11 FISIKA MODERN 1 (1)

(1)

FISIKA MODERN

(2)

Gelombang Elektromagnetik

• _{Pancaran Elektromagnetik (EM) berperilaku}

sebagai gelombang

• _{Semua gelombang EM merambat di ruang}

hampa dengan kecepatan yang sama, yaitu

sebesar “kecepatan cahaya”,

c

= 3,0



108 m/s

(3)

Radio FM dan Televisi (TV)

Frekuansi radio FM seluruhnya berada pada daerah

frekuensi TV. Untuk keperluan siaran TV diperlukan

antena yang sangat tinggi karena antara antena

pemancar dan antena penerima diperlukan pancaran

langsung. Jika antena pemancar tidak cukup tinggi

maka pancarannya tidak akan dapat melewati gedung

yang tinggi atau melewati bukit.

(4)

Gelombang Mikro (

microwave

)

Bagian EM ini dinamakan gelombang mikro karena penjang gelombang yang lebih pendek dibandingkan dengan gelombang radio. Gelombang pendek memiliki aplikasi yang sangat luas untuk komunikasi misalnya transmisi telepon jarak jauh dan sistem radar. Kecepatan obyek seperti mobil dapt diukur dengan mengamati pergeseran Doppler dari gelombang mikro yang dipantulkan. Gelombang mikro telah secara luas digunakan untuk memasak. Molekul air pada makanan beresonansi pada frekuensi di daerah gelombang mikro. Makanan akan dengan

(5)

Gelombang Radio AM (

amplitudo modulation

)

MACAM GELOMBANG EM

Pada bagian frekuensi terendah ini digunakan untuk transmisi radio. Karena kemudahannya untuk dibangkitkan, frekuensi ini paling awal dikembangkan.

Radio Gelombang Pendek

Sesuai dengan namanya bagian EM ini memiliki gelombang yang lebih pendek dibandingkan radio komersial lainnya. Gelombang pendek digunakan untuk tujuan komunikasi

misalnya oleh polisi atau masyarakat. Transmisi gelombang pendek mudah terhalang namun dapat dipantulkan oleh

(6)

Radiasi Inframerah (

infrared

)

(7)

Sinar Tampak (

visible light

)

Sinar tampak memiliki spektrum yang sempit dimana

(8)

Radiasi Ultraviolet (UV)

Radiasi ultraviolet dapat membakar kulit dan

mengakibatkan kanker kulit.

Radiasi ini dapat

menyebabkan terjadinya reaksi kimia pada kulit

sehingga menghasilkan vitamin D. Radiasi UV

sebagian besar diserap oleh bagian atmosfer

yang disebut ozon.

(9)

Sinar-X

Sinar ini dapat dihasilkan pada gas yang sangat panas

seperti pada permukaan matahari. Sinar-X dapat terjadi

pada tabung katode (CRT)

saat berkas elektron

menumbuk layar. Karena sifat sinar-X yang merusak,

maka televisi, osiloskop, layar monitor komputer dan

sebagainya dilindungi sedemikian rupa sehingga tidak

membahayakan pemakainya. Sinar-X dengan energi

tinggi banyak digunakan untuk karakterisasi material

dan diagnosa medis.

(10)

Sinar Gamma

(11)

Spektrum gelombang elektromagnetik memperlihatkan klasifikasi kelompok radiasi EM sebagai fungsi dari panjang gelombang dan frekuensi.

(12)

Foton

Paket gelombang EM lebih dikenal dengan

foton yang memiliki energi sebesar,

hf

E

_f



dimana

h

= 6,63



10-34 J s adalah konstanta

(13)

FOTON

(14)

Efek Foto Listrik

Efek foto listrik merupakan peristiwa

terlepasnya elektron dari suatu material akibat

adanya foton. Elektron yang terlepas dapat

(15)

EFEK FOTO LISTRIK

Secara umum prinsip terjadinya efek foto listrik dapat dijelaskan sebagai berikut,

 Radiasi gelombang EM yang jatuh pada permukaan suatu material dapat melepaskan elektron dari material.  Elektron tidak akan terlepas jika frekuensi (atau energi)

gelombang EM lebih kecil dari batas nilai energi ambang material yang dikenai gelombang EM.

 Banyaknya elektron yang terlepas per satuan waktu berbanding lurus dengan besarnya intensitas radiasi EM, asalkan frekuensinya di atas harga energi ambang material.

(16)

Elektron yang terlepas dari material akibat adanya rediasi EM disebut fotoelektron dan bergerak dengan energi kinetik sebesar,







_f

e

E

KE

dimana KEe adalah energi kinetik elektron yang terlepas, Ef adalah energi radiasi foton dan  adalah fungsi kerja material yang merupakan besarnya energi terendah yang diperlukan untuk melepaskan ikatan elektron

(17)

Aplikasi Radiasi EM di Bidang Medis

Gelombang Radio

(18)

Gelombang Mikro

APLIKASI RADIASI EM DI BIDANG MEDIS

Dalam bidang medis gelombang mikro yang digunakan

untuk pemanasan dalam yang disebut

microwave

diathermy

.

Molekul air dalam lapisan kulit menyerap

sebagian frekuensi dari gelombang mikro. Energi

gelombang mikro diubah menjadi energi panas berakibat

pada panasnya lapisan kulit. Energi foton gelombang

mikro berharga sangat rendah sehingga diperlukan

intensitas yang tinggi. Gelombang mikro dapat

(19)

APLIKASI RADIASI EM DI BIDANG MEDIS-GELOMBANG MIKRO

(20)

Radiasi Inframerah

Seperti halnya gelombang mikro, radiasi inframerah digunakan juga untuk diathermy. Sebagian besar radiasi inframerah yang datang pada kulit akan diserap lapisan kulit bagian luar. Bagian dalam kulit akan mengalami pemanasan dari aliran darah, dapat digunakan untuk mendiagnosa dengan teknik thermography.

Dengan metode thermography dapat dibuat potret keadaan tubuh pada daerah inframerah sehingga dapat mendeteksi adanya

(21)

Cahaya Tampak

Aplikasi cahaya tampak di bidang medis dapat dilakukan dengan cara yang sangat sederhana disebut transillumination, yaitu dengan cara menyinari bagian tubuh tertentu. Pasien ditempatkan di ruangan gelap sehingga bagian tubuh yang disinari akan nampak kemerah-merahan. Dengan melihat intensitas cahaya yang diteruskan akan dapat dianalisa apakah suatu gumpalan misalnya, bersifat padat atau bersifat cair. Ini dapat memberikan indikasi tipe tumor.

Beberapa panjang gelombang sinar tampak dapat diserap secara selektif oleh suatu permukaan. Suatu contoh, permukaan tahi lalat lebih banyak menyerap gelombang warna hijau dibandingkan

(22)

APLIKASI RADIASI EM DI BIDANG MEDIS-CAHAYA TAMPAK

Aplikasi penyerapan warna secara selektif digunakan dalam pembedahan dengan sinar laser. Laser dengan panjang gelombang tertentu dapat difokuskan dengan intensitas yang sangat tinggi. Laser dengan panjang gelombang tertentu dapat dipilih sehingga sinar yang dilepaskan secara selektif dapat diserap oleh darah sehingga terjadi pemanasan dan membakar pembuluh darah.

(23)

APLIKASI RADIASI EM DI BIDANG MEDIS-CAHAYA TAMPAK

(24)

Radiasi Ultraviolet

Energi yang dimiliki oleh foton UV cukup besar untuk merusak senyawa organik, dengan demikian UV dapat digunakan untuk membunuh kuman dalam proses sterilisasi. Penetrasi UV tidak terlalu dalam sehingga sangat cocok untuk sterilisasi permukaan instrument. Radiasi UV biasa digunakan untuk perawatan kulit dengan menggunakan sumber “lampu matahari”. Energi foton UV dapat memberikan inisiasi terjadinya reaksi kimia seperti

(25)

Sinar-X

Mesin penghasil sinar-X berupa tabung dengan berkas elektron

diarahkan pada logam target seperti diuraikan di atas menghasilkan spektrum. Untuk keperluan medis, besarnya tegangan dapat diatur sehingga intensitas atau energi yang dihasilkan akan sesuai dengan tegangan yang diberikan

Spektrum sinar-X dihasilkan oleh 50-keV elektron menumbuk target molibdenum. Dua puncak tajam menunjukkan

(26)

APLIKASI RADIASI EM DI BIDANG MEDIS – SINAR X

Diagnosa dengan sinar-X dilakukan dengan mengamati bayangan yang terbentuk pada film. Bagian bayangan yang lebih gelap menunjukkan tingkat kerapatan yang lebih dari bagian tubuh. Dengan demikian bayangan yang terbentuk dapat digunakan untuk melihat adanya kelainan pada bagian tubuh misalnya terjadinya keretakan tulang atau melihat tingkat kepadatan gigi.

(27)

APLIKASI RADIASI EM DI BIDANG MEDIS – SINAR X

(28)

Tomografi

Tomografi adalah teknik untuk mendapatkan gambar tiga dimensi dengan kualitas gambar yang baik. Teknik ini

kebanyakan menggunakan sinar-X dengan sebuah alat disebut

computerized tomography (CT) scanner. Gambar tiga dimensi dari organ tubuh diperoleh dengan memutar tabung sinar-X

(29)

Konstruksi peralatan CT Scanner untuk menghasilkan gambar tiga dimensi. Tabung sinar-X dapat diputar 360o disekitar

bagian organ tubuh yang didiagnosa dan data yang diperoleh

(30)

Radio Aktivitas dan Fisika Nuklir

(31)

Jangkauan Radiasi

•adalah ukuran seberapa jauh suatu radiasi dapat merambat pada suatu material sebelum kehilangan semua energinya.