Radiasi Benda Hitam – Benda hitam merupakan benda yang mampu menyerap energi yang diterimanya dengan sempurna dan mampu pula memancarkan energi yang dimilikinya. Nah, radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam, kita namakan sebagai radiasi benda hitam.
Setiap benda yang memiliki panas akan memancarkan radiasi benda hitam (termasuk bintang) dimana semakin panas suatu bintang akan memancarkan radiasi yang semakin besar. Adapun radiasi yang dipancarkan pada suhu tertentu akan memiliki intensitas maksimum pada panjang gelombang tertentu.
Kita mengenal fungsi Plank sebagai berikut:
Keterangan:
I = Energi yang mengalir tegak lurus permukaan per m2, per detik, per steradian
h = Tetapan Plank yang besarnya 6,63 x 10-34Js
k = Tetapan Boltzmann yang besarnya 1,38 x 10-23J/K
c = Tetapan cahaya yang besarnya 3 x 108m/s
T = Suhu dalam Kelvin
Adapun panjang gelombang masksimum λMaksimum dapat diperoleh dari
Sehingga kita dapat memperoleh persamaan
Nah, persamaan di atas dikenal dengan sebutan Hukum Wien, dimana semakin tinggi suhu suatu benda, maka panjang gelombang maksimum yang dipancarkan oleh benda tersebut akan semakin pendek. Dengan kata lain bahwa frekuensinya akan semakin besar sehingga energinya juga akan semakin besar.
Adapun energi yang dipancarkan oleh benda hitam ke semua arah tiap satuan waktu kita namakan sebagai Luminositas yang dinyatakan dengan persamaan Stefan-Boltzmann.
L = A σ T4
dimana σ kita namakan sebagai konstanta Stefan-Boltzmann yang besarnya 5,67 x 10-8 W/m2K4 dan T dinamakan sebagai suhu efektif.
Untuk benda hitam yang berbentuk bola, maka persamaan Stefan-Boltzmann dinyatakan sebagai berikut:
L = 4 π R2 σ T4
Besaran σ T4 dinamakan sebagai fluks energi (F). Fluks energi (F) merupakan jumlah energi yang dipancarkan oleh setiap m2 permukaan benda hitam tiap detik.
F = σ T4
sehingga diperoleh penulisan yang lebih ringkas menjadi
L = 4 π R2F
Dari persamaan di atas diperoleh besarnya fluks energi yang diperoleh oleh pengamat per satuan waktu pada jarak sejauh r dari benda hitam.
F disini kita namakan sebagai F pancaran atau F radian (karena arahnya radial).
Kita dapat menganggap bintang sebagai benda hitam meskipun tidak 100% seperti benda hitam. Sehingga dengan anggapan ini, kita dapat menerapkan hukum-hukum yang ada di benda hitam untuk diterapkan ke pembahasan bintang.
Nah, dari sini kita bisa tahu bahwa jumlah energi yang dipancarkan oleh bintang dari radius R, bersuhu Tefektif tiap detik ke semua arah dinyatakan sebagai
L = 4 π R2 σ T4ef
Suhu efektif (Tefektif) merupakan suhu lapisan terluar dari suatu bintang. Adapun jumlah energi bintang yang dipancarkan per detik per satuan luas adalah
Pada sifat fisisnya, F merupakan terang bintang yang dapat kita lihat sedangkan L merupakan intensitas sebenarnya. Jika jarak r semakin jauh, maka sebuah bintang akan semakin redup.
