Hukum Pergeseran Wien: Pengertian Panjang Gelombang Intensitas Radiasi Maksimum Konstanta Rumus Contoh Soal Perhitungan 5

Pengertian Hukum Pergeseran Wien. Wilhelm Wien melakukan penelitian secara empiris dengan menghubungkan antara tempertur dan Panjang gelombang radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam.

Percobaan Hukum Pergeseran Wien

Percobaannya direpresentasikan dalam bentuk grafik intensitas terhadap Panjang gelombang, seperti ditunjukkan pada gambar. Grafik ini dikenal juga sebagai grafik distribusi spektrum gelombang.

Pada gambar dapat dilihat bahwa posisi kurva dengan temperature yang lebih tinggi berada di atas dari kurva dengan temperature lebih rendah. Dengan kata lain, kurva dengan Temperature lebih tinggi memiliki puncak intensitas yang lebih tinggi.

Selain itu, kurva dengan temperature yang lebih tinggi berada pada sebelah kiri, atau berada pada Panjang gelombang yang lebih pendek.

Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Pergeseran Wien
Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Pergeseran Wien

Dari Hasil penelitiannya teramati bahwa puncak intensitas radiasi bergeser ke arah Panjang gelombang yang lebih pendek ketika temperature mutlak bendanya semakin tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa Panjang gelombang radiasi saat intensitasnya maksimum berbanding terbalik dengan suhu mutlak bendanya.

Rumus Hukum Pergeseran Wien

Gejala pergeseran puncak intensitas maksimum dari hasil percobaan tersebut dapat diformulasikan dengan Hukum Pergeseran Wien persamaan berikut

λm T = C

Dengan keterangan:

λm = Panjang gelombang pada intensitas maksimum (m)

T = temperature mutlak (K)

C = 2,9 x 10-3 mK

Dari Persamaan tersebut dapat diketahui bahwa hasil kali antara Panjang gelombang dengan temperature mutlak benda yang memancaran radiasi adalah sebuah bilangan konstan yang nilainya 2,9 x 10-3mK.

Artinya, setiap kenaikan temperature, maka Panjang geleombang akan menjadi lebih rendah. Sebaliknya, jika temperature benda hitam turun selama memancarkan radiasi, maka Panjang gelombangnya menjadi lebih pendek.

Penggunaan Rumus Hukum Pergeseran Wien

Hukum Pergeseran Wien digunakan untuk memperkirakan temperature sebuah bintang dengan melihat cahaya sebuah bintang, temperature bintang tersebut dapat diprediksi dengan cara dihitung.

1). Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Pergeseran Wien Menentukan Panjang Gelombang Radiasi

Sebuah benda hitam memiliki temperature 2.000 K. Tentukan Panjang gelombang radiasinya pada saat intensitasnya maksumum.

Diketahui:

T = 2.000 K

T =2 x 103K

Rumus Menentukan Panjang Gelombang Radiasi Pada Intensitas Maksimum

Panjang gelombang radiasi saat intensitas maksimum dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

λm T = 2,9 x 10-3 mK

λm =(2,9 x 10-3 mK)/(T)

λm = (2,9 x 10-3 mK)/(2 x 103K)

λm = 1,45 x 10-6m

λm = 1,45 mm

jadi panjang gelombang radiasi pada intensitas maksimum adalah 1,45 mm

2). Contoh Soal Perhitungan Hukum Pergeseran Wien Temperatur Pada Intensitas Maksimum

Intensitas pancaram masimum sebuah benda pijar terletak pada sinar kuning dengan Panjang gelombang 6.000 A. hitung temperature benda pijar tersebut. Dan jika Temperature pemancaran turun separuhnya, hitung Panjang gelombangnya yang menyertainya.

Diketahui:

λm = 6.000 A

λm = 6 x 10-7 m

Rumus Menentukan Temperatur Pancaran Sinar Kuning Benda

Besarnya temperatur pada benda yang memancarkan sinar kuning dapat dhitung dengan rumus berikut

T = C/λm

T = (2,9 x 10-3 mK)/(6 x10-7 m)

T = 4.830 K

Jika T2 = 0,5 T1

Rumus Menentukan Panjang Gelombang Radiasi Saat Temperatur Turun

Panjang gelombang radiasi ketika temperatur turun dapat dihitung dengan Rumus Hukum pergeseran Wien seperti berikut

pada temperature T1

 λm1 T1 = C

Dan rumus untuk Hukum pergesran Wien Pada temperature T2 = 0,5 T1

λm2 T2 = C

Karena Perkalian Panjang gelombang radiasi dengan Temperatur pada Hukum pergeseran Wien adalah selalu konstan (yaitu bilangan yang constant dan notasi C) maka

λm1 T1 = λm2 T2

λm2 = λm1 (T1/ T2)

λm2 = λm1 (T1/ 0,5T1)

λm2 = (6 x 10-7 m) (0,5)

λm2 = 3 x 10-7 m

Dari dua contoh soal terebut dapat diketahui bahwa setiap terjadi kenaikan temperature pada benda yang memancarkan radiasi, maka akan menyebabkan penurunan Panjang gelombangnya.

3). Contoh Soal Menghitung Panjang Gelombang Radiasi Dipancarkan Benda

Suatu benda memancarkan radiasi pada suhu 827 oC. Tentukan berapa panjang gelombang yang membawa energi radiasi maksimum  dengan C = 2,898 x 10-3 mK

Diketahui :

T = 827 + 273 K = 1100 K

C = 2,898 x 10-3 mK

Rumus Mencari Panjang Gelombang Energi Radiasi Maksimum

Panjang gelombang yang membawa energi radiasi maksimum dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

λm T = C atau

λm = C/T

λm = (2,898 x 10-3)/1100

λm = 2,63 x 10-6 m

Jadi, Panjang gelombang yang membawa energi radiasi maksimum adalah 2,63 x 10-6 m

4). Contoh Soal Perhitungan Temperatur Radiasi Gelombang Elektromagnetik Benda Hitam

Sebuah benda hitam meradiasikan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 8694 Å pada saat intensitas radiasinya maksimum. Berapakah temperature  permukaan benda yang memancarkan gelombang tersebut?

Diketahui:

λm = 8694  Å = 8,694 x 10-7 m

C = 2,898 x 10-3 mK

Rumus Menentukan Temperatur Permukaan Benda Hitam

Temperatur benda hitam yang meradiasikan gelombang elektromagntik dengan intensitas maksimum dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

λm T = C atau

T = C/  λm

T = (2,898 x 10-3)/(8,694 x 10-7)

T = 3333 K atau

T = 3333 – 273 = 3060 0C

5). Contoh Soal Perhitungan Panjang Gelombang Intensitas Energi Logam

Suatu permukaan logam dengan emisivitas 0,6 dipanaskan hingga 500 K. Tentukanlah:

a). Intensitas energi radiasi yang dipancarkan, dan

b). Panjang gelombang pada intensitas maksimumnya

Diketahui

e = 0,6

T = 500 K

C = 2,878 x 10-3 m.K

σ = 5,67 x10-8 Watt/m2.K4

Rumus Perhitungan Intensitas Energi Radiasi Logam

Intensitas energi radiasi yang dipancarkan oleh logam dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut:

I = P/A

I = P = (e σ A T⁴ )/A

I = e σ T⁴

I = (0,6) (5,67 x10-8) (500)4

I = 2126 W/m2

Jadi intesitas radiasi yang dipancarkan logam adalah 2126 W/m2

Rumus Menentukan Panjang Gelombang Pada Intensitas Maksimum

Panjang gelombang radiasi pada intensitas maksimum dihitung dengan menggunakan rumus berikut

λm T = C atau

λm = C/T

λm = (2,878 x10-3)/(500)

λm = 5,76 x 10-3 m

Jadi panjang gelombang radiasinya adalah 5,76 x 10-3 m

Daftar Pustaka:

  1. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  2. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  3. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  4. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  5. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  6. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
  7. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  8. Hukum Pergeseran Wien: Pengertian Percobaan Panjang Gelombang Intensitas Radiasi Maksimum Rumus Contoh Soal Perhitungan 5, Rumus Cara Menentukan Temperatur Permukaan Benda Hitam, Rumus Hukum Pergesaran Wien Persamaan Pergeseran Wien Konstanta Pergeseran Wien, Contoh Soal Cara Menentukan Intensitas Energi Radiasi Logam Pergeseran Wien, Rumus Satuan Lambang Konstanta Pergeseran Wien,