FORUM KREATIVITAS DAN KARYA INOVATIF P4TK IPA

PENGUKURAN DIAMETER RAMBUT

DENGAN PRINSIP DIFRAKSI CAHAYA

Oleh : Abdul Rochim

ABSTRAK

Pengukuran merupakan suatu hal yang tak terpisahkan dalam fisika. Untuk mencapai suatu tujuan tertentu di dalam fisika, kita biasanya melakukan pengamatan yang disertai dengan pengukuran. Bebarapa alat ukur panjang, antara lain: mistar, penggaris, meteran, jangka sorong dan mikrometer sekrup mempunyai karakteristik yang berbeada, baik penggunaan maupun ketelitiannya. Mikrometer sekrup sebagai alat ukur panjang yang ketelitiannya paling tinggi biasanya digunakan untuk mengukur ketebalan benda-benda yang tipis, misalnya kertas dan rambut. Namun untuk mengukur ketebalan sehelai rambut, mikrometer sekrup mempunyai kelemahan yang berupa besar tekanan pada micrometer sekrup dapat menekan rambut sehingga ketebalan rambut sudah tidak murni lagi.

Difraksi merupakan peristiwa pelenturan cahaya, karena adanya penghalang misalnya celah kisi. Difraksi juga bisa dijelaskan sebagai "pembelokan cahaya disekitar sebuah rintangan". Dengan menggunakan prinsip difraksi cahaya, sebuah sinar laser (misalnya pointer laser) diarahkan pada sehelai rambut menghadap ke layar. Hamburan akan membuat pola difraksi yang terdiri dari garis titik-titik terang dan gelap pada layar. Jika kita dapat mengukur jarak dari rambut ke layar proyeksi, dan jarak dari pusat ke salah satu tempat yang gelap, maka diameter rambut dapat dihitung dengan akurat tanpa mengubah ukurannya.

Hasil pengukuran diameter rambut dengan menggunakan mikrometer sekrup adalah 0,07 mm, jangka sorong adalah 0,075 mm sedangkan dengan menggunakan laser adalah 0,084 mm. Perbedaan hasil menunjukkan perbedaan keakuratan alat ukur. Pengukuran dengan mikrometer sekrup membuat ukuran, bentuk maupun tekstur rambut akan berubah sedangkan dengan laser tidak mengganggu sedikitpun baik ukuran, bentuk maupun tekstur rambut. Pengukuran menggunakan laser dengan prinsip difraksi lebih akurat dengan berbagai variasi.

KONFIGURASI ELEKTRON

KONFIGURASI ELEKTRON

       Konfigurasi elektron yang di bahas di SMP hanya sebatas konfurasi elektron pada unsur utama (golongan A) saja yaitu berapa jumlah kulit yang dimiliki sebuah atom dan berapa elektron valensinya. Secara umum jumlah elektron maksimal pada tiap kulit bisa menggunakan aturan 2n², dimana n adalah kulit ke-n. Jadi jumlah elektron tiap kulitnya mulai dari 2, 8, 18 dan 32.

         Sepertinya sederhana, namun pada praktiknya siswa tidak dengan mudah menerapkan aturan tadi kalau tidak disertai contoh-contoh. Jadi setiap kulit itu maksimal hanya boleh terisi elektron sebanyak 2n², jika ada lebihnya maka diisikan pada kulit berikutnya. Kulit berikutnya ini juga mengikuti aturan 2n² ini.

Misalnya:

1.  Konfigurasi elektron ₆C (atom C dengan nomor atom 6)

₆C = 2 4 → atom C mempunyai 2 kulit, di mana kulit pertama terisi 2 elektron dan kulit ke-2 terisi 4    elektron.

2.   Konfigurasi elektron ₁₉K (atom K dengan nomor atom 19)

₁₉K = 2 8 9 → inilah yang terjadi ketika siswa bersikukuh mengikuti aturan 2n² tadi dan siswa tidak bisa disalahkan, karena dalam beberapa penjelasan di awal setiap buku bahwa pada kulit ke-3 itu maksimal boleh terisi elektron sebanyak 18 artinya boleh kurang dari 18. Nah pada konfigurasi ₁₉K = 2 8 9 kulit ke-3 terisi 9 elektron, faktanya tidak bolehkan elektron valensi suatu atom itu lebih dari 8. Oleh karena itu maka diperlukan penjelasan berikutnya bahwa jika pada elektron valensi lebih dari 8 maka ada ketentuan lain sehingga konfigurasi pada ₁₉K = 2 8 8 1.

Ketentuannya lain sebagai berikut:

1. Jika sisa elektron lebih dari 8 dan kurang dari 18 maka harus diuraikan menjadi “8″ dan sisanya lagi diisikan pada kulit ke-berikutnya.
2. Lebih dari 18 dan kurang dari 32 maka harus diuraikan menjadi 18 dan sisanya selanjutnya mengikuti ketentuan nomor 1, tetapi kalau masih sama atau lebih dari 18 maka diuraikan lagi menjadi 18 dan sisanya selanjutnya mengikuti ketentuan no 1.
3. Lebih dari 32 maka harus diuraikan menjadi 32 dan sisanya selanjutnya mengikuti ketentuan nomor 2.

Contoh penerapan ketentuan-ketentuan itu sebagai berikut:

_{1.  31}Ga = 2 8 18 3 → perhatikan ini sesuai dengan ketentuan nomor 2, sampai pada kulit ke-3 tersisa 21 elektron (2 8 21), karena 21 itu lebih dari 18 tetapi kurang dari 32 maka pada kulit ke-3 itu harus diuraikan menjadi 18, dan sisanya 3 elektron harus diletakkan pada kulit ke-4.

_{2.  53}I = 2 8 18 18 7→ perhatikan ini sesuai dengan ketentuan nomor 2, sampai pada kulit ke-3 karena maksimal hanya boleh terisi 18 elektron maka sisanya 25 elektron, dan ini harus diuraiakan lagi sesuai ketentuan no 2 (karena sisanya (25) lebih dari 18 dan kurang dari 32) sehingga pada kulit ke-4 hanya terisi 18 elektron juga dan sisanya diisikan pada kulit ke-4 yaitu sebanyak 7 elektron.

_{3. 85}At = 2 8 18 32 18 7→ sampai pada kulit ke-1 sampai ke-4 ini pengisian elektron maksimal akan sesuai dengan kaidah 2n², namun kulit berikutnya akan berlaku ketentuan di atas. perhatikan ini sesuai dengan ketentuan nomor 2, sampai pada kulit ke-3 karena maksimal hanya boleh terisi 18 elektron maka sisanya 25 elektron, dan ini harus diuraiakan lagi sesuai ketentuan no 2 (karena sisanya (25) lebih dari 18 dan kurang dari 32) sehingga pada kulit ke-4 hanya terisi 18 elektron juga dan sisanya diisikan pada kulit ke-4 yaitu sebanyak 7 elektron.

Ingat ketentuan tadi hanya berlaku untuk unsur di golongan A saja.

Hal penting untuk diperhatikan bahwa elektron valensi tidak boleh lebih dari 8 elektron.

Bagaimana cara menentukan periode dan golongan setelah tahu konfigurasi elektronnya?

• Periode ditentukan berdasarkan jumlah kulit.
• Golongan ditentukan berdasarkan jumlah elektron valensi (elektron di kulit terluar/terakhir)

Contoh:  

₆C = 2 4 ; Karena memiliki 2 kulit maka dalam tabel sistem periodik aton C terletak pada periode ke-2. Elektron valensi adalah 4, dengan demikian atom C pada tabel sistem periodik berada pada golongan IV-A.

Latihan:

Buatlah konfigurasi elektron untuk semua unsur golongan A, mulai dari IA, IIA, IIIA... VIIIA, setelah itu tentukan letaknya pada Sistem Periodik Unsur! 

MANFAAT DAN BAHAYA LISTRIK STATIS

MANFAAT DAN BAHAYA LISTRIK STATIS

Manfaat Listrik Statis

Dalam kehidupan sehari-hari, listrik statis dapat dimanfaatkan antara lain :

a. Pengendap elektrostatis/penggumpal asap

Alat ini berfungsi untuk membersihkan partikel-partikel abu hasil pembakaran gas pada cerobong asap, sehingga mengurangi pencemaran udara.

b. Pengecatan mobil

Sebelum dicat, biasanya mobil diamplas terlebih dahulu, sehingga bergesekan dan akan menghasilkan muatan listrik. Sedangkan alat semprot cat elektrostatis saat akan disemprotkan, maka butiran-butiran cat dari aerosol akan bergesekan dengan mulut pipa semprot dan udara sehingga butiran cat akan bermuatan listrik. Akibatnya muatan tersebut akan ditarik ke badan mobil. cara ini sangat efektif, efisien, dan murah biayanya.

c. Mesin fotokopi

Cara kerja mesin ini berdasarkan konsep listrik statis dan optik. di dalam mesin ini terdapat logam selenium (merupakan konduktor foto), yang menghantarkan arus listrik saat terkena cahaya dan merupakan isolator listrik saat dalam kegelapan.

d. Printer laser

Alat ini terdiri dari drum photoreceptor, fuser, corona wire, laser, dan toner. Prinsip kerja alat ini adalah penyinaran laser dan proses pemanasan.

e. Generator Van de Graff

Muatan listrik yang diperoleh melalui cara menggosok.Untuk memperoleh muatan listrik yang sangat besar digunakan generator Van de Graff. Gesekan antara pita karet dan roda pemutar menyebabkan pita karet bermuatan listrik. Muatan listrik ini ditampung pada bola logam.Distribusi muatan listrik ini terdapat pada permukaan luar bola yang berongga.

Bahaya Listrik Statis

Beberapa bahaya yang berhubungan dengan listrik statis antara lain :

1.      Petir

Petir disebabkan awan yang kelebihan elektron berada di atas atap sebuah gedung, maka gedung terinduksi menjadi bermuatan positif. Loncatan elektron terjadi dari awan ke atap gedung karena adanya gaya tarik-menarik antara keduanya. Peristiwa ini menyebabkan gedung disambar petir.Untuk menghindari sambaran petir, atap gedung dilengkapi dengan penangkal petir.Penangkal petir melindungi gedung dengan cara sebagai berikut :

Loncatan elektron dari awan mengalir melalui penangkal petir dan masuk ke dalam tanah. Jika molekul-molekul udara bermuatan listrik positif berkumpul di sekitar ujung runcing penangkal petir mengalir ke luar, maka muatan listrik induksi pada atap berkurang dan sebagian muatan negatif pada awan menjadi netral sehingga kemungkinan sambaran petir diperkecil.

2.      Percikan Api

Putaran pada saat mobil truk berjalan menghasilkan muatan negatif yang diperoleh dari gesekan ban dengan jalan. Bagian dalam logam yang berdekatan dengan ban menjadi bermuatan positif dengan cara induksi. Hal ini dapat menimbulkan percikan api. Untuk menghindari peristiwa tersebut, truk pengangkut bensin atau bahan yang mudah terbakar lainnya dilengkapi dengan sepotong logam di bagian belakang mobil menyentuh tanah. Logam ini menghantarkan elektron dari tanah untuk menetralisir muatan positif yang ada di badan logam mobil sebelum terjadi percikan api.

3.      Bahaya Listrik Statis di Pesawat

Listrik statis pesawat dibuang ke semua ujung dari struktur badan pesawat yaitu di atap sayap dan ekor bentuknya seperti penangkal petir berbentuk logam mencuat dan memanjang instrument pesawat sudah diproteksi sedemikian rupa tetapi bisa juga terjadi walaupun hanya berupa visual. Visual ini terlihat jika pesawat berada di ketinggian 30000 feet ke atas dan altimeter set ke 29.92Hg, partikel bebas dan ion2 di udara akan terkena gesekan body pesawat dan radiasi elektromagnetik dari sinyal HP akan meningkatkan sekian persen radiasi didalam pesawat, dimana sinyal HP akan dianggap sebagai radiasi dan diserap oleh struktur body dan dibuang ke setiap ujung badan pesawat, hal ini bisa mengakibatkan ujung-ujung pembuangan elektrostatis berpendar dan menyala sepeti kilat kecil. Hal ini memang tidak berbahaya, namun jika frekuensi HP sama dengan pesawat hal ini dapat menyebabkan mesin pesawat mati.

4.      Bahaya Listrik Statis di Rel Kereta Api

Roda KA dari baja berjenis ferritic, mempunyai medan magnet yang sangat kuat. Medan magnet inilah yang dapat mengakibatkan mesin kendaraan mati di tengah rel kereta api. Biasanya kendaraan yang mudah mati adalah kendaraan berbahan bakar bensin karena endaraan berbahan bakar bensin masih menggunakan platina dan CDI. Jika terkena medan magnet, maka pengapiannya akan terpengaruh sehingga mesin bisa mati. Sedangkan solar berbeda. Selain accunya di atas 12 volt juga tidak menggunakan platina.

5.      Bahaya Listrik Statis di SPBU

Terjadi 29 kebakaran dimana kendaraan dimasuki kembali dan nozzle disentuh saat pengisian bahan bakar dari berbagai jenis merek dan model. Untuk menghindari hal ini jangan sekali-kali masuk kembali kedalam kendaraan anda saat pengisian bensin sedang berlangsung. Jika anda memang terpaksa harus masuk kembali kedalam kendaraan anda saat bensin dipompa, pastikan anda keluar, menutup pintu sambil menyentuh logam, sebelum anda menarik nozzle keluar. Dengan cara ini listrik statis dari tubuh anda akan dibuang sebelum anda menarik keluar nozzle.