fisling bab iii budi astuti
TRANSCRIPT
-
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
3/46
Lingkungan radiasi
hukum radiasi
macam-macam radiasi
energi radiasi manfaat dan bahaya radiasi
cara memproteksi dari bahaya radiasi.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
4/46
Dalam menganalisis radiasielektromagnetik, besaran
cahaya yang dapat kita ukur
adalah energi yang dibawanya.
Mulai meng-
asyikkan, nih.Silakan lanjut-kan Nona.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
6/46
L= 4R 2 = 4 R 2sT 4
R
d
Luas permukaanbola
L =4R 2
E=L
4d 2
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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 -
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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 -
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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 -
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
10/46
http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Electromagnetic-Spectrum.png -
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
12/46
RADIASI BENDA HITAM
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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?
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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!
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
19/46
Radiasi Inti Atom
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
20/46
1 truk bermuatan bahan bakar nuklirdapat memenuhi seluruh kebutuhantenaga listrik suatu kota dengan
200.000 penduduk selama satu tahun.Oops!
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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/!
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
25/46
Skema Peluruhandari Thorium
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
29/46
Inti atom adalahsumber energiyang sangat
besar!
Sayangnya, dibalikkelebihan ini tersimpan
sejuta bahaya bila tidakditangani dengan benar.
Bagaimana kontradiksi
ini terjadi?
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
32/46
Proses efek Foto listrik
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
34/46
Efek Compton
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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).
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
36/46
Produksi pasangan
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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 ?
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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.
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
43/46
Demikian, bahasan kitakali ini. Kita akan
berjumpa lagi padapertemuan berikutnyadengan topik yangberbeda.
Bagaimanadengan
kepalamu?
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
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
-
7/23/2019 FisLing Bab III Budi Astuti
46/46
Terima Kasih