LAPORAN AKHIR PRAKTIKM
LAPORAN AKHIR PRAKTIKM
FISIKA LANJUTAN
FISIKA LANJUTAN
“RADIASI BENDA HITAM” “RADIASI BENDA HITAM”
Tanggal
Tanggal Pengumpulan Pengumpulan : : 6 6 April April 20172017 Tanggal
Tanggal Praktikum Praktikum : : 13 13 April April 20172017 Waktu
Waktu Praktikum Praktikum : : 07.3007.30 – – 10.00 WIB 10.00 WIB
Nama
Nama : Reza Fathurahman S: Reza Fathurahman S Nim
Nim : 1115016300: 111501630000430043 Kelompok
Kelompok : : 7 7 (Tujuh)(Tujuh) Nama Anggota
Nama Anggota ::
1.
1. Septiani Septiani Winahyu Winahyu (11150163000(11150163000022)022) 2.
2. Amalia Amalia Novianty Novianty (11150163000(11150163000023)023) 3.
3. Abdul Abdul Muhyi Muhyi (11150163000039)(11150163000039) Kelas
Kelas : : Pendidikan Pendidikan Fisika Fisika 4A4A
LABORATORIUM FISIKA LANJUTAN LABORATORIUM FISIKA LANJUTAN PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGRI SYARIF HIDAYATULLAH UNIVERSITAS ISLAM NEGRI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA JAKARTA
2017 2017
A. Tujuan
1. Membuktikan hukum Stefan Boltzman mengenai radiasi benda hitam
2. Menunjukan bahwa permukan hitam menyerap radiasi lebih baik dari pada permukaan tertutup
3. Mengukur tegangan output U pada suhu (100 – 200)
°
C B. Dasar TeoriCahaya dapat bersifat sebagai gelombang sekaligus sebagai partikel. Cahaya sebagai gelombag karena cahaya dapat menampilkan peristiwa difraksi dan interferensi. Cahaya sebagai partikel dibahas dalam teori kuantum sehingga sinar dipandang sebagai arus itu berupa partikel paket – paket tenaga (kuanta cahaya atau foton). (Jati, 2009: 394)
Pada akhir abad ke-19 para ahli fisika tertarik pada pemancarn cahaya oleh suatu permukaan logam yang dipanaskan. Kita telah mengetahui bagaimana cahaya berubah dari warna merah tua menjadi pijar apabila suatu logam secara terus –
menerus ditingkatkan sampai mencapai titik lebur. Terjadinya perubahan warna dapat dikatak sebagai pergeseran intesitas meksimum dari panjang gelombang tertentu ke panjang gelombang tertentu ke panjang gelombang yang lebih pendek. Spectrum
radiasi thermal inilah yang membuat para fisikawan tertarik.
Radiasi thermal adalah pancaran radiasi suatu benda yang disebabkan oleh suhunya. Distribusi intensitas radiasi sebagai fngsi frekuensi atau fungsi panjang gelombang disebut spectrum radiasi. Sebagai idealisasi didefinisikan benda hitam sempurna merupakan suatu benda yang dapat menyerap semua cahaya yang sampai dipermukaannya. Menurut teori termodinamika benda hitam sempurna jika dipijarkan akan membentuk pancaran total yang maksimum bila dibandingan dengan benda – benda lain yang sama suhunya. (Wiyatmo, 2010: 96)
Benda hitam didefinisika sebagai beda yang menyerap seluruh radiasi yang mengenainya. Contoh dari benda hitan adalah lubang kecil pada sebuah benda berongga. Dipantulkan berkali – kali oleh dinding rongga sampai akhirnya
menemukan lubang kembali untuk keluar. (Muhammad, 2016: academia.edu)
Benda dengan suhu mutlak lebih tinggi dari 0 k memancarkan radiasi electromagnet yang membawa energi spectrum frekuensi radiasi demikian bersifat kontinu. Stefen (1879):
Dengan:
•
= energi total yang dipancarkan persatuan waktu persatuan luas permukaanpada suhu T untuk seluruh spectrum panjang gelombang pancaran
•
= tetapan emitivitas permukaan benda (bernilai 0 untuk benda putih sampai 1untuk benda hitam)
•
= tetapan Stefan Blotzman = 5,67 x 10-8 w/(m2k 4)Jika benda yang sama disinari, sejumlah energi akan diserap dan dinyatakan dalam persamaan:
=
= koefisien serapan yang menurut teorema kirchoff (1883) bernilai = e. (kusminarto, 2011: 25-26)C. Alat dan Bahan
No. Gambar Nama Alat Dan Bahan
1. Microvoltmeter
2. Temperatur Sensor
4. Moll’s Thermopile
5. Gectric Furnace 230 V
6. Kabel Penghubung
7. Oven Listrik
8.
D. Langkah Kerja
No. Gambar Langkah Kerja
1.
Merangkai semua alat dan bahan lalu hubungkan mall’s thermopile ke microvoltmeter dengan kabel penghubung
2. Lalu nyalakan microvoltmeter, lakukan proses
resat untuk mengukur (V)
3. Nyalakan digital thermophile dan mengatur pada
batasan >200
℃
4. Menghidupkan oven listrik dan jika suhu sudah
mencapai 200
℃
matikan oven listrik 5.Mencatat suhu dan tegangan yang dihasilkan setiap kelipatan 10 dari suhu (100-200)
℃
dan (200-100)℃
E. Data Percobaan
Percobaan 1 saat oven listrik hidup percobaan 2 saat oven listrik mati T (
℃
) Tegangan (Microvolt) T (℃
) Tegangan (Microvolt)100
4,98 10
−
2000,49 10
−
1105,69 10
−
1902,74 10
−
1206,14 10
−
1804,47 10
−
1307,20 10
−
1706,35 10
−
1407,96 10
−
1607,71 10
−
1508,93 10
−
1509,38 10
−
16010,14 10
−
14010,81 10
−
17011,59 10
−
13012,06 10
−
18013,18 10
−
12013,04 10
−
19014,84 10
−
11013,87 10
−
200
17,33 10
−
10014,90 10
−
F. Analisis Data ➢ Percobaan 1 No M
M
11,25 10
383
373
1,56 10
383
373
1,25 10
383
373
22,55 10
383
373
6,50 10
383
373
2,55 10
383
373
34,02 10
403
373
16,16 10
403
373
4,02 10
403
373
45,56 10
413
373
30,91 10
413
373
5,56 10
413
373
57,20 10
423
373
51,84 10
423
373
7,20 10
423
373
68,96 10
433
373
80,98 10
433
373
8,96 10
433
373
710,89 10
443
373
118,59 10
443
373
10,89 10
443
373
812,93 10
453
373
167,18 10
453
373
12,93 10
453
373
915,08 10
463
373
227,40 10
463
373
15,08 10
463
373
1017,41 10
473
373
303,11 10
473
373
17,41 10
473
373
∑8,583 10
1,514 10
100,355 10
3,025 10
17,67 10
➢ Percobaan 2 No M
M
12,32 10
463
473
5,4 10
463
473
2,32 10
463
473
24,48 10
453
473
20,1 10
453
473
4,48 10
453
473
36,52 10
443
473
42,5 10
443
473
6,52 10
443
473
48,45 10
433
473
71,4 10
433
473
8,45 10
433
473
510,21 10
423
473
104,2 10
423
473
10,21 10
423
473
611,85 10
413
473
140,4 10
413
473
11,85 10
413
473
713,38 10
403
473
179 10
403
473
13,38 10
403
473
814,05 10
393
473
220,5 10
393
473
14,05 10
393
473
916,16 10
383
473
261,1 10
383
473
16,16 10
383
473
1017,41 10
373
473
303,1 10
373
473
17,41 10
373
473
∑10,6 10
10,6 10
154,8 10
4,2 10
23,74 10
➢ Percobaan 1 1)=110℃=110+273=383
=100℃=100+273=373
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
383
373
=5,67 10
−
/
2,15 10
1,93 10
=5,67 10
−
/
0,22 10
6)=160℃=160+273=433
=100℃=100+273=373
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
433
373
=5,67 10
−
/
3,51 10
1,93 10
=5,67 10
−
/
1.58 10
=1,25 10
/
2)=120℃=120+273=393
=100℃=100+273=373
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
393
373
=5,67 10
−
/
2,38 10
1,93 10
=5,67 10
−
/
=2,55 10
0,45 10
/
3)=130℃=130+273=403
=100℃=100+273=373
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
403
373
=5,67 10
−
/
2,69 10
1,93 10
=5,67 10
−
/
=4,02 10
0,71 10
/
4)=140℃=140+273=413
=100℃=100+273=373
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
413
373
=5,67 10
−
/
2,91 10
1,93 10
=5,67 10
−
/
=5,56 10
0,98 10
/
5)=150℃=150+273=423
=100℃=100+273=373
=5,67 10
−
/
=
=8,96 10
/
7)=170℃=170+273=443
=100℃=100+273=373
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
443
373
=5,67 10
−
/
3,85 10
1,93 10
=5,67 10
−
/
=10,89 10
1,93 10
/
8)=180℃=180+273=453
=100℃=100+273=373
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
453
373
=5,67 10
−
/
4,21 10
1,93 10
=5,67 10
−
/
=12,93 10
2,28 10
/
9)=190℃=190+273=463
=100℃=100+273=373
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
463
373
=5,67 10
−
/
4,59 10
1,93 10
=5,67 10
−
/
=15,08 10
2,66 10
/
10)=200℃=200+273=473
=100℃=100+273=373
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
373
−
/
423
=5,67 10
−
/
3,20 10
1,93 10
=5,67 10
−
/
=7,20 10
1,27 10
/
=5,67 10
373
−
/
473
=5,67 10
−
/
5 10
1,93 10
=5,67 10
−
/
=17.41 10
3,07 10
/
➢ Percobaan 2 1)=190℃=190+273=463
=200℃=200+273=473
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
463
473
=5,67 10
−
/
4,59 10
5 10
=5,67 10
−
/
=2,32 10
0,41 10
/
2)=180℃=180+273=453
=200℃=200+273=473
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
453
473
=5,67 10
−
/
4,21 10
5 10
=5,67 10
−
/
=4,48 10
0,79 10
/
3)=170℃=170+273=443
=200℃=200+273=473
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
443
473
6)=140℃=140+273=413
=200℃=200+273=473
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
413
473
=5,67 10
−
/
2,91 10
5 10
=5,67 10
−
/
=11,85 10
2,09 10
/
7)=130℃=130+273=403
=200℃=200+273=473
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
403
473
=5,67 10
−
/
2,64 10
5 10
=5,67 10
−
/
=13,38 10
2,36 10
/
8)=120℃=120+273=393
=200℃=200+273=473
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
393
473
=5,67 10
−
/
3,85 10
5 10
=5,67 10
−
/
=6,52 10
1,15 10
/
4)=160℃=160+273=433
=200℃=200+273=473
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
433
473
=5,67 10
−
/
3,51 10
5 10
=5,67 10
−
/
=8,45 10
1,49 10
/
5)=150℃=150+273=423
=200℃=200+273=473
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
423
473
=5,67 10
−
/
3,20 10
5 10
=5,67 10
−
/
=10,21 10
1,8 10
/
=5,67 10
−
/
2,38 10
5 10
=5,67 10
−
/
=14,85 10
2,62 10
/
9)=110℃=110+273=383
=200℃=200+273=473
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
383
473
=5,67 10
−
/
2,15 10
5 10
=5,67 10
−
/
=16,16 10
2,85 10
/
10)=100℃=190+273=373
=200℃=200+273=473
=5,67 10
−
/
=
=5,67 10
−
/
373
473
=5,67 10
−
/
1,93 10
5 10
=5,67 10
−
/
=17,41 10
3,07 10
/
➢ Percobaan 1= ∑M∑(
∑(
)
∑(
)
∑(
)(∑
)
)
= 8,585 10
103,025 10
3,025 10
1,514 10
1,514 10
17,67 10
= 25,97 10
10 30249998,49 10
26,75 10
= 0,78 10
10 9,15 10
= 0,78 10
91.5 10
=√ 0,85 10
−
=0,9 10
−
= (∑
∑(
) ∑(
)∑
)
∑(
)
= 1017,67 10
103,025 10
1,514 10
1,514 10
8,585 10
= 176,7 10
10 30249998,49 10
12,9 10
= 163,8 10
10 9,15 10
= 163,8 10
91.5 10
=√ 1,79 10
−
=1,34 10
−
= (∑
) ∑(
)∑
∑(
)
∑(
)
[∑
∑
]
=
√ [103,025 10
176,7 10
1,32 10
12,9 10
][100,355 10
73,7 10
]
= 163,8 10
5001,24 10
=0,033
➢ Percobaan 2= ∑M∑(
∑(
)
∑(
)
∑(
)(∑
)
)
= 10,6 10
104,2 10
4,2 10
1,19 10
1,9 10
23,72 10
= 44,52 10
10 420000000 10
+45,07 10
= 0,55 10
10 0,176 10
= 0,55 10
1,76 10
=√ 0,31 10
−
=0,5 10
−
= (∑
∑(
) ∑(
)∑
)
∑(
)
= 1023,72 10
1014,2 10
1,9 10
1,9 10
10,6 10
= 237,2 10
1,76 10
20,14 10
= 217,06 10
1,76 10
=√ 123,3 10
−
=11,1 10
−
= (∑
) ∑(
)∑
∑(
)
∑(
)
[∑
∑
]
=
√ [42 10
3,61 10
237,2 10
][1348 10
20,14 10
112,4 10
]
= 217,1 10
√ 38,4 10
1235,6 10
= 217,1 10
217,8 10
=0,99
GrafikG. Pembahasan
Praktikum kali ini adalah radiasi benda hitam. Radiasi memancarkan partikel secara sepontan sedangkan benda hitam adalah benda ang menyerap seluruh radiasi yang mengenainya. Contoh dari benda hitam adalah lubang kecil pada benda berongga. Ketika radiasi masuk kedalam benda, tidak dapat langsung keluar karena radiasi dipantulkan berkali – kali pada dinding rongga. Sampai akhirnya menemukan kembali lubang untuk keluar.
Terdapat duakali percobaan pada praktikum ini. Percobaan 1 saat oven menyala tentang suhu yang digunakan adalah setiap kelipatan 10 dimulai dari
100°200°
. Dari besarnya suhu akandidapatkan nilai tegangan yang tertera pada microvoltmeter. Pada hasil percobaan didapat semakin besar suhu tegangan yang didapat semakin besar juga. Dengan selish setiap tegangan tidak jauh bereda.Percobaan 2 saat oven dimatikan rentang suhu masih sama dengan percobaan pertama hanya saja dimulai dari suhu 200
℃
- 100℃
. Hasil percobaan yang didapatkan pada percobaan kedua ini suhu yang digunakan semakin menurun dan tegangan yang didpat menurun pula. Percobaan pertama oven dalam keadaan menyala sehingga radiasi yang dipancarkan semakin besar dan dapat membuat suhu semakin besar pula. Begitu juga sebaliknya, pada saat oven dimatikan radiasi yang dipancarkan semakin menurun sehingga suhu semakin menurun. Berarti suhu sebanding dengan radiasi.Karena semua benda yang dapat memancarkan panas, intensitas panas yang dipancarkan dalam bentuk radiasi akan meningkat sesuai dengan suhu. Hukum Stefen Boltzman menyatakan bahwa total radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam sebanding dengan kenaikan suhu mutlak T pangkat 4. Terlihat dalam grafik hubungan
suhu terhadap pancaran radiasi. Dari grafik pertama (percobaan 1) dari titik satu ketitik lainnya lama – kelamaan semakin menjauh. Sedangkan pada percobaan 2 karena hasilnya negative terlihat dalam grafik semakin menurun. Jarak dari titik – ketitik semakin mendekat.
H. Kesimpulan
1. Bahwa hukum Stefen-Boltzmen menyatakan total radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda hutam sebanding dengan kenaikan suhu mutlak T pangkat 4. Terbukti dalam praktikum ini.
2. Benda hitam dapat menyerap seluruh radiasi panas dari semua panjang gelombang dan benda hitan juga memiliki factor absorpsi yang paling besar, pada suhu dan panjang gelombang tertentu, sangat mungkin memiliki daya emisi yang baik. 3. Semakin naik nilai suhu maka radiasi akan naik pula, tegangan akan naik dan
begitu sebaliknya. I. Komentar/Saran
1. Pastika semua alat berfungsi dan tersusun/terangkai dengan baik dan benar
2. Pada saat nilai sudah muncul pada mikrivoltmeter sangat cepat berganti. Kalo bisa saat nilinya muncul lagsung difoto saja.
J. Daftar Pustaka
Jati, bambang dan tri kuntoro. 2009. Fisika Dasar Untuk Mahasiswa Ilmu Komputer Dan
Informatika. Yogyakarta: ANDI OFFSET
Kusminarto. 2011. Esensi Fisika Modern. Yogyakarta: ANDI OFFSET
Wiyatmo, yusman. 2010. Fisika Modern. Yogyakarta: Pustaka Pelajar Offset Muhammad, R. 2016. Laporan Intensitas Radiasi Benda Hitam.
www.academia.edu/laporan-intensitas-radiasi-benda-hutam. Diakses pada tanggal
