ELEKTROFISIKA I

Fisika Dasar Infra Red, Ultra Violet, Laser, dan Pengaruhnya Terhadap Tubuh

( 24 Februari 2013)ELEKTROFISIKA ICAHAYACahaya adalah partikel-partikel kecil yang disebut korpuskel. Bila suatu sumber cahaya memancarkan cahaya maka partikel-partikel tersebut akan mengenai mata dan menimbulkan kesan akan benda tersebut.Cahaya merupakan gelombang, karena sifat-sifat cahaya mirip dengan sifat-sifat gelombang bunyi. Perbedaan antara gelombang cahaya dan gelombang bunyi terletak pada panjang gelombang dan frekuensinya.

cahaya merupakan suatu gelombang elektromagnetik yang dalam kondisi tertentu dapat berkelakuan seperti suatu partikelCahaya dapat merambat tanpa memerlukan mediumKecepatan cahaya, yaitu sebesar 3 108 m/s.Sifat Sifat CahayaDalam suatu medium homogen (contoh: udara), cahaya merambat lurus. Cth : Cahaya yg masuk ke jendelaPerambatan cahaya disebut juga sebagai sinar.Pada bidang batas antara dua medium (contoh: bidang batas antara udara dan air), cahaya dapat mengalami pemantulan atau pembiasan.Jika melewati celah sempit, dapat mengalami lenturanMemiliki EnergiDapat dipantulkan, dibias/refraksi, berpadu/interferensi, melentur/difraksi.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. Hukum PenyinaranPemantulan CahayaPemantulan teratur, Ketika seberkas cahaya mengenai permukaan pantul yang rata, seluruh cahaya yang datang akan dipantulkan dengan arah yang teratur. Cth : CerminPemantulan baur, Ketika cahaya mengenai permukaan pantul yang tidak rata maka cahaya tersebut dipantulkan dengan arah yang tidak beraturan. Cth : Batu, KayuHukum Pemantulan ( Snellius)Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada satu bidang datarBesar sudut datang sama dengan sudut pantul

PembiasanPembiasan adalah pembelokan yang dilakukan oleh cahaya dengan arah tertentu, karena mengalami perpindahan ke medium/optic lain.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 pembiasanSinar 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.Pada medium yang lebih rapat kecepatan sinar berkurang, sedangkan pada medium yang kurang rapat kecepatan sinar bertambah.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. ( n = c / cm)n= indeks bias mediumc= kecepatan sinar diruang hampacm= kecepatan sinar dimedium tertentuMedium yang lebih rapat dikatakan mempunyai indeks bias besar sedangkan medium yang kurang rapat dikatakan mempunyai indeks bias kecil.

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 dalam hal ini terjadi absorbs maksimal. Berarti sinar yang datang tegak lurus pada medium akan mengalami penyerapan maksimal.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 = d1 d2

t1 = waktu penyinaran It2 = waktu penyinaran IId1= jarak penyinaran Id2 = jarak penyinaran IILuminesensi (Pendaran/ Pancaran/emisi)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 berpijarGELOMBANGGelombang adalah bentuk dari getaran yang merambat pada suatu mediumPada gelombang yang merambat adalah gelombangnya, bukan zat medium perantaranyaSatu gelombang dapat dilihat panjangnya dengan menghitung jarak antara lembah dan bukit (gelombang tranversal) atau menhitung jarak antara satu rapatan dengan satu renggangan (gelombang longitudinal)Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu satu detik.

Jenis Jenis GelombangGelombang TransversalGelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan arah rambatannya. Satu gelombang terdiri atas satu lembah dan satu bukit, misalnya seperti riak gelombang air, benang yang digetarkan, dsb.

Gelombang LongitudinalGelombang yang merambat dalam arah yang berimpitan dengan arah getaran pada tiap bagian yang ada. Gelombang yang terjadi berupa rapatan dan renggangan. Contoh gelombang longitudinal seperti slingki / pegas yang ditarik ke samping lalu dilepas.

PRINSIP GELOMBANGIRKomunikasi Infra Merah dilakukan dengan menggunakan dioda infra merah sebagai pemancar dan modul penerima infra merah sebagai penerimanyamenggunakan transmisi sinyal infra merah yang dimodulasi dengan sinyal carrier dengan frekuensi tertentu yaitu pada frekuensi 30KHz sampai 40KHz. Sinyal yang dipancarkan oleh transmitter diterima oleh receiver infra merah dan kemudian didecodekan sebagai sebuah paket data biner

Untuk transmisi data biasanya sinyal ditransmisikan dalam bentuk pulse-pulse. Ketika sebuah data dikirim maka IR akan mentransmitkan sebuah sinyal yang akan dideteksi sebagai urutan data biner dengan menggunakan sinyal carrier untuk membawa sinyal data tersebut hingga sampai pada receiver.

UVRadiasi UV dapat dibagi menjadi hampir UV (panjang gelombang: 380200 nm) dan UV vakum (20010 nm)UVA (380315 nm), yang juga disebut "Gelombang Panjang" atau "blacklight"; UVB (315280 nm), yang juga disebut "Gelombang Medium" (Medium Wave); dan UVC (280-10 nm), juga disebut "Gelombang Pendek" (Short Wave).Laser dihasilkan dari proses relaksasi elektron. Pada saat proses ini maka sejumlah foton akan di lepaskan berbeda sengan cahaya senter emisi pada laser terjadi dengan teratur sedangkan pada lampu senter emisi terjadi secara acak. Pada laser emisi akan menghasilkan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. berbeda dengan lampu senter emisi akan mengasilkan cahaya dengan banyak panjang gelombang. proses yang terjadi adalah elektron pada keadaan ground state (pada pita valensi) mendapat energi kemudian statusnya naik menuju pita konduksi ( keadaan eksitasi) kemudian elektron tersebut kembali ke keadaan awal (ground state) diikuti dengan beberapa foton yang terlepas. Kemudian agar energi yang dibawa cukup besar maka dibutuhkan sebuah resonator resonator ini dapat berupa lensa atau cermin yang sering digunakan adalah lensa dan cermin. ketika di dalam resonator maka foton-foton tersebut akan saling memantul terhadap dinding resonator sehingga cukup kuat untuk meninggalkan resonator tersebut. laser cukup kuat digunakan sebagai alat pemotong misalnya adalah laser CO2 laser yang kuat adalah tingkat pelebaranya rendah dan energi fotonya tinggi.

PRINSIP KERJAInfra MerahInframerah berarti memiliki frekuensi di bawah cahaya merah. Gelombang ini dapat dihasilkan dari proses pemanasan dan merupakan gelombang EM yang terpenting dalam proses pemindahan panas. Kulit manusia dapat menyerap hampir seluruh sinar inframerah dan dirasakan sebagai kehangatan. Bagian yang penting dari sinar matahari adalah berupa radiasi elektromagnetik.Seperti halnya gelombang mikro, radiasi inframerah digunakan juga untuk diathermy. Sebagian besar radiasi inframerah yang datang pada kulit akan diserap lapisan kulit bagian luar. Bagian dalam kulit akan mengalami pemanasan dari aliran darahUltraviolet (UV)Radiasi ultraviolet dapat membakar kulit dan mengakibatkan kanker kulit. Radiasi ini dapat menyebabkan terjadinya reaksi kimia pada kulit sehingga menghasilkan vitamin D. Radiasi UV sebagian besar diserap oleh bagian atmosfer yang disebut ozon. Energi yang dimiliki oleh foton UV cukup besar untuk merusak senyawa organik, dengan demikian UV dapat digunakan untuk membunuh kuman dalam proses sterilisasi. Penetrasi UV tidak terlalu dalam sehingga sangat cocok untuk sterilisasi permukaan instrument. Radiasi UV biasa digunakan untuk perawatan kulit dengan menggunakan sumber lampu matahari. Energi foton UV dapat memberikan inisiasi terjadinya reaksi kimia seperti terproduksinya vitamin D. Radiasi UV ke permukaan kulit secara berlebihan dapat mengakibatkan kanker kulit.LaserLight Amplification by Stimulated Emission of Radiation ; penguatan cahaya dengan stimulasi emisi radiasiSebuah alat yang menggunakan efek mekanika kuantum, pancaran terstimulasi, untuk menghasilkan sebuah cahaya yang koheren dari medium "lasing" yang dikontrol kemurnian, ukuran, dan bentuknyaBerkas cahaya tersebut dihasilkan oleh adanya rangsangan (stimulasi) dari luar berupa energi foton yang diinteraksikan terhadap bahan aktif laser.Sinar laser yang ditembakkan pada kulit atau area yang bermasalah akan diserap oleh sel kulit tertentu dan kemudian diubah menjadi panas pada area tersebut. Fungsinya adalah untuk menstimulasi pembentukan sel kolagen baru yang menjaga kekenyalan kulit. Panjang gelombang dari sinar laser adalah yang terpenting pada perawatan ini. Alat dan jenis laser yang digunakan terkadang sama hanya panjang gelombangnya yang berbeda.