MAKALAH
BIOFISIKA
INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERI
Oleh :
Kelompok 9
Maritza
Syalsabila (19034019)
Mira
Syuriyani (19034022)
Triana
Dwi Restika (19034039)
Kelas
Fisika
A 19
Dosen
Pengampu
Dr.
Ratnawulan, M.Si
JURUSAN
FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA
DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS
NEGERI PADANG
Kata Pengantar
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada
Tuhan Yang Maha Esa sehingga dapat terselesaikannya makalah yang berjudul
“Interaksi Radiasi dengan Materi". Selanjutnya, penulis ucapkan terima
kasih kepada:
1. Ibu Dr. Ratnawulan, M.Si selaku Dosen Mata Kuliah Biofisika.
2. Serta teman-teman yang telah membantu menyelesaikan makalah ini.
3. Orang tua penulis yang selalu memberikan dukungan dan doa.
Penulis menyadari bahwa makalah ini
belumlah sempurna. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun dari
rekan-rekan sangat dibutuhkan untuk penyempurnaan makalah ini.
Penulis
Bab I
Pendahuluan
A.
Latar Belakang
Sinar-x adalah salah satu bentuk energi.
Jika sinar-x masuk ke suatu bahan, sinar akan bergabung atau melewati atom-atom
bahan tersebut. Jika sinar-x bergabung maka energinya akan diteruskan ke atom
bahan. Hal tersebut dikenal dengan istilah absorpsi. Mekanisme absorpsi radiasi
dan pemendaran oleh atom dapat membantu untuk memperjelas beberapa konsep
penting pada radiografi dan perlindungan radiasi.
Efek
fotolistrik, energi foton diserap oleh elektron orbit, sehingga elektron
tersebut terlepas dari atom. Hamburan Compton adalah contoh hamburan cahaya
inelastis oleh partikel bermuatan bebas, di mana panjang gelombang cahaya
hamburan berbeda dari radiasi insiden. Produksi pasangan terjadi dalam kehadiran suatu medan inti.
B.
Rumusan Masalah
·
Apa yang dimaksud dengan efek fotolistrik
·
Apa yang dimaksud dengan hamburan
Compton
·
Apa yang dimaksud dengan produksi
pasangan
·
Bagaimana bentuk penerapan interaksi
radiasi dengan materi
C.
Tujuan Penulisan
·
Menjelaskan tentang efek fotolistrik
·
Menjelaskan tentang hamburan Compton
·
Menjelaskan tentang produksi pasangan
·
Menjelaskan bentuk penerapan
interaksi radiasi dengan materi
Bab II
Pembahasan
A. Efek Fotolistrik
Efek fotolistrik, energi foton diserap oleh elektron orbit, sehingga elektron tersebut terlepas dari atom. Elektron yang dilepaskan akibat efek fotolistrik disebut fotoelektron. Efek fotolistrik terutama terjadi pada foton berenergi rendah yaitu antara energi + 0,01 MeV hingga + 0,5 MeV. Disamping itu efek fotolistrik banyak terjadi pada material dengan Z yang besar. Sebagai contoh efek fotolistrik lebih banyak terjadi pada timah hitam (Z=82) daripada tembaga (Z=29).
Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding lurus dengan intensitas cahaya yg digunakan. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi. di bawah frekuensi ini fotoelektron tidak bisa dipancarkan. Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak bergantung pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang dari 10−9 detik. Efek fotolistrik menghasilkan elektron dari kulit terluar terlepas dan terbentuk sinar –X karakteristik.
Energi kinetik maksimum Kmax dari elektron yang terlepas dirumuskan dengan
K max = h f − φ
Fungsi kerja ini dirumuskan
φ =hf0
Energi kinetik maksimum dari sebuah elektron yang terlepas adalah
Kmax=h(f-fo)
Energi kinetik bernilai positif, maka harus ada f > f0 sehingga efek fotolistrik bisa muncul.
B.
Hamburan Compton
Hamburan Compton adalah contoh hamburan cahaya
inelastis oleh partikel bermuatan bebas, di mana panjang gelombang cahaya
hamburan berbeda dari radiasi insiden. Foton dengan energi hv berinteraksi
dengan elektron terluar dari atom, selanjutnya foton dengan energi hv
dihamburkan dan elektron tersebut dilepaskan dari ikatannya dengan atom dan
bergerak dengan energi kinetik tertentu.
Efek fotolistrik mendukung secara eksperimental
gagasan bahwa cahaya itu merupakan suatu aliran paket-paket energi yang
dinamakan foton. Dalam bentuk hipotesa gagasan itu dituangkan dalam hipotesa einsten
tentang efek fotolistrik. Compton meluaskan konsep tentang foton itu. Foton itu
tidak saja merupakan gumpalan energi yang bergerak dengan kecepatan tetap dalam
ruang, tetapi bahwa dalam interaksinya dengan elektron (tumbukan), foton
berperilaku sebagai zarah dengan momentum linier : P= e/c
Untuk beberapa gejala tertentu, cahaya harus dianggap
sebagai suatu gelombang (difraksi, interferensi, polarisasi). Sedangkan untuk
menerapkan gejala lain harus dianggap bahwa cahaya itu terdiri dari foton, yang
kecuali mempunyai energi yang diskrit juga mempunyai momentum linier. Sifat
kembar cahaya ini dinamakan dualisme cahaya. Hamburan Compton menghasilkan elektron
dari kulit terluar terlepas dan foton terhambur dengan energi yang sudah
berkurang.
C.
Produksi Pasangan
Produksi pasangan
terjadi dalam kehadiran suatu medan inti. Proses produksi pasangan hanya terjadi bila foton
datang / 1,02 MeV. Apabila foton semacam ini mengenai inti atom berat, foton
tersebut akan lenyap dan sebagai gantinya timbul sepasang elektron-positron. Positron
adalah partikel yang massanya sama dengan elektron dan bermuatan listrik
positif yang besarnya juga sama dengan muatan elektron.
Proses tersebut memenuhi hukum kekekalan energi
hv=(2m0C2)+(K+)+(K-)
K+=energi kinetik
pasangan
K-= energi kinetik
elektron
Oleh karena itu proses ini hanya bisa berlangsung
bilamana energi foton yang datang minimal
2m0C2
=1,02 MeV, m0
m0 adalah massa diam elektron dan c adalah
kecepatan cahaya.
Nilai atau besaran absorpsi linier akan bergantung
pada energi foton yang datang disamping bergantung pada jenis media/materi/zat
yang dilaluinya atau bergantung pada nomor atom (Z) media/materi yang
dilaluinya.
Produksi pasangan menghasilkan terbentuknya
elektron-elektron dan positron terhannihilasi bersama-sama elektron, membentuk
sepasang sinar gamma dengan energi 0,511 MeV,(masing-masing).
D. Bentuk Penerapan Interaksi Radiasi Dengan Materi
1. Dubbing Film
Menggunakan bantuan peralatan elektronika saat
itu, suara dubbing film direkam dalam bentuk sinyal optik di sepanjang
pinggiran keping film.
2. Tabung foto-pengganda (photomultiplier tube)
Dengan menggunakan tabung ini, hampir semua
spektrum radiasi elektromagnetik dapat diamati. Tabung ini memiliki efisiensi
yang sangat tinggi, bahkan ia sanggup mendeteksi foton tunggal sekalipun.
3. Diode laser Photo
Bermanfaat sebagai sensor cahaya berkecepatan
tinggi. Dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik melalui efek
fotolistrik internal.
4. Sel Surya (Solar Cell)
Sel surya yang sangat kita kenal manfaatnya dapat
mengubah energi matahari menjadi energy listrik melalui efek fotolistrik
internal.
Sebuah semikonduktor yang disinari dengan cahaya tampak akan memisahkan
elektron dan hole.
5. Teleskop Compton (Comptel)
Teleskop pencar Compton biasanya memiliki dua tingkat instrumen. Pada tingkat
atas, sinar gamma Compton menyebarkan kosmik dari sebuah elektron dalam suatu
sintilator. Foton tersebar kemudian
bergerak kebawah ketingkat kedua bahan
sintilator yang benar-benar menyerap foton tersebar.
6. NCT
Teleskop compton nuklir (nct) adalah γ ditanggung
balon-ray-lembut (0,215mev) teleskop dirancang untukm engetahui sumber
astrofisika dari garis emisi nuklir dan pola isasi γ-ray. Nct menggunakan
sebuah array dari 12 detekto rpencitraan 3-d germanium (geds).
Bab III
Penutup
A. Kesimpulan
Efek fotolistrik, energi foton diserap oleh elektron
orbit, sehingga elektron tersebut terlepas dari atom. Elektron yang dilepaskan
akibat efek fotolistrik disebut fotoelektron.Efek fotolistrik menghasilkan
elektron dari kulit terluar terlepas dan terbentuk sinar –X karakteristik. Hamburan Compton adalah
contoh hamburan cahaya inelastis oleh partikel bermuatan bebas, di mana panjang
gelombang cahaya hamburan berbeda dari radiasi insiden. Hamburan
Compton menghasilkan elektron dari kulit terluar terlepas dan foton terhambur
dengan energi yang sudah berkurang. Produksi pasangan terjadi dalam kehadiran suatu medan inti. Produksi
pasangan menghasilkan terbentuknya elektron-elektron dan positron
terhannihilasi bersama-sama elektron, membentuk sepasang sinar gamma dengan
energi 0,511 MeV,(masing-masing).
Bentuk Penerapan Interaksi Radiasi
Dengan Materi
1. Dubbing Film
2. Tabung foto-pengganda (photomultiplier tube)
3. Diode laser Photo
4. Sel Surya (Solar Cell)
5. Teleskop Compton (Comptel)
6. NCT
B. Saran
Agar dapat mahami setiap proses dan efek yang terjadi
akibat interaksi radiasi dengan suatumateri dan bias mengedukasikan
kemasyarakat bahwa dengan memahami lebih jauh dan detaildengan proses dan
efek-efek yang terjadi dari interaksi radiasi dengan materi, masyarakat
akanlebih memahami dan bahkan tidak menutup kemungkinan akan menghilangkan rasa
takut yang berlebih terhadap radiasi.
