LAPORAN PERCOBAAN Benda Hitam-Kel Eyepiece

LAPORAN PERCOBAAN OPTIK BENDA HITAM (BLACK BODY)

Disusun untuk memenuhi tugas terstruktur mata kuliah Optika Dosen Pengampu : Ir. H. M. Djamil, MT

Disusun Oleh : Kelompok Eyepiece

Lovina Wijayanti

115090301111004

Imro’atus

115090313111005

Syarifatul H.

Mushlihatul Umamy

115090313111006

Deny Dwi Yulianto

115090313111007

JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2013

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i DAFTAR ISI......................................................................................................ii DAFTAR GAMBAR........................................................................................ iii

BAB I : Pendahuluan........................................................................................ 1

1.1. Tujuan .......................................................................................................... 1 1.2. Dasar Teori................................................................................................... 1

BAB II : METODOLOGI ................................................................................ 2

2.1. Alat dan Bahan............................................................................................. 2 2.2. Tata Laksana Percobaan .............................................................................. 2 2.3. Prinsip Percobaan......................................................................................... 3

BAB III : PEMBAHASAN ............................................................................... 5

3.1. Analisa Prosedur .......................................................................................... 5 3.2. Analisa Hasil ................................................................................................ 6 3.2.1. Hasil Percobaan hanya salah satu sisi luar kardus yang dilapisi karbon ............................................................................. 6

3.2.2 Hasil Percobaan seluruh sisi luar kardus dilapisi karbon .................... 7 BAB IV : PENUTUP......................................................................................... 9

4.1 Kesimpulan ................................................................................................... 9 4.2. Saran ............................................................................................................ 9

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 10

ii

DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Diagram Alir Tata Lakasana Percobaan ...................................................... 2 Gambar 2. Rangkaian Percobaan ................................................................................... 3 Gambar 3. Kotak berongga yang dilubangi salah satu sisinya sebagai analogi benda hitam (permukaan luar dilapisi kertas karbon seluruhnya) ......................... 3 Gambar 4. Kotak berongga yang salah satu sisinya (bagian depan) dilapisi kertas karbon dan diberi lubang............................................................................. 3 Gambar 5. Gambar hasil percobaan dengan perlakuan kertas karbon hanya menutupi salah satu sisi luar kotak kardus .................................................................. 6 Gambar 7. Diagram karakteristik benda hitam .............................................................. 7 Gambar 6. Hasil percobaan benda hitam saat seluruh permukaan luar kardus dilapisi kertas karbon ............................................................................................... 7

iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Tujuan Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui prinsip kerja benda

hitam dan karakteristik cahaya yang memasuki benda hitam.

1.2. Dasar Teori

Dalam kehidupan sehari-hari benda hitam dapat diamati pada lubang udara (ventilasi) yang terdapat pada dinding rumah. Lubang udara tersebut tampak gelap atau hitam dari kejauhan. Lubang seperti ini mendekati kriteria sebagai benda hitam (Kartina, 2011). Istilah "benda hitam" pertama kali diperkenalkan oleh Gustav Robert Kirchhoff pada tahun 1862. Cahaya yang dipancarkan oleh benda hitam disebut radiasi benda hitam. Permukaan benda hitam merupakan permukaan yang memiliki sifat sebagai pemancar atau penyerap radiasi yang sangat baik (Kartina, 2011). Benda yang dapat menyerap seluruh radiasi yang diterimanya dan memancarkan seluruh radiasi yang dikeluarkannya disebut sebagai benda hitam. Benda hitam dimodelkan sebagai suatu rongga dengan celah bukaan yang sangat kecil. Jika ada radiasi yang masuk ke dalam rongga melalui lubang, radiasi tersebut akan dipantulkan berulang-ulang oleh dinding dalam rongga sehingga energinya terserap habis dan tidak ada radiasi yang terpantul memancarkan keluar lubang karena lubang sangat kecil. Jadi, rongga berlubang kecil ini memiliki karakteristik sebagai benda hitam karena dapat menyerap seluruh radiasi yang diterimanya (Hecth, 2002).

1

BAB II METODOLOGI

2.1. Alat dan Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain, kotak kardus  berukuran 22 x 8 x 7 cm, kertas karbon sebanyak 2 lembar, dan peralatan  berupa gunting dan lem, serta sebuah kamera untuk mendokumentasikan hasil  percobaan.

2.2. Tata Laksana dan Gambar Rangkaian Percobaan

2.2.1. Tata Laksana Percobaan

Siapkan alat dan bahan

Lapisi bagian dalam kotak kardus dengan kertas berwarna putih

Lapisi seluruh permukaan luar kotak kardus dengan kertas karbon

Lapisi salah satu sisi luar kardus yang akan dibuat lubang dengan kertas karbon

Buat lubang di salah satu sisi kotak kardus dengan diameter ± 5 mm

Letakkan kotak kardus dibawah sinar matahari langsung

Amati fenomena kegelapan warna yang terjadi pada lubang kotak kardus dibandingkan dengan permukaan kotak kardus yang dilapisi kertas karbon

Dokumentasikan hasil pengamatan dengan menggunakan kamera Gambar 1. Diagram Alir Tata Lakasana Percobaan

2

2.2.2. Gambar Percobaan

Gambar 2. Rangkaian Percobaan

Karbon

Lubang ± 5mm

Gambar 3. Kotak berongga yang dilubangi salah satu sisinya sebagai analogi benda hitam (permukaan luar dilapisi kertas karbon seluruhnya)

Gambar 4. Kotak berongga yang salah satu sisinya (bagian depan) dilapisi kertas karbon dan diberi lubang

3

2.3. Prinsip Percobaan

Dalam percobaan ini lubang kecil pada kotak kardus dapat dianggap sebagai benda hitam yang berfungsi untuk menyerap radiasi gelombang elektromagnetik (sinar matahari). Hal ini akan menyebabkan perbedaan derajat kegelapan antara lubang pada kardus dengan permukaan luar kardus yang dilapisi dengan kertas karbon.

4

BAB III PEMBAHASAN

3.1. Analisa Prosedur

Percobaan benda

hitam ini menggunakan peralatan simulasi berupa

kotak kardus yang dilapisi karbon pada bagian luarnya yang berfungsi sebagai referensi pembanding derajat kegelapan lubang pada salah satu sisi kotak kardus. Prosedur pengamatan mengenai benda hitam dilakukan dengan mengamati lubang yang telah dibuat pada salah satu sisi kotak kardus. Melalui pengamatan derajat kegelapan warna lubang yang telah dibuat  pada kardus dibandingkan dengan sisi kardus yang dilapisi kertas karbon ini akan dapat dianalisa mengenai karakteristik dan pendekatan benda hitam, yakni lubang  pada kardus tersebut. Pada percobaan ini dilakukan dua kali pengambilan data untuk membandingkan kondisi lubang pada kardus. Perlakuan pertama, hanya salah satu sisi kardus yang dilapisi oleh kertas karbon, yakni pada bagian yang diberi lubang. Sedangkan perlakukan yang kedua, seluruh permukaan luar kardus dilapisi kertas karbon dan kemudian salah satu sisinya diberi lubang. Selanjutnya, diamati derajat kegelapan warna lubang dibandingkan dengan warna permukaan luar kardus yang dilapisi oleh karbon.

3.2. Analisa Hasil

Gambar hasil percobaan benda hitam dalam percobaan ini dilakukan dua kali perlakukan, yakni saat seluruh sisi permukaan luar kardus dilapisi kertas karbon dan saat hanya salah satu sisi luar kardus yang dilapisi oleh karbon. Gambar hasil percobaan tersebut dapat dilihat pada pembahasan bagian 3.2.1 dan 3.2.2 berikut ini :

5

3.2.1. Hasil Percobaan hanya salah satu sisi luar kardus yang dilapisi karbon

Lubang terlihat lebih terang dibanding kertas karbon

Gambar 5. Gambar hasil percobaan dengan perlakuan kertas karbon hanya menutupi salah satu sisi luar kotak kardus

Berdasarkan gambar 4, hasil percobaan menunjukkan bahwa lubang  pada dinding kardus masih terlihat lebih terang dibandingkan dengan permukaan kardus yang dilapisi dengan kertas karbon. Hal ini dapat dipengaruhi karena  bagian sisi kardus yang tidak ditutupi oleh kertas karbon masih memiliki kemungkinan untuk tertembus cahaya matahari sehingga bagian dalam kardus masih akan tampak lebih terang yang diindikasikan dengan derajat warna yang terlihat dari lubang dibandingkan dengan warna permuakaan luar kardus yang dilapisi kertas karbon. Selain itu, karena hanya salah satu sisi kardus yang dilapisi dengan karbon maka cahaya tidak sepenuhnya terserap, namun ada bagian yang terpantul dan kembali keluar melalui lubang pada kardus tersebut, sehingga lubang pada kardus masih akan tampak lebih terang dibandingkan dengan sisi luar kardus yang dilapisi oleh kertas karbon. Dengan demikian, lubang pada sisi kardus tersebut belum bisa dikatakan sebagai benda hitam karena tidak mampu menyerap seutuhnya cahaya matahari yang masuk kedalam lubang tersebut.

6

3.2.2 Hasil Percobaan seluruh sisi luar kardus dilapisi karbon

Lubang seperti Benda hitam

Gambar 6. Hasil percobaan benda hitam saat seluruh permukaan luar kardus dilapisi kertas karbon Berdasarkan hasil percobaan pada gambar 5 saat seluruh permukaan kardus dilapisi karbon, didapatkan bahwa lubang pada salah satu sisi kardus tersebut akan menjadi berwarna lebih gelap dibandingkan dengan sisi luar kardus yang dilapisi oleh karbon. Hal ini dapat dijelaskan dengan diagram karakteristik benda hitam pada gambar 6 berikut ini.

Gambar 7. Diagram karakteristik benda hitam

Berdasarkan hasil percobaan akan didapatkan bahwa lubang pada gambar 5 lebih gelap, hal ini dikarenakan lubang tersebut mendekati karakteristik dari benda hitam seperti yang digambarkan pada gambar 6. Lubang tersebut tampak hitam karena saat suatu cahaya memasuki rongga dalam kardus yang melalui lubang tersebut, maka berkas cahaya akan dipantulkan berkali-kali di 7

dalam rongga tanpa sempat keluar lagi dari lubang tadi dan setiap kali dipantulkan, sinar akan diserap dinding-dinding dalam kardus. Dengan demikian, lubang pada kardus ini dapat dianalogikan sebagai  benda hitam karena cahaya yang masuk tidak lagi dapat keluar dari lubang tersebut. Semakin kecil diameter lubang tersebut maka kemungkinan cahaya untuk keluar dari lubang tersebut menjadi lebih kecil Faktor yang juga mempengaruhi dalam percobaan ini adalah diameter lubang yang dibuat pada kardus cukup kecil, yakni berdiameter ± 5mm. Pada  percobaan ini dapat disimpulkan bahwa panjang gelombang datang lebih kecil dibandingkan dengan diameter lubang, sehingga cahaya yang masuk ke lubang akan dipantulkan oleh dinding rongga berulang kali dan semua energinya diserap oleh dinding bagian dalam kotak kardus, yang selanjutnya akan dipancarkan kembali sebagai radiasi gelombang elektromagnetik melalui lubang itu juga. Lubang pada rongga inilah yang merupakan contoh dari sebuah pendekatan  benda hitam karena seolah-olah menyerap seluruh energi matahari sehingga tidak ada lagi cahaya yang keluar dari lubang tersebut.

Dengan demi ki an dapat disim pulk an syarat benda hi tam adalah :

a. Benda hitam dapat dijumpai pada benda dengan ruang tertutup  yang terdapat lubang kecil di dindingnya. Seperti halnya dalam percobaan ini dibuat sebuah

kotak tertutup kertas karbon yang salah satu sisinya diberi lubang. Lubang  pada salah satu dinding kardus ini yang dianalogikan sebagai benda hitam. b. Benda hitam merupakan benda yang dapat menyerap sempurna  cahaya yang

masuk kedalam benda tersebut. Sehingga objek benda hitam tidak selalu harus  berwarna hitam karena hal terpenting adalah kemampuan menyerap cahaya secara sempurna.

8

BAB IV PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Lubang pada salah satu dinding kardus merupakan salah satu contoh dari  benda hitam karena cahaya matahari yang masuk ke dalam kotak kardus akan terserap sepenuhnya tanpa bisa keluar kembali melalui lubang tersebut. Hal ini  pula yang menjadi faktor penyebab warna yang teramati pada lubang tersebut lebih gelap dibandingkan dengan warna kertas karbon yang melapisi bagian luar kotak kardus tersebut. Selain itu, prinsip benda hitam ini hanya akan tercapai jika seluruh ruangan kotak tertutup sehingga daya penyerapan cahaya akan lebih sempurna. 4.2. Saran

Pada percobaan ini, hendaknya digunakan kotak kardus yang tertutup kertas karbon dengan rapat sehingga dapat dibandingkan dengan jelas derajat kegelapan lubang kecil pada kotak kardus (lubang hitam) dengan permukaan kardus yang dilapisi kertas karbon.

9

DAFTAR PUSTAKA Hecth, Eugene. 2002. Optics Fourth Edition. San Fransisco : Addison Wesley. Kartina. 2011. Radiasi Benda Hitam. Diakses tanggal 4 Maret 2013 http://tienkartina.wordpress.com/2011/01/08/radiasi-benda-hitam-2/

10