TUGAS FISIKA SPECTRUM CAHAYA TAMPAK
Nama : Sobirin Kelas : 2
X
SMA Negeri 1 kota Bengkulu
Spectrum Cahaya Spektrum merupakan penamaan untuk warna cahaya berdasarkan urutan-urutan tertentu, spectrum cahaya didasarkan pada frekuensi dan panjang gelombang cahaya. Cahaya (Spektrum optic, atau spektrum terlihat atau spektrum tampak) adalah bagian dari spectrum elektromagnet yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik; mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm. Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah kuning dari spektrum optik.
Panjang gelombang yang kasat mata didefinisikan oleh jangkauan spektral jendela optik, wilayah spektrum elektromagnetik yang melewati atmosfer Bumi sebagian besar tanpa dikurangi (meskipun cahaya biru dipencarkan lebih banyak dari cahaya merah, salah satu alasan mengapai langit berwarna biru). Radiasi elektromagnetik di luar jangkauan panjang gelombang optik, atau jendela transmisi lainnya, hampir seluruhnya diserap oleh atmosfer. Meskipun spektrum optik adalah spektrum yang kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya, tabel berikut memberikan batas kira-kira untuk warna-warna spektrum : Ungu, 380 – 450 nm Biru, 450 – 495 nm Hijau, 495 – 570 nm
Kuning, 570 – 590 nm Jingga, 590 – 620 nm Merah, 620 – 750 nm
Note: 1 nm = 0,000000001 m. Panjang gelombang cahaya berbanding terbalik dengan frekuensi. Artinya, semakin besar panjang gelombang maka semakin rendah frekuensi cahaya, maka warna merah memiliki energi lebih rendah daripada warna ungu.
Pengamatan tentang spectrum cahaya pertama kali dilakukan oleh Sir Isaac Newton (1642-1727) dengan cara melewatkan cahaya matahari melalui lubang kecil, kemudian pada pada arah rambat berkas cahaya diletakkan sebuah prisma segitiga. Setelah diamati ternyata dinding di belakang prisma tampak bayangan pita warna-warna cahaya seperti pada pelangi. Dari eksperimen ini Newton menyimpulkan bahwa cahaya putih merupakan gabungan dari warna-warna cahaya yang saling tumpang tindih. Eksperimen yang dilakukan oleh Newton tersebut menjadi dasar bagi diciptakannya suatu alat bernama spektroskop. Melalui spektroskop ini Joseph von Fraunhofer (1787-1826) mengamati beberapa objek panas bersinar dan mandapati beberapa garis spectrum tertentu yang ada pada spectrum cahaya matahari tidak terdapat pada sumber panas lain selain cahaya matahari. Percobaan yang serupa dilakukan oleh Gustav Robert Kirchhof (1824-1887) dan Robert Wilhem Bunsen (1811-1899) pada cahaya yang dipancarkan nayala api yang ke dalamnya dimasukkan senyawa berbagai logam. Dari percobaan ini mereka menemukan bahwa setiap unsur logam menghasilkan garis spectrum warna tertentu sebagai cirri khas dari setiap logam. Garis-garis
spectrum yang merupakan cirri khas dari setiap unsur ini tersusun dalam deretan yang makin lama makin mengumpul rapat pada daerah panjang gelombang pendek, daerah ungu. Dari pengamatan-pengamatan yang dilakukan, memunculkan fakta bahwa susunan spectrum garis cahaya yang berwarna-warni ini mengesankan bahwa frekuensi cahaya masing-masing garis spectrum berhubungan langsung dengan frekuensi. Selanjutnya pengamatan pada gas hydrogen menghasilkan empat garis spectrum dalam daerah cahaya tampak. Garis-garis spectrum ini membentuk suatu deretan yang berturut-turut diberi nama Hα, Hβ, Hγ, dan Hδ dengan masing-masing memiliki panjang gelombang tertentu. Dari data penjang gelombang ini Johann Jakob Balmer (1825-1898) menyusun persamaan sederhana;
tor" content="Microsoft Word 12"> Dengan n adalah bilangan bulat 3, 4, 5, dan 6. untuk n=3 diperoleh λα, untuk n=4; λβ, n=5; λγ, dan n=6; λδ. Dan L = 3645,6 x 10
-10
. kemudian pada tahun 1900 Johannes Rydberg
(1854-1919) merumuskan persamaan yang lebih sederhana;
Dimana m = 1, 2, 3, 4,….., dan seterusnya. Bilangan bulat n harus lebih besar daripada m, sedangkan R = 4/L selanjutnya dinyatakan sebagai konstanta Rydberg. Untuk m = 2, dengan n = 3, 4, 5, 6 dinyatakan sebagai spectrum Balmer yang merupakan spectrum cahaya tampak. Untuk m = 1, dengan n = 2, 3, dan seterusnya dinamakan deret Lyman yang berada pada daerah Ultraviolet. Dan untuk m = 3, dengan n = 4, 5 dan seterusnya dinamakan deret Paschen yang berada pada daerah inframerah. Selanjutnya Lorentz menemukan bahwa pancaran cahaya oleh suatu unsur zat bersumber dari getaran electron di dalam atom unsur pemancarnya. Begitu pula dengan benda yang dipanaskan akan meradiasikan cahaya (energi elektromagnetik) karena partikel (electron) bermuatan bergetar dalam benda. Cara radiasi benda panas yang bergantung pada suhunya dikenal sebagai hubungan benda hitam (Black-Body Relationship). Joseph Stefan dan Ludwig Boltzman mengemukakan: “ Energi radiasi elektromagnetik total per detik yang dipancarkan benda hitam adalah berbanding lurus dengan pangkat empat suhu mutlaknya”.
Ditemukannya teori kuantum radiasi oleh planck, kenyataan bahwa cahaya sebagai pertikel oleh Einstein, dan ditemukannya model atom Bohr yang berupa miniatur alam semesta merubah cara pandang dan berpikir dari yang semula menggunakan teori elektromagnetik Maxwell-Lorentz menjadi konsep teori kuantum. Bohr mengemukakan bahwa: (1) Terdapat orbit electron yang stabil tertentu pada electron. Dimana di sana electron samasekali tidak memancarkan radiasi elektromagnetik. (2) bila electron berpindah dari satu orbit stabil dengan enrgi E1 ke orbit stabil lain dengan energi E2 yang berjari-jari lebih kecil, maka electron tersebut akan memancarkan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi f berbanding lurus dengan selisih energi kedua orbit
Dengan demikian diketahui bagaimana sebenarnya asal mula pembentukan spectrum cahaya yang dipancarkan berbagai unsur.
Manfaat dari sinar alfa, Beta, dan Gamma
Radiasi alfa - radiasi alfa merupakan inti Helium dan bermuatan positif (karena kehilangan 1 elektron). Radiasi ini merupakan radiasi dengan kekuatan ionisasi yang tertinggi dan kekuatan tembus yang paling rendah. Proses terjadinya radiasi alfa dapat dijelaskan dengan menggunakan mekanika kuantum seperti yang dilakukan oleh George Gamow, Condon dan Gurney. Radiasi beta - radiasi beta merupakan elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi
(menghampiri kecepatan cahaya). Radiasi ini merupakan radiasi dengan kekuatan ionisasi dan tembus yang sederhana. Proses terjadinya radiasi beta adalah dari peluruhan radioaktif yang terjadi di dalam inti yang mempunyai bilangan proton atau neutron yang berlebihan. Akibatnya terjadi transformasi internal dimana untuk mengimbangi kelebihan ini proton/neutron akan diubah menjadi neutron/proton dengan tambahan positron/elektron dan neutrino/antineutrino. Persamaan bagi reaksi ini dapat dilihat seperti yang ditunjukkan dibawah: p --> n +e(+) + v n --> p + e(-) + v(anti) dimana p=proton, n=neutron, e(-)=elektron, e(+)=positron, v=neutrino dan v(anti)=antineutrino. Modus yang seringkali terjadi dalam peluruhan beta adalah transformasi internal dan yang jarang terjadi adalah Efek Auger. Efek Auger adalah suatu peristiwa dimana elektron yang paling dekat dengan inti (yaitu elektron K) ditarik ke inti dan mengakibatkan kekosongan di kulit K (vacancy). Akibatnya, akan terjadi perpindahan elektron luar ke kulit paling dalam. Radiasi gamma - radiasi gamma merupakan gelombang elektromagnetik berenergi tinggi. Radiasi ini merupakan radiasi dengan kekuatan ionisasi yang rendah dan kekuatan tembus yang tinggi. Proses terjadinya radiasi gamma adalah terjadinya transisi tingkat energi dalam inti. Apabila terjadinya eksitasi elektron dalam atom, elektron tersebut dalam selang waktu yang sangat singkat (kira-kira 0,01 mikrodetik) akan kembali ke tingkat dasar dan energi yang berlebihan akan diemisikan dalam bentuk foton. Biasanya radiasi gamma terjadi apabila terdapat radioaktivitas artifisial (apabila suatu inti ditembak dengan neutron cepat) atau berlakunya transisi tingkat energi dalam inti berat (biasanya berlaku pada inti yang mempunyai nomor atom yang lebih besar dari 83). Pada inti berat, terdapat suatu keadaan dimana inti tersebut berada dalam keadaan stabil dalam waktu yang singkat. Keadaan ini dinamakan keadaan metastabil. Sebagai contoh, inti Cobalt-60 merupakan pemancar radiasi gamma. Terdapat suatu keadaan dimana inti Cobalt tersebut stabil. Inti tersebut dinamakan Cobalt-60m dengan m merupakan singkatan dari "metastabil". Dari penjelasan diatas, maka dapat dijelaskan apakah fungsi dari ketiga radiasi diatas. Radiasi alfa - menghilangkan muatan-muatan listrik di permukaan tekstil karena radiasi alfa bermuatan positif. Radiasi beta - digunakan untuk mendeteksi kebocoran pipa bawah tanah. Sebagai contoh, Tritium yang memancarkan radiasi beta digunakan untuk mendeteksi kebocoran pipa air bawah tanah. Tritium merupakan Hidrogen-3 yaitu mempunyai 1 proton dan 2 neutron. Radiasi gamma - digunakan untuk memandulkan serangga perusak tanaman seperti lalat buah.
