Selasa, 13 Maret 2012

Fisika Nuklir

Mungkin kita pernah menyaksikan film-film perang yang menggambarkan suatu ledakan bom nuklir. Tetapi sesungguhnya dari 195 negara di dunia ini tercatat hanya 20 negara yang memiliki senjata nuklir. Delapan diantaranya memiliki jumlah yang terbanyak, yaitu: (1) Amerika Serikat; (2) Rusia; (3) Inggris; (4) Perancis; (5)China; (6) India; (7) Pakistan; (8) Israel. Delapan negara inilah yang memiliki teknologi terdepan dalam mengembangkan senjata nuklir. Ketika prestise, simbol, dan rasa keamanan menjadi hal penting, masuk akal kalau di luar delapan negara tadi masih ada banyak negara yang memendam hasrat untuk memiliki senjata yang berkekuatan dahsyat itu.

[Contoh ledakan bom nuklir, sumber: http://i100.photobucket.com]

Tanggal 6 Agustus 63 tahun yang lalu, kota Hiroshima di Jepang menjadi korban ‘little boy’ yang dijatuhkan melalui pesawat B-29 Superfortress Enola Gay yang dikendalikan oleh Kolonel Paul Tibetts. 3 hari kemudian tipe yang lebih kuat, ‘fat man’ dijatuhkan di kota Nagasaki.

[Ledakan bom atom kali pertama di Hiroshima, sumber http://media-2.web.britannica.com]

Inilah peristiwa pertama bom nuklir digunakan dalam medan perang. Sebenarnya apa yang terjadi ketika bom nuklir itu dijatuhkan? Bagaimana mekanisme yang terjadi ketika bom nuklir itu digunakan? Sesungguhnya, manusia telah mengalami suatu lompatan dalam ilmu sains dengan adanya teknologi pemusnah massal, bom nuklir.

[Hasil ledakan bom nuklir di Hiroshima http://seattletimes.nwsource.com]

» TINJAUAN FISIKA pada BOM NUKLIR
Dalam bom nuklir terdapat dua jenis interaksi gaya yaitu, interaksi kuat dan interaksi lemah, yang menyebabkan nukleus dalam atom tetap terikat satu sama lain, terutama untuk atom-atom yang memiliki ikatan nuklida yang tak stabil. Dalam hal ini, terdapat dua cara bagaimana energi nuklir dapat dihasilkan dari suatu atom:

Fisi Nuklir, yaitu memisahkan nukleus dari suatu atom menjadi dua bagian yang lebih kecil dengan sebuah neutron. Biasanya metode ini menggunakan isotop-isotop uranium seperti U-235 atau U-233 atau dapat pula menggunakan Plutonium-239.

[Proses terjadinya reaksi fisi nuklir, sumber: http://www.knutsford-scibar.co.uk]
Fusi Nuklir, yaitu menggabungkan 2 jenis atom-atom kecil seperti atom hidrogen atau isotopnya seperti deuterium atau tritium menjadi atom yang lebih besar (misal: Helium). Proses ini sama halnya dengan apa yang terjadi di matahari kita.

[Proses terjadinya reaksi fusi nuklir http://www.worsleyschool.net]

Pada kedua proses di atas, baik fisi maupun fusi dapat mengeluarkan energi panas yang sangat besar jumlahnya dan tidak lupa, radiasi yang mungkin berbahaya (?, ?, ?, sinar-X, neutron, dll).
» BOM ATOM DAN JUMLAH ENERGINYA
Bom atom (atau bom fisi) menggunakan suatu atom berat seperti U-235 untuk menghasilkan ledakan nuklir. U-235 (Uranium dengan nomor massa 235) memiliki beberapa karakteristik tambahan yang menyebabkan atom ini dapat digunakan baik untuk keperluan pembangkit energi listrik atau penghasil bom atom. U-235 merupakan salah satu dari beberapa material yang dapat mengalami reaksi fisi terinduksi. Jadi, ketika sebuah neutron bebas menumbuk inti U-235, maka U-235 menjadi tidak stabil dan akan segera membelah menjadi inti-inti atom lain yang lebih kecil dan diikuti dengan dua atau tiga buah neutron baru (lihat gambar reaksi fisi). Atom-atom baru yang terbentuk akan mengemisikan radiasi sinar gamma untuk mencapai keadaan stabilnya. Setidaknya ada tiga hal yang membuat reaksi fisi terinduksi menjadi sangat penting dan menarik antara lain:

Probabilitas atom U-235 untuk menangkap neutron bebas lebih besar daripada melewatkannya, sehingga atom ini sangat reaktif dengan keberadaan neutron bebas. Dalam ledakan bom atom lebih dari satu neutron dilepaskan pada tiap reaksi fisi yang terjadi. Oleh karena itu, hal ini dapat memicu terjadinya reaksi fisi lain disekitarnya. Reaksi ini yang kemudian terkenal dengan nama ‘reaksi berantai’. Keadaan yang demikian ini dinamakan keadaan superkritis (supercriticality).
Proses penangkapan neutron dan pembelahan atom terjadi sangat cepat, biasanya dalam orde pikosekon (10^-12 detik).
Peristiwa ini menghasilkan energi yang sangat besar jumlahnya dan disertai dengan panas yang luar biasa dan tidak lupa, radiasi sinar gamma. Untuk menghitung secara kuantitatif jumlah energi yang dihasilkan oleh reaksi fisi caranya sangat mudah.
Misalkan, terjadi reaksi fisi sebagai berikut:
U-235 + n ? produk fisi 1 + produk fisi 2 + n + 200 MeV
Pada reaksi di atas, telah diketahui energi yang dihasilkan dalam sebuah reaksi fisi, nilai 200 MeV hanya sebuah perkiraan, perhitungan yang lebih baik dapat dilakukan dengan menjumlahkan nomor massa dari masing-masing produk fisi (misal: T), kemudian nomor massa U-235 dikurangi dengan T, sehingga 235 – T = S, dan S > 0, selanjutnya konversikan menjadi energi menggunakan persamaan E = mc² dan diperoleh energi yang dihasilkan reaksi fisi tersebut. Tidak sulit bukan? (mudah dari Hongkong…) =))
Langkah selanjutnya ialah memperkirakan daya listrik yang dapat digunakan jika hanya sejumlah U-235 yang bereaksi (agar lebih mudah ambil 1 gram U-235 yang bereaksi). Dengan demikian,

Arti angka tersebut ialah bahwa kita dapat memperoleh daya listrik sekitar 1 MW dalam 1 hari dengan hanya menggunakan 1 gr U-235. Belum pernah liat kan energi sebesar ini???
Ternyata energi yang dapat dihasilkan oleh bom atom sangat besar jumlahnya. Hal inilah yang membuat 8 negara diatas dianggap sebagai negara yang sangat rentan terhadap peperangan, karena mereka yakin akan teknologi senjata nuklir yang mereka kembangkan di negaranya masing-masing. Di Indonesia? Tampaknya belum terlihat gelagat menuju ke arah sana…

Air Kotor Bisa Langsung Diminum

LifeStraw

=> Alat Sederhana Penyelamat Dunia
lifestraw_2

Kelihatan sederhana namun manfaatnya bagi mereka yang kekurangan air bersih sangatlah besar. Dengan LifeStraw air yang kotor dapat langsung diminum, namun tidak menyebabkan orang yang meminumnya menjadi sakit.
LifeStraw (Sedotan Kehidupan) adalah filter air yang dirancang oleh Vestergaard Frandsen dari Swiss.
Vestergaard Frandsen sendiri merupakan sebuah perusahaan Eropa berbasis Internasional yang bergerak dibidang kemanusiaan dan mengkhususkan diri dalam tanggap darurat atas permasalahan yang kompleks. Mereka juga membuat produk-produk untuk pengendalian penyakit.
Data-data mengenai LifeStraw:

Panjang: 31 cm, Diameter: 30 mm, Price: about $3.00
Model-model LifeStraw:
1. LifeStraw Personal filter minimum 700 liter air, cukup untuk satu orang dan satu tahun.
2. LifeStraw Family menyaring paling sedikit 18.000 liter air, menyediakan air minum yang aman untuk sebuah keluarga selama lebih dari dua tahun.
Lifestraw menghilangkan 99,9999% bakteri yang menular melalui air, 99,99% virus, dan 99,9% parasit.
Penyakit yang dapat dicegah antara lain difteria, kolera dan diare.
LifeStraw dapat menyaring hingga 700 liter air sebelum harus diganti.

Cara kerja LifeStraw

Semua proses ini dilakukan hanya dengan menghisap secara reguler, tidak beda jauh ketika menggunakan pipet minuman konvensional sehari-hari.

Inovasi-inovasi yang diberikan oleh LifeStraw sangat mengesankan sehingga disebut sebagai salah satu temuan terbesar di 2005 oleh Time Magazine dan memenangkan Index Award untuk inovasi di bidang desain yang akan secara signifikan memperbaiki hidup manusia.
Biaya yang murah dan imbas langsung yang bisa dimiliki oleh LifeStraw ketika mencapai orang-orang yang membutuhkan akan menjadikan alat ini sebagai alat yang sempurna untuk para kelompok-kelompok amal di dunia.

Dengan dikombinasikan dengan dengan upaya-upaya baru untuk menyediakan sumur dan waduk-waduk bagi masyarakat, LifeStraw bisa memberikan kontribusi langsung yang signifikan bagi krisis air global yang kita hadapi dengan mewujudkan Tujuan Pembangunan Milenium yakni mengurangi setengah jumlah orang yang tidak memiliki akses berkelanjutan terhadap air minum yang aman pada tahun 2015. LifeStraw juga bisa menjadi cara yang jitu untuk mengatasi kebutuhan mendesak akan air oleh para korban bencana alam seperti angin badai, gempa bumi dan lain-lain.

10 Teknologi yang dapat mencegah bumi dari kehancuran

Berawal dari anggapan kaum skeptis bahwasanya teknologi hanya merusak lingkungan. Anggapan ini menantang para ilmuwan untuk mengembangkan teknologi yang ramah lingkungan. PBB memperkirakan, hingga tahun 2030 kebutuhan energi akan melonjak sebesar 60 persen. Sebanyak 2,9 miliar manusia akan kekurangan pasokan air. Berikut 10 jenis teknologi yang tergolong dapat mencegah bumi dari kehancuran.

1. Memproduksi Minyak Secara Alami

Ada proses bernama thermo-depolymerization, suatu proses yang sama dengan bagaimana alam memproduksi minyak. Misalnya limbah berbasis karbon jika dipanaskan dan diberi tekanan tepat, mampu menghasilkan bahan minyak. Secara alamiah proses ini menbutuhkan waktu jutaan tahun. Dari eksperiman yang sudah-sudah, kotoran ayam kalkun mampu memproduksi sekitar 600 pon petroleum.

2. Menghilangkan Kadar Garam Air Laut

PBB mencatat, suplai air bersih akan sangat terbatas bagi miliaran manusia pada pertengahan abad ini. Ada teknologi bernama desalinasi, yakni menghilangkan kadar garam dan mineral dari air laut sehingga layak diminum. Ini merupakan solusi yang bisa dilakukan untuk mencegah krisis air. Masalahnya, teknologi ini masih terlalu mahal dan membutuhkan energi cukup besar. Kini para ilmuwan tengah mencari jalan agar desalinasi dapat berlangsung dengan energi lebih sedikit. Salah satu caranya adalah dengan melakukan evaporasi pada air sebelum masuk ke membran dengan pori-pori mikroskopis.

3. Tenaga Hidrogen

Bahan bakar hidrogen dianggap sebagai bahan bakar alternatif bebas polusi. Energi dihasilkan dari perpaduan antara hidrogen dan oksigen. Problemnya adalah bagaimana hidrogen itu dihasilkan. Molekul seperti air dan alkohol harus diproses dulu untuk mengekstaksi hidrogen sehingga menjadi sel bahan bakar. Proses ini juga membutuhkan energi besar. Namun setidaknya ilmuwan sudah mencoba membuat laptop serta peranti lain dengan tenaga fuel cell.

4. Tenaga Surya

Energi surya yang sampai di bumi terbentuk dari photon, dapat dikonversikan menjadi listrik atau panas. Beberapa perusahaan dan perumahan sudah berhasil menggunakan aplikasi ini. Mereka memakai sel surya dan termal surya lain sebagai media pengumpul energi.

5. Konversi Panas Laut

Media pengumpul tenaga surya terbesar di bumi ini adalah air laut. Departemen Energi Amerika Serikat (AS) menyebut, laut mampu menyerap panas surya setara dengan energi yang dihasilkan 250 miliar barel minyal per hari. Ada teknologi bernama OTEC yang mampu mengkonversikan energi termal laut menjadi listrik. Perbedaan suhu antar permukaan laut mampu menjalankan turbin dan menggerakan generator. Masalahnya, teknologi ini masih kurang efisien.

6. Energi Gelombang Laut

Laut melingkupi 70 persen permukaan bumi. Gelombangnya menyimpan energi besar yang dapat menggerakkan turbin-turbin sehingga mengasilkan listrik. Problemnya agak sulit memperkirakan kapan gelombang laut cukup besar sehingga memproduksi energi yang cukup. Solusinya adalah dengan menyimpan sebagian energi ketika gelombang cukup besar. Sungai Timur kota New York saat ini sedang menjadi proyek percobaan dengan enam turbin bertenaga gelombanng air. Sedangkan Portugis justru sudah lebih dulu mempraktikan teknologi ini dan sukses menerangi lebih dari 1500 rumah.

7. Tanaman Atap Rumah

Konsep ini diilhami dari Taman Gantung Babilonia yang masuk dalam daftar Tujuh Keajaiban Dunia. Istana Babilonia terdiri atas atap yang ditanami aneka flora, juga balkon dan terasnya. Taman atap ini mampu menyerap panas dan mengurangi karbon dioksida. Bayangkan jika burung-burung dan kupu-kupu berterbangan di sekitar rumah hijau kita.

8. Bioremediasi

Ada proses bernama bioremediasi, yakni memanfaatkan mikroba dan tanaman untuk membersihkan kontaminasi. Salah satunya adalah membersihkan kandungan nitrat dalam air dengan bantuan mikroba. Atau memakai tanaman untuk menetralisir arsenik dari tanah. Beberapa tumbuhan asli ternyata punya daedah untuk membersihkan bumi kita dari aneka polusi.

9. Barang Perusak

Karbon dioksida adalah faktor utama penyebab pemanasan global. Energy Information Administration (EIA) mencatat, tahun 2030 emisi karbon dioksida mencapai 8000 juta metrik ton. Metode paling sederhana untuk menekan kandungan zat berbahaya itu adalah dengan menguburkan berbagai sumber penghasil CO2 seperti aneka limbah elektronik berbahaya. Namun ilmuwan masih belum yakin bahwa gas berbahaya akan tersimpan aman. Tetap saja kelak akan muncul imbas negatifnya bagi lingkungan.

10. Buku Elektronik

Bayangkan, berapa ton kertas dan berapa banyak pohon harus ditebang bagi seantero dunia jika kita semua harus membeli koran, majalah, novel, buku pelajaran, buku tulis, kertas faks, sampai tisu toilet. Buku elektronik atau surat elektronik yang lebih dikenal dengan e-book dan email memberi kontribusi sangat berarti pada kelangsungan hidup. Dengan teknologi itu, produksi kertas dapat ditekan, sehingga bahan kita tak perlu menebang terlalu banyak pohon.

Teknologi Masa Depan

Dari zaman dahulu kala sampai sekarang, manusia terus membangun peradaban agar memperoleh kesejahteraan hidup yang layak. Semakin hari hidup semakin mudah. Apa2 yang dulu dirasa tidak mungkin, hanya ada dalam mimpi, sekarang menjadi sesuatu yang nyata dan luar biasa. Manusia akan terus bermimpi dan mungkin saja apa yang sekarang kita anggap tidak mungkin, puluhan atau ratusan tahun mendatang menjadi benar2 ada. Jadi jangan pernah takut untuk bermimpi.
Kalo buat saya prbadi, masa depan adalah sesuatu yang indah, terlepas dari realistis atau tidaknya masa depan itu. Segala sesuatu itu di mulai dari mimpi. Kalo bermimpi saja kita tidak berani, bagaimana masa depan itu akan indah? Masa depan selalu membuat saya bersemangat memulai pagi. Karena ketika terbangun, saya sudah punya mimpi yang menjadi kendaraan saya menuju masa depan. Kawan, masa depan itu indah..
Berikut ini adalah beberapa teknologi revolusioner yang diperkirakan akan merubah tatanan dunia :

Nanotechnology (Nanoteknologi)

“Coal and diamonds, sand and computer chips, cancer and healthy tissue: throughout history, variations in the arrangement of atoms have distinguished the cheap from the cherished, the diseased from the healthy. Arranged one way, atoms make up soil, air, and water. Arranged another, they make up ripe strawberries. Arranged one way, they make up homes and fresh air; arranged another, they make up ash and smoke”.

Genetic Engineering (Rekayasa Genetika)

“Human genetic engineering has the potential to change human beings’ appearance, adaptability, intelligence, character, and behaviour. It may potentially be used in creating more dramatic changes in humans”.

Nuclear Fusion (Fusi Nuklir)

“What would fusion mean? Endless, cheap energy. Amazing Star Trek, space travel possibilities. Fame, fortune, and undoubtedly a Nobel or two for the lucky scientist”.

Stem Cell (Sel Induk)

Quantum Computer (Komputer Kuantum)

Metamaterial (Material Kasat Mata)

“The announcement last November of an “invisibility shield,” created by David R. Smith of Duke University and colleagues, inevitably set the media buzzing with talk of H. G. Wells’s invisible man and Star Trek’s Romulans”.

Space Elevator (Tangga Menuju Bintang-bintang)

Scramjet (Revolusi Transportasi)

Resveratrol (Hidup Ratusan Tahun)

“SRT1720 is a thousand times more potent than resveratrol, meaning that it could be taken in smaller doses. A person would have to drink hundreds of glasses of wine to get the same health benefits from resveratrol. Resveratrol will pretty soon look like ancient technology,”

Singularities (Penyatuan Manusia dan Mesin)

Suatu hari nanti, akan datang suatu masa dimana melalui rekayasa genetika seluruh manusia akan mempunyai fisik dan kecerdasan yang nyaris sempurna. Lalu dengan kemajuan teknologi komputer, komputer kuantum dan nanoteknologi memungkinkan manusia memasukkan Quantum Computer berukuran partikel ke dalam otaknya dan menggunakan partikel-partikel nano untuk makin memperkuat tubuhnya. Ini adalah hal yang dinamakan Singularitas. Penyatuan antara biologi manusia dengan teknologi.

Senin, 12 Maret 2012

Penentuan Panjang Gelombang

Panjang gelombang adalah sebuah jarak antara satuan berulang dari sebuah pola gelombang. Biasanya memiliki denotasi huruf Yunani lambda (λ).
Dalam sebuah gelombang sinus, panjang gelombang adalah jarak antara puncak:

Axis x mewakilkan panjang, dan I mewakilkan kuantitas yang bervariasi (misalnya tekanan udara untuk sebuah gelombang suara atau kekuatan listrik atau medan magnet untuk cahaya), pada suatu titik dalam fungsi waktu x.
Panjang gelombang λ memiliki hubungan inverse terhadap frekuensi f, jumlah puncak untuk melewati sebuah titik dalam sebuah waktu yang diberikan. Panjan gelombang sama dengan kecepatan jenis gelombang dibagi oleh frekuensi gelombang. Ketika berhadapan dengan radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa, kecepatan ini adalah kecepatan cahaya c, untuku sinyal (gelombang) di udara, ini merupakan kecepatan suara di udara. Hubungannya adalah: $\lambda = \frac{c}{f}$ di mana:

λ = panjang gelombang dari sebuah gelombang suara atau gelombang elektromagnetik

c = kecepatan cahaya dalam vakum = 299,792.458 km/dtk ~ 300,000 km/dtk = 300,000,000 m/dtk atau

c = kecepatan suara dalam udara = 343 m/d pada 20 °C (68 °F)

f = frekuensi gelombang

Fenomena Manusia Listrik

Di penjuru dunia, ada kasus dimana manusia mengklaim kalau mereka dapat menghasilkan listrik dari tubuhnya sendiri. Apakah hal ini mungkin terjadi?

Sesungguhnya manusia dan hewan lain memang membangkitkan sejumlah kecil arus listrik untuk membuat tubuhnya berfungsi. Tanpa arus listrik ini tubuh kita akan mati. Sel syaraf otak kita memakai arus listrik untuk mengirim informasi ke bagian tubuh kita yang lain. Tubuh kita memancarkan medan listrik dan magnet yang sangat kecil karena adanya ion tubuh. Mungkin seseorang dengan medan listrik yang kuat dapat mengganggu peralatan listrik di sekitarnya. Namun ada masalahnya.

Masalah utama mengapa klaim manusia mampu menghasilkan listrik adalah jumlah listrik untuk dapat menghasilkan medan elektromagnet yang mampu menyalakan lampu dan menyebabkan efek elektronik akan lebih besar daripada jumlah listrik yang dapat membakar sel tubuh. Katakanlah bila sumber listrik di tangan, otomatis tangan orang tersebut akan hangus terbakar sebelum ia dapat menyalakan lampu dalam genggamannya.

Hal ini karena listrik adalah energi dan semakin besar energi melewati tubuh dari semestinya. Karena tubuh manusia bukanlah konduktor sempurna. Bagian yang bukan konduktor akan memberikan hambatan yang besar. Hasilnya energi listrik yang seharusnya diteruskan, sebagian berubah menjadi energi panas dan membakar. Itu mengapa orang yang tersetrum mirip dengan orang yang terpanggang.

Jadi untuk dapat menghasilkan energi listrik dari tubuhnya, seseorang harus memiliki kulit dan anggota tubuh yang hambatannya rendah. Sedemikian rendah hingga listrik yang dihasilkannya dapat langsung keluar tubuh tanpa mencederai dirinya sendiri.

Listrik dapat muncul karena beda potensial. Ambil contoh baterai. Ia menyimpan beda potensial. Ada kutub positif dan ada kutub negatif. Baterai dapat menghasilkan listrik bila kutub positif dihubungkan ke kutub negatif oleh kabel. Di antara kabel tersebut dipasang alat pengguna listrik, katakanlah bola lampu. Dengan demikian listrik yang mengalir dari kutub positif ke negatif dapat diambil sebagian energinya untuk menjadi cahaya di tengah jalan.

Bila ada manusia listrik, ia harus memakai prinsip yang sama dengan hal ini. Ada dua kemungkinan, pertama, ia menjadi kutub negatif sekaligus positif. Kedua, ia hanya menjadi salah satu kutub, sementara yang lain menjadi kutub pasangannya.

Kemungkinan Manusia dua kutub

Ini berarti manusia tersebut berperan sebagai baterai (atau generator) sepenuhnya. Bila ia memegang lampu, maka entah bagaimana ada rangkaian tertutup yang mengalirkan arus dan kembali ke tubuhnya dan menyalakan lampu. Hal ini selalu terjadi di dalam tubuh kita, dalam bentuk rangkaian listrik syaraf. Sayangnya tidak ada mekanisme yang mungkin untuk mengeluarkan listrik ini untuk dimanfaatkan buat menyalakan lampu misalnya.

Walau tidak ada pada manusia, hewan seperti belut listrik memilikinya. Pari Torpedo nobiliana dari Atlantik utara dan belut listrik Electrophorus dari Amazon, dapat menghasilkan arus listrik yang cukup untuk membuat mangsanya tersetrum. Sebagai contoh, pari torpedo mampu mengeluarkan arus 50 Ampere dengan tegangan 60 volt. Ia dulu dipakai untuk pengobatan sakit kepala dengan meletakkan sengat pari di kepala. Para pemburu yang sudah tahu tidak berani memegangnya dengan tangan kosong atau dengan besi.

Bila ikan ini ingin melepaskan listrik, sebuah sinyal syaraf mengubah selaput selnya sehingga ia dapat melewatkan ion natrium, dan kemudian perbedaan potensial listrik mendadak terjadi dan partikel bermuatan pun mengalir. Perbedaan potensial ini kecil dan arusnya juga kecil. Tapi ikan ini memiliki beberapa ribu elektroplaq yang terhubung seri sehingga potensial total dan arus totalnya menjadi besar. Keberadaan elektroplaq inilah yang tidak dimiliki manusia.

Arus listrik ke luar dari tubuhnya menuju korban, katakanlah, tangan seorang pemburu. Arus listrik tersebut kemudian kembali, setelah melewati tubuh sang korban menuju tubuh ikan lagi untuk melengkapi satu rangkaian listrik. Kedua kutub ini ada di tubuh sang ikan. Bila ikan pari torpedo tidak memiliki salah satu kutub, maka nasibnya akan seperti dalam kasus kedua berikut.

Kemungkinan Manusia satu kutub

Ia bisa menjadi manusia bermuatan positif atau bermuatan negatif. Kita sering melakukan hal ini secara sementara. Namanya listrik statis. Misalkan kita bermuatan positif dan sebuah benda bermuatan negatif, akan terjadi lompatan elektron ke arah kita. Ini bukannya hal yang bagus, karena dapat menyebabkan setruman. Setruman ini disebabkan terangsangnya syaraf saat arus mengalir ke sekujur tubuh. Energi yang tersimpan sebagai listrik statis ini tergantung pada ukuran benda dan kapasitansinya, tegangannya, serta tetapan dielektrik medium sekitar. Jika manusia dianggap kapasitor, maka manusia mewakili kapasitor 100 pikofarad, yang dimuati oleh tegangan 4 ribu hingga 35 ribu volt. Saat menyentuh sebuah benda, energi ini terlepaskan kurang dari satu persejuta detik. Energi totalnya sangat kecil, dalam orde perseribu joule, tapi ia masih dapat merusak peralatan elektronik yang sensitif. Benda lebih besar menyimpan lebih banyak energi, yang dapat berbahaya dan bahkan mematikan, apalagi bila percikannya memicu gas atau bubuk yang dapat meledak.

Secara normal, manusia bermuatan netral. Kalaupun ada perbedaan muatan, biasanya hanya terletak di satu titik kecil, seperti ujung jari. Elektron melompat dari ujung jari ke benda bermuatan positif, bila ujung jari ini bermuatan negatif. Ia melompat dari benda bermuatan negatif ke jari, bila jari bermuatan positif. Hasilnya adalah sensasi setruman kecil. Saya rasa banyak orang yang pernah merasakannya.

Walau begitu, tidak menutup kemungkinan kalau ada orang yang memiliki banyak titik bermuatan di tubuhnya sekaligus. Orang ini disebut manusia listrik. Dan ini bukan sebuah keuntungan. Ia sangat sensitif terhadap perbedaan muatan. Akibatnya ia sering tersengat listrik statis, misalnya saat ia menyentuh logam dingin di udara yang kering. Mereka bahkan tidak boleh terlalu emosional atau apapun yang dapat meningkatkan kekuatan listrik di otak.

Jadi, apa yang diramalkan sains tentang manusia listrik bukanlah superhero, tapi justru gangguan kesehatan yang berbahaya. Seperti yang kita tahu, alam membentuk manusia seperti biasa. Alam tidaklah dirancang dengan cerdas, kebetulan tertentu dapat membuat orang menjadi cacat saat lahir. Dan kebetulan yang sama dapat berperan dalam evolusi manusia. Cacat atau normal adalah kriteria subjektif manusia. Jika lingkungan (seleksi alam) mendukung kecacatan sebagai sebuah keuntungan keberlangsungan hidup, ia akan terwariskan dalam populasi. Inilah dasar-dasar evolusi. Sayangnya, kemampuan listrik tampaknya bukan sesuatu yang menguntungkan bagi kita. Bagi belut listrik atau kunang-kunang hal tersebut menguntungkan. Tapi kita tidak tahu masa depan seperti apa.

sumber : faktailmiah.com

Referensi

1. YourDiscovery. 2010. Electric Human

2. SciForum. 2008. Electric People?

3. Chris M. Carmichael. May 09, 2007. Are You an “Electric” Person?

4. Yahoo Answer. 2010. Some people doesn’t feels electric shock.How is it possible?

5. M.A. Kelly, G.E. Servais and T.V. Pfaffenbach An Investigation of Human Body Electrostatic Discharge, ISTFA ’93: The 19th International Symposium for Testing & Failure Analysis, Los Angeles, California, USA/15–19 November 1993

6. Wikipedia. 2010. Static electricity

7. Jearl Walker, 2007. Flying Circus of Physics.

Pemanfaatan Gelombang Elektromagnetik

1. Apa itu gelombang elektromagnetik?

Gelomabang elektromagnetik adalah gelombang yang perambatannya tidak memerlukan medium.

Gelombang ini dapat merambat tidak hanya pada konduktor tetapi juga pada segala macam medium termasuk isolator atau ruang hampa.

Sifat-sifat gelombang elektromagnetik :

· dapat merambat diruang hampa

· merupakan gelombang transversal

· dapat mengalami polarisasi

· dapat mengalami pemantulan (refleksi)

· dapat mengalami pembiasan (refraksi)

· dapat mengalami interferensi

· dapat mengalami lenturan atau hamburan (difraksi)

· marambat dalam arah lurus

Gelombang elektromagnetikterdiri dari bermacam-macam gelombang yang berbeda frekuensi & panjang gelombangnya. Tetapi kecepatannya diruang hampa adalah sama. (c= 3x10⁸ m/s)

2. Manfaat Gelombang Elektromagnetik di bidang teknologi

Perlu diketahui. Rentang/spektrum Gelombang Elektromagnetik (GEM). Terdiri dari beberapa urutan, yakni sinar gamma, sinar X, ultra violet, cahaya tampak, infra merah, gelombang mikro, gelombang TV dan gelombang radio, dst dalam urutan ini frekuensinya makin kecil, tapi panjang gelombangnya makin besar.

1. Sinar Gamma.

· frekuensinya : 10²⁰ hz -sd- 10²⁵ hz

· mempunyai daya daya tembus sangat besar

· Manfaat:

- industri untuk mengetahui struktur logam

- pertanian untuk membuat bibit unggul

- teknik nuklir untuk membuat radioisotope

- kedokteran untuk terapi dan diagnosis

- farmasi untuk sterilisasi

2. Sinar X.

· frekuensinya : 10¹⁶ hz -sd- 10²⁰ hz

· daya tembus besar

· Manfaat:

- dipakai untuk mendeteksi organ organ dalam tubuh

- (misal : menentukan posisi tulang yang patah)

3. Ultra Violet.

· frekuensinya : 10¹⁵ hz -sd- 10¹⁶ hz

· sumber utamanya matahari

· Manfaat:

- diperlukan pada proses asimilasi tumbuhan

- membunuh beberapa jenis kuman penyakit kulit

- Digunakan untuk satelit

4. Cahaya Tampak.

· satu-satunya GEM yang dapat dilihat (teramati mata manusia)

· panjang gelombangnya : 430 nm -sd- 690 nm

· (rentang frekuensinya sempit)

· Manfaat: membuat kita dapat melihat

5. Infra Merah.

· frekuensinya : 10¹¹ hz -sd- 10¹⁴ hz

· Manfaat:

- digunakan pada fotografi (pemotretan dari udara atau satelit)

untuk pemetaan permukaan bumi dan sumber-sumber alam

- dapat juga dipakai pada terapi fisik (physical therapy)

- Bisa digunakan untuk remote benda elektronik

6. Gelombang Radar atau gelombang mikro.

· untuk mendeteksi pesawat yang bergerak mendekati/menjauhi pangkalan udara.

· dapat juga dipakai pada sarana komunikasi.

· untuk radar

7. Gelombang TV dan Gelombang Radio.

· penggunaannya sebagian besar untuk pemancar radio dan TV

Manfaat Gelombang Elektromagnetik

Sebelum mengetahui apa saja manfaat gelombang elektromagnetik, sebaiknya kita patut tahu apa yang dimaksud gelombang elektromagnetik ??
Gelombang elektromagnetik yaitu rambatan perubahan (getaran) medan magnet dan medan listrik yang saling tegak lurus ke segala arah .
Gelombang elektromagnetik itu sendiri terbagi menjadi beberapa jenis gelombang :

1. Sinar Gamma ( industri, teknik, kedoteran, dll )
2. Sinar – X ( Diagnosa organ dalam tubuh )
3. Sinar ultraviolet ( Sterilisasi )
4. Sinar Tampak ( untuk membuat alat optik )
5. Inframerah ( Penelitian sruktur atom )
6. Radar ( menentukan jarak/sasaran )
7. Radio ( penyampaian pesan/informasi )

Dari ke-7 jenis gelombang tersebut saya akan memberi tahu sedikit tentang cara kerja radio saat menerima gelombang. pertama gelombang radio dari udara diterima melalui rangkaian penala. komponen utama dalam rangkaian ini adalah induktor. setelah di tala lalu masuk ke dalam rangkaian mixer. komponen utama mixer adalah transitor dan osilator.

Di sini getaran rendah dari udara di campurkan dengan getaran tinggi dari Osilator melalui Transistor sehingga level sinus getaran menjadi cukup kuat untuk dipisahkan. setelah dicampur lalu dideteksi oleh rangkaian detektor, yang komponennya terdiri atas diode. Rangkaian ini berfungsi untuk memisahkan antara gelombang suara dan gelombang pembawa (Career wave) sehingga gelombang pembawa tidak terbaca oleh rangkaian berikutnya. setelah dideteksi lalu diperkuat dengan penguat daya (Power Amplifier). setelah itu baru suaranya bisa anda nikmati dengan speaker yang berkualitas bagus .

Spektrum elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan (lihat juga tabel dan awalan SI):

Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi, hasilnya kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz
Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz
Panjang gelombang dikalikan dengan energi per foton adalah 1.24 μeVm

Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (λ ≥ 0,5 mm). Istilah "spektrum optik" juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 - 700 nm)^[1].

Referensi

1. ^ Léna, Pierre (1998). Observational Astrophysics. Springer-Verlag. ISBN 3-540-63482-7.
wikipedia.org

Dampak Radiasi Elektromagnetik Ponsel

Pendahuluan

Kemajuan teknologi komunikasi pada saat ini terasa begitu cepat. Hal ini tampak dari terus berkembangnya berbagai macam jenis telepon, dari jenis telepon kabel yang konvensional sampai dengan jenis telepon nir kabel seperti handy talky atau "ht", telepon seluler atau sering disingkat "ponsel" dan jenis terakhir yang sedang dikembangkan adalah telepon yang dilengkapi dengan layar monitor untuk melihat lawan bicara yang dinamakan juga "tvphone". Telepon nir kabel, khususnya telepon seluler yang sudah banyak dipasarkan pada saat ini mempunyai frequensi 450 MHZ dan 900 MHz. Ponsel dengan frequensi 1800 MHz dalam waktu dekat ini akan mulai memasuki pasaran dan sudah barang tentu akan ditawarkan dengan berbagai macam kelebihan dibandingkan dengan ponsel yang sudah ada. Bila dilihat dari frequensi yang digunakan, maka panjang gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dari ponsel akan berkisar antara 1 meter sampai dengan 0,01 meter. Oleh karena komunikasi menggunakan ponsel akan megeluarkan gelombang elektromagnetik, maka radiasi elektromagnetik yang keluar dari emiter ponsel secara teoritis akan berdampak pada tubuh manusia, khususnya bagian kepala sekitar telinga. Tulisan ini akan menjelaskan secara garis besar energi radiasi yang keluar dari emiter ponsel dan pengaruhnya terhadap jaringan tubuh.

Latar Belakang

Kemajuan teknologi dan industri selalu dimanfaatkan oleh manusia untuk meningkatkan kualitas hidupnya. Sudah terbukti bahwa teknologi dan industri yang maju identik dengan tingkat kehidupan yang lebih baik. Tingkat kehidupan yang baik selalu mengusahakan kemudahan-kemudahan dalam berkomunikasi, antara lain dengan diciptakannya telepon seluler yang disingkat ponsel suatu jenis telepon nir kabel yang mudah dibawa kemana-mana dan praktis karena ukurannya yang kecil sehingga mudah dimasukkan ke dalam saku. Perkembangan kecanggihan ponsel saat ini menggelitik para ahli radiasi untuk melihat seberapa jauh kemungkinan pengaruh adanya radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh emiter ponsel terhadap tubuh manusia. Suatu penelitian yang pada saat ini sedang dilakukan di Universitas Lund (Swedia) menunjukkan bahwa radiasi yang dipancarkan oleh ponsel dapat mempengaruhi fungsi enzim dan protein. Penelitian yang dilakukan terhadap tikus percobaan menunjukkan adanya perubahan biokimia dalam darah tikus, yaitu terjadinya perubahan protein albumin yang berfungsi dalam memasok aliran darah ke otak. Professor Leif Salford seorang peneliti masalah dampak pemakaian ponsel terhadap kesehatan, mengatakan bahwa gelombang mikro yang keluar dari ponsel dapat memicu timbulnya penyakit "alzheimer" atau kepikunan lebih awal dari usia semestinya. Alzheimer adalah salah satu penyakit yang menyebabkan menurunnya kemampuan berfikir serta kemampuan mengingat-ingat atau memori, sehingga gejala penyakit alzheimer mirip dengan orang tua yang pikun. Walaupun belum terbukti secara langsung bahwa penggunaan ponsel adalah penyebab utama timbulnya penyakit alzheimer, namun menurut Prof. Leif Salford akibat yang mungkin ditimbulkan oleh radiasi elektromagnetik dari ponsel tidak boleh diabaikan begitu saja, tapi harus secara cermat diteliti segala kemungkinan yang dapat ditimbulkan oleh pemakaian ponsel. Hal ini sebenarnya disebabkan karena kekhawatiran manusia berdasarkan pengalaman 80 tahun yang lalu, yaitu pada saat para dokter waktu itu senang menggunakan pesawat sinar-x (pesawat Roentgent) untuk berbagai keperluan diagnosis. Oleh karena pada waktu itu belum diketahui dampak pemakaian sinar-x, maka dokter menggunakannya tanpa memakai pakaian proteksi radiasi atau jas apron, sehingga setelah berselang beberapa tahun ternyata banyak dokter yang menderita kanker kulit. Nah, atas dasar pengalaman ini maka para ahli saat ini sedang berusaha untuk meneliti kemungkinan adanya dampak dari pemakaian ponsel terhadap kesehatan manusia.

Dasar Teori

Telepon seluler atau ponsel yang banyak digunakan oleh masyarakat saat ini, memang sangat membantu dalam hal kemudahan berkomunikasi. Ukuran ponsel makin lama makin kecil agar lebih praktis mudah dimasukkan ke dalam saku dan kelebihannya makin lama makin canggih. Kecanggihan dan kelebihan ponsel tidak lain adalah waktu selalu ditemukan hal yang baru. Akan tetapi satu hal yang perlu diingat bahwa pancaran sinyal dari emiter ponsel selalu mengikuti kaidah pancaran radiasi gelombang elektromagnetik. Spektrum gelombang elektromagnetik dikelompokkan berdasarkan panjang gelombangnya atau bisa juga dikelompokkan berdasarkan frequensinya. Mengenai spektrum gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombangnya atau frequensinya dapat dilihat pada Tabel 1.

No. Jenis gelombang elektromagnetik:	Panjang gelombang (m)	Frequensi, (Hertz)
1. Gelombang radio: a. Radio gelombang panjang b. Radio gelombang pendek c. Komunikasi bands. d. Televisi 2. Gelombang Mikro: a. Radar 3. Infra merah 4. Cahaya tampak 5. Ultra ungu 6. Sinar - X 7. Sinar gamma	10⁹- 10^-3 10⁹- 10³ 10³- 10 10⁵ - 10^-3 10 - 10^-1 10 - 10^-5 10 - 10^-3 10^-3 - 10^-6 10^-6 - 10^-7 10^-7 - 10^-10 10^-8 - 10^-12 10^-10 - 10^-16	1 - 10¹¹ 1 - 10⁵ 10⁵ - 10⁷ 10³- 10¹¹ 10⁷ - 10⁹ 10⁷ - 10¹³ 10⁸ - 10¹¹ 10¹¹ - 10¹⁴ 10¹⁴ - 10¹⁵ 10¹⁵ - 10¹⁹ 10¹⁶- 10²¹ 10¹⁸ - 10²⁵

Berdasarkan tabel tersebut di atas , tampak bahwa pancaran gelombang elektromagnetik dari ponsel dengan frequensi antara 450 - 1800 MHz telah memasuki daerah gelombang mikro seperti halnya radar. Bila dilihat energinya, maka pancaran gelombang elektromagnetik dari ponsel akan menghasilkan energi yang mengikuti persamaan berikut ini:
E = h u
= h c/l
dimana:
E = energi yang dihasilkan, erg.
h = konstanta planck, 6,62 x 10^-27 erg detik
c = kecepatan cahaya, 300.000 km/detik = 3.10¹⁰ cm / detik
l = panjang gelombang.
Kalau panjang gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh ponsel diambil 10^-2 meter, maka energi elektromagnetik yang akan dihasilkan dapat dihitung sebagai berikut;
E = 6,62.10^-27 x 3.10¹⁰ / (10^-2.10^-2 )
= 19,86.10^-17 erg
Karena ; 1 eV = 1,6.10^-12 erg
Maka : E =(19,86.10^-17)/(1,6. 10^-12)eV.
= 12,41 . 10^-5 eV
= 1,241 . 10^-6 eV

Dampak Radiasi Ponsel

Hasil perhitungan tersebut di atas menunjukkan bahwa quantum energi yang ditimbulkan oleh radiasi elektromagnetik ponsel, secara kuantitas relatif masih kecil karena hanya berkisar seper sejuta elektron Volts. Namun kalau jarak sumber radiasi dengan materi, yaitu jarak antara pesawat ponsel dengan kepala (khususnya telinga) diperhitungkan, maka dampak radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh ponsel tidak boleh diabaikan begitu saja. Alasannya adalah karena intensitas radiasi elektromagnetik yang diterima oleh materi (kepala khusus bagian telinga), akan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, artinya makin dekat dengan sumber radiasi (ponsel) akan makin besar radiasi yang diterima. Persoalan akan lebih menarik lagi, kalau waktu kontak atau waktu berbicara melalui ponsel diperhitungkan, maka akumulasi dampak radiasi akibat pemakaian ponsel perlu dicermati lebih jauh lagi. Hal-hal inilah yang pada saat ini sedang diteliti oleh Prof. Leid Salford, yaitu dampak radiasi elektromagnetik ponsel terhadap tubuh manusia. Pengamatan lebih jauh mengenai dampak radiasi elektromagnetik ponsel terhadap tubuh manusia, ternyata mempunyai kemiripan dengan dampak radiasi elektromagnetik yang ditimbulkan oleh radar. Pesawat radar sejauh ini telah diduga mempunyai dampak terhadap manusia yang berada pada sekitar instalasi radar. Dampak tersebut adalah kemampuan radar mengagitasi molekul air yang ada dalam tubuh manusia. Perlu diingat bahwa sel-sel yang terdapat dalam tubuh manusia sebagian besar mengandung air, maka dampak agitasi terhadap molekul air perlu mendapat perhatian yang seksama. Agitasi yang ditimbulkan oleh radiasi elektromagnetik. Kalau intensitas radiasi elektromagnetiknya cukup kuat, maka molekul-molekul air terionisasi, dampak yang ditimbulkan mirip dengan akibat yang ditimbulkan oleh radiasi nuklir. Peristiwa agitasi oleh gelombang mikro yang perlu diperhatikan adalah yang berdaya antara : 4 mW/cm² ~ 30 mW/cm². Agitasi bisa menaikkan suhu molekul air yang ada di dalam sel-sel tubuh manusia dan ini dapat berpengaruh terhadap kerja susunan syaraf, kerja kelenjar dan hormon serta berpengaruh terhadap psikologis manusia. Menurut para ahli, untuk waktu kontak yang cukup lama, ada kemungkinan terjadi sterilisasi terhadap organ reproduksi. Hal-hal inilah yang kemungkinan diduga sebagai penyebab timbulnya penyakit "alzheimer" yang pada saat ini tengah diteliti oleh Prof. Leid Salford. Alzheimer atau timbulnya kepikunan yang terlalu dini, sudah barang tentu sangat merugikan manusia karena jelas akan menurunkan produktivitas kerja seseorang.
Hal penelitian mengenai pengaruh gelombang mikro terhadap tubuh manusia menyatakan bahwa untuk daya sampai dengan 10 mW/cm² masih termasuk dalam nilai ambang batas aman. Nilai ambang batas aman sebesar 10 mW/cm² ini berlaku di Amerika, sedangkan untuk negara-negara lain belum dicapai kata sepakat berapa sebenarnya nilai ambang batas aman tersebut. Sebagai contoh, Rusia menetapkan nilai ambang batas aman adalah 0,01 mW/cm^2, jauh lebih kecil (1/1000 nya) nilai ambang batas aman yang ditetapkan oleh Amerika. Jadi mengenai penetapan nilai ambang batas aman masih perlu diteliti lebih jauh lagi, demi keselamatan pemakai gelombang mikro termasuk pula terhadap pemakaian ponsel. Kekhawatiran terhadap adanya radiasi elektromagnetik yang dikeluarkan oleh ponsel, ternyata telah dimanfaatkan secara psikologis oleh produsen peralatan proteksi radiasi yang ditimbulakan oleh ponsel. Pada saat ini memang telah diperdagangkan suatu alat yang dikatakan dapat memproteksi radiasi yang ditimbulkan oleh pontel, terutama yang katanya dapat menembus dan mempengaruhi jaringan otak manusia. Seberapa jauh efektifitas alat proteksi radiasi yang ditimbulkan oleh pemakaian ponsel, sejauh ini masih perlu diteliti kebenarannya. Namun yang jelas, dampak psikologis terhadap kemungkinan adanya pengaruh radiasi elektromagnetik yang dikeluarkan oleh ponsel, telah dimanfaatkan oleh para pedagang untuk menjual peralatan proteksi tersebut. Peralatan proteksi radiasi tersebut ada yang berlabel buatan Amerika dan berbentuk cincin yang menurut "petunjukknya" harus ditempelkan pada bagian telinga agar radiasi elektromagnetik dari ponsel tidak sampai ke jaringan otak. Harga yang ditawarkan untuk peralatan proteksi radiasi tersebut berkisar Rp 25.000,- per buah. Ada juga peralatan lain yang dikatakan sebagai reduktor radiasi elektromagnetik ponsel berupa loudspeaker telinga yang dilengkapi dengan extension kabel atau lebih populer dengan sebutan alat "hands free". Dengan alat hands free ini orang dapat berkomunikasi via ponsel tanpa memegang ponsel. Harga peralatan jenis terakhir ini ditawarkan dengan harga bervariasi antara Rp. 50.000 � Rp. 80.000,- tergantung dari jenis / merk ponselnya. Alat ini agaknya masih dekat denga tubuh karena pada umumnya dimasukkan ke dalam saku baju. Namun sekali lagi, seberapa jauh efektifitas peralatan proteksi radiasi elektromagnetik tersebut, kiranya masih perlu diteliti lebih lanjut. Satu hal yang pasti dan perlu diperhatikan adalah berkomunikasilah dengan ponsel seperlunya saja, agar waktu kontaknya singkat sehingga dosis yang diterima kecil dan waktu kontak yang singkat juga berpengaruh terhadap kantong Anda, karena menghemat pemakaian pulsa ponsel.

Daftar Acuan

Wisnu Arya Wardhana: "ENERGI VIA SATELIT SEBUAH GAGASAN UNTUK ABAB 21", Majalah Energi Edisi No. 7 Tahun 2000, Yogyakarta, 2000.
Wisnu Arya Wardhana: "RADIOEKOLOGI", Penrbit Andi Offset, Yogyakarta, 1996.
Ioc-o.: "PONSEL PENGARUH KEMAMPUAN BERFIKRI", harian Kedaulatan rakyat Yogyakarta, Edisi 9 April 2000.
Sarbacher R.I.: "ENCYCLOPEDIC AND DICTIONARY OF ELECTRONICS AND NUCLUER ENGINEERING", Prentice Hall, Englewood Clifffs, New Jersey.
James Stokley : "ELECTROMAGNETIK RADIATION", The New Book of Populair Science, Grolier Incorporated, 1984.

Wisnu Arya Wardhana, Widyaiswara BATAN
PATN-BATAN, Jl. Babarsari, Kotak Pos 1008, Yogyakarta

Spektrofotometri Infra Merah

Berkas radiasi gelombang elektromagnetik

Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 – 1.000 µm atau pada Bilangan Gelombang 13.000 – 10 cm^-1. Radiasi elektromagnetik dikemukakan pertama kali oleh James Clark Maxwell, yang menyatakan bahwa cahaya secara fisis merupakan gelombang elektromagnetik, artinya mempunyai vektor listrik dan vektor magnetik yang keduanya saling tegak lurus dengan arah rambatan.
Gambaran berkas radiasi elektromagnetik diperlihatkan pada Gambar 1 berikut :

Saat ini telah dikenal berbagai macam gelombang elektromagnetik dengan rentang panjang gelombang tertentu. Spektrum elektromagnetik merupakan kumpulan spektrum dari berbagai panjang gelombang. Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang pada Tabel 1 dan Gambar 2, sinar infra merah dibagi atas tiga daerah, yaitu:
a. Daerah Infra Merah dekat.
b. Daerah Infra Merah pertengahan.
c. Daerah infra merah jauh..
Tabel pembagian spektrum

Gambar pembagian radiasi elektromagnetik

Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut diatas, daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer infra merah adalah pada daerah infra merah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 – 50 µm atau pada bilangan gelombang 4.000 – 200 cm^-1. Satuan yang sering digunakan dalam spektrofotometri infra merah adalah Bilangan Gelombang (

) atau disebut juga sebagai Kaiser.
Interaksi Sinar Infra Merah Dengan Molekul
Berkas radiasi elektromagnetik

Dasar Spektroskopi Infra Merah dikemukakan oleh Hooke dan didasarkan atas senyawa yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan dua buah bola yang saling terikat oleh pegas seperti tampak pada gambar disamping ini. Jika pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka energi potensial dari sistim tersebut akan naik.
Setiap senyawa pada keadaan tertentu telah mempunyai tiga macam gerak, yaitu :

Gerak Translasi, yaitu perpindahan dari satu titik ke titik lain.
Gerak Rotasi, yaitu berputar pada porosnya, dan
Gerak Vibrasi, yaitu bergetar pada tempatnya.

Bila ikatan bergetar, maka energi vibrasi secara terus menerus dan secara periodik berubah dari energi kinetik ke energi potensial dan sebaiknya. Jumlah energi total adalah sebanding dengan frekwensi vibrasi dan tetapan gaya ( k ) dari pegas dan massa ( m₁ dan m₂ ) dari dua atom yang terikat. Energi yang dimiliki oleh sinar infra merah hanya cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi.
Panjang gelombang atau bilangan gelombang dan kecepatan cahaya dihubungkan dengan frekwensi melalui bersamaan berikut :

Energi yang timbul juga berbanding lurus dengan frekwesi dan digambarkan dengan persamaan Max Plank :

sehingga :

dimana :
E = Energi, Joule
h = Tetapan Plank ; 6,6262 x 10^-34 J.s
c = Kecepatan cahaya ; 3,0 x 10¹⁰ cm/detik
n = indeks bias (dalam keadaan vakum harga n = 1)
l = panjang gelombang ; cm
u = frekwensi ; Hertz
Dalam spektroskopi infra merah panjang gelombang dan bilangan gelombang adalah nilai yang digunakan untuk menunjukkan posisi dalam spektrum serapan. Panjang gelombang biasanya diukur dalam mikron atau mikro meter ( µm ). Sedangkan bilangan gelombang (

) adalah frekwensi dibagi dengan kecepatan cahaya, yaitu kebalikan dari panjang gelombang dalam satuan cm^-1. Persamaan dari hubungan kedua hal tersebut diatas adalah :

Posisi pita serapan dapat diprediksi berdasarkan teori mekanikal tentang osilator harmoni, yaitu diturunkan dari hukum Hooke tentang pegas sederhana yang bergetar, yaitu :

dimana :

Keterangan :
c = kecepatan cahaya : 3,0 x 10¹⁰ cm/detik
k = tetapan gaya atau kuat ikat, dyne/cm
µ = massa tereduksi
m = massa atom, gram
Setiap molekul memiliki harga energi yang tertentu. Bila suatu senyawa menyerap energi dari sinar infra merah, maka tingkatan energi di dalam molekul itu akan tereksitasi ke tingkatan energi yang lebih tinggi. Sesuai dengan tingkatan energi yang diserap, maka yang akan terjadi pada molekul itu adalah perubahan energi vibrasi yang diikuti dengan perubahan energi rotasi.
Perubahan Energi Vibrasi
Atom-atom di dalam molekul tidak dalam keadaan diam, tetapi biasanya terjadi peristiwa vibrasi. Hal ini bergantung pada atom-atom dan kekuatan ikatan yang menghubungkannya. Vibrasi molekul sangat khas untuk suatu molekul tertentu dan biasanya disebut vibrasi finger print. Vibrasi molekul dapat digolongkan atas dua golongan besar, yaitu :

Vibrasi Regangan (Streching)
Vibrasi Bengkokan (Bending)

Vibrasi Regangan (Streching)
Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya, walaupun sudut ikatan tidak berubah. Vibrasi regangan ada dua macam, yaitu:

Regangan Simetri, unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar.
Regangan Asimetri, unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar.

Vibrasi Bengkokan (Bending)
Jika sistim tiga atom merupakan bagian dari sebuah molekul yang lebih besar, maka dapat menimbulkan vibrasi bengkokan atau vibrasi deformasi yang mempengaruhi osilasi atom atau molekul secara keseluruhan. Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu :

Vibrasi Goyangan (Rocking), unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar.
Vibrasi Guntingan (Scissoring), unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar.
Vibrasi Kibasan (Wagging), unit struktur bergerak mengibas keluar dari bidang datar.
Vibrasi Pelintiran (Twisting), unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar.

Daerah Spektrum Infra Merah
Para ahli kimia telah memetakan ribuan spektrum infra merah dan menentukan panjang gelombang absorbsi masing-masing gugus fungsi. Vibrasi suatu gugus fungsi spesifik pada bilangan gelombang tertentu. Dari Tabel 2 diketahui bahwa vibrasi bengkokan C–H dari metilena dalam cincin siklo pentana berada pada daerah bilangan gelombang 1455 cm^-1. Artinya jika suatu senyawa spektrum senyawa X menunjukkan pita absorbsi pada bilangan gelombang tersebut tersebut maka dapat disimpulkan bahwa senyawa X tersebut mengandung gugus siklo pentana.

Daerah Identifikasi
Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi bengkokan, khususnya goyangan (rocking), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 – 400 cm^-1. Karena di daerah antara 4000 – 2000 cm^-1 merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional. Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan. Sedangkan daerah antara 2000 – 400 cm^-1 seringkali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut.
Dalam daerah 2000 – 400 cm^-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik, sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region). Meskipun pada daerah 4000 – 2000 cm^-1 menunjukkan absorbsi yang sama, pada daerah 2000 – 400 cm^-1 juga harus menunjukkan pola yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa dua senyawa adalah sama.

Daerah Identifikasi
Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi bengkokan, khususnya goyangan (rocking), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 – 400 cm^-1. Karena di daerah antara 4000 – 2000 cm^-1 merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional. Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan. Sedangkan daerah antara 2000 – 400 cm^-1 seringkali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut.
Dalam daerah 2000 – 400 cm^-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik, sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region). Meskipun pada daerah 4000 – 2000 cm^-1 menunjukkan absorbsi yang sama, pada daerah 2000 – 400 cm^-1 juga harus menunjukkan pola yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa dua senyawa adalah sama.