Rangkuman Fisika Akhir.doc

Rangkuman Fisika Bab 5, 6, 7, 8, 9, 11 James Winston Limmade

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 “Medan Magnetik” Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus Besarnya medan Magnet disekitar kawat lurus panjang berarus listrik. Dipengaruhi oleh  besarnya kuat arus listrik dan jarak titik tinjauan terhadap kawat. Semakin besar kuat arus  semakin besar kuat medan magnetnya, semakin jauh jaraknya terhadap kawat semakin kecil 

kuat medan magnetnya.  Berdasarkan perumusan matematik oleh Biot­Savart maka besarnya kuat medan magnet  disekitar kawat berarus listrik dirumuskan dengan :

   

B = Medan magnet dalam tesla ( T )  μo = permeabilitas ruang hampa =  I = Kuat arus listrik dalam ampere ( A ) a = jarak titik P dari kawat dalam meter (m) 

Arah medan magnet menggunakan aturan tangan kanan : Medan magnet adalah besaran vector, sehingga apabila suatu titik dipengaruhi oleh beberapa  medan magnet maka di dalam perhitungannya menggunakan operasi vektor.  Berikut ditampilkan beberapa gambar yang menunnjukkan arah arus dan arah medan magnet.  Arah medan magnet didaerah titik P ( diatas kawat berarus listrik ) menembus bidang  menjauhi pengamat sedang didaerah titik Q dibawah kawat berarus listrik menembus bidang  mendekati pengamat.  Tanda titik menunjukkan arah medan menembus bidang mendekati pengamat.  Tanda silang menunjukkan arah medan menembus bidang menjauhi pengamat.  Tanda anak panah biru menunjukkan arah arus listrik. Pada sumbu koordinat x, y, z kawat  berarus listrik berada pada bidang xoz dan bersilangan dengan sb. Z negative. Arah arus 

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 listrik searah dengan sumbu x positif.  Jarak antara kawat I dengan titik pusat koordinat (O) adalah a maka besarnya medan magnet  dititik (O) tersebut searah dengan sumbu y negative.

Keterangan gambar:  I = arus listrik  B = medan magnet  Tanda panah biru menunjukkan arah arus llistrik  Contoh :  Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus 5 miliampere berada diruang hampa . Tentukan  besarnya induksi magnetic pada titik yang berada sejauh 10 cm disebelah kanan kawat, bila  kawat vertikal ? Jawab :  Diketahui : I = 5 miliampere = 5 . 10 – 3 Ampere  a = 10 cm = 0,1 meter  Ditanya : B = ………….?  Dijawab : 

Sebuah kawat berada pada sumbu x dialiri arus listrik sebesar 2 A searah dengan sumbu x  positif . Tentukan besar dan arah medan magnet dititik P yang berada pada sumbu y berjarak  4 cm dari pusat koordinat 0 ( lihat gambar) ?

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9

Dijawab :  Dketahui : I = 2 A  a = 4 . 10 – 2 m  Ditanya : Besar dan arah B ….. ?  Dijawab : 

Medan Magnet di Sekitar Kawat Melingkar Besar dan arah medan magnet disumbu kawat melingkar berarus listrik dapat ditentukan  dengan rumus : 

Keterangan:      

BP = Induksi magnet di P pada sumbu kawat melingkar dalam tesla ( T) I = kuat arus pada kawat dalam ampere ( A )  a = jari­jari kawat melingkar dalam meter ( m ) r = jarak P ke lingkaran kawat dalam meter ( m )  θ = sudut antara sumbu kawat dan garis hubung P ke titik pada lingkaran kawat dalam derajad (°) x = jarak titik P ke pusat lingkaran dalam mater ( m ) 

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9

Besarnya medan magnet di pusat kawat melingkar dapat dihitung

   

B = Medan magnet dalam tesla ( T )  μo = permeabilitas ruang hampa = 4п . 10 ­7 Wb/amp. m I = Kuat arus listrik dalam ampere ( A ) a = jarak titik P dari kawat dalam meter (m)  = jari­jari lingkaran yang dibuat

Arah ditentukan dengan kaidah tangan kanan  Perhatikan gambar  Sebuah kawat melingkar berada pada sebuah bidang mendatar dengan dialiri arus listrik  Apabila kawat melingkar tersebut dialiri arus listrik dengan arah tertentu maka disumbu pusat lingkaran akan muncul medan magnet dengan arah tertentu. Arah medan magnet ini  ditentukan dengan kaidah tangan kanan.  Dengan aturan sebagai berikut:  Apabila tangan kanan kita menggenggam maka arah ibu jari menunjukkan arah medan  magnet sedangkan keempat jari yang lain menunjukkan arah arus listrik  Keterangan gambar : 

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 Sebuah kawat melingkar dialiri arus listrik sebesar 4 A (lihat gambar). Jika jari­jari lingkaran  8 cm dan arak titik P terhadap sumbu kawat melingkar adalah 6 cm maka tentukan medan  magnet pada :  a. pusat kawat melingkar ( O )  b. dititik P

Jawab :  Diketahui : I = 4 A  a = 8 cm = 8 . 10 – 2 m  x = 6 cm = 6 . 10 – 2 m  sin θ = a / r = 8 / 10 = 0,8  Ditanya : BP = ……. ?  Dijawab : 

Medan Magnet pada Solenoida Sebuah kawat dibentuk seperti spiral yang selanjutnya disebut kumparan , apabila dialiri arus  listrik maka akan berfungsi seperti magnet batang.

Kumparan ini disebut dengan Solenida  Besarnya medan magnet disumbu pusat (titik O) Solenoida dapat dihitung 

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9

Bo = medan magnet pada pusat solenoida dalam tesla ( T )  μ0 = permeabilitas ruang hampa = 4п . 10 ­7 Wb/amp. M  I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )  N = jumlah lilitan dalam solenoida  L = panjang solenoida dalam meter ( m )  Dengan arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Arah arus menentukan  arah medan magnet pada Solenoida.

Besarnya medan magnet di ujung Solenida (titik P) dapat dihitung:

BP = Medan magnet diujung Solenoida dalam tesla ( T )  N = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan  I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )  L = Panjang Solenoida dalam meter ( m )  Medan Magnet pada Toroida Toroida adalah sebuah solenoida yang dilengkungkan sehingga berbentuk lingkaran  kumparan.

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 Besarnya medan magnet ditengah­tengah Toroida ( pada titik­titik yang berada pada garis  lingkaran merah ) dapat dihitung

     

Bo = Meda magnet dititik ditengah­tengah Toroida dalam tesla ( T )  N = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan  I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )  a = rata­rata jari2 dalam dan jari­jari luar toroida dengan satuan meter ( m )  a = ½ ( R1 + R2 )  Pada gambar anda anak panah merah adalah arah arus sedang tanda panah biru arah  medan magnet.

Bab 6 “Induksi Elektromagnetik” 1. Konsep Fluks Magnetik Fluks magnetic divisualisasikan sebagai sejumlah garis medan magnetic yang memotong tegak lurus suatu bidang. Fluk magnetic didefinisikan sebagai hasil kali antara komponen

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9

induksi magnetic tegak lurus bidang Β ⊥ dengan luas bidang A. Φ=Β⊥Α=(Βcosθ)Α Φ=ΒΑcosθ Dengan θ adalah sudut apit terkecil antara arah induksi magnetic B dengan arah normal bidang n. arah normal bidang adalah arah tegak lurus terhadap bidang.

. GGL Induksi pada Kawat yang Memotong Medan Magnetik Pada loop kawat PQRS, yang sebagian berada dalam daerah medan magnetic, sebagian lainnya berada di luar. Dengan keadaan awal loop diam dan ampere meter menunjuk nol. Bila loop digerakkan ke kiri, jarum amperemeter menyimpang. Hal ini menunjukkan bahwa loop PQRS mengalir arus listrik dengan arah yang dilukiskan pada gambar. Arus yang terjadi dinamakan arus induksi. Arus listrik terjadi karena ada beda potensial antara P dan Q. beda potensial ini disebut gaya gerak listrik (ggl) induksi.

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9

Cara mudah mengingat arah arus induksi Kaidah telapak tangan kanan untuk arus induksi : Buka telapak tangan kanan dengan keempat jari selain jempol dirapatkan. Arahkan keempat jari sesuai dengan arah induksi magnetic B kemudian putar jempol sehingga menunjuk sesuai dengan arah kecepatan v, maka arah telapak tangan mendorong menunjukkan arah induksi dalam kawat/penghantar. (gambar)

Formulasi besar ggl induksi : Energy permuatan yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus dalam loop kawat, yang disebut gaya gerak listrik. W/q = ε Ggl induksi pada ujung-ujung sebuah penghantar yang digerakkan memotong tegak lurus suatu medan magnetic adalah : a. Sebanding dengan panjang penghantar l b. Sebanding dengan besar induksi magnetic B c. Sebanding dengan kecepatan penghantar digerakkan v Dengan persamaan : ε = −lBv

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 3. Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik

Persamaan Faraday atau Hukum Faraday berbunyi sebagai berikut : “ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung suatu penghantar atau kumparan adalah sebanding dengan laju perubahan fluks magnetic yang dilingkupi oleh loop penghantar atau kumparan tersebut”. dengan Φ 1 dan Φ 2 berturut-turut adalah fluks magnetic pada keadaan awal dan akhir. ε = −Ν∆Φ ∆t Jika perubahan fluks magnetic terjadi dalam selang waktu singkat ( ∆t = 0 ), ggl induksi pada ujung-ujung kumparan diberikan oleh : ε = −ΝdΦ dt Keterangan : N = banyak lilitan kumparan ε = ggl induksi (volt) ∆Φ = perubahan fluks magnetic (Wb) Tanda negative pada persamaan Faraday berasal dari hukum Lenz. a. Ggl Induksi oleh Perubahan Luas Bidang Kumparan Timbulnya ggl induksi akibat perubahan luas bidang kumparan A (B dan θ tetap), melingkupi fluks magnetic yang telah dibahas. Persamaan Faraday untuk kasus luas bidang A berubah (B dan θ tetap) adalah sebagai berikut : ε = − ΝΒ∆Α ∆t b. Ggl Induksi oleh Perubahan Besar Induksi Magnetik Ggl induksi yang ditimbulkan oleh Perubahan Besar Induksi Magnetik adalah transformator. Persamaan Faraday untuk kasus besar induksi magnetic B berubah (A dan θ tetap) adalah sebagai berikut : ε = − ΝΑ ∆B ∆t c. Ggl Induksi akibat Perubahan Orientasi Bidang Kumparan

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 Contoh ggl induksi yang ditimbulkan oleh Perubahan Orientasi Bidang Kumparan adalah Generator. Persamaan Faraday untuk kasus orientasi sudut θ berubah (A dan B tetap) adalah sebagai berikut : ε = − ΝΒΑ ∆ cos θ ∆t 4. Hukum Lenz tentang Arah Arus Induksi Dengan menggunakan hukum Faraday, kita dapat menghitung besar ggl induksi pada ujung-ujung loopatau arus induksi yang mengalir melalui loop. Namun kita tidak dapat menentukan arah arus induksi melalui loop. Dengan melalui hukum lenz, kita dapat menentukkan arah arus induksi melalui sebuah loop.

Hukum lenz sebagai berikut : “Polaritas ggl induksi selalu sedemikian rupa sehingga arus induksi yang ditimbulkannya selalu menghasilkan fluks induksi yang menentang perubahan fluks utama yang melalui loop. Ini berarti induksi cenderung mempertahankan fluks utama awal yang melalui rangkaian.” Induktor

Konsep ggl induksi diri sebuah kumparan

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9

Bila saklar ditutup maka lampu akan menyala, dan sebagian arus membentuk medan magnet  dan berubah dari 0 ke maksimum. Karena kumparan mengalami perubahan medan magnet  maka kumparan akan timbul ggl balik. dan terbukti saat sakalr di buka lampu masih menyala  dan lama ­lama mati. Ggl induksi ε yang dihasilkan dalam kumparan ini sendiri, yang selalu menentang perubahan fluks utama penyebabnya, disebut ggl induksi diri.

Bagaimana hubungan antara ggl induksi diri ε dengan perubahan kuat arus utama i yang melalui rangkaian? Ggl induksi diri ε sebanding dengan laju perubahan kuat arus terhadap

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 di waktu ( dt ), secara matematis :

Dengan L disebut induktansi diri. i 1 dan i 2 adalah kuat arus yang melalui kumparan pada keadaan awal dan akhir. Persamaan ini dikemukakan oleh Joseph Henry, sehingga satuan induktansi L dalam SI diberi nama Henry (disingkat H).

Satuan induktansi diri Dalam SI satuan ε adalah volt, satuan ∆ i adalah ampere, satuan ∆ t adalah sekon, dan satuan L adalah henry (H), sehingga diperoleh hubungan satuan: 1Η = 1 VA/ s Dari hubungan satuan ini , 1 henry didefenisikan sebagai berikut : Suatu kumparan memiliki induktansi diri 1 henry apabila perubahan kuat arus listrik sebesar 1 ampere dalam 1 sekon pada kumparan tersebut menimbulkan ggl induksi diri sebesar 1 volt.

a. Konsep Induktansi diri sebuah Kumparan Induktansi diri untuk solenoida atau toroida: L = µr µ0 Ν 2Α l Dengan µ r = permeabilitas relative bahan N = jumlah lilitan solenoid A = luas penampang solenoid Untuk toroida l = 2π r dengan r adalah jari­jari efektif.

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 b. Energy yang Tersimpan dalam Induktor Energy dalam inductor (kumparan) tersimpan dalam bentuk medan magnetic. Persamaan energy inductor sebagai berikut : W =1 Li2        2 Dengan, L adalah induktansi inductor (henry = H)

Aplikasi  induksi   elektromagnetik  dalam   kehidupan   sehari­hari   dapat   kita   temui   pada generator   dan   transformator.   Generator   merupakan   perangkat   yang   berfungsi   untuk membangkitkan energi listrik berdasarkan induksi elektromagnetik. Kemudian transformator dapat kita temui pada peralatan rumah tangga seperti TV,radio dan lainnya. Pada peralatan tersebut transformator banyak digunakan untuk menurunkan tegangan listrik komersial dan digunakan untuk menyalakan peralatan elektronik. Aplikasi Induksi Elektromagnetik Pada Generator Generator adalah alat yang digunakan utuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Prinsip   kerjanya   adalah  peristiwa   induksi   elektromagnetik.   Jika   kumparan   penghantar digerakkan di dalam medan magnetik dan memotong medan magnetik, maka pada kumparan terjadi ggl induksi. Hal ini dapat dilakukan dengan memutar kawat di dalam medan magnet homogen. Generator AC

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9

Gambar   diatas   menunjukkan   skema sebuah generator AC, yang memiliki beberapa kumparan yang dililitkan pada angker yang dapat bergerak dalam medan magnetik. Sumber diputar secara mekanis dan ggl diinduksi pada kumparan yang berputar. Keluaran dari generator tersebut berupa arus listrik, yaitu arus bolak­balik.

Skema   induksi   gaya   gerak   listrik   dapat   diamati   pada   gambar   diatas,   yang   menunjukkan kecepatan sesaat sisi a – b dan c – d, ketika loop diputar searah jarum jam di dalam medan magnet seragam B. Ggl hanya dibangkitkan oleh gaya­gaya yang bekerja pada bagian a – b dan  c – d. Dengan menggunakan kaidah tangan kanan, dapat ditentukan bahwa arah arus induksi pada  a  –  b  mengalir dari a ke  b. Sementara itu, pada sisi  c – d, aliran dari  c ke d,

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 sehingga aliran menjadi kontinu dalam loop. Besarnya ggl yang ditimbulkan dalam  a – b adalah: ε = B.l.v Persamaan   tersebut   berlaku   jika   komponen   v   tegak   lurus   terhadap  B.   Panjang  a   –   b dinyatakan oleh l. Dari gambar diperoleh  v = v sin θ  , dengan  θ  merupakan sudut antara permukaan kumparan dengan garis vertikal. Resultan ggl yang terjadi merupakan jumlah ggl terinduksi di a – b dan c – d, yang memiliki besar dan arah yang sama, sehingga diperoleh: ε = 2N.B.l.v sin θ Dengan   N   merupakan   jumlah   loop   dalam   kumparan.   Apabila   kumparan   berputar   dengan kecepatan anguler konstan ω, maka besar sudutnya adalah  θ = ωt . Diketahui bahwa:

v = ω.r   atau   v = ω  dengan h adalah panjang b – c atau a – d. Sehingga diperoleh :

ε = 2N.B.l. ω 

 sinωt 

atau ε = N.B.A. ωsin ωt Dengan A menyatakan luas loop yang nilainya setara dengan lh. Harga ε maksimum bila ωt = 90o, sehingga sin ωt = 1.

ε maksimum= N.B.A. ω

Jadi, 

Generator DC Generator   DC   hampir   sama   seperti   generator   AC.   Perbedaannya   terletak   pada   cincin komutator   yang   digunakannya,   yang   ditunjukkan   pada   dibawah   Keluaran   generator   dapat ditunjukkan   oleh   grafik   hubungan  V  terhadap  t,   dan   dapat   diperhalus   dengan   memasang kapasitor secara paralel pada keluarannya. Atau dengan menggunakan beberapa kumparan pada angker, sehingga dihasilkan keluaran yang lebih halus gambar berikut.

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9

a. Generator DC dengan 1 set komutator b. Generator DC dengan banyak komutator Generator elektromagnetik merupakan sumber utama listrik dan dapat digerakkan oleh turbin uap,  turbin air,   mesin  pembakaran  dalam,   kincir   angin,  atau bagian  dari  mesin  lain yang bergerak. Pada pembangkit tenaga listrik, generator menghasilkan arus bolak­balik dan sering disebut alternator. Aplikasi Induksi Elektromagnetik Pada Transformator Transformator merupakan alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC. Piranti ini memindahkan energi listrik dari suatu rangkaian arus listrik bolak­balik ke rangkaian lain diikuti dengan perubahan tegangan, arus, fase, atau impedansi. Transformator terdiri atas dua kumparan kawat yang membungkus inti besi, yaitu kumparan primer   dan   sekunder.   Transformator   dirancang   sedemikian   rupa   sehingga   hampir   seluruh fluks   magnet   yang   dihasilkan   arus   pada   kumparan   primer   dapat   masuk   ke   kumparan sekunder.

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9

a. Transformator Step Up b. Transformator Step Down Ada   dua   macam   transformator,   yaitu   transformator   stepup   dan   transformator   step­down. Transformator   step­up   digunakan   untuk   memperbesar   tegangan   arus   bolak­balik.   Pada transformator ini jumlah lilitan sekunder (Ns) lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Np).   Transformator   step­down   digunakan   untuk   menurunkan   tegangan   listrik   arus   bolak­ balik, dengan jumlah lilitan primer (Np) lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Ns). Apabila tegangan bolak­balik diberikan pada kumparan primer, perubahan medan magnetik yang dihasilkan akan menginduksi tegangan bolak­balik berfrekuensi sama pada kumparan sekunder.   Tetapi,   tegangan   yang   timbul   berbeda,   sesuai   dengan   jumlah   lilitan   pada   tiap kumparan. Berdasarkan Hukum Faraday, bahwa tegangan atau ggl terinduksi pada kumparan sekunder adalah:

Dengan Ns menyatakan banyaknya lilitan pada kumparan sekunder, sedangkan   adalah laju perubahan   fluks   magnetik.   Tegangan   masukan   pada   kumparan   primer   juga   memenuhi hubungan persamaan dengan laju perubahan fluks magnetik, yaitu:

Dengan   menganggap   tidak   ada   kerugian   daya   di   dalam   inti,   maka   dari   kedua   persamaan tersebut akan diperoleh:

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9

Persamaan diatas adalah persamaan umum transformator, yang menunjukkan bahwa tegangan sekunder   berhubungan   dengan   tegangan   primer.   Hukum   Kekekalan   Energi   menyatakan bahwa daya keluaran tidak bisa lebih besar dari daya masukan. Daya masukan pada dasarnya sama dengan daya keluaran. Daya P = V.I, sehingga diperoleh:

Vp. Ip = Vs. Is         atau        Jadi, pada transformator berlaku hubungan:

Transformator   ideal   (efisiensi   η   =   100%)   adalah   transformator   yang   dapat   memindahkan energi   listrik  dari   kumparan  primer   ke  kumparan  sekunder  dengan tidak  ada   energi  yang hilang.   Namun,   pada   kenyataannya,   terdapat   hubungan   magnetik   yang   tidak   lengkap antarkumparan,   dan   terjadi   kerugian   pemanasan   di   dalam   kumparan   itu   sendiri,   sehingga menyebabkan daya output lebih kecil dari daya input. Perbandingan antara daya output dan input dinyatakan dalam konsep efisiensi, yang dirumuskan:

Transformator berperan penting dalam transmisi listrik. Listrik yang dihasilkan generator di dalam   pembangkit   mencapai   rumah­rumah   melalui   suatu   jaringan   kabel   atau   “jaringan listrik”. Hambatan menyebabkan sebagian daya hilang menjadi panas. Untuk menghindari hal tersebut, listrik didistribusikan pada tegangan tinggi dan arus yang rendah untuk memperkecil hilangnya   daya.   Pusat   pembangkit   mengirim   listrik   ke   gardu­gardu   induk,   di   mana transformator step­up menaikkan tegangan untuk distribusi. Sementara itu, pada gardu­gardu step­down, tegangan dikurangi oleh transformator untuk memasok tegangan yang sesuai baik untuk   industri   maupun   perumahan.   Generator   terdiri   dari   Gerator   AC   dan   generator   DC, Transformator   dibagi   dalam   2   jenis   yaitu   transformator   Step   Up   dan   Transformator   Step Down. Peralatan­peraltan tersebut merupakan aplikasi dari induksi elektromagnetik. Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya. Energi

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbedabeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik. Gelombang Panjang gelombang λ gelombang radio 1 mm-10.000 km infra merah 0,001-1 mm cahaya tampak 400-720 nm ultra violet 10-400nm sinar X 0,01-10 nm sinar gamma 0,0001-0,1 nm 2.2 CIRI-CIRI/SIFAT GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK Dari uraian tersebut diatas dapat disimpulkan beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut: 1.

 Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama.

2.

 Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

3.

 Dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

4.

 Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.

5.

 Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat- sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya.

Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu. Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bias dipelajari lewat hasil pemikiran Maxwell. 2.3 SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK 1.

 Osilasi listrik. menghasilkan sinarinfra merah. 

2.

 Sinar matahari menghasilkanultra violet. 

3.

 Lampu merkuri

4.

 Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen). Inti atom yang  tidak stabil menghasilkan sinar gamma.

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 2.4 SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray. Contoh spektrum elektromagnetik 1.

  Gelombang Radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antenna dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi. Berdasarkan Persamaan Maxwell dapat diturunkan

Persamaan-persamaan Turunan yang lain 2.

 Gelombang mikro (radar) Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis. Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.

3.

 Sinar Inframerah Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah. Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 4.

  Cahaya tampak Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adalah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

5.

 Sinar ultraviolet  Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.

6.

 Sinar X Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.

7.

 Sinar Gamma Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjan gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh.

2.5 Penerapan Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari : a. Radio Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm. b. Microwave Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan. c.Infrared Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control. d. Ultraviolet Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman- kuman penyakit kulit. e. Sinar X Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama. 2.6 Energi dalam Gelombang Elektomagnetik Gelombang elektromagnetik merambatkan energinya dalam bentuk medan listrik dan medan magnetic yang saling tegak lurus satu sama lain. Kita menganggap bahwa gelombang elektromagnetik adalah suatu gelombang bidang yang merambat pada sumbux, medan listrik E merambat pada sumbu Y, dan medan magnet B pada sumbu Z. Medan E dan B hanya bergantung pada X dan Y dan tidak bergantung pada koordinat Y dan Z. Bedsarakan persamaan Maxwell, penyelesaian terbaik dari gelombang bidang elektomagnetik adalah suatu gelombang sinusoidal, di mana amplitude E dan B berubah terhadap x dan t sesuai persamaan: E = cos (kx - ) nilai maksimum amplitude medan LISTRIK B = cos (kx – ) nilai maksimum amplitude medan magnetic K = , dengan adalah panjang gelombang = 2 , dengan f adalah frekuensi getaran Perbandingan antara dan k adalah = f = c, sehingga kita dapatkan persamaan: Dari persamaan di depan, dapat diperoleh kesebandingan antara induksi magnetic dengan kuat medan listri, yaitu: 2.7 Rapat Energi Listrik dan Magnetik Energi yang tersimpan dalam sebuah kapasitor W, dalam bentuk medan listrik dinyatakan oleh: W = CV2 C adalah kapasitas kapasitor dan V adalah beda potensial antar keping. Energi per satuan volume atau rapat energy listrik dirumuskan sebagai berikut: Ue = E2 Keterangan: Ue : rapat energy listrik (J/m3 ) permitivitas listrik = 8,85 10-12 C2 N-1 m-2 E : kuat medan listrik (N/C) Sedangkan rapat energy magnetic atau energy magnetic per satuan volume (Um) dalam bentuk medan magnetic yaitu: Um = Keterangan: Um : rapat energy magnetik (J/m3 ) B : induksi magnetic (Wb/m2 = T) : permeabilitas magnetic = 4 10-7 WbA-1 m-1 Seperti halnya gelombang yang lain, ketika merambat gelombang elektromagnetik dapat memindahkan energinya ke benda-benda yang berada pada lintasannya. Intensitas gelombang elektromagnetik atau laju energy yang dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik disebutVektor Pointing dan didefinisikan oleh persamaan vector: S = = E B Arah S searah dengan arah perambatan gelombang elektomagnetik dan dinyatakan dalam satuan J/sm2 . Sedangkan laju energy rata-rata per m2 gelombang elektromagnetik S adalah sebagai berikut: S = Bm 2 = c Keterangan: S : laju energy rata-rata per m2 yang dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik (J/sm2 atau W/m2 ) : amplitude maksimum kuat medan listrik (N/C) Bm : amplitude maksimum induksi magnetic (Wb/m2 atau T) C : cepat rambat gelombang elektromagnetik = 3 108 m/s Dalam suatu volume tertentu, energi gelombang elektromagnetik terdiri atas energy medan magnetic dan energi medan listrik yang sama besar, sehingga rapat energy sesaat total U dari gelombang elektromagnetik sama dengan jumlah rapat energy medan listrik dan medan magnetic, yaitu: U = Ue + Um = 2Um = Rapat energy total rata-ratanya adalah sebagai berikut, U = Jika kita gabung persamaan tersebut maka akan didapatkan: S = cU Jadi, laju rata-rata per m2 atau biasa disebut dengan intensitas gelombang yang dipindahkan

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 melalui gelombang elektromagnetik (S) sama dengan rapat energi rata-rata (U) dikalikan dengan cepat rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa. Sehingga dapat dituliskan : S = = = = = I Keterangan: I : intensitas radiasi (W/m2 ) S : intensitas gelombang = laju energi rata-rata per m2 (W/m2 ) P : daya radiasi (W) A : luas permukaan (m2 ). Efek Fotolistrik A. Efek fotolistrik Hasil-hasil eksperimen menunjukkan, bahwa suatu jenis logam tertentu bila disinari (dikenai radiasi) dengan frekuensi yang lebih besar dari harga tertentu akan melepaskan elektron, walaupun intensitas radiasinya sangat kecil. Sebaliknya, berapapun besar intensitas radiasi yang dikenakan pada suatu jenis logam, jika frekuensinya lebih kecil dari harga tertentu maka tidak akan dapat melepaskan elektron dari logam tersebut. Peristiwa pelepasan elektron dari logam oleh radiasi tersebut disebut efek fotolistrik, diamati pertama kali oleh Heinrich Hertz (1887).Elektron yang terlepas dari logam disebut foto-elektronEfek fotolistrik membutuhkan foton dengan energi dari beberapa electronvolts sampai lebih dari 1 MeV unsur yang nomor atomnya tinggi.Studi efek fotolistrik menyebabkan langkah-langkah penting dalam memahami sifat kuantum cahaya, elektron dan mempengaruhi pembentukan konsep Dualitas gelombang-partikel.fenomena di mana cahaya mempengaruhi gerakan muatan listrik termasuk efek fotokonduktif (juga dikenal sebagai fotokonduktivitas atau photoresistivity ), efek fotovoltaik , dan efek fotoelektrokimia .

Gambar Gejala efek fotolistrik a. Mekanisme Emisi Foton dari sinar memiliki energi karakteristik yang ditentukan oleh frekuensi cahaya. Dalam proses photoemission, jika elektron dalam beberapa bahan menyerap energi dari satu foton dan dengan demikian memiliki lebih banyak energi daripada fungsi kerja (energi ikat elektron) dari materi, itu dikeluarkan. Jika energi foton terlalu rendah, elektron tidak bisa keluar dari materi.Peningkatan intensitas sinar meningkatkan jumlah foton dalam berkas cahaya, dan dengan demikian meningkatkan jumlah elektron, tetapi tidak meningkatkan energi setiap elektron yang dimemiliki.Energi dari elektron yang dipancarkan tidak tergantung

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 pada intensitas cahaya yang masuk, tetapi hanya pada energi atau frekuensi foton individual.Ini adalah interaksi antara foton dan elektron terluar. Elektron dapat menyerap energi dari foton ketika disinari, tetapi mereka biasanya mengikuti prinsip "semua atau tidak" .Semua energi dari satu foton harus diserap dan digunakan untuk membebaskan satu elektron dari atom yang mengikat, atau energi dipancarkan kembali.Jika energi foton diserap, sebagian energi membebaskan elektron dari atom, dan sisanya dikontribusi untuk energi kinetik elektron sebagai partikel bebas. Tidak ada elektron yang dilepaskan oleh radiasi di bawah frekuensi ambang, karena elektron tidak mendapatkan energi yang cukup untuk mengatasi ikatan atom.Elektron yang dipancarkan biasanya disebut fotoelektron dalam banyak buku pelajaran. Efek fotolistrik banyak membantu penduaan gelombang-partikel, dimana sistem fisika (seperti foton dalam kasus ini) dapat menunjukkan kedua sifat dan kelakuan sepertigelombang dan seperti-partikel, sebuah konsep yang banyak digunakan oleh pencipta mekanika kuantum. Efek fotolistrik dijelaskan secara matematis oleh Albert Einstein yang memperluas kuanta yang dikembangkan oleh Max Planck. Hukum emisi fotolistrik: 1. Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding lurus dengan intensitas cahaya yg digunakan. 2. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi. di bawah frekuensi ini fotoelektron tidak bisa dipancarkan. 3. Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak bergantung pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya. 4. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang dari 10-9 detik. b. Deskripsi Matematika Maksimum energi kinetik K maks dari sebuah elektron yang dikeluarkan dituliskan sebagai berikut: 

di mana h adalah konstanta Planck dan f adalah frekuensi foton. Lambang φ adalah fungsi kerja (kadang dilambangkan W), yang memberikan energi minimum yang diperlukan untuk memindahkan elektron terdelokalisasi dari permukaan logam. Fungsi



kerja memenuhi dimana f 0 adalah frekuensi ambang batas untuk logam. Maksimum energi kinetik dari sebuah elektron dikeluarkan kemudian Energi kinetik adalah positif, jadi kita harus memiliki f> f 0 untuk efek fotolistrik terjadi. c.

Potensial Penghenti Hubungan antara arus dan tegangan diterapkan menggambarkan sifat efek fotolistrik.

Untuk diskusi, sumber cahaya menerangi P piring, dan lain elektrode pelat Q mengumpulkan

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 setiap elektron yang dipancarkan. Kami bervariasi potensial antara P dan Q dan mengukur arus yang mengalir dalam sirkuit eksternal antara dua lempeng. Jika frekuensi dan intensitas radiasi insiden adalah tetap, arus fotolistrik meningkat secara bertahap dengan peningkatan potensi positif sampai semua foto elektron yang dipancarkan dikumpulkan.Arus fotolistrik mencapai nilai saturasi dan tidak meningkatkan lebih lanjut untuk peningkatan potensi positif.Arus saturasi tergantung pada intensitas pencahayaan, tapi tidak panjang gelombang. Jika kita menerapkan potensi negatif ke piring Q sehubungan dengan plat P dan secara bertahap meningkatkan itu, berkurang saat fotolistrik sampai nol, pada potensial negatif tertentu di piring Q. potensi negatif minimum yang diberikan ke piring Q di mana arus fotolistrik menjadi nol disebut potensial menghentikan atau memotong potensial. Untuk frekuensi yang diberikan radiasi insiden, potensi berhenti adalah independen dari intensitasnya. Untuk frekuensi yang diberikan radiasi insiden, potensi Vo berhenti berhubungan dengan energi kinetik maksimum fotoelektron yang hanya berhenti dari T. piring mencapai Jika m adalah massa dan v adalah kecepatan maks maksimum fotoelektron dipancarkan, maka jika e adalah muatan pada elektron dan V 0 adalah potensial penahan, maka pekerjaan yang dilakukan oleh potensi perlambatan dalam menghentikan elektron = e V 0, yang memberikan hubungan di atas menunjukkan bahwa kecepatan maksimum fotoelektron dipancarkan tidak tergantung pada intensitas cahaya insiden. Oleh karena itu, tegangan menghentikan bervariasi secara linear dengan frekuensi cahaya, tapi tergantung pada jenis bahan.Untuk materi tertentu, ada frekuensi ambang yang harus dilampaui, independen dari intensitas cahaya, untuk mengamati emisi elektron. d.

Tiga langkah model

Dalam rezim sinar-X, efect fotolistrik dalam bahan kristal sering didekomposisi menjadi tiga langkah: 1. Inner efek fotolistrik (lihat diode di bawah). Lubang tertinggal dapat menimbulkan efek auger , yang terlihat bahkan ketika elektron tidak meninggalkan materi. Dalam padatan molekul fonon sangat antusias dalam langkah ini dan dapat terlihat sebagai garis dalam energi elektron akhir. The inner photoeffect has to be dipole allowed. Para photoeffect batin harus dipol diperbolehkan. Para aturan transisi untuk atom menerjemahkan melalui model ketat mengikat ke kristal. Mereka adalah serupa geometri untuk osilasi plasma dalam bahwa mereka harus transversal. 2. Balistik transportasi setengah dari elektron ke permukaan. Some electrons are scattered. Beberapa elektron tersebar. 3. Elektron melarikan diri dari bahan di permukaan. Dalam model tiga langkah, elektron dapat mengambil beberapa jalur melalui tiga langkah.Semua jalan dapat mengganggu dalam arti formulasi jalan terpisahkan.Untuk negara

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 permukaan dan molekul model tiga langkah apakah masih masuk akal bahkan beberapa sebagai yang paling atom memiliki elektron yang dapat menyebarkan beberapa elektron yang meninggalkan. Aplikasi Efek Foto Listrik Dalam Kehidupan Sehari-Hari Sangat mengherankan jika kita mendengar bahwa aplikasi pertama efek fotolistrik berada dalam dunia hiburan.Dengan bantuan peralatan elektronika saat itu suara dubbing film direkam dalam bentuk sinyal optik di sepanjang pinggiran keping film. Pada saat film diputar, sinyal ini dibaca kembali melalui proses efek fotolistrik dan sinyal listriknya diperkuat dengan menggunakan amplifier tabung sehingga menghasilkan film bersuara. Aplikasi paling populer di kalangan akademis adalah tabung foto-pengganda (photomultiplier tube).Dengan menggunakan tabung ini hampir semua spektrum radiasi elektromagnetik dapat diamati. Tabung ini memiliki efisiensi yang sangat tinggi, bahkan ia sanggup mendeteksi foton tunggal sekalipun. Dengan menggunakan tabung ini, kelompok peneliti Superkamiokande di Jepang berhasil menyelidiki massa neutrino yang akhirnya dianugrahi hadiah Nobel pada tahun 2002. Di samping itu efek fotolistrik eksternal juga dapat dimanfaatkan untuk tujuan spektroskopi melalui peralatan yang bernama photoelectron spectroscopy atau PES. Efek fotolistrik internal memiliki aplikasi yang lebih menyentuh masyarakat.Ambil contoh foto-diode atau foto-transistor yang bermanfaat sebagai sensor cahaya berkecepatan tinggi.Bahkan, dalam komunikasi serat optik transmisi sebesar 40 Gigabit perdetik yang setara dengan pulsa cahaya sepanjang 10 pikodetik (10 -11 detik) masih dapat dibaca oleh sebuah foto-diode. Foto-transistor yang sangat kita kenal manfaatnya dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik melalui efek fotolistrik internal. Sebuah semikonduktor yang disinari dengan cahaya tampak akan memisahkan elektron dan hole. Kelebihan elektron di satu sisi yang disertai dengan kelebihan hole di sisi lain akan menimbulkan beda potensial yang jika dialirkan menuju beban akan menghasilkan arus listrik. Akhir-akhir ini kita dibanjiri oleh produk-produk elektronik yang dilengkapi dengan kamera CCD (charge coupled device). Sebut saja kamera pada ponsel, kamera digital dengan resolusi hingga 12 Megapiksel, atau pemindai kode-batang (barcode) yang dipakai diseluruh supermarket, kesemuanya memanfaatkan efek fotolistrik internal dalam mengubah citra yang dikehendaki menjadi data-data elektronik yang selanjutnya dapat diproses oleh komputer. Jadi, tanpa kita sadari kita telah memanfaatkan efek fotolistrik baik internal mau pun eksternal dalam kehidupan sehari-hari. 2.2. Efek Compton A.

Efek Compton

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 Gejala Compton merupakan gejala hamburan (efek) dari penembakan suatu materi dengan sinar-X. Efek ini ditemukan oleh Arthur Holly Compton pada tahun 1923. Jika sejumlah elektron yang dipancarkan ditembak dengan sinar-X, maka sinar-X ini akan terhambur. Hamburan sinar-X ini memiliki frekuensiyang lebih kecil daripada frekuensi semula. Menurut teori klasik, energi dan momentum gelombang elektromagnetik dihubungkan oleh: E = p.c E 2 = p2 .c 2 +(m.c 2 )2 ............................................... (3) Jika massa foton (m) dianggap nol. menunjukkan geometri tumbukan antara foton dengan panjang gelombang λ, dan elektron yang mula-mula berada dalam keadaan diam.

Gejala Compton sinar X oleh elektron Compton menghubungkan sudut hamburan θterhadap yang datang dan panjang gelombang hamburan λ 1 dan λ 2 . p1 merupakan momentum foton yang datang dan p2 merupakan momentum foton yang dihamburkan, serta p.c merupakan momentum elektron yang terpantul. Kekekalan momentum dirumuskan: p 1 = p 2 + p e atau p e = p1 – p2 Dengan mengambil perkalian titik setiap sisi diperoleh: p e 2 = p1 2 + p2 2 – 2p 1 p 2 cosθ .................................. (4) Efek Compton dan Penerapannya dalam Kehidupan Sehari-Hari Efek Compton merupakan gejala hamburan dari penembakan suatu materi dengan sejumlah elektron yang dipancarkan ditembak dengan sinar-X, maka sinar-X ini akan

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 terhambur. Hamburan sinar-X ini memiliki frekuensi yang lebih kecil daripada frekuensi semula. Nuklir Compton Telescope (NCT) adalah eksperimen balloon-borne untuk mendeteksi sinar gamma dari sumber astrofisika seperti supernova, pulsar, AGN, dan lain-lain. Teleskop ini diluncurkan dengan balon ketinggian tinggi ke ketinggian mengambang sekitar 40km. Teleskop Compton menggunakan sebuah array-12-3D kadar tinggi Germanium Detektor spektral resolusi untuk mendeteksi sinar gamma. Pada bagian bawahnya setengah detector dikelilingi oleh Bismuth germanate sintilator untuk melindungi dari sinar gamma atmosfer. Teleskop memiliki medan pandang (FOV) dari 25% dari langit. Dua prototipe detektor berhasil diuji dan diterbangkan pada tanggal 1 Juni 2005 dari Scientific Balloon Flight Facility, Fort Sumner, New Mexico. Pada tanggal 19 Mei 2009, instrumen penuh berhasil diluncurkan dari Fort Sumner di New Mexico dan mampu mengamati kepiting pulsar. Sayangnya itu gagal untuk memulai pada bulan April 2010 di Alice Springs , Australia, ketika balon pecah menambatkan untuk derek di angin tinggi. Reaksi Fusi“”reaksi penggabungan dua buah inti ringan menjadi inti yang lebih berat dan disertai dengan pelepasan energi” Pada reaksi fusi diperlukan energi yang sangat besar dan pada suhu yang sangat tinggi sehingga reaksi fusi disebut juga termonuklir Reaktor Nuklir REAKTOR FISI Proinsip kerjanya adalah reaksi fisi berantai di mana sebuah neutron lambat yang ditembaklan ke bahan bakar reactor yang mengandung uranium-235 (U-235). Inti U-235 menyerap energi neutron menghasilkan reaksi fisi sebesar rata-rata 2,5 neutron cepat Neutron cepat ini sebagian hilang ke luar system reakstor dan sebagian diperlambat oleh moderator Neutron yang diperlambat dipantulkan menuju bahan bakar sehingga terjadi reaksi inti, termasuk reaksi fisi sehingga reaksi daopat terus berlanjut. Reaktor fisi . . . . Reaktor Nuklir dan Radioaktif Jika reaksi fisi yang terjadi tak terkendali, maka akan sangat membahayakan karena menghasilkan energi yang luar biasa besar, misalnya bom atom. Reaksi nuklir yang menarik dikembangkan adalah untuk menghasilkan energi untuk kebutuhan manusia. Isotop-isotop radioaktif yang dihasilakn oleh reactor nuklir disebut radioasotop buatan . Radioisotop yang terdapat di alam disebut radioisotop alami

James Winston Limmade XII MIA 1 / 9 . Radioisotop banyak digunakan untuk kepentingan manusia : 1.untuk mendeteksi adanya kebocoran pipa-pipa industri, misalnya radioisotp Sb-124 2.Untuk mendeteksi atau mendiagnosis jenis penyakit tertentu, misalnya tumor atau tiroid. 3.untuk mengembangkan jenis tanaman baru yang lebih unggul. 4.untuk menetukan umur fosil. Misalnya 6C14