RADIASI
Dosen
pengampu : Danar Susilo W., S.T., M.Eng.
DISUSUN
OLEH :
RANI FIDIYANA
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS
KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS
SEBELAS MARET
2013
Radiasi
Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui
ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awam sering menghubungkan
kata radiasi ionisasi (misalnya,
sebagaimana terjadi pada senjata nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif), tetapi
juga dapat merujuk kepada radiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya
tampak, sinar ultra violet, dan X-ray), radiasi akustik, atau untuk
proses lain yang lebih jelas. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi
memancarkan (yaitu, bergerak ke luar dalam garis lurus ke segala arah) dari
suatu sumber. geometri ini secara alami mengarah pada sistem pengukuran dan
unit fisik yang sama berlaku untuk semua jenis radiasi.
Radiasi
ionisasi
Beberapa
jenis radiasi memiliki energi yang cukup untuk mengionisasi partikel. Secara
umum, hal ini melibatkan sebuah elektron yang 'terlempar' dari cangkang atom elektron, yang akan memberikan
muatan (positif). Hal ini sering mengganggu dalam sistem biologi, dan dapat
menyebabkan mutasi dan kanker. Jenis radiasi umumnya terjadi di
limbah radioaktif peluruhan radioaktif dan sampah.
Tiga jenis utama radiasi ditemukan
oleh Ernest Rutherford, Alfa, Beta, dan sinar gamma. radiasi
tersebut ditemukan melalui percobaan sederhana, Rutherford menggunakan sumber
radioaktif dan menemukan bahwa sinar menghasilkan memukul tiga daerah yang
berbeda. Salah satu dari mereka menjadi positif, salah satu dari mereka
bersikap netral, dan salah satu dari mereka yang negatif. Dengan data ini,
Rutherford menyimpulkan radiasi yang terdiri dari tiga sinar. Beliau memberi
nama yang diambil dari tiga huruf pertama dari abjad Yunani yaitu alfa, beta, dan gamma.
peluruhan alfa
Peluruhan Alpha adalah jenis peluruhan radioaktif di mana
inti atom memancarkan
partikel alpha, dan dengan demikian mengubah (atau 'meluruh')
menjadi atom dengan nomor massa 4 kurang
dan nomor atom 2 kurang.
Namun, karena massa partikel yang tinggi
sehingga memiliki sedikit energi dan jarak yang rendah, partikel alfa dapat
dihentikan dengan selembar kertas (atau kulit).
peluruhan beta
peluruhan beta adalah jenis peluruhan radioaktif di mana
partikel beta (elektron atau positron)
dipancarkan.
Radiasi beta-minus (β⁻)terdiri
dari sebuah elektron yang penuh energi. radiasi ini kurang terionisasi daripada alfa, tetapi lebih daripada sinar gamma. Elektron seringkali
dapat dihentikan dengan beberapa sentimeter logam. radiasi ini terjadi ketika
peluruhan neutron menjadi proton dalam nukleus, melepaskan
partikel beta dan sebuah antineutrino.
Radiasi beta plus (β+) adalah emisi positron. Jadi,
tidak seperti β⁻, peluruhan
β+ tidak dapat terjadi dalam isolasi, karena memerlukan energi, massa neutron lebih besar
daripada massa proton. peluruhan β+ hanya dapat terjadi
di dalam nukleus ketika
nilai energi yang mengikat dari nukleus induk lebih
kecil dari nukleus. Perbedaan
antara energi ini masuk ke dalam reaksi konversi proton menjadi neutron, positron dan antineutrino, dan ke energi kinetik dari partikel-partikel
peluruhan gamma
Radiasi gamma atau sinar gamma adalah
sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses
nuklir atau subatomik lainnya
seperti penghancuran elektron-positron. Radiasi
gamma terdiri dari foton dengan frekuensi lebih besar dari 1019 Hz. Radiasi
gamma bukan elektron atau neutron sehingga tidak dapat dihentikan hanya dengan
kertas atau udara, penyerapan sinar gamma lebih
efektif pada materi dengan nomor atom dan
kepadatan yang tinggi. Bila sinar gamma bergerak
melewati sebuah materi maka penyerapan radiasi gamma
proporsional sesuai dengan ketebalan permukaan materi tersebut.
Radiasi
non-ionisasi
Radiasi non-ionisasi, sebaliknya,
mengacu pada jenis radiasi yang tidak membawa energi yang cukup per foton untuk mengionisasi atom atau molekul. Ini
terutama mengacu pada bentuk energi yang lebih rendah dari radiasi elektromagnetik
(yaitu, gelombang radio, gelombang mikro, radiasi terahertz, cahaya inframerah, dan cahaya
yang tampak). Dampak dari bentuk radiasi pada jaringan hidup hanya baru-baru
ini telah dipelajari. Alih-alih membentuk ion berenergi ketika melewati materi,
radiasi elektromagnetik memiliki energi yang cukup hanya untuk mengubah rotasi,
getaran atau elektronik konfigurasi valensi molekul dan atom. Namun demikian,
efek biologis yang berbeda diamati untuk berbagai jenis radiasi non-ionisasi
Ø Radiasi
Neutron
Radiasi Neutron adalah jenis radiasi
non-ion yang terdiri dari neutron bebas. Neutron ini bisa mengeluarkan selama
baik spontan atau induksi fisi nuklir, proses fusi nuklir, atau dari reaksi
nuklir lainnya. Ia tidak mengionisasi atom dengan cara yang sama bahwa partikel
bermuatan seperti proton dan elektron tidak (menarik elektron), karena neutron
tidak memiliki muatan. Namun, neutron mudah bereaksi dengan inti atom dari
berbagai elemen, membuat isotop yang tidak stabil dan karena itu mendorong
radioaktivitas dalam materi yang sebelumnya non-radioaktif. Proses ini dikenal
sebagai aktivasi neutron.
Radiasi elektromagnetik mengambil
bentuk gelombang yang menyebar dalam udara kosong atau dalam materi. Radiasi EM
memiliki komponen medan listrik dan magnetik yang berosilasi pada fase saling tegak
lurus dan ke arah propagasi energi. Radiasi elektromagnetik diklasifikasikan ke dalam jenis
menurut frekuensi gelombang, jenis ini
termasuk (dalam rangka peningkatan frekuensi): gelombang radio, gelombang mikro, radiasi
terahertz, radiasi inframerah, cahaya
yang terlihat, radiasi ultraviolet, sinar-X dan sinar gamma. Dari
jumlah tersebut, gelombang radio memiliki panjang gelombang terpanjang
dan sinar gamma memiliki
terpendek. Sebuah jendela kecil frekuensi, yang
disebut spektrum yang dapat
dilihat atau cahaya, yang dilihat dengan mata berbagai organisme, dengan
variasi batas spektrum sempit ini.
EM radiasi membawa energi dan momentum, yang dapat
disampaikan ketika berinteraksi dengan materi.
Cahaya adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang
terlihat oleh mata manusia (sekitar 400-700 nm), atau sampai 380-750 nm. Lebih
luas lagi, fisikawan menganggap cahaya sebagai radiasi elektromagnetik dari semua panjang gelombang, baik yang
terlihat maupun tidak.
Radiasi termal adalah proses dimana
permukaan benda memancarkan energi panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. radiasi infra merah dari
radiator rumah tangga biasa atau pemanas listrik adalah contoh radiasi termal,
seperti panas dan cahaya yang dikeluarkan oleh sebuah bola
lampu pijar bercahaya. Radiasi termal dihasilkan ketika panas dari pergerakan partikel bermuatan
dalam atom diubah
menjadi radiasi elektromagnetik. Gelombang frekuensi yang
dipancarkan dari radiasi termal adalah distribusi probabilitas tergantung hanya pada
suhu, dan untuk benda hitam asli yang diberikan oleh hukum radiasi Planck. hukum Wien memberikan frekuensi paling
mungkin dari radiasi yang dipancarkan, dan hukum Stefan-Boltzmann memberikan
intensitas panas.
Penggunaan
Radiasi
Radiasi dan zat radioaktif digunakan
untuk diagnosis, pengobatan, dan penelitian. sinar X, misalnya,
melalui otot dan jaringan lunak lainnya tapi dihentikan oleh bahan padat.
Properti sinar X ini
memungkinkan dokter untuk menemukan tulang rusak dan untuk menemukan kanker yang mungkin tumbuh dalam tubuh.
Dokter juga menemukan penyakit tertentu dengan menyuntikkan zat radioaktif dan
pemantauan radiasi yang dilepaskan sebagai bergerak melalui substansi tubuh.
Semua sistem komunikasi modern
menggunakan bentuk radiasi elektromagnetik. Variasi intensitas radiasi berupa
perubahan suara, gambar, atau informasi lain yang sedang dikirim. Misalnya,
suara manusia dapat dikirim sebagai gelombang radio atau gelombang mikro dengan
membuat gelombang bervariasi
sesuai variasi suara.
Para peneliti menggunakan atom radioaktif untuk
menentukan umur bahan yang dulu bagian dari organisme hidup. Usia
bahan tersebut dapat diperkirakan dengan mengukur jumlah karbon radioaktif mengandung
dalam proses yang disebut penanggalan radiokarbon. Kalangan
ilmuwan menggunakan atom radioaktif sebagai atom pelacak untuk mengidentifikasi
jalur yang dilalui oleh polutan di lingkungan.
Radiasi digunakan untuk menentukan
komposisi bahan dalam proses yang disebut analisis aktivasi neutron. Dalam
proses ini, para ilmuwan membombardir contoh zat dengan partikel yang disebut neutron. Beberapa
atom dalam sampel menyerap neutron dan menjadi
radioaktif. Para
ilmuwan dapat mengidentifikasi elemen-elemen dalam sampel dengan mempelajari
radiasi yang dilepaskan.
Bahaya Radiasi
Radiasi
pengion banyak menjanjikan manfaat bagi umat manusia, walaupun demikian
kita harus waspada terhadap risikonya. Sebagai contoh, matahari
memancarkan segala jenis radiasi, termasuk radiasi inframerah (panas), radiasi
cahaya tampak dan radiasi ultraviolet. Radiasi-radiasi tersebut merupakan
bagian dari kehidupan sehari-hari, dan kita tidak dapat hidup tanpa
radiasi-radiasi tersebut. Namun, kita juga harus menyadari bahwa setiap radiasi
alamiah dapat berakibat buruk. Terlalu banyak inframerah dapat menyebabkan
benda terbakar. Terlalu banyak cahaya tampak dapat menyebabkan kebutaan, dan
terlalu banyak ultraviolet dapat mengakibatkan kanker kulit atau kulit
terbakar.
Masyarakat
awam sering mendengar atau mengalami pemeriksaan kesehatan menggunakan sinar-X.
Sinar-X digunakan dalam bidang kedokteran untuk menggambarkan rangka tubuh
manusia dan struktur tubuh bagian dalam, mendeteksi benda-benda asing dalam
tubuh, tulang patah, serta beberapa penyakit, misalnya tuberkolosis (TBC) dan
pembengkakan jantung.
Namun,
bila tidak digunakan secara hati-hati, sinar-X dapat meningkatkan risiko kanker
dan bahkan dapat mengakibatkan kematian pasien. Akan tetapi, sifat-sifat
radiasi pengion dan cara untuk meminimalkan jumlah dosis
yang diterima dari penyinaran radiasi sinar-X telah dipahami. Karena itu, tak
ada lagi alasan untuk takut terhadap penyinaran sinar-X, sepanjang digunakan
secara tepat. Kita dapat meminimalkan pemakaian yang tidak tepat melalui
pendidikan, pelatihan dan penegakan hukum atau aturan dan ketentuan yang
berlaku. Semua radiasi pengion dapat digunakan secara luas untuk keperluan yang
bermanfaat dengan tingkat keamanan yang tinggi.
Perpindahan Panas Secara Radiasi
Radiasi adalah
perpindahan panas tanpa melalui perantara. Untuk memahami ini, dapat kita lihat
kehidupan kita sehari-hari. Ketika matahari bersinar terik pada siang hari,
maka kita akan merasakan gerah atau kepanasan. Atau ketika kita duduk dan
mengelilingi api unggun, kita merasakan hangat walaupun kita tidak
bersentukan dengan apinya secara langsung. Dalam kedua peristiwa di atas,
terjadi perpindahan panas yang dipancarkan oleh asal panas tersebut sehingga
disebut dengan Radiasi.
Contoh lainnya
yaitu ketika kita mendekatkan tangan kita pada bola lampu yang sedang menyala.
Rasa panas lampu akan memengaruhi tangan kita sehingga tangan kita terasa
panas. Hal ini menunjukkan bahwa rasa panas dari lampu dipindahkan secara
radiasi atau pancaran.
Bagaimana
rasanya jika anda mengenakan pakaian berwarna hitam pada siang hari yang panas
atau ketika anda sedang berolahraga pada siang hari ? Bandingkan dengan ketika
anda mengenakan pakaian berwarna putih ? Jika anda mengenakan pakaian berwarna
hitam pada siang hari maka anda mudah merasa gerah. Mengapa demikian ? Jarak
antara matahari dan bumi pada pagi hari hampir sama dengan jarak antara
matahari dan bumi pada siang hari dan sore hari. Lalu mengapa pagi hari dan
sore hari lebih dingin, siang hari lebih panas ? Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan
ini berkaitan dengan perpindahan kalor secara radiasi.
Perpindahan
kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang
elektromagnetik. Contoh perpindahan kalor secara radiasi adalah hangatnya tubuh
anda ketika berada di dekat tungku api dan perpindahan kalor dari matahari
menuju bumi. Matahari memiliki suhu lebih tinggi (sekitar 6000 Kelvin),
sedangkan bumi memiliki suhu yang lebih rendah. Adanya perbedaan suhu antara
matahari dan bumi menyebabkan kalor berpindah dari matahari (suhu lebih tinggi)
menuju bumi (suhu lebih rendah). Seandainya perpindahan kalor dari matahari
menuju bumi memerlukan perantara alias medium, sebagaimana perpindahan kalor
secara konduksi dan konveksi, maka kalor tidak mungkin tiba di bumi; kalor
harus melewati ruang hampa (atau hampir hampa). Jika tidak ada sumbangan kalor
dari matahari, maka kehidupan di bumi tidak akan pernah ada karena kehidupan
membutuhkan energi.
Contoh lain
perpindahan kalor secara radiasi adalah panas yang dirasakan ketika kita berada
di dekat nyala api. Panas yang kita rasakan bukan disebabkan oleh udara yang
kepanasan akibat adanya nyala api. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya,
udara yang panas akan memuai sehingga massa jenisnya berkurang. Akibatnya udara
yang massa jenisnya berkurang bergerak vertikal ke atas, tidak bergerak
horisontal ke arah kita. Tubuh kita terasa hangat atau panas ketika berada di
dekat nyala api karena kalor berpindah dengan cara radiasi dari nyala api (suhu
lebih tinggi) menuju tubuh kita (suhu lebih rendah).
Perpindahan
kalor dengan cara radiasi sedikit berbeda dibandingkan dengan perpindahan kalor
secara konduksi dan perpindahan kalor secara konveksi. Perpindahan kalor dengan
cara konduksi dan konveksi terjadi ketika benda-benda yang memiliki perbedaan
suhu saling bersentuhan. Sebaliknya, perpindahan kalor secara radiasi bisa
terjadi tanpa adanya sentuhan.
Besarnya
panas yang diradiasikan oleh suatu benda dirumuskan melalui hukum
Stefan-Boltzmann.
dimana A
adalah luas permukaan radiasi, Ts adalah suhu mutlak permukaan benda yang
mengemisikan panas secara radiasi. Konstanta Stefan-Boltzmann dinyatakan dengan
huruf yunani sigma dan besarnya adalah:
Tabel Emisivitas Beberapa Material
0 komentar:
Posting Komentar