);

16 Contoh soal radiasi benda hitam dan pembahasannya

Contoh soal radiasi benda hitam nomor 1

Sebuah benda hitam mempunyai suhu 2.000 K. Jika konstanta hukum pergeseran Wien C = 2,898 . 10-3 mK, maka rapat energi maksimum benda itu terletak pada panjang gelombang maks sebesar …
A. 1,4 μm
B. 2,9 μm
C. 5,8 μm
D. 7,3 μm
E. 12,4 μm

Pembahasan

→ λm =
2,898 . 10-3 mK
T

→ λm =
2,898 . 10-3 mK
2.000 K
= 1,4 x 10-6 = 1,4 μm

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 2

Sebuah benda meradiasikan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 5.800 Å. Jika konstanta Wien 2,9 x 10-3 mK, maka suhu permukaan benda yang memancarkan gelombang tersebut adalah …
A. 1.450 oC
B. 2.900 oC
C. 4.350 oC
D. 4.727 oC
E. 5.000 oC

Pembahasan

→ T =
2,898 . 10-3 mK
λm

→ T =
2,9 . 10-3 mK
5.800 x 10-10 m
= 5.000 K
→ T = (5.000 – 273) oC = 4.727 oC

Soal ini jawabannya D.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 3

Suatu lempengan logam dipananskan hingga 500 K. Jika konstanta Wien besarnya 2,878 . 10-3 mK maka panjang gelombang pada intensitas maksimum yang dipancarkan logam tersebut adalah …
A. 5,76 . 10-6 m
B. 6,76 . 10-6 m
C. 7,76 . 10-6 m
D. 8,76 . 10-6 m
E. 9,76 . 10-6 m

Pembahasan

→ λm =
2,878 . 10-3 mK
T

→ λm =
2,878 . 10-3 mK
500 K
= 5,76 x 10-6 m

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 4

Panjang gelombang maksimum yang dipancarkan sebuah logam pada intensitas maksimumnya adalah 4 . 10-6 m. Logam tersebut dipanaskan pada suhu …
A. 725 K
B. 720 K
C. 718,5 K
D. 718 K
E. 719 K

Pembahasan

→ T =
2,9 . 10-3 mK
λm

→ T =
2,9 . 10-3 mK
4 x 10-6 m
= 725 K

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 5

Panjang gelombang yang dapat dipancarkan benda bersuhu 327 oC pada intensitas pancarnya maksimum adalah …
A. 2,4 μm
B. 3,2 μm
C. 4,8 μm
D. 5,2 μm
E. 6,4 μm

Pembahasan

→ λm =
2,9 . 10-3 mK
T

→ λm =
2,9 . 10-3 mK
(327 + 273) K
= 4,8 x 10-6 m

Soal ini jawabannya C.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 6

Sebuah foton mempunyai panjang gelombang 6.500 Å, maka energi foton tersebut adalah …(h = 6,62 x 10-34 Js, e = 1,6 x 10-19 C, dan c = 3 x 108 m/s)
A. 0,191 eV
B. 1,91 eV
C. 19,1 eV
D. 3,05 eV
E. 0,305 eV

Pembahasan

→ E = n . h . f
→ E = n . h .
c
λ

→ E = 1 . 6,62 x 10-34 Js .
3 x 108 m/s
6.500 x 10-10 m

→ E = 0,3056 x 10-18 J = 1,91 eV

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 7

Suatu antena stasiun radio bekerja pada daya 990 W dengan frekuensi pancar 100 MHz FM. Jika konstanta Planck = 6,6 x 10-34 Js, jumlah foton per detik yang dipancarkan antena tersebut adalah …
A. 1 x 1028
B. 1,5 x 1028
C. 2 x 1028
D. 2,5 x 1028
E. 3 x 1028

Pembahasan

→ E = n . h . f
→ P . t = n . h . f
n
t
=
P
h . f

n
t
=
990 W
6,6 x 10-34 . 100 x 106 Hz

n
t
= 1,5 x 1028

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 8

Andaikan 11 % energi lampu pijar dipancarkan sebagai sinar terlihat yang panjang gelombangnya sama dengan 2.700 Å. Jika konstanta Planck h = 6,6 x 10-34 Js, jumlah foton yang dipancarkan lampu pijar 100 W per detik = …
A. 1,1 x 1019
B. 1,5 x 1019
C. 1,8 x 1019
D. 2,0 x 1019
E. 2,2 x 1019

Pembahasan

→ 11% E = n . h . f
→ 11% P . t = n . h .
c
λ

n
t
=
11% P . λ
h . c

n
t
=
11 % . 100 W . 2.700 x 10-10 m
6,6 x 10-34 . 3 x 108 m/s

n
t
= 1,5 x 1019

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 9

Sinar X diradiasikan dari potensial pemercepat 50.000 V, frekuensi terbesar yang terjadi adalah …
A. 1,2 x 1019 Hz
B. 1,2 x 1017 Hz
C. 1,2 x 1021 Hz
D. 4 x 1020 Hz
E. 4 x 1021 Hz

Pembahasan

→ f =
e . V
h

→ f =
1,6 x 10-19 C . 50.000 V
6,6 x 10-34

→ f = 1,2 x 1019 Hz

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 10

Frekuensi ambang natrium adalah 4,4 x 1014 Hz. Beda potensial penghenti elektron saat natrium disinari foton dengan frekuensi 6,0 x 1014 Hz adalah … (konstanta Planck = 6,6 x 10-34 Js).
A. 0,34 V
B. 0,40 V
C. 0,44 V
D. 0,66 V
E. 0,99 V

Pembahasan

→ Vo =
h (f – fo)
e

→ Vo =
6,6 x 10-34 Js (6,0 x 1014 – 4,4 x 1014) Hz
1,6 x 10-19 C

→ Vo = 0,66 V

Soal ini jawabannya D.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 11

Pada tabung sinar X bekerja pada beda potensial sebesar 60 kVolt, maka panjang gelombang dari sinar X tersebut adalah … (e = 1,6 x 10-19 C, m = 9,1 x 10-31 kg, dan c = 3 x 108 m/s)
A. 5,02 x 10-8 m
B. 5,02 x 10-9 m
C. 5,02 x 10-10 m
D. 5,02 x 10-11 m
E. 5,02 x 10-12 m

Pembahasan

→ λ =
h . c
e . V

→ λ =
6,6 x 10-34 Js . 3 x 108 m
1,6 x 10-19 C . 60.000 V

→ λ = 2,06 x 10-3 m

Jawaban: –


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 12

Sebuah benda yang luasnya 20 cm2, suhunya 1.000 K, memancarkan daya radiasi sebesar 68,04 watt/m2, maka besar emisivitas permukaan benda tersebut adalah …
A. 0,2
B. 0,4
C. 0,5
D. 0,6
E. 0,8

Pembahasan

→ P = e . σ . A . T4
→ e =
P
σ . A . T4

→ e =
68,04 watt/m2
5,67 x 10-8 W/m2K4 . 20 x 10-4 m2 . (1.000 K)4

→ e = 0,6

Soal ini jawabannya D.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 13

Besarnya perbandingan energi radiasi yang dipancarkan oleh benda yang sama pada suhu 127 oC dan suhu 527 oC adalah …
A. 1 : 2
B. 1 : 4
C. 1 : 8
D. 1 : 10
E. 1 : 16

Pembahasan

E1
E2
= (
T1
T2
)4
E1
E2
= (
(127 + 273) K
(527 + 273)
)4
E1
E2
= (
400 K
800 K
)4 = 1 : 16

Soal ini jawabannya E.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 14

Sekeping logam yang emisivitasnya 0,05 luas permukaan 2 cm2, berpijar dan memancarkan tenaga selama 5 sekon. Energi yang dipancarkan jika suhunya 727 oC adalah …
A. 0,28 J
B. 2,8 J
C. 2.800 J
D. 28.000 J
E. 280.000 J

Pembahasan

  • P = e . σ . A . T4
  • E = e . σ . A . T4 . t
  • E = 0,05 . 5,67 . 10-8 W/m2K4 . 2. 10-4 m2 . (727 + 273)4 K . 5 s
  • E = 2,8 J

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 15

Sebuah lampu memiliki luas permukaan efektif 20 cm2. Jika lampu tersebut dianggap sebagai benda hitam, laju energi yang dipancarkan lampu saat suhunya 600 K adalah … (diketahui σ = 5,6 x 10-8 W/m2K4)
A. 7,3 W
B. 14,5 W
C. 21,9 W
D. 29 W
E. 34,6 W

Pembahasan

  • P = e . σ . A . T4
  • P = 1 . 5,6 x 10-8 W/m2K4 . 20 x 10-4 m2 . (600 K)4
  • P = 14,5 W

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal radiasi benda hitam nomor 16

Laju energi radiasi dari benda yang suhunya 200 K adalah 20 J/s. Laju energi radiasi dari benda tersebut jika suhunya 400 K adalah …
A. 10 J/s
B. 40 J/s
C. 80 J/s
D. 160 J/s
E. 320 J/s

Pembahasan

E1
E2
= (
T1
T2
)4
20 J/s
E2
= (
200 K
400 K
)4
20 J/s
E2
=
1
16

→ E2 = 20 J/s . 16 = 320 J/s

Soal ini jawabannya E.

You cannot copy content of this page