Toolyard

Simulator Radiasi Benda Hitam

Persamaan dalam simulasi ini

B_λ(T) = (2 h c² ÷ λ⁵) × 1 ÷ (e^(h c ÷ λ k T) − 1)
TSuhu T (kelvin, sebagai pangkat 10)suhu permukaan
λpanjang gelombangcahaya tampak berkisar dari sekitar 380 nm (ungu) sampai 750 nm (merah)
h, c, kkonstanta Planck, kecepatan cahaya, konstanta Boltzmann6.626 × 10⁻³⁴ J·s, 2.998 × 10⁸ m/s, 1.381 × 10⁻²³ J/K
B_λradiansi spektralseberapa banyak cahaya yang dipancarkan permukaan pada tiap panjang gelombang; grafik adalah kurva ini
λ_max = b ÷ T
bkonstanta Wien2.898 × 10⁻³ m·K
λ_maxpanjang gelombang puncakmakin panas, makin pendek: Matahari memuncak di hijau kekuningan, katai merah di inframerah, raksasa biru di ultraungu

Dengan nilai saat ini:

j = σ T⁴, L = 4π R² σ T⁴
σkonstanta Stefan-Boltzmann5.670 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴)
jdaya yang dipancarkan per meter persegisuhu dua kali lipat membuatnya 16 kali
RJari-jari (dalam jari-jari Matahari, sebagai pangkat 10)jari-jari Matahari 696.000 km
Lluminositas, daya totaldibandingkan dengan 3,83 × 10²⁶ W milik Matahari

Dengan nilai saat ini:

m c_p dT/dt = −σ A T⁴
dT/dtlaju pendinginan bola besimassa 33 g, luas 12,6 cm², c_p 450 J/(kg·K); ia hanya kehilangan panas dengan memancar, jadi cepat mendingin saat pijar putih dan makin lambat saat meredup

Dengan nilai saat ini:

Cara memakai simulator radiasi benda hitam

  1. Pilih sebuah benda, dari tubuh manusia dan lava sampai Matahari dan raksasa biru, atau atur sendiri suhu dan jari-jarinya. Bola mengambil warna yang benar-benar dimiliki benda hitam pada suhu itu, dihitung dari spektrumnya dan fungsi pencocokan warna mata, dan menjadi gelap di bawah sekitar 700 K.
  2. Grafik adalah kurva Planck: seberapa banyak cahaya yang keluar pada tiap panjang gelombang, dengan pita cahaya tampak ditandai di bawah sumbu dan puncaknya bergaris merah putus-putus. Naikkan suhu dan kurva membesar sangat jauh, puncaknya bergeser ke panjang gelombang lebih pendek, dari inframerah ke cahaya tampak lalu ke ultraungu.
  3. Baca panjang gelombang puncak dari hukum Wien, daya per meter persegi dari hukum Stefan-Boltzmann dan, untuk bintang, luminositasnya dibanding Matahari. Centang Biarkan mendingin dengan memancar untuk melihat bola besi berpijar putih memudar melalui kuning, jingga dan merah saat kehilangan panas.

Pertanyaan umum

Apa itu benda hitam?

Benda ideal yang menyerap semua cahaya yang jatuh padanya dan memancarkan cahaya hanya karena suhunya. Spektrumnya hanya bergantung pada suhu, mengikuti hukum Planck. Bintang, logam berpijar, lava dan filamen lampu mendekati benda hitam; dalam inframerah, kulitmu juga.

Mengapa benda panas berubah warna saat dipanaskan?

Puncak spektrum bergeser ke panjang gelombang lebih pendek saat suhu naik, menurut hukum Wien λ_max = 2,898 × 10⁻³ m·K ÷ T. Di bawah sekitar 700 K hampir semua cahayanya inframerah dan tidak ada yang tampak berpijar; lalu ujung merah cahaya tampak muncul lebih dulu, disusul jingga dan kuning, dan di atas sekitar 6.000 K sebaran di seluruh cahaya tampak terlihat putih, kebiruan untuk bintang yang lebih panas.

Mengapa Matahari tampak putih, bukan hijau, padahal spektrumnya memuncak di 500 nm?

Karena spektrum Matahari lebar dan mencakup seluruh cahaya tampak hampir merata, sehingga ketiga jenis sel kerucut di mata terangsang kira-kira sama, yang kita lihat sebagai putih. Puncak di hijau tidak membuat warnanya hijau; hanya pita sempit cahaya hijau yang bisa.

Berapa daya yang dipancarkan benda panas?

Hukum Stefan-Boltzmann: j = σT⁴ watt per meter persegi, dengan σ = 5,67 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴). Suhu dua kali lipat membuat dayanya enam belas kali. Permukaan Matahari memancarkan 63 MW per meter persegi; dikalikan seluruh permukaannya menjadi 3,8 × 10²⁶ W.

Katanya WebGL dimatikan.

Tampilan 3D memerlukan WebGL, yang dimiliki semua browser terkini. WebGL bisa nonaktif jika akselerasi perangkat keras dimatikan di pengaturan browser, atau karena driver grafis yang sangat lama. Nyalakan akselerasi perangkat keras, atau coba browser lain.

Apakah ada yang diunggah?

Tidak. Simulasi digambar oleh browser Anda sendiri dengan WebGL; tidak ada yang dikirim ke mana pun, dan simulasi tetap berjalan offline setelah halaman dimuat.

Simulasi sains lainnya

Kalkulator dan alat terkait

Simulasi terkait