SMA NEGERI 2 BANDAR LAMPUNG

TUGAS FISIKA | SYIFA RAHMI FADHILA

XII SCIA resume materi fisika 4

1. Radiasi KalorPerpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk elektromagnetik

dan tidak memerlukan perantara apapun. Contohnya: ketika kita duduk dan mengelilingi api

unggun, kita merasakan hangat walaupun kita tidak bersentukan dengan apinya secara

langsung. Dalam peristiwa di atas, terjadi perpindahan panas yang dipancarkan oleh asal

panas tersebut sehingga disebut dengan Radiasi.

Panas yang kita rasakan bukan disebabkan oleh udara yang kepanasan akibat adanya nyala

api. 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)

Page 2

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Perpindahan Kalor Secara Radiasi

1. Tetapan Stefan Boltzmann

2. Luas permukaan A, makin besar luas permukaan makin cepat perpindahan kalor

3. Suhu, makin besar beda suhu makin cepat perpindahan kalor

4. Emisivitas

dengan persamaan :

Keterangan : H = laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt)

Q = kalor yang dialirkan (J)

t = waktu (s)

A = luas (m2), luas permukaan lingkaran = 4.p.r2

T = suhu (K)

e = emisivitas benda (tanpa satuan)

(e bernilai 1 untuk benda hitam sempurna, dan bernilai 0 untuk benda tidak hitam sama

sekali. Pengertian benda hitam sempurna disini adalah benda yang memiliki kemampuan

menyerap semua kalor yang tiba padanya, atau mampu memancarkan seluruh energi yang

dimilikinya).

A.TEORI BENDA HITAM

Dalam fisika, benda hitam adalah obyek yang menyerap seluruh radiasi

elektromagnetik yang jatuh kepadanya. Tidak ada radiasi yang dapat keluar

atau dipantulkannya. Namun, dalam fisika klasik, secara teori benda hitam haruslah juga

Page 3

memancarkan seluruh panjang gelombang energi yang mungkin, karena hanya dari sinilah

energi benda itu dapat diukur.

Jumlah dan jenis radiasi elektromagnetik yang dipancarkannya bergantung pada suhu benda

hitam tersebut. Benda hitam dengan suhu di bawah sekitar 700 Kelvin hampir semua

energinya dipancarkan dalam bentuk gelombang inframerah, sangat sedikit dalam panjang

gelombang tampak. Semakin tinggi temperatur, semakin banyak energi yang dipancarkan

dalam panjang gelombang tampak dimulai dari merah, jingga, kuning dan putih. Cahaya

yang dipancarkan oleh benda hitam disebut radiasi benda hitam.

Istilah "benda hitam" pertama kali diperkenalkan oleh Gustav Robert Kirchhoff pada

tahun 1862.

B.HUKUM STEVAN – BOLTZMAN

Pada tahun 1879 seorang ahli fisika dari Austria, Josef Stefan melakukan eksperimen untuk

mengetahui karakter universal dari radiasi benda hitam. Ia menemukan bahwa daya total

per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda hitam panas

(intensitas total) adalah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya. Sehingga

dapat dirumuskan:

I = e σ Tdengan I menyatakan intensitas radiasi pada permukaan benda hitam pada semua

frekuensi, T adalah suhu mutlak benda, dan σ adalah tetapan Stefan-Boltzman, yang bernilai

5,67 × 10-8 Wm-2K-4. Gambar berikut memperlihatkan spektrum cahaya yang dipancarkan

benda hitam sempurna pada beberapa suhu yang berbeda. Grafik tersebut memperlihatkan

bahwa antara antara panjang gelombang yang diradiasikan dengan suhu benda memiliki

hubungan yang sangat rumit.

Page 4

Untuk kasus benda panas yang bukan benda hitam, akan memenuhi hukum yang sama,

hanya diberi tambahan koefisien emisivitas yang lebih kecil daripada 1 sehingga:

I total = e.σ.T 4

Intensitas merupakan daya per satuan luas, maka persamaan diatas dapat ditulis sebagai:

dengan:

P = daya radiasi (W)

Q = energi kalor (J)

A = luas permukaan benda (m2)

e = koefisien emisivitas

T = suhu mutlak (K)

Beberapa tahun kemudian, berdasarkan teori gelombang elektromagnetik cahaya, Ludwig

Boltzmann (1844 – 1906) secara teoritis menurunkan hukum yang diungkapkan oleh Joseph

Stefan (1853 – 1893) dari gabungan termodinamika dan persamaan-persamaan Maxwell.

Oleh karena itu, persamaan diatas dikenal juga sebagai Hukum Stefan-Boltzmann, yang

berbunyi:

Page 5

“Jumlah energi yang dipancarkan per satuan permukaan sebuah benda hitam dalam satuan 

waktu akan berbanding lurus dengan pangkat empat temperatur termodinamikanya”.

C. HUKUM PERGESERA WIEN

Bila suhu benda terus ditingkatkan, intensitas relative dari spectrum cahaya yang

dipancarkan berubah. Ini menyebabkan pergeseran dalam warna-warna spectrum yang

diamati, yang dapat digunakan untuk menaksir suhu suatu benda seperti pada gambar :

Grafik Pergeseran Wien

Gambar diatas menunjukkan grafik antara intensitas radiasi yang dipancarkan oleh suatu

benda hitam terhadap panjang gelombang (grafik I – l ) pada berbagai suhu. Total energi

kalor radiasi yang dipancarkan adalah sebanding dengan luas di bawag grafik. Tampak

bahwa total energi kalor radiasi radiasi meningkat dengan meningkatnya suhu ( menurut

hokum Stefan- Bolztman. Energi kalor sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak.

Radiasi kalor muncul sebanding suatau spectra kontinu, bukan spectra diskret seperti garis-

garis terang yang dilihat dalam spectra nyala api. Atau garis-garis gelap yang dapat dilihat

Page 6

dalam cahaya matahari (garis Fraunhofer) (Spektra adalah bentuk tunggal spectrum)

Sebagai gantinya, semua panjang gelombang hadir dalam distribusi energi kalor yang luas

ini. Jika suhu bendahitam meningkat, panjang gelombang untuk intensitas maksimum (lm)

bergeser ke nilai panjang gelombang yang lebih pendek

Pengukuran spectra benda hitam menunjukkan bahwa panjang gelombang untuyk

intensitas maksimum (lm) berkurang dengan meningkatnya suhu, seperti pada persamaan

berikut :

λm = panjang gelombang dengan intensitas maksimum (m)

T = suhu mutlak benda hitam (K)

C = tetapan pergeseran Wien = 2,90 x 10-3 m K

Pada suhu yang lebih tinggi (dalm orde 1000 K ) benda mulai berpijar merah, seperti besi

dipanaskan. Pada suhu diatas 2000 K benda pijar kuning atau keputih-putihhan, seperti besi

berpijar putih atau pijar putih dari filament lampu pijar.

Jika suatu benda padat dipanaskan maka benda itu akan memancarkan radiasi kalor. Pada

suhu normal, kita tidak menyadari radiasi elektromagnetik ini karena intensitasnya rendah.

Pada suhu lebih tinggi ada cukup radiasi inframerah yang tidak dapat kita lihat tetapi dapat

kita rasakan panasnya jika kita mendekat ke benda tersebut.

D.TEORI MAX PLANCK

Planck menyadari pentingnya untuk memasukkan konsep energi maksimum dalam

perhitungan teoritis radiasi benda hitam. Menurut Planck, energi yang diserap atau yang

dipancarkan oleh getaran-getaran yang timbul di dalam rongga benda hitam merupakan

paket-paket atau kuanta. Besarnya energi setiap paket merupakan kelipatan bilangan asli

Page 7

dari hf dengan h adalah tetapan Planck yang besarnya 6,63 x 10¬¬¬-34 Js dan f adalah

frekuensi paket energi. Secara matematis, perumusan Planck dapat dituliskan menjadi

E = nhf

Planck membuat aturan bahwa energi setiap modus getar tidak boleh lebih dari energi rata-

rata yang dimiliki radiasi (kT). Akan tetapi, karena energi yang mungkin dimilki oleh modus

getar nhf, berarti semakin tinggi frekuensi, semakin kecil kemungkinan untuk tidak melebihi

kT.

Hubungan kuantum Planck menunjukkan bahwa ekuipartisi energi dan setiap jenis getaran

memiliki energi total yang berbeda-beda. Menurut Planck, teori klasik gagal menjelaskan

radiasi benda hitam pada panjang gelombang pendek karena pada daerah itu kuanta

energinya sangat besar sehingga hanya sedikit jenis getaran yang tereksitasi. Berkurangnya

jenis getaran yang tereksitasi mengakibatkan getaran tertekan dan radiasi akan menurun

menuju nol pada frekuensi yang tinggi. Oleh karena itu rumus Planck dapat terhindar dari

catastropi ultraviolet.

Persamaan yang menujukkan besarnya energi per satuan luas yang dipancarkan oleh suatu

benda hitam yang terdistribusi diantara berbagai panjangnya telah diturunkan oleh Max

Planck pada 1900 dengan menggunakan teori kuantum, yaitu sebagai berikut,

E=(2πc^2 h)/λ^2 [1/(e^(hc/λkT)-1)]

Pada persamaan tersebut, c adalah kecepatan rambat cahaya, λ adalah panjang gelombang

cahaya dan T adalah suhu mutlak permukaan benda hitam. Konstanta k dan h dihitung

berdasarkan data eksperimen, yakni klPada persamaan tersebut, c adalah kecepatan rambat

cahaya,

k = 1,38 x 10-23 JK-1¬ (disebut konstanta Boltzmann)

h = 6,63 x 10-34 Js (disebut konstanta Planck)

maks T = 2,898 x 10-3¬¬ mK.lmaks) dan suhu mutlak (T) suatu benda hitam telah diturunkan

oleh Wien yang disebut sebagai hukum pergeseran wien, yaknilHubungan antara panjang

Page 8

gelombang energi maksimum.

Menurut Planck, atom-atom pada dinding rongga benda hitam memiliki sifat seperti osilator

harmonik. Energi yang dimiliki oleh osilator-osilator harmonik tersebut hanya pada nilai-nilai

f tertentu. Nilai-nilai tersebut merupakan kelipatan bilangan asli dari hf, yakni hf, 2hf, 3hf,

dan seterusnya. Osilator harmonik tersebut tidak boleh memiliki energi selain harga-harga

tersebut. Oleh Planck energi osilator itu dikatakan terkuantisasi.

E. EFEK FOTOLISTRIK

Pada tahun 1905, Einstein menggunakan gagasan Planck tentang kuantisasi energi untuk

menjelaskan efek fotolistrik. Efek fotolistrik ditemukan oleh Hertz pada tahun 1887 dan

telah dikaji oleh Lenard pada tahun 1900. Gambar 1. menunjukkan diagram sketsa alat

dasarnya. Apabila cahaya datang pada permukaan logam katoda C yang bersih, elektron

akan dipancarkan. Jika elektron menumbuk anoda A, terdapat arus dalam rangkaian

luarnya. Jumlah elektron yang dipancarkan yang dapat mencapai elektroda dapat

ditingkatkan atau diturunkan dengan membuat anoda positif atau negatif terhadap

katodanya. Apabila V positif, elektron ditarik ke anoda. (Baca juga : Radiasi Benda Hitam)

Page 9

Gambar 1. Sketsa alat untuk mengkaji efek elektromagnetik.

Apabila V negatif, elektron ditolak dari anoda. Hanya elektron dengan energi kinetik ½

mv2 yang lebih besar dari eV kemudian dapat mencapai anoda. Potensial V0 disebut

potensial penghenti. Potensial ini dihubungkan dengan energi kinetik maksimum elektron

yang dipancarkan oleh:

(½ mv2)maks = e.V0 .................................................... (1)

Percobaan yang lebih teliti dilakukan oleh Milikan pada tahun 1923 dengan menggunakan

sel fotolistrik. Keping katoda dalam tabung ruang hampa dihubungkan dengan sumber

tegangan searah. Kemudian, pada katoda dikenai cahaya berfrekuensi tinggi. Maka akan

tampak adanya arus listrik yang mengalir karena elektron dari katoda menuju anoda.

Setelah katoda disinari berkas cahaya, galvanometer ternyata menyimpang. Hal ini

menunjukkan bahwa ada arus listrik yang mengalir dalam rangkaian.

Page 10

Gambar 2. Efek fotolistrik.

Einstein telah menjelaskan bahwa untuk mengeluarkan elektron dari permukaan logam

dibutuhkan energi ambang. Jika radiasi elektromagnet yang terdiri atas foton mempunyai

enegi yang lebih besar dibandingkan energi ambang, maka elektron akan lepas dari

permukaan logam.

Akibatnya energi kinetik maksimum dari elektron dapat ditentukan dengan persamaan:

Ek = h.f – h. f0 ................................................... (2)

dengan:

f, f0 = frekuensi cahaya dan frekuensi ambang (Hz)

h = konstanta Planck (6,63 × 10-34 Js)

Ek = energi kinetik maksimum elektron ( J)

F. EFEK COMPTON

Page 11

Efek compton ditemukan oleh Arthur   Holy   Compton pada tahun 1923. Menurut teori

kuantum cahaya, foton berlaku sebagai partikel, hanya foton tidak memiliki massa diam.

Jika pendapat ini benar, maka berdasarkan peristiwa efek fotolistrik yang dikemukakan oleh

Einstein, Arthur Holy Compton pada tahun 1923 telah mengamati gejala-gejala tumbukan

antara foton yang berasal dari sinar X dengan elektron. Compton mengamati hamburan

foton dari sinar X oleh elektron dapat diterangkan dengan menganggap bahwa foton seperti

partikel dengan energi hf dan momentum hf/c cocok seperti yang diusulkan oleh Einstein.

Penemuan Efek Compton

Percobaan Compton cukup sederhana yaitu sinar X monokromatik (sinar X yang memiliki

panjang gelombang tunggal) dikenakan pada keping tipis berilium sebagai sasarannya.

Kemudian untuk mengamati foton dari sinar X dan elektron yang terhambur dipasang

detektor. Sinar X yang telah menumbuk elektron akan kehilangan sebagian energinya yang

kemudian terhambur dengan sudut hamburan sebesar θ terhadap arah semula.

Berdasarkan hasil pengamatan ternyata sinar X yang terhambur memiliki panjang

gelombang yang lebih besar dari panjang gelombang sinar X semula. Hal ini dikarenakan

sebagian energinya terserap oleh elektron. Jika energi foton sinar X mula-mula hf dan energi

foton sinar X yang terhambur menjadi (hf  –  hf’) dalam hal ini f  >   f’, sedangkan panjang

gelombang yang terhambur menjadi tambah besar yaitu λ > λ’.

Skema Percobaan Efek Compton

Skema percobaan Compton untuk menyelidiki

tumbukan foton dan elektron

Dengan menggunakan hukum kekekalan momentum dan kekekalan energi Compton

berhasil menunjukkan bahwa perubahan panjang gelombang foton terhambur dengan

panjang gelombang semula, yang memenuhi persamaan :

Page 12

dengan

λ = panjang gelombang sinar X sebelum tumbukan (m)

λ’ = panjang gelombang sinar X setelah tumbukan (m)

h = konstanta Planck (6,625 × 10-34 Js)

mo = massa diam elektron (9,1 × 10-31 kg)

c = kecepatan cahaya (3 × 108 ms-1)

θ = sudut hamburan sinar X terhadap arah semula (derajat atau radian)

Besaran sering disebut dengan panjang gelombang Compton. Jadi jelaslah sudah

bahwa dengan hasil pengamatan Compton tentang hamburan foton dari sinar X

menunjukkan bahwa foton dapat dipandang sebagai partikel, sehingga memperkuat teori

kuantum yang mengatakan bahwa cahaya mempunyai dua sifat, yaitu cahaya dapat sebagai 

gelombang dan cahaya dapat bersifat sebagai partikel yang sering disebut sebagai dualime 

gelombang cahaya.

G.SINAR-X

Sinar –x adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 10-8 -10-

12 m dan frekuensi sekitar 1016 -1021 Hz.sinar ini dpat menembus benda-benda lunak

seperti daging dan kulit tetapi tidak dapat menembus benda-benda keras seperti

tulang,gigi,dan logam.Sinar x sering di gunakan di berbagai bidang seperti bidang

kedokteran,fisika,kimia,mineralogy,metarulugi,dan biologi.

Sinar x di temukan secara tidak sengaja oleh Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923).Ilmuwan

Jerman pada November 1895.Pada waktu itu,Rontgen sedang mempelajari pancaran

electron dari tabung katode.Lempeng logam yang letaknya di dekat tbung katode

memencarkan sinar flueresens selama electron di alirkan.Oleh sebab itu,Rontgen

menyimpulkan bahwa sinar tersebut di sebabkan oleh radiasi dari suatu atom.karena tidak

di kenal dalm ilmu,maka Rontgen memberikan nama dengan sebutan SINAR X.

KEGUNAAN SINAR X

Page 13

Pengobatan

• Sinar-X lembut digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf.

Sinar-X bisa menembus tubuh manusia tetapi diserap oleh bagian yang lebih padat seperti

tulang. Gambar foto sinar-X digunakan untuk memperlihatkan kecacatan tulang,

mengdeteksi tulang yang patah dan memperlihatkan keadaan organ-organ dalam tubuh.

• Sinar-X keras digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanker. Cara ini dikenal sebagai

radioterapi.

Perindustrian

Dalam bidang perindustrian, sinar-X digunakan untuk :

• mengetahui kecacatan dalam struktur binaan atau bagian-bagian dalam mesin dan engine.

• memperbaiki rekahan dalam pipa logam, dinding konkrit dan tekanan tinggi.

• memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah.

Penyelidikan

• Sinar-X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-

atom dalam suatu bahan hablur.

EFEK PENGUNAAN Sinar-X

Walaupun sinar-X sangat berguna kepada manusia, tetapi pennggunaan secara berlebihan

kepada sinar-X mungkin menyebabkan :

• pemusnahan sel-sel dalam tubuh.

• perubahan struktur genetik suatu sel.

• penyakit kanser barah.

• kesan-kesan buruk seperti rambut rontok, kulit menjadi merah dan berbisul.

Page 14

2. Transmisi dan Penyimpanan Data Digital

A. Transmisi Data Digital

Transmisi digital, berhubungan dengan muatan dari sinyal. Untuk mencapai jarak yang jauh

dipakai repeater yang menghasilkan sinyal sebagai ‘1 atau ‘0 sehingga tidak terjadi distorsi.′ ′

aTransmisi digital merupakan proses pemindahan sinyal digital. Sinyal digital mengandung

data – data dalam bentuk biner. Untuk pengiriman jarak jauh, transmisi digital memerlukan

alat pengulang (repeater). Alat pengulang menerima sinyal digital, memulihkan kembali pola

jajaran byte, dan metransmisi ulang sinyal yang baru. Oleh karena itu, redaman dapat

diatasi.

Page 15

Contoh Transmisi Data Digital

Contoh paling umum dari sinyal digital adalah text atau character string. Informasi yang

disajikan dalam bentuk text lebih nyaman untuk dimengerti oleh manusia. Oleh karena itu,

data binary yang ditransmisikan melalui sinyal digital akan diproses untuk ditampilkan dalam

bentuk text. Data telah dirancang sedemikian rupa sehingga karakter dapat

direpresentasikan oleh pola byte dari data. Digunakan byte parity untuk menentukan letak

kesalahan dalam pengiriman data.

Secara prinsip, signaling secara digital memiliki keunggulan dibanding signaling secara

analog. Transmisi digital lebih murah dan lebih terbebas dari noise.Oleh karena adanya

redaman dari kekuatan sinyal pada frekuensi yang tinggi, pulsa menjadi lebih bundar dan

lebih kecil. Redaman ini mengurangi proses kehilangan informasi yang terkandung pada

propagasi sinyal.

Data digital dapat direpresentasikan dengan data analog dengan menggunakan modem

(modulator – demodulator). Modem mengubah sinyal binary menjadi sinyal analog dengan

melakukan encoding data dalam frekuensi yang membawanya. Hasil sinyal konversinya

menempati spektrum dari frekuensi tertentu di tengah – tengah frekuensi yang

membawanya. Modem merubah data digital yang berasal dari perangkat komputer menjadi

data analog yang selanjutnya disalurkan melalui kabel telepon.

Page 16

B. Penyimpanan Data DigitalA. Harddisk

Internal Hard Drive

Harddisk merupakan media penyimpanan luar yang menggunakan disk/piringan, biasa

digunakan untuk menyimpan hasil install sistem operasi, software aplikasi, penyimpanan data,

dan sebagainya. Pada harddisk, data direkam pada sektor-sektor melalui headyang merupakan

medan magnet berasal dari arus listrik 1 dan 0 (on  or  off). Operasi data dilakukan dengan

piringan berputar, satuan rotasi piringan tersebut adalah RPM (Rotation Per Minute). Semakin

cepat berputar, maka mengakses pun akan semakin cepat.

B. Flash Drive

Page 17

External Hard Drive

Flash drive ini merupakan teknologi pengembangan dari zip drive yang menggunakan teknologi

flash. Flash ini berupa chip memori yang dapat menyimpan data dan dihubungkan dengan

interface USB (Universal   Serial   Bus) yang dalam perkembangannya telah mencapai versi

USB. Flash   drive juga ada yang dilengkapi dengan fasilitas multimedia player.

C. ZIP DriveIomega Zip Drive terdiri atas floppy drive dan cartridge floppy khusus, yang mampu menampung

sampai hampir 1000MB data, lebih besar daripadafloppy.

D. Floppy Disk DriveKapasitas yang dapat ditampung oleh Floopy Disk dapat dikakan cenderung kecil, sehingga ia

hanya dapat menyimpan file teks. Penulisan file tersebut dapat dilakukan berulang-ulang,

namun membutuhkan waktu yang relatif lama.

E. Compact Disc (CD)Informasi dalam CD direkam secara digital dalam bentuk lubang-lubang mikroskopis pada

permukaan yang reflektif. Proses tersebut dilakukan menggunakan laseer yang berintensitas

tinggi. Permukaan tersebut kemudian dilapisi oleh lapisan bening yang nantinya dapat dibaca

menggunakan laser berintensitas rendah saat motor memutar disk. Intensitas laser tersebut

berubah setelah mengenai lubang-lubang tersebut sehingga terefleksikan dan dideteksi oleh

fotosensor yang kemudian dikonversi menjadi data digital.

Page 18

F. Digital Versatile Dics (DVD)DVD merupakan teknologi lanjutan dari teknologi penyimpanan menggunakan media optical

disc. DVD memiliki kapasitas yang juh lebih besar dibandingkan dengan CD-ROM.

Kini perkembangan teknologi telah memasuki era baru. Media penyimpanan data secara online

pun telah tersedia, yang disebut “Cloud Storage”. Cloud Storage adalah teknologi penyimpanan

data yang menggunakan server sebagai medianya. Tidak seperti media offline yang

membutuhkan perangkat khusus, kini dengan adanya teknologi tersebut data digital dapat

diraih menggunakan perangkat yang telah dilengkapi dengan akses internet.

3. Inti Atom dan RadioaktivitasKESTABILAN INTI ATOM

Kestabilan inti atom ditentukan oleh jumlah proton dan netron didalam inti. Dari 1500 inti

yang telah diketahui, hanya ± 400 inti yang stabil. Gambar di bawah ini menunjukkan

diagram N-Z, yang menyatakan hubungan antara jumlah proton (N) dan jumlan netron (Z)

untuk sejumlah inti stabil.

Inti-inti tidak stabil ini secara spontan akan melakukan peluruhan untuk menuju daerah

kestabilan inti dengan memancarkan partikel radioaktif.

Untuk atom ringan ( Z < 20 ), inti stabil jika N = Z atau N/Z = 1

Untuk atom berat ( 20 < Z < 83 ) , inti stabil jika N/Z = 1,6

Tidak ada inti stabil untuk Z > 83

Komposisi jumlah proton dan neutron di dalam inti atom sangat mempengaruhi kestabilan

inti atom tersebut. Inti atom dikatakan stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya

sudah ”seimbang” serta tingkat energinya sudah berada pada keadaan dasar. Jumlah proton

dan neutron maupun tingkat energi dari inti-inti yang stabil tidak akan mengalami

perubahan selama tidak ada gangguan dari luar. Sebaliknya, inti atom dikatakan tidak stabil

Page 19

bila komposisi jumlah proton dan neutronnya “tidak seimbang” atau tingkat energinya tidak

berada pada keadaan dasar. Perlu dicatat bahwa komposisi proton dan neutron yang

“seimbang” atau “tidak seimbang” di atas tidak berarti mempunyai jumlah yang sama

ataupun tidak sama. Setiap inti atom mempunyai “kesetimbangan” yang berbeda.

Secara umum, kestabilan inti-inti ringan terjadi bila jumlah protonnya sama dengan jumlah

neutronnya. Sedangkan kestabilan inti-inti berat terjadi bila jumlah neutron maksimum 1,5

kali jumlah protonnya. Tabel periodik merupakan suatu tabel yang mencantumkan semua

kemungkinan posisi nuklida baik yang stabil maupun yang tidak stabil. Nuklida-nuklida yang

tidak stabil disebut sebagai radionuklida.

Tabel nuklida juga dapat menunjukkan posisi dari nuklida-nuklida yang merupakan isotop

yaitu petak-petak yang horisontal, misalnya Na-20, Na-21, Na-22 dan seterusnya. Isotop

yang tidak stabil disebut sebagai radioisotop. Pada dasarnya, radioisotop dan radionuklida

adalah istilah yang sama yaitu menunjukkan inti-inti atom yang tidak stabil. Bahan yang

terdiri atas radionuklida dengan jumlah cukup banyak disebut bahan radioaktif.

Inti-inti atom yang tidak stabil, baik karena komposisi jumlah proton dan neutronnya yang

tidak seimbang ataupun karena tingkat energinya yang tidak berada pada keadaan

dasarnya, cenderung untuk berubah menjadi stabil. Bila ketidakstabilan inti disebabkan

karena komposisi jumlah proton dan neutronnya yang tidak seimbang, maka inti tersebut

akan berubah dengan memancarkan radiasi alpha atau radiasi beta (β). Kalau

ketidakstabilannya disebabkan karena tingkat energinya yang berada pada keadaan

tereksitasi maka akan berubah dengan memancarkan radiasi gamma. Proses perubahan

atau transformasi inti atom yang tidak stabil menjadi atom yang lebih stabil tersebut

dinamakan peluruhan radioaktif.

Proses peluruhan radioaktif seringkali harus melalui beberapa intermediate (antara)

sebelum menjadi inti atom yang stabil. Jadi seringkali suatu radionuklida tidak berubah

langsung menjadi nuklida yang stabil, melainkan mengalami beberapa perubahan lebih dulu

menjadi radionuklida yang lain sebelum akhirnya menjadi nuklida yang stabil. Misalnya dari

nuklida X yang tidak stabil berubah menjadi nuklida Y yang juga masih tidak stabil kemudian

Page 20

berubah lagi menjadi nuklida Z yang stabil. Peluruhan seperti ini dinamakan peluruhan

berantai.

Contohnya adalah 8O16, 11Na22, 2He4 dan 6C12. Berarti 2He4 dan 6C14 tidaklah stabil

atau termasuk radioisotop yang dapat memancarkan zat-zat radioaktif. Untuk inti dengan Z

> 20 yang akan stabil jika nilai N lebih besar dari Z (N/Z > 1) berarti jumlah netronnya harus

lebih banyak dari jumlah proton dalam inti.

B. PELURUHAN RADIOAKTIVITAS

C.

Peluruhan radioaktif adalah kumpulan beragam proses di mana sebuah inti atomyang tidak

stabil memancarkan partikel subatomik (partikel radiasi). Peluruhan terjadi pada

sebuah nukleus   induk dan menghasilkan sebuah nukleus   anak. Ini adalah sebuah

proses acak sehingga sulit untuk memprediksi peluruhan sebuah atom.

Satuan internasional (SI) untuk pengukuran peluruhan radioaktif adalah becquerel(Bq). Jika

sebuah material radioaktif menghasilkan 1 buah kejadian peluruhan tiap 1 detik, maka

dikatakan material tersebut mempunyai aktivitas 1 Bq. Karena biasanya sebuah sampel

Page 21

material radiaktif mengandung banyak atom,1 becquerel akan tampak sebagai tingkat

aktivitas yang rendah; satuan yang biasa digunakan adalah dalam orde gigabecquerels.

Radioaktivitas disebut juga peluruhan radioaktif, yaitu peristiwa terurainya beberapa inti

atom tertentu secara spontan yang diikuti dengan pancaran partikel alfa (inti helium),

partikel beta (elektron), atau radiasi gamma (gelombang elektromagnetik gelombang

pendek). Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut disebut sinar radioaktif, sedangkan zat yang

memancarkan sinar radioaktif disebut dengan zat radioaktif.

Jenis Sinar Radioaktif

Berdasarkan partikel penyusunnya, sinar radioaktif dibagi menjadi tiga, yaitu sinar alfa, sinar

beta, dan sinar gamma.

Sinar Alfa (sinar α)

Sinar alfa adalah sinar yang dipancarkan oleh unsur radioaktif. Sinar ini ditemukan secara

bersamaan dengan penemuan fenomena radioaktivitas, yaitu peluruhan inti atom yang

berlangsung secara spontan, tidak terkontrol, dan menghasilkan radiasi. Sinar alfa terdiri

atas dua proton dan dua neutron. Berikut ini adalah sifat alamiah sinar alfa.

Sinar Beta (sinar β)

Sinar beta merupakan elektron berenergi tinggi yangberasal dari inti atom. Berikut ini

beberapa sifat alamiah sinar beta.

1) Mempunyai daya ionisasi yang lebih kecil dari sinar alfa.

2) Mempunyai daya tembus yang lebih besar daripada sinar alfa.

3) Dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.

Sinar Gamma (sinar ˠ)

Page 22

Sinar gamma adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang terpancar dari inti atom

dengan energi yang sangat tinggi yang tidak memiliki massa maupun muatan. Sinar gamma

ikut terpancar ketika sebuah inti memancarkan sinar alfa dan sinar beta. Peluruhan sinar

gamma tidak menyebabkan perubahan nomor atom maupun massa atom.

Sinar gamma memiliki beberapa sifat alamiah berikut ini.

1) Sinar gamma tidak memiliki jangkauan maksimal di udara, semakin jauh dari sumber

intensitasnya makin kecil.

2) Mempunyai daya ionisasi paling lemah.

3) Mempunyai daya tembus yang terbesar.

4) Tidak membelok dalam medan listrik maupun medan magnet.

Peluruhan Sinar Alfa

Suatu inti yang tidak stabil dapat meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan

memancarkan partikel alfa (inti atom helium). Pada peluruhan alfa terjadi pembebasan

energi. Energi yang dibebaskan akan menjadi energi kinetik partikel alfa dan inti anak. Inti

anak memiliki energi ikat per nukleon yang lebih tinggi dibandingkan induknya. Jika inti

memancarkan sinar α (inti 4He 2 ), maka inti tersebut kehilangan 2 proton dan 2 neutron,

sehingga Z berkurang 2, n berkurang 2, dan A berkurang 4. Persamaan peluruhannya:

AX A-4Y + 4He Z Z-2 2

(inti induk) (inti anak)

Peluruhan Sinar Beta

Salah satu bentuk peluruhan sinar beta adalah peluruhan neutron. Neutron akan

meluruh menjadi proton, elektron, dan antineutrino. Antineutrino merupakan partikel

netral yang mempunyai energi, tetapi tidak memiliki massa. Bentuk peluruhan sinar beta

yang lain adalah peluruhan proton. Proton akan meluruh menjadi neutron, positron, dan

neutrino. Neutrino memiliki sifat yang sama dengan antineutrino. Peluruhan sinar beta

bertujuan agar perbandingan antara proton dan neutron di dalam inti atom menjadi

Page 23

seimbang sehingga inti atom tetap stabil. Jika inti radioaktif memancarkan sinar beta (β )

maka nomor massa inti tetap (jumlah nukleon tetap), tetapi nomor atom berubah.

Terjadi dua proses peluruhan, yaitu:

AX AY + 0β X = Inti Induk Z Z+1 -1

AX AY + 0β X = Inti Anak Z Z-1 +1

Peluruhan Sinar Gamma

Suatu inti atom yang berada dalam keadaan tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar

(ground state) yang lebih stabil dengan memancarkan sinar gamma. Peristiwa ini dinamakan

peluruhan sinar gamma. Atom yang tereksitasi biasanya terjadi pada atom yang

memancarkan sinar alfa maupun sinar beta, karena pemancaran sinar gamma biasanya

menyertai pemancaran sinar alfa dan sinar beta. Peluruhan gamma hanya mengurangi

energi saja, tetapi tidak mengubah susunan inti. Seperti dalam atom, inti atom dapat berada

pada keadaan eksitasi, yaitu keadaan inti yang tingkat energinya lebih tinggi dari keadaan

dasarnya. Inti yang berada pada keadaan eksitasi diberi tanda star (*). Keadaan eksitasi inti

ini dihasilkan dari tumbukan dengan partikel lain. Persamaan peluruhan sinar gamma:

AX* AX + ˠ

Z Z

4. Keterbatasan Sumber Daya Energi

Sumber Energi dan Penggunaannya

Berdasarkan definisi dalam UU RI No. 30 Tahun 2007 Bab I Pasal 1, sumber energi adalah

yang dapat menghasilkan energi, baik secara langsung maupun melalui proses konversi.

Adapun sumber daya energi adalah sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan baik

Page 24

sebagai sumber energi maupun sebagai energi.

Jenis Sumber Energi Berdasarkan Kelestariannya

Berdasarkan ketersediaannya, sumber energi diklasifikasikan menjadi duam macam

yaitu energi terbarukan (reneweble energy) dan energi tak terbarukan (nonreneweble

energy). Dibawah ini akan kita jelaskan pengertian dan perbedaan dari sumber energi

terbarukan dan sumber energi tak terbarukan.

1. Sumber Energi Terbarukan, adalah sumber energi yang bisa diperbarui sehingga

dalam penggunaannya dapat dengan cepat dan mudah didapatkan. Pemanfaatan

sumber energi terbarukan dapat dalam jangka waktu yang lama dan berkelanjutan.

Sumber energi ini memiliki kelebihan tidak mencemari lingkungan. Contoh: energi

matahari/surya, energi panas bumi, energi angin, dan energi air.

2. Sumber Energi tak Terbarukan, adalah sumber energi dari sumber daya alam yang

tidak dapat diperbaru artinya ketersediaannya di alam ini terbatas karena proses

pembentukannya yang memerlukan waktu yang sangat lama. Dalam memanfaatkan

energi tak terbarukan harus sangat diperhatikan jumlahnya di alam serta dampaknya

bagi lingkungan. Contoh: minyak bumi, gas alam, dan batu bara.

Penggunaan Sumber Energi

Page 25

Penggunaan sumber energi secara umum baik itu energi terbarukan ataupun

nonterbarukan adalah sebagai berikut.

1. Penggunaan Energi untuk Keperluan Industri

Berbagai industru baik industri kecil maupun besar memerlukan sumber energi dalam

proses produksinya. Sumber industri yang biasa digunakan adalah minyak bumi, batu

bara, atau gas alam. Untuk industri kecil tak jarang juga memanfaatkan sumber energi

dari kayu untuk bahan bakar.

2. Penggunaan Energi untuk Keperluan Rumah Tangga

Skala rumah tangga juga memerlukan bahan bakar dalam kegiatan sehari-hari. Untuk

sekarang ini pemanfaatan energi dalam rumah tangga antara lain energi listrik dan gas

untuk memasak.

3. Penggunaan Energi untuk Keperluan Transportasi

Sektor transportasi juga salah satu sektor yang memanfaatkan banyak energi tak

terbarukan.Hal ini karena bahan bakar untuk kendaraan di Indonesia masih didominasi

oleh bahan bakar minyak (BBM). Penggunaan untuk sektor transportasi juga

menimbulkan beberapa masalah yaitu menimbulkan pencemaran udara.

4. Penggunaan Energi untuk Keperluan Komersial

Penggunaan energi untuk komersial seperti sektor perhotelan, rumah sakit, ataupun

rumah makan antara lain listrik, elpiji, BBM, dan gas bumi.

Ketersediaan Sumber Energi

Pemanfaatan energi tak terbarukan yang hingga saat ini masih mendominasi

penggunaan energi di Indonesia membuat masalah yang sangat serius dalam hal

ketersediaan cadangan sumber energi tak terbarukan itu sendiri. Cadangan minyak

bumi, batu bara, atas gas alam suatu saat akan habis di alam ini jika dari sekarang kita

tidak memperhatikan pemanfaatannya secara optimal.

Page 26

Untuk mengatasi krisis energi ini, maka dibutuhkan solusi yaitu dengan menigkatkan

pemanfaatan sumber nergi terbarukan di Indonesia. Sumber energi terbarukan di

Indonesia saat ini sangat melimpah. Selain itu, pemanfaatan sumber energi terbarukan

juga mengurangi dampak pencemaran lingkungan.

Solusi terhadap Keterbatasan Energi

Krisis energi dan berbagai pencemaran yang berdampak sangat negatif bagi lingkungan

dan kehidupan manusia mengharuskan kita mencari solusi untuk mengatasau

permasalahan tersebut. Secara umum solusi untuk mengatasi permasalahan akibat

energi antara lain sebgai berikut.

Penghematan Energi

Dengan cara melakukan penghematan energi dapat mengatasi krisis energi.

Penghematan energi dapat menyebablan berkurannya biaya, meningkatnya nilai

lingkungan, keamanan negara, keamanan pribadi, dan kenyamanan. Selain itu, dengan

mengurangi emisi penghematan emisi penghematan energi merupakan bagian penting

dari mencegah atau mengurangi perubahan iklim.

Pemanfaatan Sumber Energi Terbarukan sebagai Sumber

Energi Alternatif

Indonesia merpakan salah satu negara yang memiliki potensi energi terbarukan yang

sangat melimpah. Namun, pada kenyataannya potensi sumber energi terbarukan masih

belum dimanfaatkan secara maksimal. Hal ini disebabkan karena saat ini Indonesia

Page 27

masih bergantung pada sumber energi fosil yang sudah jelas menyajikan masalah besar.

Sumber energi fosil yang ketersediaannya di alam sangat terbatas juga dapat

menyebabkan polusi udara, air dan tanah, serta menghasilkan gas rumah kaca yang

berkontribusi terhadap pemanasan global.

Peraturan Pemerintah No 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasioanal menunjukan

bahwa kebijakan pemerintah juga masih kurang mendukung terhadap pemanfaatan

energi alternatif atau terbarukan untuk tahun 2025 yang hanya sekitar 15%. Hal ini

dapat dilihat dalam bab II Pasal 2 Peraturan Pemerintahan bahwa target konsumsi

energi yang digunakan di Indonesia pada tahun 2025 antara lain sebagai berikut.

Minyak bumi kurang dari 20%

Gas bumi lebih dari 33%

Batu bara lebih dari 5%

Biofuel lebih dari 5%

Panas bumi lebih dari5%

Energi baru terbarukan lainnya, khususnya biomassa, nuklir, tenaga air skala

kecil, tenaga surya dan angin lebih dari 5%.

Bahan bakar lain yang berasal dari pencarian batu bara lebih dari 2%.

Sumber-sumber energi terbarukan di Indonesia yang layak

dikembangkan

Biomassa, yaitu bahan organik yang dihasilkan proses fotosintesis, baik berupa

produk maupun buangan. Contohnya tanaman, rumput, pohon, limbah pertanian,

ubi, limbah hutan, tinja, dan kotoran hewan.

Biofuel atau bahan bakar hayati, yaitu sumber energi terbarukan yang berupa

bahan bakar baik cair, padat, maupun gas yang dihasillkan dari bahan organik.

Page 28

Panas bumi atau geotermal, yaitu sumber energi terbarukan berupa energi

termal (panas) yang dihasilkan dan disimpan di dalam bumi.

Tenaga air, enegi air merupakan salah satu alternatif bahan bakar fosil yang

paling umum. Sumber energi ini diperoleh dengan cara memanfaatkan energi

potensial dan energi kinetik yang dimiliki air.

Energi angin, angin adalah gerakan udara yang terjadi ketika naik udara hangat

dan udara angin. Energi angin telah digunakan selama berabad-abad untuk kapal

layar, kincir angin, dan menggiling gandung. Energi angin ditangkap oleh turbin

angin, kemudian digunakan untuk menghasilkan listrik.

Tenaga nuklir, proses reaksi nuklir yang terkendali dapat menjadi sumber energi

alternatif yang berpotensi sangat besar, tetapi pendirian pembangkit listrik tenaga

nuklir ini sering diprotes oleh masyarakat.

Tenaga surya, matahari adalah sumber energi yang paling kuat. Energi surya

dapat digunakan untuk pemanasan rumah, pencahayaan dan pendinginan ,

pembangkit listrik, pemanasan air, dan berbagai proses indistri lainnya.

Gelombang laut, Energi gelombang laut adalah energi yang dihasilkan oleh

pergerakan gelombang laut menuju daratan sebaliknya.

Pasang Suruh Air Laut, Energi pasang surut adalah energi terbarukan yang

dihasilkan oleh pergerakan air laut akibat perbedaan pasang surut.

Energi FosilBahan bakar fosil terbentuk jutaan tahun yang lalu ketika tanaman, hewan dan mahluk

lainnya meninggal dan dikubur di bawah bumi. Jasadnya secara bertahap berubah

selama bertahun-tahun karena panas dan tekanan dalam kerak bumi dan terbentuk batu

bara, minyak, dan gas. Selama inisebagian besar sumber energi utama manusia di bumi

lebih terfokus pada penggunaan bahan bakar fosil yang telah banyak mengahasilkan gas-

gas rumah kaca seperti CO2 dan telah memberikan kontribusi besar bagi pemanasan

global.

Page 29

DAFTAR PUSTAKA

http://termodinamika-noviantysj.blogspot.co.id/2015/04/radiasi-benda-hitam.html

http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/2013/04/pengertian-efek-fotolistrik-efek-compton-

rumus-contoh-soal-praktikum-jawaban-penerapan-aplikasi-radiasi-benda-hitam-gejala-

fisika.html

http://fisikazone.com/efek-compton/

https://elektromedik.wordpress.com/seputar-tentang-sinar-x-dan-penemunya/

https://id-id.facebook.com/notes/kf-bumi-alam-semesta/manfaat-dan-bahaya-sinar-x/

179529718779007/

http://gitadwisetiawati.blogspot.co.id/2012/10/transmisi-data-analog-dan-data-

digital.html

http://technologicallyours.blogspot.co.id/2015/11/penyimpanan-data-digital.html

https://rahmahasan.wordpress.com/2012/10/15/inti-atom-radioaktivitas/

http://www.materikelas.com/2016/02/keterbatasan-energi-dan-dampaknya-bagi_85.html

Page 30