INTERAKSI RADIASI ELEKTROMAGNETIK DENGAN MATERI KELOMPOK I : MAILA JUHERNITA LISA NOVIYANTI RAHMADANI BETI OKTAVIANI NURHAYATI
1. Interaksi partikel radiasi bermuatan (radiasi Alpha dan Beta ) dengan materi
•
•
•
Termasuk dalam kelompok ini adalah partikel radiasi Alpha dan radiasi Beta, karena radiasi Alpha yang tak lain adalah inti helium, yaitu 2H4 yang bermuatan positif, dan radiasi Beta yang merupakan elektron dan positron yang bermuatan negatif dan positif. Oleh karena radiasi Alpha dan radiasi Beta termasuk dalam kelompok radiasi bermuatan maka interaksinya dengan materi akan menimbulkan efek : Ionisasi Eksitasi Absorbsi
Ionisasi adalah proses fisik yang mengubah suatu atom atau molekul menjadi ion melalui penambahan atau pelepasan elektron dari atom atau molekul tersebut. Pada peristiwa ionisasi molekul ataupun atom yang semula tidak bermuatan listrik dipaksa menjadi bermuatan listrik.
•
Peristiwa ionisasai dapat digambarkan melalui salah satu mekanisme berikut,
Gambar 1 : Proses terjadinya ionisasi
B. Eksitasi Salah satu postulat Bohr menyatakan bahwa elektron dapat berpindah dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain. Berpindahnya elektron ini karena mendapatkan tambahan energi dari luar, salah satunya dapat berasal dari radiasi alpha dan radiasi betha. Apabila elektron berpindah dari tingkat energi rendah menuju tingkat energi tinggi maka energi akan diserap untuk melakukan proses tersebut. Elektron yang berpindah dari tingkat energi rendah menuju tingkat energi yang lebih tinggi menyebabkan elektron tereksitasi .
Akan tetapi keadaan elektron tereksitasi ini tidak stabil sehingga elektron kembali dari tingkat energi tinggi menuju tingkat energi rendah yang disertai pelepasan energi dalam bentuk radiasi (deeksitasi).
Gambar 2: Sebuah elektron melompat dari keadaan n 1 ke keadaan n 2 , dan memancarkan sebuah foton.
Pada tingkat yang lebih rendah, energi yang dimiliki elektron lebih rendah daripada di tingkat sebelumnya. Perbedaan energi ini muncul sebagai sebuah kuantum radiasi berenergi hv yang sama besar dengan beda energi antara kedua tingkat tersebut. Artinya, jika elektron melompat dari n = n 2 ke n=n 1 , seperti Gambar 2, maka terpancar sebuah foton dengan energi hυ = E n2 – E n1
C. Absorbsi Peristiwa absorbsi adalah peristiwa terserapnya partikel radiasi oleh suatu bahan yang terkena radiasi. Pada peristiwa absorbsi ini ada radiasi yang terserap seluruhnya oleh materi, ada yang hanya sebagian terserap oleh materi dan sisanya ada yang diteruskan keluar dari materi. Akibat peristiwa absorbsi radiasi oleh suatu bahan (materi), bahan akan menjadi panas sesuai dengan energi radiasi yang ditransfer ke atom-atom bahan.
Bila dikaitkan dengan koefisien absorbsi linear materi, maka proses penyerapan akan mengikuti perasamaan de’alembert berikut ini : I = I o e - μt Dimana dalam hal ini : I = intensitas radiasi setelah menembus bahan I0= intensitas radiasi mula-mula (sebelum terabsorbsi) μ = koefisien absorbsi linier bahan t = tebal bahan
2. Interaksi foton (γ) dengan materi
A. Efek Fotolistrik Efek fotolistrik adalah interaksi antara foton dengan sebuah elektron yang terikat kuat dalam atom yaitu elektron pada kulit bagian dalam suatu atom, biasanya kulit K atau L. Foton akan menumbuk elektron tersebut dan karena elektron itu terikat kuat maka elektron akan menyerap seluruh tenaga foton . Sebagai akibatnya elektron akan dipancarkan keluar dari atom dengan tenaga gerak sebesar selisih tenaga foton dan tenaga ikat elektron (Knoll, 2000), yaitu Ek = hυ - E b
Efek fotolistrik secara skematis digambarkan sebagai berikut :
dapat
Gambar 11: peristiwa efek foto listrik Efek fotolistrik timbul karena interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan electron-elektron dalam atom bahan.
Foton akan menyerahkan sebagian energinya kepada elektron dan kemudian terhambur sebesar sudut terhadap arah gerak foton datang yang digambarkan sebagai berikut .
Gambar 4: Mekanisme terjadinya hamburan compton
B. Efek Compton Efek Compton terjadi antara foton dan sebuah elektron bebas yangterdapat pada kulit terluar sebuah atom. Apabila foton menumbuk elektron tersebut maka berdasarkan hukum kekekalan momentum tidak mungkin elektron akan dapat menyerap seluruh energi foton seperti pada efek fotolistrik. Besar panjang gelombang λf yang terhambur dapat dihitung dengan rumus : 2 λf - λi = [h/m e c ][1cosθ)
C. Produksi pasangan Produksi pasangan terjadi karena interaksi antara foton dengan medan listrik dalam inti atom berat. Proses ini hanya dapat terjadi dalam medan listrik di sekitar partikel bermuatan, terutama dalam medan sekitar inti. Dalam proses produksi pasangan, dapat dianggap bahwa foton berinteraksi dengan atom secara keseluruhan. Jika interaksi ini terjadi, maka foton akan lenyap. Sebagai gantinya timbul sepasang electron-positron. Karena massa diam electron/positron ekuivalen dengan 0,51 Mev maka produksi pasangan hanya dapat terjadi pada energy foton dating ≥ 1,02 Mev.
Gambar 13: peristiwa produksi pasangan
D. Emisi Sekunder Pertama : Karena energinya besar elektron yang dilepaskan adalah elektron dari orbit yang lebih dalam pada unsur bernomor atom besar, maka lowongan elektron ini akan diisi oleh elektron dari orbit yang lebih luar. Apabila pelepasan elektron terjadi pada orbit K, maka transisi ini akan disertai dengan emisi foton dengan berbagai karakteristik berupa radiasi sinar-X karakteristik yang dikenal dengan ”radiasi fluoresensi”. Kedua: Kadang-kadang foton ini menumbuk elektron dari orbit yang lebih luar dari atom dan melepaskan elektron ini. Elektron tersebut memiliki energi kinetik yang sama dengan energi sinar-X karakteristik dikurangi dengan energi ikat elektron tersebut dalam orbitnya dalam orbitnya dan sisebut elektron Auger. Rangkuman interaksi foton dengan materi (yang utama, dari antara serangkaian interaksi yang rumit)
3. Interaksi neutron dengan materi Neutron merupakan salah satu partikel pembentuk inti atom yang tidak bermuatan listrik. Neutron dapat dihasilkan dalam reaksi fisi dan reaksi-reaksi nuklir lainnya. Pada umumnya neutron bebas yang berasal dari reaksi nuklir tersebut berenergi tinggi, dengan energi lebih besar dari 0,10 MeV. Energi ini akan makin menurun selama gerakannya di dalam bahan penyerap, karena tumbukan dengan atom-atom bahan tersebut. Neutron-neutron tersebut akan menjadi neutron thermal (dengan energi sekitar 0,025 eV). Interaksi neutron dengan materi dapat terjadi dengan tiga cara : - tumbukan elastis - tumbukan tak elastis - penangkapan
SEKIAN..........
