Wilkommen, Welcome, Selamat Datang, Irrashaimase!

mengapa matahari panas?
mengapa bunga berwarna-warni?
bagaimana kita bisa ngobrol dengan teman di luar negeri?
ko bisa microwave manasin makanan?
ko bisa petugas bandara tau barang bawaan kita?
mengapa ular bisa menemukan tikus yang sembunyi di bawah tanah?
bagaimana caranya berjemur dipantai bisa kena kanker?
mengapa gamma ray burst bisa menamatkan semua kehidupan di galaksi?

etc, dst, so on, bla bla ...

jawabnya cuma satu ternyata gan .... EM-Radiation(radiasi elektromagnetik)

Ok gan, santai dulu, bikin kopi, bawa gorengan .... baca tritnya pelan-pelan ...

I. Dualitas Kuantum-Gelombang

Cahaya ternyata bermuka dua, gan. Kadang, dia bisa berlaku seperti Gelombang (wave) kadang seperti Partikel (photon). Teori Cahaya sebagai Gelombang ditelurkan oleh Christian Huygen tahun 1690, sedangkan di tahun 1704 Newton berkata kalau cahaya itu terdiri dari partikel kecil. dua-duanya ga salah gan, karena emang cahaya memiliki kedua sifat ini dan bisa dimodelkan dengan dua cara, by wave dan by particle.

(*sirsak, sirsak apa yang pinter? sirsak newton)

II. ElektroMagnetik Radiation (EMR): Wave Model

Gan, tau ga ente ... disaat ente lagi baca trit ini, sambil makan kopi en minum gorengan, denger musik. Badan ente dibombardir sama radiasi.

Q: radiasi apa?
A: radiasi elektromagnetik gan.
Q: darimana?
A: dari segala penjuru, Lampu neon, monitor pc/laptop, tipi, BTS, matahari, bahkan mahluk hidup.

Q: koq ga mati kena radiasi?
A: tenang gan, radiasinya ga segede bom nuklir di Fallout 4 ... nanti ane coba terangin.

Model gelombang berkata kalau EMR berkelana di jagat jembar sebagai gelombang, yang memiliki dua karakter yaitu Elektrik dan Magnetik, keduanya menjalar perpendikular (90 derajad) satu sama lain sesuai dengan arah yang mereka tuju.



dan ... mereka berkelana ga pake celana secepat ... ya secepat cahaya lah .. (3x10^8 m/dt)
disini kita kenalan dulu sama variablenya. (maen formula dikit)

E = Elektrik, M = Magnetik, C = Speed of Light Yagami



v = Frekuensi, yaitu banyaknya siklus melewati satu poin tetap perdetik, λ = Wavelength (panjang gelombang), yaitu jarak antar puncak gelombang (jarak antar dua bukit kembar). Frekuensi itu berubah-ubah gan sesuai wavelength, sedangkan cahaya itu konstan.

rumuse jadi



dimana satuan λ itu meter, dan satuan v itu hertz.

III. ElektroMagnetik Radiation (EMR): Particle Model

Kita pake model partikel cahaya buat nyari tau besaran energi si EMR itu gan, pake rumus ini.



dimana, Q = banyaknya energy per photon, h = Planck's constant 6.626x10^34 Joule/dt

Rumus dari kedua model bisa dilebur, jadinya



yang perlu digaris bawahi gan
1.ENERGY PHOTON BERBANDING LURUS DENGAN FREKUENSI, sedangkan
2.FREKUENSI BERBANDING TERBALIK DENGAN WAVELENGTH

semakin pendek wavelength maka semakin tinggi frekuensi dan semakin tinggi pula energi yang dihasilkan.



OK OK, sekian dulu chapter njelimetnya ... sekarang bagian having pun nya dong ....

IV. Pembagian Panjang Gelombang

ternyata eh ternyata gan, x-ray, UV, radio, cahaya, infrared, gamma ray itu adalah satu mahluk. mereka sama-sama EMR, cuma yang membedakan mereka satu sama lain adalah wavelength aja.

Dimulai dengan Cosmic Ray yang punya panjang gelombang dibawah 10^-6 (0.000001) μm (Micron or Micrometer), hingga 10^8 μm (100000000) yaitu gelombang TV & Radio. (1 μm = 0.000001 meter).

Dari bagan diatas ternyata kita bisa lihat kalau cahaya tampak cuma menempati porsi kecil dari EMR yaitu kisaran 0.4 μm ~ 0.5 μm(biru), 0.5 ~ 06 μm (hijau) dan 0.6 ~ 0.7 μm (merah). dari campuran warna RGB inilah lahir cahaya pelangi UIBHKJM (atau MJKHBIU tergantung ente liat darimana). Sebelum biru kita sebut ultraviolet, sesudah merah kita sebut infrared



Q: lalu warna putih itu apa gan?
A: hush, ga ada itu namanya warna putih ... putih adalah gabungan kesemua RGB dengan value maksimum (255 buat yang ngerti photoshop), kebalikannya hitam itu adalah value 0.

V. Sumber EMR

dari tadi nyebut-nyebut EMR doang, emang EMR asalnya darimana sih gan?

Menurut Mbah Karto dari gunung kemukus, semua benda yang memiliki temperatur diatas 0 kelvin memancarkan energi (0 K = -273 C). ini artinya ya bisa dibilang semua benda (ampir semua benda), ane dan ente juga memancarkan energi gan (makanya bisnis analisa aura sukses pesat).

Matahari sebagai penyumbang tersukses EMR di bumi.

Tapi gan ingat, semua benda akan mendapat/memberikan tiga perlakukan kepada EMR, yaitu:
Emission (α) = Pancaran
Absorption (τ) = Serapan
Reflection (ρ) = Pantulan

kecuali Blackbody, yaitu benda hipotesis yang akan menyerap 100 persen energi masuk.

Nah sesuai dengan hukum Thermodinamika, maka jumlah energi yang masuk ke sebuah benda harusnya sama dengan energi yang keluar dunk, betul! formulanya begini



dalam kondisi equilibrium ideal, energi masuk harusnya sama dengan energi keluar. Lalu bagaimana dengan kondisi dimana energi masuk melebihi total emisi + refleksi, nah untuk memenuhi hukum thermodinamika maka energi yang masuk dikonversi menjadi panas.

makanya ente kalo diri deket kompor kepanasan gan, soalnya energi yang masuk badan ente melebihi energi keluar.

VI. Radiasi

Kapan radiasi EM itu membahayakan dan kapan tidak, pan kalo denger kata "radiasi" konotasinya negatip pisan? Seperti yang udah disebut diatas, semakin tinggi frekuensi semakin besar pula energi yang dihasilkan. Gak selalu radiasi itu bahaya buat mahluk hidup.

OK sekarang kronologisnya begini, kita ambil kasus matahari sebagai sumber EMR.

Matahari memancarkan EMR pada semua wavelengths, suhu matahari ga tetap, kisaran 15 Jt Kelvin di inti, 5800-6000 kelvin di permukaan dan naik lagi 3 jutaan kelvin di korona. Menggunakan rumus diatas, harusnya kita bisa mengkonversi antara besaran energy dan panjang wavelength.



Link konverter : Sumber
Link suhu matahari : Sumber

kalau melihat tabel diatas, radiasi matahari yang sampai ke bumi adalah kisaran 0.2 μm (UV) ke 3.0 μm(Infrared). Mengakomodasi semua spektrum cahaya tampak, makanya cahaya matahari adalah putih (bukan kuning).

Q: Mengapa UV bahaya untuk sel?
A:Gak cuma UV gan, EMR dengan wavelength dibawah UV bahaya bagi sel. karena ukuran wavelength yang kecil mereka dan besarnya energi yang dihasilkan kalau bertabrakan dengan sel mampu menghancurkan sel dan DNA dalam sel tersebut.

Ultraviolet sendiri dibagi menjadi beberapa macam, dari UV A (0.3 ~ 04 μm), UV B (0.28 ~ 0.3 μm) hingga Extreme UV dibawah 0.01 μm. Nah UV dibawah UB V dikisaran 0.2μm ga sampe kebumi karena tabrakan sama molekul Oxygen (O2) dan Ozone (O3) diatmosfir. Tapi UV diatas 0.3μm dan sebagian kecil dibawah 0.24μm lolos kepermukaan bumi.

Karena begitu bertabrakan dengan kita, yang pertama kena dampaknya adalah kulit, maka sel-sel kulitlah yang paling rentan dirusak oleh UV.

Link ukuran sel: Sumber

proses bertabrakan antara EMR dengan partikel sendiri dibagi atas 3 macam:
1. Selective Scattering(Rayleigh): dimana partikel yang ditabrak sedikit (relatif) lebih kecil daripada wavelength, sehingga EMRnya dibuyarkan. contohnya adalah partikel udara diatmosfir membuyarkan cahaya biru. Kenapa biru? karena wavelength biru paling kecil diantara semua warna, maka biru yang paling kena dampak scattering. Hasilnya, langit kita berwarna biru.
2. Selective Scattering (Mie) : dimana partikel sama besar dengan wavelength. contohnya adalah asap dan partikel air. EMR masih bisa menerobos sebagian tapi intensitas dan energinya berkurang drastis.
3. Non Selective Scattering : dimana EMR benar-benar terhalang oleh partikel, contohnya awan hitam, tembok, tanah etc.

VII. More QA time!

Q: mengapa dunia itu warna-warni?
A: sebenarnya dunia itu tidak berwarna gan, otak kitalah yang menafsirkan warna berdasarkan cahaya masuk ke dalam retina.

Q:Lalu mengapa daun berwarna hijau?
A:Salah, daun tidak berwarna hijau. Klorofil daun menyerap EMR pada wavelength yang lain tapi memantulkan kembali EMR di wavelength 0.5μm~0.6μm .. kebetulan itu adalah wavelength dimana otak kita menerjemahkan sebagai warna hijau.

jadi definisi warna itu sebenarnya adalah EMR pada wavelength mana dipantulkan kembali oleh suatu benda. Sebuah benda dikatakan berwarna putih, karena dia memantulkan kembali semua Wavelengeh cahaya tampak, hitam berarti dia menyerap semua cahaya tampak. dan begitu seterusnya.

Q: Mengapa Microwave itu panas?
A: salah microwave itu tidak panas, yang memegang peranan penting disini adalah molekul air.

Molekul air ini rada ganjen, dia menyerap banyak hal. mulai dari cahaya tampak, infrared sampe microwave. (makanya kalo di remote sensing air selalu berwarna gelap soalnya dia ga memantulkan EMR lagi).

Nah ini yang dimanfaatkan oleh kita menggunakan Microwave open yang memiliki wavelength kisaran 12cm dan frekuensi 2.5 MHz, energi yang dihasilkan kurang lebih 1^-5 eV (1.6^-24 Joule). Nah ketika sebuah objek bergerak (berputar) dilewati EMR ini, maka terjadi interaksi antara molekul-molekul air objek tersebut. mereka bergesekan satu-sama lain yang menghasilkan .. panas.

Sumber

Q: Kalo microwavenya bocor gimana gan?
A: beli baru lah, hehehe. Radiasi Microwave akan melemah sesuai dengan Inverse Square Law, jadi di jarak 20 Inchi maka energinya akan berkurang dengan faktor 100. walaupun belum ada kecelakaan serius karena Microwave oven, tapi lebih baik agan jangan masukin tangan ke dalam oven yah..

.. more Question incoming ..