Mengenal Sinar/Cahaya Dalam Sumber Fisis

 

Sinar adalah gelombang electromagnet yang dapat melalui ruang hampa udara (tanpa medium). Berkas sinar dapat berjalan sejajar, mengumpul (convergen) ataupun menyebar (divergen), dan merupakan gelombang electromagnet yang tampak.

a. Sifat sinar

1. Mempunyai panjang gelombang 4.10¯? sampai dengan 7,8.10¯? m.

2. Mempunyai frekuensi 3,75.10¹? sampai dengan 7,5.10¹? Hz

3. Kecepatan diruang hampa 3.10? ms¯¹

4. Merambat menurut garis lurus di dalam medium dengan kerapatan yang sama.

5. Memiliki energy

6. Dapat melalui ruang hampa

7. Dapat mengalami polarisasi

8. Dapat dipantulkan, dibias/refraksi, berpadu/interferensi, melentur/difraksi.

b. Hukum-hukum penyinaran

1) Pemantulan (Refleksi)

Pemantulan adalah penolakan yang dilakukan oleh sinar dengan arah tertentu, karena datang pada medium/optic lain.

2) Hukum pemantulan (Snellius)

a. Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada satu bidang datar

b. Besar sudut datang sama dengan sudut pantul.

3) Pembiasan (Refraksi)

Pembiasan adalah pembelokan yang dilakukan oleh cahaya dengan arah tertentu, karena mengalami perpindahan ke medium/optic lain.

Berlaku ketentuan:

a. Sinar yang datang tegak lurus pada batas dua medium tidak mengalami pembiasan, sedangkan sinar yang datang tidak tegak lurus pada batas dua medium akan mengalami pembiasan

b. Sinar yang datang pada medium yang lebih rapat akan terbias mendekati garis normal, sedangkan sinar yang datang pada medium yang kurang rapat akan terbias menjauhi garis normal.

c. Pada medium yang lebih rapat kecepatan sinar berkurang, sedangkan pada medium yang kurang rapat kecepatan sinar bertambah.

d. Apabila beralih medium maka frekwensi sinar tetap sedangkan kecepatan dan panjang gelombang berubah.

Indeks bias medium (hokum Huygens) : indeks bias medium adalah bilangan tetap yang merupakan hasil bagi antara kecepatan sinar dalam ruang hampa dengan kecepatan sinar dalam medium tertentu.

Dapat dihitung dengan rumus : n =

Dimana, n= indeks bias medium

c= kecepatan sinar diruang hampa

cm= kecepatan sinar dimedium tertentu

Medium yang lebih rapat dikatakan mempunyai indeks bias besar sedangkan medium yang kurang rapat dikatakan mempunyai indeks bias kecil.

Hukum pembiasan (Snellius):

“sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar”.

Perbandingan panjang proyeksi sinar datang dengan panjang proyeksi sinar bias pada berbagai sudut datang pada batas 2 medium yang sama, harganya konstan.

Dapat dihitung dengan rumus:

n
dimana :

n: indeks bias medium

i: sudut datang sinar

r: sudut bias sinar

Pembiasan dapat dikatakan sebagai pemantulan sempurna apabila:

“ Sinar datang dari medium rapat ke medium kurang rapat, terbias dengan sudut datang sama dengan sudut batas.”

“Sinar datang dari medium rapat ke medium kurang rapat, terbias dengansudut datang lebih besar daripada sudut batas”.

4. Penyerapan (Absorbsi)

Apabila sinar datang pada suatu medium, terjadi penyerapan sinar oleh medium yang didatangi dan menimbulkan pengaruh. Hukum Grotthus: agar terjadi pengaruh terhadap suatu benda yang terkena sinar, maka benda itu harus menyerap sinar tersebut.

Besarnya penyerapan ditentukan oleh nilai cosines sudut datang sinar. Makin besar sudut datangnya berarti makin besar absorbs yang terjadi, dan makin kecil sinar yang dipantulkan. Apabila sinar datang AB berimpit dengan garis N (AB berimpit dengan CB) berarti sudut datang= 0 derajat), sehingga cosines sudut datang mempunyai nilai maksimum yaitu 1. Dalam hal ini terjadi absorbs maksimal. Berarti sinar yang datang tegak lurus pada medium akan mengalami penyerapan maksimal.

5. Hukum Kuadrat Terbalik (inverse square Law)

Bila dalam jarak yang berlainan dipancarkan sinar yang sama, maka yang berjarak dekat akan mendapat intensitas penyinaran yang lebih besar. Penyinaran berbanding terbalik dengan kuadrat jarak baru yang dilakukan. Dapat dihitung dengan rumus:

t1 t2
—— = ——–
d1² d2²

Dimana:

t1 = waktu penyinaran I

t2 = waktu penyinaran II

d1= jarak penyinaran I

d2 = jarak penyinaran II

6. Luminesensi (Pendaran/ Pancaran/emisi)

Luminesensi adalah peristiwa berpijarnya suatu benda karena terkena sinar tanpa perubahan suhu, dibedakan menjadi 2 yaitu:

1. Flouresensi, apabila terjadi sesudah disinari

2. Fosforesensi apabila terjadi sesudah disinari

7. Penguraian (Dispersi)

Penguraian terjadi apabila suatu sinar putih (polikromatik) terurai menjadi sinar tunggal (monokromatik) yang bermacam-macam, sehingga membentuk spectrum sinar (warna-warna sinar yang terdiri dari 6 warna : merah, jingga, kuning, hijau, biru, ungu). Penguraian dapat terjadi karena indeks bias setiap warna tidaklah sama, dimana sinar merah mempunyai indeks bias dan sudut deviasi terbesar. Hukum Kirchoff: suatu gas akan menyerap sinar sama dengan warna sinar yang dipancarkan pada saat berpijar

8.Spektrum Gelombang Elketromagnet

Gelombang electromagnet merupakan perambatan kekuatan medan listrik dan medan magnet yang berupa gelombang transversal. Kecepatan perambatannya tergantung medium yang dilalui, dengan mengalami:

a. Pemantulan

b. Pembiasan (refraksi)

c. Penyerapan (absorbsi)

Spectrum gelombang elektromegnet merupakan urutan-urutan panjang gelombang pada gelombang electromagnet, dari yang terbesar sampai dengan yang terkecil;

a. Gelombang radio ; LW, MW, SW, VHF

b. Gelombang mikro : UHF

c. Sinar infra merah (infra red)

d. Sinar yang tampat oleh mata

e. Sinar ultra ungu (ultra violet)

f. Sinar X (rontgen)

g. Sinar gamma

Untuk tujuan diagnostik dan terapi, spectrum sinar yang dipakai meliputi:

a. Sinar infra merah

b. Sinar ultra ungu

c. Sinar X atan rontgen

d. Sinar gamma

Sinar infra merah merupakan gelombang electromagnet dengan panjang gelombang 7.700 – 4.000.000 angstrom. Panjang gelombang pendek yaitu 7.700 – 150.000 Angstrom dapat dipakai untuk pengobatan

Bersifat:

a. Tidak Nampak

b. Panjang gelombang lebih panjang daripada sinar merah

c. Tenaga panas besar

d. Efek kimia rendah

e. Dapat menembus awan

f. Dapat mengalami pemantulan

Kegunaan: memotret bumi dari satelit, menentukan struktur molekul, pengobatan dan lain-lain.

Sumber: sinar matahari, lampu tertentu

Sinar ultra ungu merupakan gelombang electromagnet dengan panjang gelombang 136 – 3.900 Angstrom. Panjang gelombang yang panjang yaitu 1.849 – 3.900 Angstrom dapat dipakai untuk pengobatan.

Bersifat:

a. Tidak Nampak

b. Panjang gelombang lebih pendek daripada sinar ungu

c. Tenaga panas kecil

d. Efek kimia tinggi

e. Menghitamkan kulit, merusak retina mata

f. Mensterilkan

g. Mengionkan lapisan atas atmosfer, membentuk ionosfer yang dapat memantulkan gelombang radio, membentuk ozon.

Kegunaan: mengubah pro vitamin D menjadi vitamin D dalam tubuh manusia, mensterilkan makanan dan minuman, membunuh kuman penyakit, asimilasi tumbuh-tumbuhan, pengobatan.

Sumber: Sinar matahari, lampu tertentu

Sinar X (Rontgen) merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 10¯? sampai dengan 6.10¯¹? cm.

Bersifat:

a. Tidak Nampak

b. Panjang gelombang lebih pendek daripada sinar ultra ungu

c. Daya tembus besar

d. Merusak jaringan tubuh

e. Menghitamkan film

f. Mengionkan gas yang dilalui

Kegunaan: Pemotretan (diganosa), industry

Sumber : sinar matahari, anoda yang ditumbuk dengan cepat

Sinar gamma merupakan gelombang electromagnet dengan panjang gelombang 10? sampai dengan 10¯¹² cm.

Bersifat:

a. Tidak Nampak

b. Panjang gelombang lebih pendek dari sinar X

c. Tidak membelok dalam medan listrik maupun magnet

d. Daya tembus sangat besar

e. Mengionkan gas yang dilalui

Kegunaan: diagnose, pengobatan, industry

Sumber: sinar matahari, inti radioaktif yang meluruh, bintang

Sumber: Buku Pegangan Kuliah Program DIII Fisioterapi, Sumber Fisis