Kalkulator Radiasi Benda Ireng
Benda ireng ideal minangka konsep fisika ngenani obyèk sing nyerep kabeh radiasi elektromagnetik sing ngenani, lan ngetokake energi termal kanthi efisiensi maksimal ing saben dawa gelombang. Lumantar piranti iki, panjenengan bisa njelajah spektrum termal saka emitter ideal utawa benda abu-abu kanthi gampang. Kanthi nglebokake suhu utawa dawa gelombang puncak sing diukur, kalkulator iki bakal nuduhake posisi puncak spektrum, wilayah spektral, gunggung daya radiasi, lan radiansi spektral ing titik kasebut.
Saben petungan lumaku ing browser panjenengan. Suhu lan dawa gelombang sing panjenengan lebaken mboten nate dipununggah utawi nilaraken piranti panjenengan.
Cara Nganggo Piranti Iki
Kanggo miwiti petungan, panjenengan bisa milih salah siji saka rong mode utama ing bagean Mulai saka:
- Suhu: Lebokake nilai suhu emitter lan pilih satuan suhu sing dikarepake.
- Dawa gelombang puncak: Lebokake nilai dawa gelombang puncak sing diukur lan pilih satuan dawa gelombang sing cocog.
Yen panjenengan pengin mbandhingake karo kahanan nyata, panjenengan bisa ngatur nilai Emisivitas. Nilai standar yaiku 1 (benda ireng ideal), nanging panjenengan bisa nyuda nilai kasebut kanggo nggambarake benda abu-abu.
Panjenengan uga bisa nggunakake bagean Coba sumber emisi sing umum kanggo ngemot parameter kanthi cepet, kayata:
- Permukaan Srengenge
- Lampu filamen
- Geni lilin
- Awak manungsa
- Radiasi latar mburi kosmik
Yen panjenengan pengin mriksa nilai radiansi spektral ing dawa gelombang tartamtu, lebokake angka kasebut ing kolom Evaluasi ing dawa gelombang tartamtu.
Aturan Input lan Pesen Kasalahan
Kalkulator iki nduweni watesan angka tartamtu kanggo njaga akurasi petungan fisika. Yen input sing dilebokake ora cocog, sistem bakal nampilake pesen kasalahan ing ngisor iki:
- Yen input dudu angka:
“‹token›” dudu angka.. - Yen suhu ing ngisor utawa padha karo nol mutlak:
Suhu kudu ing dhuwur nol mutlak (0 K, −273.15 °C, −459.67 °F).. - Yen suhu ngluwihi wates maksimal:
Suhu kudu padha utawa ing ngisor 10⁹ K.. - Yen dawa gelombang ing njaba rentang sing ditemtokake:
Gelombang kudu ing antarane 0.0001 nm lan 1 m.. - Yen emisivitas ing njaba rentang:
Emisivitas kudu ing dhuwur 0 lan paling akeh 1..
Nalika data durung dilebokake kanthi bener, antarmuka bakal nuduhake pesen: Lebaken suhu ing dhuwur nol mutlak kanggo nampilake spektrum.. Sawise petungan kasil, pesen bakal owah dadi: Spektrum kanggo sumber emisi ‹t›..
Hukum Fisika lan Konstanta sing Digunakake
Kalkulator iki nggunakake telung hukum utama fisika termal kanggo ngasilake output:
1. Hukum Pergeseran Wien
Hukum iki digunakake kanggo ngetung hubungan antarane suhu mutlak (T) lan dawa gelombang puncak (λₘₐₓ):
λₘₐₓ = b / T
Konstanta pergeseran Wien (b) sing digunakake adhedhasar data CODATA 2022, yaiku 2.897771955 × 10⁻³ m·K.
2. Hukum Stefan-Boltzmann
Gunggung daya radiasi (M) utawa total daya sing dipancarake saben satuan luas diitung nganggo rumus:
M = εσ T⁴
Ing kene, ε minangka emisivitas lan σ minangka konstanta Stefan-Boltzmann kanthi nilai CODATA 5.670374419 × 10⁻⁸ W·m⁻²·K⁻⁴.
3. Hukum Planck
Radiansi spektral (B_λ) ing dawa gelombang tartamtu diitung nganggo rumus:
B_λ(λ,T) = 2hc² / (λ⁵) · 1 / (e^(hc / (λ k T)) - 1)
Ing kene, h minangka konstanta Planck, c minangka kacepetan cahya, lan k minangka konstanta Boltzmann. Nalika nilai eksponensial hc / (λ k T) > ≈ 700, komputer bakal ngalami overflow saengga nilai eˣ dadi tanpa wates, lan asil B_λ bakal dianggep 0. Kahanan iki biasane kedadeyan nalika λ utawa T cilik banget.
Hasil Petungan lan Grafik
Sawise petungan rampung, panjenengan bakal entuk informasi ing ngisor iki:
- Dawa gelombang puncak emisi.
- Suhu sumber emisi.
- Wilayah spektral saka puncak, sing bisa kalebu ing salah siji kategori: Sinar-X / gamma, Ultraviyolèt, Cahya katon, Inframerah cedhak, Inframerah tengah, Inframerah adoh, utawa Gelombang mikro.
- Gunggung daya radiasi.
- Radiansi spektral ing puncak.
- Radiansi spektral ing
‹lambda›lan rasiomulyane ing bagean Yen dibandhingake karo puncak.
Panjenengan uga bisa ndeleng Kurva Planck kanggo radiansi spektral marang dawa gelombang, kanthi tandha ing bagean puncak lan rentang cahya katon. Grafik iki nuduhake wilayah Cahya katon, titik Puncak, lan Dawa gelombang panjenengan. Kabeh asil petungan lan rumus bisa dideleng ing bagean Rumus lan substitusi lan bisa disalin nganggo tombol Salin asil.
Pitakonan sing Sering Ditakoni (FAQ)
Apa sejatine sing diarani benda ireng? Benda ideal sing nyerep kabeh dawa gelombang sing ngenani, lan minangka imbalane, ngetokake spektrum termal paling kuat sing bisa diasilake dening permukaan ing suhu kasebut. Ora ana benda nyata sing sampurna, nanging lintang, bagean njero pawon pambakaran, lan filamen lampu wis cukup cedhak saengga kurva ideal iki dadi model dhasar standar — angka ing kene minangka wates ideal kasebut.
Yagene benda sing luwih panas katon luwih biru? Hukum Wien nempatake puncak ing b ÷ T, saengga yen suhu dadi tikel loro, dawa gelombang puncak bakal dadi separone. Batang logam sing dipanasake bakal owah saka inframerah sing ora katon dadi abang remeng-remeng ing sekitar 800 K, banjur oranye, lan pungkasan dadi putih amarga kurvane sumebar in kabeh rentang cahya katon; permukaan Srengenge sing suhune 5772 K nduweni puncak ing sekitar 502 nm, ing tengah-tengah warna ijo-biru.
Apa aku bisa mrakirake suhu lintang saka warnane? Nggih — ganti kalkulator iki supaya diwiwiti saka dawa gelombang puncak, lan alat iki bakal mbalik hukum Wien, T = b ÷ λ. Lintang kanthi puncak ing 400 nm bakal ngasilake suhu sekitar 7 200 K. Nanging, anggep iki minangka prakiraan wae: lintang mung nyedhaki sifat benda ireng, lan garis absorpsi utawa panyebaran cahya dening bledug antarlintang bisa ngowahi posisi puncak sing diukur.
Apa sing owah amarga emisivitas, lan apa sing tetep? Nyetel ε ing ngisor 1 bakal niru benda abu-abu: saben jumlah radiasi — gunggung daya lan radiansi spektral ing saben dawa gelombang — bakal dipingake ε, dene wujud kurva lan dawa gelombang puncak tetep ora owah. Bahan nyata luwih kompleks lan nilai ε bisa beda-beda ing saben dawa gelombang, sing ora bisa digambarake mung nganggo angka tunggal.