SINAR GAMMA

SINAR GAMMA

Sinar gamma (sering dinotasikan dengan huruf Yunani gamma, γ) adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Sinar gamma membentuk spektrum elektromagnetik energi tertinggi. Mereka seringkali didefinisikan bermulai dari energi 10 keV/ 2,42 EHz/ 124 pm, meskipun radiasi elektromagnetik dari sekitar 10 keV sampai beberapa ratus keV juga dapat menunjuk kepada sinar X keras.
Penting untuk diingat bahwa tidak ada perbedaan fisikal antara sinar gamma dan sinar X dari energi yang sama, keduanya untuk radiasi elektromagnetik yang sama, seperti sinar matahari dan sinar bulan adalah dua nama untuk cahaya tampak. Namun, gamma dibedakan dengan sinar X oleh asal mereka. Sinar gamma adalah istilah untuk radiasi elektromagnetik energi-tinggi yang diproduksi oleh transisi energi karena percepatan elektron. Karena beberapa transisi elektron memungkinkan untuk memiliki energi lebih tinggi dari beberapa transisi nuklir, ada penindihan antara apa yang kita sebut sinar gamma energi rendah dan sinar-X energi tinggi.
Sinar gamma merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi; mereka lebih menembus dari radiasi alfa atau beta (keduanya bukan radiasi elektromagnetik), tapi kurang mengionisasi. Perlindungan untuk sinar γ membutuhkan banyak massa. Bahan yang digunakan untuk perisai harus diperhitungkan bahwa sinar gamma diserap lebih banyak oleh bahan dengan nomor atom tinggi dan kepadatan tinggi. Semakin tinggi energi sinar gamma, makin tebal perisai yang dibutuhkan. Bahan untuk menahan sinar gamma biasanya diilustrasikan dengan ketebalan yang dibutuhkan untuk mengurangi intensitas dari sinar gamma setengahnya. Misalnya, sinar gamma yang membutuhkan 1 cm (0,4 inchi) "lead" untuk mengurangi intensitasnya sebesar 50% juga akan mengurangi setengah intensitasnya dengan konkret 6 cm (2,4 inchi) atau debut paketan 9 cm (3,6 inchi).
Sinar gamma begitu istimewa dibandingkan dengan sinar/partikel radioaktif  lainnya dikarenakan  tidak memiliki massa dan muatan. Sinar Gamma memiliki panjang gelombang yang paling kecil dan energi terbesar dibandingkan spektrum gelombang elektromagentik yang lain, (sekitar 10 000 kali lebih besar dibandingkan dengan energi gelombang pada spektrum sinar tampak). Selain itu, sinar gamma memiliki daya ionisasi yang paling rendah namun jangkauan tembus yang paling besar dibandingkan sinal beta dan alfa.
Sinar gamma muncul dari inti atom yang tidak stabil dikarenakan atom tersebut memiliki energi yang tidak sesuai dengan kondisi dasarnya (groundstate). Energi gamma yang muncul antara satu radioisotop dengan radioisotop yang lain adalah berbeda – beda dikarenakan setiap radionuklida memiliki emisi yang spesifik. Sinar gamma juga dapat ditemui di dalam alam semesta, dimana sinar gamma berjalan melintasi jarak yang teramat luas di alam semesta , yang kemudian pada akhirnya terserap oleh atmosfer bumi. Perlu diketahui, panjang gelombang yang beberbeda pada gelombang elektromagnetik akan menembus atmosfer dengan kedalaman yang berbeda pula. Karena daya tembusnya yang begitu tinggi, sinar gamma mampu menembus berbagai jenis bahan, termasuk jaringan tubuh manusia. Material yang memiliki densitas tinggi seperti timbal sering digunakan sebagai shielding untuk memperlambat atau menghentikan foton gamma yang memancar.

Read more »

Posted in: KONSEP

GELOMBANG RADIO

GELOMBANG RADIO

Radio adalah teknologi yang digunakan untuk pengiriman sinyal dengan cara modulasi dan radiasi elektromagnetik (gelombang elektromagnetik). Gelombang ini melintas dan merambat lewat udara dan bisa juga merambat lewat ruang angkasa yang hampa udara, karena gelombang ini tidak memerlukan medium pengangkut (seperti molekul udara).
Gelombang radio adalah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentuk ketika objek bermuatan listrik dimodulasi (dinaikkan frekuensinya) pada frekuensi yang terdapat dalam frekuensi gelombang radio (RF) dalam suatu spektrum elektromagnetik, dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan cara osilasi elektrik maupun magnetik. Gelombang radio merupakan jenis gelombang elektromagnetik yang berfrekuensi tinggi berkisar antara 104 Hz sampai 108 Hz. Gelombang Radio terdiri atas osilator (getaran) yang sangat cepat pada medan elektrik dan magnetik.

Sinyal Elektromagnetik

Sinyal elektromagnetik adalah suatu fungsi tehadap waktu, tetapi dapat juga dinyatakan sebagai fungsi terhadap frekuensi; yaitu, sinyal terdiri dari komponen-komponen dengan frekuensi beram. (Stallings, 2007).
Sebuah sinyal elektromagnetik dapat berupa sinyal analog atau digital. Sinyal analog adalah sinyal yang intensitasnya beragam dengan mulus seiring waktu. Sebuah sinyal digital adalah sinyal yang intensitasnya tetap konstan pada suatu tingkat selama beberapa waktu kemudian berubah ketingkat konstan lain.

Gambar: Bentuk Gelombang Analog dan Digital

Bentuk sinyal paling sederhana adalah sinyal periodik, yaitu pola sinyal yang sama yang berulang sepanjang waktu. Radio menggunakan bagian dari spektrum elektromagnetik dimana gelombangnya dapat dibangkitkan dengan memasukkan arus bolak balik ke antena. Hal ini hanya benar pada wilayah 3 Hz sampai 300 GHz. Punggunaan paling populer dari gelombang micro adalah di oven microwave, yang kebetulan menggunakan frekuensi yang sama dengan frekuensi standard wireless yang penulis akan bahas. Di Indonesia berdasarkan KEPMEN Nomor 2/2005, penggunaan frekuensi 2.4 GHz dapat dilakukan tanpa perlu lisensi dari pemerintah.

Bandwith

Bandwith adalah ukuran dari sebuah wilayah / lebar / daerah frkuensi. Jika lebar frekuensi yang digunakan oleh sebuah alat adalah 2.40 GHz sampai 2.48 GHz maka bandwith yang digunkan adalah 0.08 GHz. Semakin besar bandwith yang digunakan akan berdampak pada semakin cepat atau besar jumlah data yang dapat dikirimkan didalamnya, dengan ilustrasi semakin lebar tempat yang tersedia di ruang frekuensi, semakin banyak data dapt kita masukkan pada sebuah waktu.(Onno dkk, 2008)

Perilaku Gelombang Radio

Ada beberapa aturan yang dapat digunakan dalam merencanakan instalasi jaringan nirkabel, yaitu : (Onno dkk, 2008)
•       Semakin panjang gelombang, semakin jauh gelombang radio merambat. Untuk daya pancar yang sama, gelombang dengan panjang gelombang yang lebih panjang cendrung untuk dapat menjalar lebih jauh daripada gelombang dengan panjang gelombang pendek. Efek ini kadang kala terlhat di radio FM, jika di bandingkan jarak pancar pemancar FM diwilayah 88 MHz dengan wilayah 108 MHz.
•       Semakin panjang gelombang, semakin mudah gelombang melalui atau mengitari penghalang. Sebagai contoh, radio FM (88-108 MHz) dapat menembus bangunan atau berbagai halangan dengan lebih mudah. Sementara yang gelombangnya lebih rendah, seperti handphone GSM yang bekerja pada 900 MHz atau 1800 MHz akan lebih sukar untuk menembus bangunan. Memang efek ini sebagian karena perbedaan daya pancar yang digunakan di radio FM dengan GSM, tapi juga sebagian karena pendeknya panjang gelombang di sinyal GSM.
•       Semakin pendek panjang gelombang, semakin banyak data yang dapat dikirim. Semakin cepat gelombang berayun atau bergetar, semakin banyak informasi yang dapat dibawa setiap getaran atau ayunan digunakan untuk mengirimkan bit digital ’0′ atau ’1′, ‘ya’ atau ‘tidak’. Ada sebuah prinsip yang dapat dilihat di semua jenis gelombang dan amat sangat berguna untuk mengerti proses perambatan gelombang radio. Prinsip tersebut dikenal sebagai Prinsip Huygens, yang diambil dari nama Christiaan Huygens, seorang matematikawan, fisikawan dan astronomer Belanda 1629-1695.
“Prinsip Huygens adalah metoda analisis yang digunakan untuk masalah perambatan atau propagasi gelombang dibatasan medan jauh (far field). Prinsip Huygens memahami bahwa setiap titik dalam gelombang berjalan adalah pusat dari perubahan yang baru dan sumber dari gelombang yang lain, dan gelombang berjalan secara umum dapat dilihat sebagai penjumlahan dari gelombang yang muncul pada media yang bergerak. Cara pandang perambatan atau propagasi gelombang yang demikian sangat membantu dalam memahami berbagai fenomena gelombang lainnya, seperti difraksi.”
Prinsip ini membantu untuk mengerti difraksi maupun zone Fresnel yang dibutuhkan untuk line of sight (LOS) maupun kenyataan bahwa kadang-kadang kita dapat mengatasi wilayah tidak line of sight.

Read more »

Posted in: KONSEP

Spektrum sinar tampak

Spektrum sinar tampak

Spektrum sinar tampak adalah satu-satunya spektrum gelombang elektromagmnetik yang dapat dilihat semuanya terdiri dari tujuh spektrum warna yaitu: merah-jingga-kuning-hijau-biru-nila-ungu. Sinar merah memiliki panjang  gelombang terpanjang tetapi frekuensi terkecil serta ungu panjang gelombang terpendek tapi frekuensi terbesar.
Dalam rentang spektrum gelombang elektromagnetik, cahaya atau sinar tampak hanya menempati pita sempit di atas sinar inframerah. Spektrum frekuensi sinar tampak berisi frekuensi dimana mata manusia peka terhadapnya. Frekuensi sinar tampak membentang antara 40.000 dan 80.000 GHz (1013) atau bersesuaian dengan panjang gelombang antara 380 dan 780 nm (10-9). Cahaya yang kita rasakan sehari-hari berada dalam rentang frekuensi ini. cahaya juga dihasilkan melalui proses dalam skala atom dan molekul berupa pengaturan internal dalam konfigurasi elektron.

 

Tabel panjang gelombang dan frekuensi warna spektral cahaya tampak.
Hasil kali panjang gelombang dan frekuensi, sama dengan kecepatan cahaya.

 

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 (atau dalam frekuensi 790-400 terahertz). Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah hijau dari spektrum optik. Warna pencampuran seperti pink atau ungu, tidak terdapat dalam spektrum ini karena warna-warna tersebut hanya akan didapatkan dengan mencampurkan beberapa panjang gelombang.
Panjang gelombang yang kasat mata didefinisikan oleh jangkauan spektral jendela optik, wilayah spektrum elektromagnetik yang melewati atmosfer Bumi hampir tanpa mengalami pengurangan intensitas atau sangat sedikit sekali (meskipun cahaya biru dipencarkan lebih banyak dari cahaya merah, salah satu alasan menggapai langit berwarna biru). Radiasi elektromagnetik di luar jangkauan panjang gelombang optik, atau jendela transmisi lainnya, hampir seluruhnya diserap oleh atmosfer. Dikatakan jendela optik karena manusia tidak bisa menjangkau wilayah di luar spektrum optik. Inframerah terletak sedikit di luar jendela optik, namun tidak dapat dilihat oleh mata manusia.
Banyak spesies yang dapat melihat panjang gelombang di luar jendela optik. Lebah dan serangga lainnya dapat melihat cahaya ultraviolet, yang membantu mereka mencari nektar di bunga. Spesies tanaman bergantung pada penyerbukan yang dilakukan oleh serangga sehingga yang berkontribusi besar pada keberhasilan reproduksi mereka adalah keberadaan cahaya ultraviolet, bukan warna yang bunga perlihatkan kepada manusia. Burung juga dapat melihat ultraviolet (300-400 nm).

Read more »

Posted in: KONSEP

SINAR INFRA MERAH

SINAR INFRA MERAH

Penggunaan infra merah dewasa ini selain dalam militer, kesehatan dan telekomunikasi juga sudah merambah dalam skala rumah tangga, bahkan privacy seseorang bisa terusik karena infra merah. Hal ini menunjukkan bahwa infra merah memiliki beberapa kelebihan dibanding berkas sinar lainnya untuk dipelajari dan bisa dimanfaatkan. Pada awalnya, inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian untuk mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan dalam mengurangi kecerahan gambar matahari pada teleskop tata surya.
 Infra merah (IR=infra red) merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih besar dari cahaya tampak, sehingga tidak terlihat oleh mata. Namun demikian, radiasi panas yang ditimbulkan infra merah masih terasa atau masih dapat terdeteksi. Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga,yaitu: NIR, MIR dan FIR.
Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih dari pada cahaya nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi. Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni:

Near Infra Merah………………0.75 - 1.5 µm

Near IR atau NIR, yaitu infra merah dengan panjang gelombang pendek (λ=0.75- 1.5µm), banyak digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti pada nightscoop, bidang farmasetika, diagnostik medis, ilmu pangan dan agrokimia (terutama yang terkait dengan pengujian kualitas), riset mesin bakar, serta spektroskopi dalam astronomi.

Mid Infra Merah..……………...1.50 - 10 µm

Mid IR atau MIR, yaitu infra merah dengan panjang gelombangmenengah (λ=1.50-10µm), banyak digunakan pada berbagai alarm

Far Infra Merah……………….10 - 100 µm

Far IR atau FIR, yaitu infra merah dengan gelombang panjang (λ=10-100µm) digunakan pada alat-alat kesehatan, yang kemudian dikembangkan lagi pada bidang-bidang lainnya, seperti keamanan di bandara berupa pengecekkan senjata biasa, senjata kimia, senjata biologi serta senjata lainnya. Infra merah gelombang panjang (Far IR) memiliki frekuensi seritar 0,1-10x1012 Hz. Infra merah seperti ini kemudian sering disebut sebagai gelombang Tera (THz). Pada spectrum elektromagnetik, FIR atau gelombang Tera ini terletak antara infra merah pada umumnya dengan gelombang mikro, seperti dapat dilihat pada bagan 01.
Contoh aplikasi sederhana untuk far infra red adalah terdapat pada alat – alat kesehatan. Sedangkan untuk mid infra red ada pada alat ini untuk sensor alarm biasa, sedangkan near infra red digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti pada nightscoop. Penggunaan infra merah sebagai media transmisi data mulai diaplikasikan pada berbagai perlatan seperti televisi, handphone sampai pada transfer data pada PC. Media infra merah ini dapat digunakan baik untuk kontrol aplikasi lain maupun transmisi data. Sifat-sifat cahaya infra merah:
1. tidak tampak oleh manusia
2. tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang
3. dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas
Sinar matahari Langsung terkandung 93 lumens per watt flux radian yang termasuk di dalamnya infrared (47%), cahaya tampak (46%), dan cahaya ultra violet ( 6%) .

Sinar infrared terdapat pada pada cahaya api,cahaya matahari, radiator kendaraan atau pantulan jalan aspal yang terkena panas.Saraf pada kulit kita dapat menginderai perbedaan suhu permukaan kulit ,namun kita tidak dapat merasakan sinar infrared.
Setiap benda yang dipancarkan infra red akan memantulkan dan atau nyerap infra red sehingga detektor menangkap panjang gelombang yang berbeda sesuai suhu yang dikeluarkan benda. Karena sumber utama sinar infra red merupakan radiasi termal ataupun radiasi panas, setiap benda memiliki suhu panas tertentu bahkan yang kita kira tidak cukup panas untuk meradiasikan cahaya tampak dapat mengeluarkan energi dan terlihat pada infrared. Semakin panas sesuatu semakin dapat dia meradiasikan radiasi infrared. Inilah yang menjadi dasar pendeteksian suhu badan manusia dan pendeteksian sensor untuk mengidentifikasikan orang yang terserang virus flu burung atau flu babi di bandara-bandara internasional.
Banyak benda menyerap radiasi infra red namun ada juga yang memantulkan khususnya sinar near infrared, sinar near infra red tidak berhubungan dengan suhu bendanya kecuali benda tersebut sangat panas suhunya.

Read more »

Posted in: KONSEP

Gelombang Mikro

GELOMBANG MIKRO

Gelombang mikro adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi super tinggi (Super High Frequency, SHF), yaitu di atas 3 GHz (3x109 Hz). Gelombang mikro merupakan salah satu yang termasuk dalam radiasi elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik berbentuk gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang dalam perambatannya tidak membutuhkan medium. Gelombang mikro merupakan sistem pelaksanaan hubungan komunikasi dengan pemancar radio dengan menggunakan gelombang-gelombang yang pendek (mikro). Gelombang mikro ini bergerak dalam satu arah garis lurus (one point line-of-sight) dan mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek dibandingkan dengan sistem radio komunikasi biasa.

Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, makanan menjadi panas dan masak dalam waktu singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam oven microwave. Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada radar. Radar digunakan untuk mencari dan menentukan jejak suatu benda dengan gelombang mikro dengan frekuensi sekitar 1010 Hz.

Cara Kerja Sinyal Gelombang Mikro

Stasiun gelombang mikro bekerja dengan bantuan dari antenna, perangkat penerima, dan peralatan lainnya yang dibutuhkan untuk transmisi data komunikasi dengan gelombang mikro. Sinyal gelombang mikro dapat melakukan transmisi data dengan kecepatan mencapai 45 Mbps, namun karena sinyal gelombang mikro ini bergerak dalam satu arah garis lurus, maka baik pemancarnya (transmitter) maupun penerimanya (receiver) harus berada dalam satu garis pandang (one point line of sight). Sehingga pemasangan pusat dari gelombang mikro ini harus diperhatikan sekali letak dan posisinya untuk menghindari kemungkinan gangguan. Maka dari itu stasiun gelombang mikro seringkali ditempatkan di puncak-puncak gedung, menara, ataupun gunung.

Keunggulan

•    Perambatannya relatif cepat, (dikarenakan gelombangnya yang pendek)
•    Efisiensi biaya, biasanya biayanya cukup murah
•    Mudah untuk diimplementasikan dan diinstalasi

Kelemahan

•    Mudah terinferensi, atau mudah terganggu oleh gelombang radio yang lain, bahkan oleh dua sistem transmisi gelombang mikro yang berdekatan sekalipun juga dapat terganggu.
•    Dalam proses transmisi antara pemancar dan penerima sinyal diharuskan berada dalam garis pandang serta tidak ada penghalang

 

Referensi:
Amsyah, MLS., Zulkifli. 2005. Manajemen Sistem Informasi. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama

Read more »

Posted in: KONSEP

GEM, Gelombang Transversal

GEM, Gelombang Transversal

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dalam berbagai panjang gelombang dan frekuensi. Cahaya yang terdiri dari berbagai panjang gelombang dan frekuensi tersebut dinamakan cahaya polikromatik, salah satu contohnya adalah cahaya matahari. Sedangkan cahaya yang hanya terdiri dari satu panjang gelombang dan frekuensi dinamakan cahaya monokromatik, contoh cahaya monokromatik adalah laser.

Teori gelombang elektromagnetik diajukan oleh seorang ahli fisika Inggris, James Clerk Maxwell (1831 -1879). Hipotesis Maxwell yang melahirkan/memunculkan gagasan baru tentang gelombang elektromagnetik. Keberhasilan Maxwell dalam menentukan teori gelombang elektromagnetik membuka cakrawala baru di dunia komunikasi.
Gejala-gejala kelistrikan dan kemagnetan erat hubungannya satu sama lain. Hal ini nampak pada gejala-gejala sebagai berikut. 

Hipotesis Maxwell

• Muatan medan listrik dapat menghasilkan medan listrik di sekitarnya, yang besarnya diperlihatkan oleh hukum Coulomb
• Arus listrik atau muatan yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet di sekitarnya yang besar dan arahnya ditunjukan oleh hukum Bio-Savart atau hukum Ampere
• Perubahan medan magnetik dapat menimbulkan GGL induksi yang dapat menghasilkan medan listrik dengan aturan yang diberikan oleh hukum Induksi Faraday.

Pada ketiga teori ini terdapat hubungan antara listrik dengan medan magnet. Muatan listrik yang diam menghasilkan medan magnet. Muatan listrik yang bergerak dapat menghasilkan medan magnetik. Perubahan medan magnetik akan menghasilkan medan listrik.

Sepasang listrik (merah) dan magnetik (biru) bidang, menyebarkan bersama sebagai gelombang elektromagnetik dalam arah yang ditunjukkan oleh tanda panah pada kecepatan cahaya.

Seperti ditunjukkan dalam diagram di atas, medan listrik dan magnet berosilasi (getar) pada sudut kanan satu sama lain, dan gelombang bergerak dalam arah tegak lurus bidang ini. Jenis gerakan gelombang yang disebut gelombang transversal. Bandingkan ini dengan sebuah gelombang suara yang merupakan kompresi gelombang, getaran dalam arah gerak gelombang. Para elektromagnetik yang dihasilkan (EM) gelombang tidak perlu media untuk membantu mengirimkan, jadi gelombang EM bisa bergerak bebas melalui ruang hampa.
Menurut Maxwell kecepatan merambat gelombang elektromagnetik bergantung dari listrik  kemagnetan dan kelistrikan medium atau tidak bergantung dari amplitudo getaran medannya. Maxwell berhasil menunjukan bahwa cahaya tampak merupakan bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik dan juga berhasil memprediksi kelajuan cahaya denga menggunakan persamaan sebagai berikut :

c = f  λ

Semakin panjang gelombang, semakin rendah frekuensi, dan sebaliknya. Meskipun Persamaan Maxwell tidak menempatkan batasan pada kisaran diizinkan panjang gelombang dan frekuensi, yang dikenal spektrum elektromagnetik memanjang dari frekuensi sekitar f = 3 × 10 3 Hz (λ = 100 km) ke f = 3 x 10 26 Hz (λ = 10 -18 m). Ini mencakup segala sesuatu dari panjang panjang gelombang radio untuk energi tinggi sinar gamma.
Teori gelombang elektromagnetik Maxwell didukung oleh Heinrich Hertz yang berhasil membangkitkan dan mendeteksi adanya gelombang elektromagnetik dari sebuah percobaan dengan menggunakan listrik.

Read more »

Posted in: KONSEP