Dasar – Dasar Fisika Radiasi

D

D

A

A

SA

SA

R

R

–

–

D

D

A

A

SA

SA

R

R

FI

FI

SI

SI

K

K

A

A

R

R

A

A

D

D

I

I

A

A

SI

SI

Kelompok I Kelompok I

A

A

.

.

Pe

Pe

n

n

d

d

a

a

h

h

u

u

l

l

u

u

a

a

n

n

Klasifkasi kekuatan di alam Klasifkasi kekuatan di alam

Klasifi

kasi

partikel

dasar

Dua kelas partikel dasar yang dikenal:



Quark adalah partikel yang menunjukkan

interaksi yang kuat. Quark adalah

konstituen dari hadrons dengan muatan

listrik raksional (2/3 atau ! / 3" dan

ditandai dengan salah satu dari tiga jenis

muatan yang kuat dise#ut $arna (merah%

#iru% hijau".



&epton adalah partikel yang tidak

#erinteraksi kuat. 'lektron% muon% tau% dan

neutrino yang #erhu#ungan.

Klasifi

kasi

Radiasi

 adiasi diklasifkasikan ke dalam dua kategori

utama:

 adiasi nonionisasi (tidak dapat

mengionisasi materi".

 adiasi pengion (dapat mengionisasi materi".

radiasi ion se)ara langsung (partikel #ermuatan"

)ontoh * elektron% proton% partikel alpha% ion #erat

adiasi ion se)ara tidak langsung (partikel netral"

Klasifikasi radiasi pengion foton

 adiasi pengion oton diklasifkasikan menjadi

empat kategori:

 Karakteristik x ray

-asil dari transisi elektronik antara kerang atom.

 Bremsstrahlung

-asil terutama dari interaksi elektroninti +oulom#

 Gamma ray

-asil dari transisi nuklir.

 Annihilation kuantum (radiasi

pemusnahan)

B.

Struktur Atom dan N uklir



engertian Dasar truktur 0tom



artikelpartikel penyusun atom

adalah:

1 roton

1 eutron

1 'lektron

roton dan neutron yang dikenal

se#agai nukleon dan mem#entuk

inti.

M odel

Atom Rutherford

'rnest utherord mengusulkan model atom yang sekarang diterima adalah :

 assa dan muatan positi dari

atom terkonsentrasi dalam inti dengan ukuran !4!5.



 uatan ele)tron negati

#erputar mengelilingi inti dari atom utherord dengan jari  jari sekitar !4!4 m

 6erdasarnya modelnya dan empat asumsi tam#ahan%

utherord menurunkan kinematikan ham#uran pada parlikel ala pada inti emas menggunakan prinsip dara mekanika klasik.

 Keempat asumsi diu#ungkan kepada :  assa inti emas

assa inti emas le#ih #esar dari massa partikel ala

 -am#uran partikel ala

-am#uran partikel alpha pada elektron atom dia#aikan.

 enetrasi inti

artikel ala tidak menem#us inti% yaitu% tidak ada reaksi nuklir yang terjadi

 'nergy kineti) partikel ala

artikel ala dengan energi kinetik urutan #e#erapa e7 adalah dan hu#ungan klasik sederhana nonrelati8istik untuk kinetik energi E

M odel

Atom Bohr

odel atom 6ohr #erdasarkan empat postulat :

ostulat !: 'lektron #erputar sekitar inti utherord di

terdefnisi dengan #aik% memungkinkan or#it (seperti gerak planet ". 'lektron #erputar sekitar inti utherord dalam

didefnisikan dengan #aik% pada or#it yang diper#olehkan. 9aya +oulom# dari tarikmenarik antara elektron dan inti #ermuatan positi yan diseim#angi dengan gaya sentriugal. ostulat 2 : ketika di or#it% elektron tidak kehilangan energi

apapun meskipun terus diper)epat (tanpa kehilangan energi sementara elektron di or#it diper#olehkan". ketika di or#it% elektron tidak kehilangan energi apapun meskipun terus

diper)epat. Ini #ertentangan langsung dengan hukum dasar alam (-ukum &armor s" yang menyatakan #ah$a:

;etiap kali se#uah partikel #ermuatan diper)epat atau melam#at se#agian dari energi dipan)arkan dalam

 ostulat 3 : omentum sudut dari elektron dalam or#it

diper#olehkan terkuantisasi (kuantisasi momentum sudut". omentum sudut & dari elektron dalam or#it yang dii=inkan terkuantisasi dan di#erikan se#agai &% di mana n adalah #ilangan #ulat dise#ut se#agai #ilangan kuantum utama dan h. Kemungkinan momentum sudut terendah dari elektron dalam or#it yang dii=inkan adalah &. emua momentum sudul elektron or#ital atom adalah kelipatan #ilangan #ulat kelipatan

 ostulat > : e#uah atom meman)arkan radiasi hanya jika

elektron #erpindah dari satu or#it ke yang lain (emisi energi selama transisi or#ital". e#uah atom meman)arkan radiasi hanya jika elektron mem#uat transisi dari or#it a$al yang diper#olehkan dengan #ilangan kuantum n_i  ke or#it akhir dengan #ilangan kuantum n . 'nergi dari oton yang dipan)arkan sama

Struktur N uklir



e#agian #esar massa atom

terkonsentrasi pada atom inti yang

terdiri dari  Z  proton dan  A-Z   neutron

 Z  adalah nomor atom dan  A nomor

massa atom (model atom utherord

6ohr". roton dan neutron #iasanya

dise#ut nukleon dan terikat ke inti

dengan kekuatan yang kuat.

Reaksi

N uklir



eaksi nuklir: 0 ? 6 ? a * # atau 0 (a% #" 6



royektil (a" mem#om#ardir sasaran (0"

yang #eru#ah menjadi inti (6" dan (#".



Kuantitas fsik yang paling penting yang

dilestarikan dalam reaksi nuklir adalah:

1 uatan

1 omor massa

1 omentum linier

1 assaenergi

Radioaktivitas

adioakti8itas adalah se#uah proses di

mana inti tidak sta#il (Induk" meluruh

menjadi konfgurasi nuklir #aru (anakan"

yang mungkin sta#il atau tidak sta#il



ama lain yang digunakan untuk

peluruhan radioakti adalah:

1 eluruhan nuklir

1 Disintegrasi nuklir

1 @ransormasi nuklir

1 @ransmutasi nuklir

1 eluruhan radioakti

M ode Peluruhan Radioaktif

eluruhan radioakti adalah proses di

mana inti tidak sta#il men)apai

+. Interaksi 'lektron

  Aenis interaksi yang dialami elekron dengan atom

tertentu dari radius tergantung pada dampak parameter b dari interaksi% yang didefnisikan se#agai jarak tegak lurus antara arah elektron se#elum interaksi dan inti atom (lihat 9am#ar 3.2".

 Bntuk b>>a% elektron akan mengalami tum#ukan

lemah dengan seluruh atom dan hanya se#agian ke)il energi akan ditranser dari elektron ke elektron or#ital.

 Bntuk b=a  % elektron akan mengalami tum#ukan

keras dengan elektron or#ital dan raksi yang )ukup #esar dari energi kinetik elektron akan ditranser ke elektron or#ital.

 Bntuk b<<a % elektron mengalami interaksi radiati

(tum#ukan" dengan inti atom% elektron akan mengemisikan se#uah oton (#remsstrahlung" dengan energi antara nol hingga energi kinetik elektron. 'nergi dari oton #remsstrahlung yang diemisikan #ergantung pada #esarnya parameter dampak b. emakin ke)il parameter dampak maka semakin #esar energi oton #remsstrahlung.

Interaksi elektron-elektron

orbital



Interaksi antara elektron dengan elektron

or#ital dari penyerap menye#a#kan

ionisasi dan eksitasi atomatom penyerap.

Interaksi elektron elektron inti

_{Interaksi )oulom# antara elektron dan inti atom}

penyerap menghasilkan%

 -am#uran elektron tanpa kehilangan energi

(tum#ukan elastis" dapat dikarakterisasi dengan daya ham#uran sudut.

 -am#uran elektron dan kehilangan se#agian dari energi kinetik melalui produksi oton sinarC #remsstrahlung dikarakterisasi dengan daya

Daya Penghenti

 Kehilangan energi dari elektron melalui

tum#ukan tak elastis digam#arkan oleh daya penghenti linier total yang me$akili energi kinetik hilang dari elektron per satuan

panjang lintasan ,% atau

 edangkan kehilangan energi dari se#uah

elektron #ergerak melalui se#uah medium dengan kerapatan ρ dijelaskan dengan daya penghenti energi massa total % yang me$akili energi kinetik hilang dari elektron per satuan panjang lintasan ,% atau

Daya hamburan angular massa

 -am#uran +oulom# ganda dari elektron

melintasi lintasan panjang melalui medium penyerap se)ara umum dijelaskan dengan sudut kudrat ratarata ham#uran yang

se#anding dengan kete#alan massa dari penyerap.

Daya ham#uran angular massa didefnisikan se#agai%

D . Interaksi-interaksi Foton

Tipe-tipe radiasi ionisasi oton se!ara tidak langsung

 inar C karakteristik% hasil dari transisi

elektron antara kulitkulit atom.

 -am#uran +oloum# ( 6remsstrahlung"%

se#agian #esar hasil dari interaksiinteraksi elektroninti )oloum#.

 inar 9amma% hasil dari transisi (peralihan"

inti.

 0ihilasi kuantum (radiasi penghan)uran"% hasil

Dalam penetrasi pada medium penyerapan" oton-oton mungkin mengalami interaksi yang berma!am-ma!am dengan atom-atom dari medium" termasuk :

 enyerap atom se)ara keseluruhan

 Inti medium penyerapan

 r#itor#it elektron medium penyerapan

Interaksi oton-oton dengan inti#

 Interaksi otoninti se)ara langsung

(photodisintegration"

 Interaksi antara oton dan medan elektrostatik dari

Jenis-jenis interaksi foton dengan

absorber

enurut jenis target ada dua

kemungkinan untuk interaksi oton

dengan atom:



Interaksi otonor#ital elektron



Interaksi otoninti

enurut jenis a)ara ada dua

kemungkinan untuk interaksi oton

dengan atom:

Dalam $sika medis interaksi oton dibedakan mena%di empat kelompok :

!. Interaksi sangat penting

 'ek otolistrik

 -am#uran +ompton oleh elektron #e#as

 roduksi pasangan ( termasuk produksi kem#ar tiga"

2. Interaksi penting yang tidak #iasa

 -am#uran ayleigh

 -am#uran @hompson oleh elektron #e#as

3. Interaksi kurang penting

 eaksi hotonu)lear

>. Interaksi dia#aikan

 -am#uran @hompson dan +ompton oleh inti

 roduksi meson