radiasi benda hitam

Ketika gas berada dalam keseimbangan termodinamika (KT), laju penyerapan dan pemancaran gas itu seimbang. Nah, situasi ini dapat dibuat dengan memakai kotak yang memiliki dinding dalam bersuhu tetap, katakanlah suhunya T. Kalau gak ada materi atau radiasi atau materi yang keluar dari kotak, maka partikel gas, dan semua radiasi di dalamnya, ujung-ujungnya akan nyampe ke kondisi keseimbangan dalam suhu ini. Gak peduli apa jenis bahan pembuat kotak atau kayak apa bentuknya. Bisa ditunjukkan kalau medan radiasi yang dihasilkan akan bersifat isotropik dan kalau spektrumnya (pancaran yang merupakan fungsi dari frekuensi atau panjang gelombang) hanya tergantung pada T. Radiasi demikian disebut radiasi benda hitam (bisa juga disebut ‘radiasi rongga’ soalnya sejarah penelitian radiasi ini memakai ‘pemandian termal’ dalam sebuah rongga). Intensitas (kekuatan) khas yang dihasilkan dinyatakan oleh fungsi khusus yang disebut fungsi Planck atau Kurva Planck.

Fungsi ini dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi pada frekuensi dan panjang gelombang, lewat persamaan sebagai berikut:

Dimana satuan yang digunakan adalah cgs. Plot dari Bv(T) dalam berbagai suhu ditunjukkan dalam gambar berikut.

Gambar 1. Kurva Planck untuk suhu dari 2 ribu hingga 10 ribu Kelvin. Sumbu tegak dalam satuan erg/(detik.cm persegi. Hz. sr). Perhatikan kalau puncak kurvanya bergeser ke frekuensi yang tinggi (panjang gelombang pendek) saat suhu meningkat, dan juga kalau benda yang lebih panas memiliki intensitas khas yang lebih tinggi daripada benda dingin dalam semua frekuensi.

Kedua rumus di atas itu saling berhubungan lewat persamaan :

Jadi, integral kedua kurva tersebut, dari nol hingga tak hingga, itu sama. Tapi, fungsinya sendiri beda. Mereka punya maksima berbeda, dan juga ada aturan yang dipakai untuk mengkonversi satu bentuk ke bentuk lainnya.

Karena T dalam persamaan pertama dan kedua adalah nilai yang memberikan intensitas khas radiasi, dia bisa disebut ‘suhu radiasi’. Tapi, perlu diingat kalau suhu radiasi itu sama dengan suhu kinetik gas. Jadi, T dalam persamaan di atas bila ditulis tanpa indeks, akan menyajikan suhu kinetik. Karena harus ada interaksi yang cukup antara radiasi dan materi supaya suhu keseimbangan tercapai, maka gas tersebut harus buram..