dengan yang diperoleh dari rumus Stefan-Boltzmann dengan mengambil e = 1 (untuk benda hitam): 

Tiap kurva pada gambar 2 mempunyai satu nilai maksimum yang terjadi pada panjang gelombang yang dinamakan λ_maks. Panjang gelombang ini bergeser ketika suhu benda hitam dinaikkan. Makin tinggi suhu, makin kecil λ_maks.

Pergeseran panjang gelombang maksimum ini sebenarnya tidak hanya terjadi pada benda hitam saja, tetapi jugap pada logam yang dipanaskan. Ketika logam mulai dipanaskan, terlihat logam menjadi merah (λ_maks yang dipancarkan logam sekitar panjang gelombang merah 650 nm), kemudian ketika suhu logam dinaikkan (di bawah titik leburnya) logam berubah menjadi kuning (λ_maks bergeser lebih ke arah gelombang kuning dengan 550 nm). Jika suhu sangat tinggi logam akan tampak kebiru-biruan (panjang gelombang biru sekitan 450 nm).

Pergeseran panjang gelombang ini diamati oleh Wien (Pelajari Hukum pergeresan Wien)