fisling bab iii budi astuti

7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti

1/46

FISIKA LINGKUNGAN(D2004029)

Jurusan/Program Studi: Fisika/Pendidikan FisikaSks : 2 sks

Semester : II

Tahun Akademik : 2013/2014

Dosen Pengampu : Dr. Budi Astuti, M.Sc.


2/46

BAB III

LINGKUNGAN RADIASI

Dapat menjelaskan berbagai proses radiasi dan energi radiasi,

sehingga dapat mengaplikasikan pengetahuan untuk menanggulangi

bahaya yang disebabkan adanya radiasi.

Kompetentensi Dasar


3/46

Lingkungan radiasi

hukum radiasi

macam-macam radiasi

energi radiasi manfaat dan bahaya radiasi

cara memproteksi dari bahaya radiasi.


4/46

Dalam menganalisis radiasielektromagnetik, besaran

cahaya yang dapat kita ukur

adalah energi yang dibawanya.

Mulai meng-

asyikkan, nih.Silakan lanjut-kan Nona.


5/46

Ada sejumlah besaran energiyang harus kita ketahui

sebelum kita menganalisis ra-diasi elektromagnetik

Radians (): Energi yangdipancarkanolehtiap satuan luaspermukaan

sumber per detik ke segala arah.

Luminositas (L): Energi yangdipancarkanolehseluruhpermukaansumber per detik ke segala arah.

Apa ajatuh?

Intensitas (I): Energi yangdipancarkanolehtiap satuan luas

permukaan sumber per detik dalam satuansudut ruang(steradian).

Iluminans (E): Energi yangditerima tiap satuan

luasper detik.


6/46

L= 4R 2 = 4 R 2sT 4

R

d

Luas permukaanbola

L =4R 2

E=L

4d 2


7/46

Radiasi elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik danmedan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruangdan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain.

Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal.
http://id.wikipedia.org/wiki/Medan_magnethttp://id.wikipedia.org/wiki/Osilasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Osilasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Medan_listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Medan_magnethttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Osilasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Hertzhttp://id.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Hertzhttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Osilasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Medan_magnethttp://id.wikipedia.org/wiki/Medan_listrik


8/46

Gelombang elektromagnetik dihasilkan jika ada

muatan listrik yang berosilasi. Apabila muatan listrikberosilasi, muatan ini akan meradiasikan gelombangelektromagnetik yang frekuensinya sama denganfrekuensi osilasinya. Panjang gelombang dari

gelombang yang dipancarkan ditentukan olehfrekuensi osilasi muatannya.

Ketika kawat (atau panghantar seperti antena)menghantarkan arus bolak-balik, radiasi

elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yangsama dengan frekuensi arus listrik.
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Antena_(elektronika)&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Arus_bolak-balikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Arus_bolak-balikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Arus_bolak-balikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Arus_bolak-balikhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Antena_(elektronika)&action=edit&redlink=1


9/46

Gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombangatau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan dengankecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, danfrekuensi.

Sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensigelombang ditunjukan oleh hubungan Planck

E = hf,di mana E adalah energi foton,

h ialah konstanta Planck= 6.626 10-34 Js

fadalah frekuensi gelombang.

Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton =hf.
http://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Partikelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Panjang_gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Frekuensihttp://id.wikipedia.org/wiki/Fotonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Max_Planckhttp://id.wikipedia.org/wiki/Konstanta_Planckhttp://id.wikipedia.org/wiki/Albert_Einsteinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Albert_Einsteinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Albert_Einsteinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Konstanta_Planckhttp://id.wikipedia.org/wiki/Max_Planckhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fotonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Frekuensihttp://id.wikipedia.org/wiki/Panjang_gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Partikelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang


10/46
http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Electromagnetic-Spectrum.png


11/46

Pancaran gelombang optik atau pancarankasat mata memiliki antara 3800 sampai7500 . merah : 6 300 7 500 merah oranye : 6 000 6 300 jingga : 5 900 6 000 kuning : 5 700 5 900 kuning hijau : 5 500 5 700 hijau : 5 100 5 500 hijau biru : 4 800 5 100 biru : 4 500 4 800 biru ungu : 4 200 4 500 ungu : 3 800 4 200


12/46

RADIASI BENDA HITAM


13/46

Kita lanjutkansambil

bermain golf,OK?

Sejak di sekolahmenengah kita tahu,

bahwa permukaan hitamdan kusam adalah

penyerap sekaliguspemancar energi yang

baik.

Kami tahu itu. Tapi apahubungannya denganLingkungan radiasi?


14/46

Panjang gelombang maksimum (maks) radiasi benda

hitam dapat ditentukan dengan menggunakan HukumWienyaitu:

maks=

0,2898

T

Hal ini dapat digunakan untuk menerangkan gejala

bahwa benda yang temperaturnya tinggi akan tampakberwarna biru, sedangkan yang temperaturnya rendahtampak berwarna merah.


15/46

Kita akan mendefinisikansuatu benda hitam, yaitu

sistem sempurna yang menye-rap sekaligus memancarkansemua kalor. Oops!

Hati-hati, inibenda hitam lho!BUKANlubang

hitam.Bletak!


16/46

Distribusi Energi Menurut Panjang Gelombangsebuah Benda Hitam

8 000 K

7 000 K

6 000 K

5 000 K

4 000 K

Intensitas spesifikbenda hitam sebagaifungsi panjanggelombang

UV Visibel Infra Merah

Kami lebih sukakurva berbentuk

lonceng.


17/46

Manfaat gelombang em

Panjang gelombang dan frekuensi penting dalam menentukanjenis interaksi antara gelombang dengan materi.

Misal sinar X yang memiliki panjang gelombang yang sangatpendek dan frekuensi tinggi, dengan mudah menembusbahan-bahan yang taktertembus oleh gelombang cahayadengan frekuensi lebih rendah, yang diserap oleh bahantersebut.

Gelombang mikro mempunyai panjang gelombang yangberorde beberapa centimeter dan frekuensi yang mendekatifrekuensi resonansi alami molekul air dalam zat padat dancairan. Dengan demikian gelombang mikro dapat dengan

mudah diserap oleh molekul air dalam makanan. Hal inilahyang merupakan mekanisme pemanasan dalam pemangganggelombang mikro.


18/46

No. Jenis gelombang

elektromagnetik:

Panjang

gelombang (m)

Frequensi,

(hertz)

1. Gelombang radio:

a. Radio gelombang

panjang

b. Radio gelombang

pendek

c. Komunikasi bands.

d. Televisi

2. Gelombang Mikro:

a. Radar

3. Infra merah

4. Cahaya tampak5. Ultra ungu

6. Sinar - X

7. Sinar gamma

109

- 10-3

109 - 103

103 - 10

105 - 10-3

10 - 10-1

10 - 10-5

10 - 10-3

10-3 - 10-6

10-6 - 10-7

10-7 - 10-10

10-8 - 10-12

10-10 - 10-16

1 - 1011

1 105

105 - 107

103 - 1011

107 - 109

107 - 1013

108 - 1011

1011 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1019

1016 - 1021

1018 - 1025


19/46

Radiasi Inti Atom


20/46

1 truk bermuatan bahan bakar nuklirdapat memenuhi seluruh kebutuhantenaga listrik suatu kota dengan

200.000 penduduk selama satu tahun.Oops!


21/46

Radioaktivitas

Inti atom yang tidak stabil akan meluruh (bertransformasi)secara spontan menuju ke konfigurasi baru yang mantap

(stabil), dengan memancarkan partikel-partikel , -, + atausinar .

Peristiwa peluruhan menuju yang stabil ini disebut sebagaiproses radioaktivitas.

Radioaktivitas adalah proses perubahan keadaan inti atomsecara spontan yang disertai radiasi berupa zarah dan ataugelombang elektromagnetik.

Perubahan dalam inti atom akan membawa perubahan darisuatu nuklida menjadi nuklida yang lain atau dari satu unsur

menjadi unsur yang lain.


22/46

Simbul kimia atom: Z XAX = unsur kimia atom,Z = nomor atom (jumlah proton)A = Z + N = nomor massaN = jumlah netron.

Atom ini terikatoleh gaya tarik

listrik antara intiyang bermuatan

positif denganelektron-elektron

yang bermuatannegatif.

Dapat juga dikatakan:inti atom identik dgn

jumlah proton & netron.


23/46

Intinya sendiri mempunyaigaya ikat inti yang sangat kuatantara proton dan netronsebagai partikel penyusun inti.

Massa proton=1.6725 x 10-27 kg.

Massa netron=1.6748 x 10-27 kg


24/46

Laju peluruhan sebuah inti atomsample radioaktif disebutsebagai aktivitas radioaktif (R).

-dN/dt Bq

(1 Bq = 1 kejadian/sekon,

1 Ci = 3.7x1010 Bq).

N = N0 e-t

N0= banyaknya inti mula-mula

= konstanta peluruhan.

Buktikan

T1/2 = ln2/!


25/46

Skema Peluruhandari Thorium


26/46

Radiasi Alam

Radiasi alam disebut sebagai radiasi latar. Menurut asal dansumbernya, radiasi latar ini dikelompokkan menjadi dua yaituradiasi terestial

(berasal dari permukaan bumi) danradiasi

ekstra terestial(berasal dari angkasa luar). Radiasi terestial : Sumber-sumber radiasi alam yang berada

di permukaaan bumi berasal dari bahan-bahan radioaktif yangmemancarkan radiasi ini sudah ada sejak terbentuknya bumidan batuan-batuannya. Radionuklida merupakan sederetannuklida hasil peluruhan alam yang terdiri dari Deret Uranium(deret 4n+2), Deret Actinium (deret 4n+3), Deret Thorium(deret 4n) ketiga deret radionuklida tersebut umumnyapemancar dan .

Radiasi ekstra terestial : Radiasi dari angkasa luar yang

paling penting untuk diketahui adalah radiasi kosmis. Radiasisinar kosmis berasal dari luar atmosfer bumi yaitu dari energiyang dipancarkan oleh matahari


27/46

Radiasi Buatan

Radiasi buatan terjadi karena dibuat oleh

manusia, yaitu yang berasal dari hasilpembelahan (fisi), reaksi inti,

Pemanfaatan radiasi, berasal dariradioaktivitas alam dan radioaktivitas buatanyang disertai dengan bentuk peluruhanberikut ini: Radiasi Alpha, Radiasi Beta Min,Radiasi Beta Plus, Tangkapan Elektron Orbital,

Radiasi Gamma, Transisi Isomerik, KonversiInternal, Radiasi Neutron.


28/46

Reaksi fissi : reaksi pembelahan, inti berat yangditembak oleh suatu partikel dapat membelahmenjadi dua inti baru yang lebih ringan

Contoh

QnSrXeUUn 1

0

94

38

140

54

236

92

235

92

1

0

2


29/46

Inti atom adalahsumber energiyang sangat

besar!

Sayangnya, dibalikkelebihan ini tersimpan

sejuta bahaya bila tidakditangani dengan benar.

Bagaimana kontradiksi

ini terjadi?


30/46

ENERGI RADIASI

Partikel AlfaEnergi yang terkandung di dalamnyaberkisar antara 4-9 keV

Partikel beta

Tidak dalam paket-paket energi

tetapi dalam bentuk spektrum energimalar (kontinu)

Sinar- dan sinar-x

Energi gelombang elektromagnetikdipancarkan sebagai kuanta yangdisebut foton

Sinar Netron Netron termik, 2.025 0.5 ev

Epitermik, 0.5 10 kev

Cepat, 10 kev10 mev

Relativistk, energi > 10 mev

=E2-E1

h


31/46

Interaksi Sinar Gamma Dengan Materi

Efek fotolistrikEfek fotolistrik adalah interaksi antara foton dengansebuah elektron yang terikat kuat dalam atom yaituelektron pada kulit bagian dalam suatu atom.Foton- akan menumbuk elektron yang terikatkuat, maka elektron akan menyerap seluruh tenagafoton-. Tenaga tersebut digunakan untukmelepaskan elektron dari ikatan inti atom. Sebagai

akibatnya elektron akan dipancarkan keluar dariatom disebut fotoelektron.


32/46

Proses efek Foto listrik


33/46

Efek Compton

Elektron-elektron yang dapat dikategorikan sebagai

elektron terikat lemah adalah elektron yang beradapada kulit terluar suatu atom. Menurut Suratman,1996, efek Compton banyak terjadi untuk tenagafoton antara 200 keV - 5 MeV. Pada tumbukan

foton dengan elektron bebas, sebagian tenagafoton diserap elektron. Foton dengan tenaga lebihrendah akan dihamburkan dengan sudut yangsama dengan elektron yang ditumbuk. Elektron

yang ditumbuk ini yang menyebabkan terjadinyaionisasi atom dalam bahan.


34/46

Efek Compton


35/46

Produksi Pasangan

Foton-yang bertenaga cukup tinggi melaluimedan listrik yang sangat kuat disekitar inti atommaka foton tersebut akan lenyap dan sebagaigantinya akan muncul pasangan elektron dan

positron. Dalam proses ini foton berinteraksidengan inti dan menyerahkan semua tenaganya.Proses pembentukan pasangan terjadi dengantenaga foton lebih besar dari 1,02 MeV (Suratman,

1996).


36/46

Produksi pasangan


37/46

Manfaat Radiasi Inti

Penentuan Umur Batuan

Dengan menentukan perbandingan radiokarbon terhadap karbon biasakita dapat menetukan umur benda purba dan tinggalan benda yangberasal dari bahan organik.

Analisis Aktivasi Netron

Hampir setiap isotop radioaktif memancarkan sinar gammakarakteristik, sehingga berbagai unsur dapat diidentifikasikan olehspektrum sinar gammanya.

Fisika Radiasi Kedokteran

Unsur radioisotop dimasukkan ke dalam tubuh dalam bentuk senyawakimia yang mempunyai afinitas atau daya gabung cukup tinggi terhadapsystem biologis tertentu, seperti tulang atau kelenjar tiroid. Dengandetertor sinar gamma yang peka peluruhan radioisotop dicitra ulangdalam gambar tiga dimensi pada komputer yang dapat mengungkap

berbagai ketidaknormalan, bentuk tumor, atau penyakit lainnya.


38/46

Karena daya tembus alfa dalam media sangatpendek, maka alfa hanya mengionisasijaringan dimana partikel alfa masuk ke dalamtubuh sehingga kerusakan yang ditimbulkan

hanya terjadi di titik tersebut dan tidakdisebarkan ke jaringan lain sekitarnya.

Partikel beta dapat bersifat sebagai bahayaexterna tergantung dari energinya.

Partikel beta dengan energi 70 keV dapatmenembus lapisan mata kulit luar danmenembus jaringan hidup dibawahnya.

Bahaya Radiasi Inti


39/46

Sinar- dan sinar-x, keduanya merupakan bahaya paparanexterna dan mempunyai jarak tembus yang relatif besardalam materi maupun udara.

kerusakan yang disebabkan di dalam tubuh paling luasjangkauannya terlebih organ tubuh yang sensitif

Netron mempunyai sifat ancaman bahaya eksterna sepertihalnya gamma dan harus ditanggulangi.

Karena netron tidak bermuatan, maka ia dapat menjelajahiudara dan materi. Netron mampu menembus semua materisebelum berinteraksi, sehingga kerusakan jaringan tubuhorganisme relatif lebih luas. Semakin besar energinya semakin

luas pula kerusakannya.

Ef k Bi l i Si P i ?


40/46

Efek SomatikGejala atau kelainan yang tumbuh pada tubuh, baik yang terlihatdari luar maupun tidak di dalam tubuh, tetapi akibatnya dapatdirasakan dan dilihat dari luar.

Efek Genetik

Efek genetik ialah efek yang terjadi karena adanya perubahan dalamsusunan dan organisasi pembawa sifat pada keturunan.

mutasi

Mutasi kromosom.

Kromosom terpecah, pada stadium pembelahan berikutnyafraksi kromosom jika berpasangan dengan kromosom normal

maka tidak akan menghasilkan individu baru.

Mutasi gen

Gen dalam kromosom berubah sedemikian rupa sehingga sifatdominasi atau resesif pada keturunan yang berbeda dariinduknya yang dapat menimbulkan sifat abnormal.

Efek Biologis Sinar Peng-ion ?

PROTEKSI RADIASI


41/46

PROTEKSI RADIASI1. Proteksi Radiasi Inti

Proteksi Radiasi Eksterna

Waktu penyinaran sekecil mungkin.Pekerja memperoleh paparan radiasi lebih kecil dengan model shift

Jarak dari sumber radiasi sejauh mungkin.

Sumber radiasi titik intensitas berbanding terbalik dengan pangkat duajarak

Sumber radiasi selain sumber titik intensitas hanya berbanding terbalikdengan jarak.

Pelindung sumber radiasi

Jenis dan tebal bahan penyerap antara pekerja dan sumber radiasi.


42/46

Proteksi radiasi interna

Mewadahi atau menutup zat radioaktif atau dengan memakaipakaian pelindung dan alat pelindung pernafasan

2. Pengelolaan Sampah Radiaktif

Tingkat rendah diencerkan sampai103 kali

Tingkat menengah diencerkan antara 105 dt 103

Tingkat radioaktivitas tinggi faktor pengenceran 105.3. Monitoring Pekerja secara Kontinu

Menggunakan dosimeter kantong, film badge, ataudosimeter selama bekerja.


43/46

Demikian, bahasan kitakali ini. Kita akan

berjumpa lagi padapertemuan berikutnyadengan topik yangberbeda.

Bagaimanadengan

kepalamu?


44/46

LEMBAR KEGIATAN MAHASISWA

BAGIAN A

1. Jelaskan bagaimana pemanfaatan radiasinuklir dalam salah satu bidang (contoh :

pertanian, peternakan, kesehatan, industri,dll).

2. Jelaskan bahaya dari energi nuklir yang tidak

terkendali


45/46

BAGIAN B

1. Jelaskan Bagaimana pemanfaatan radiasi

gelombang elektromagnetik dalam salah satubidang : pertanian, peternakan, kesehatan,industri, dll.

2. Jelaskan bahaya dari radiasi elektromegnetikyang tidak terkendali


46/46

Terima Kasih

fisling bab iii budi astuti

Documents