Prinsip Kerja Penangkal Petir Electrostatic

Prinsip Kerja Penangkal Petir Electrostatic

1. sebelum terjadi sambaran petir, awan petir melepaskan sejumlah ion – ion negatif yang dikenal dengan istilah down tracers atau leaders. Ion – ion negatif tersebut akan secara cepat akan menuju ke tanah / bangunan dimana sifat ion – ion pada tanah / bangunan lebih positif.
2. Penangkal petit elektrostatic akan membuat kondisi lebih positif dari sekitarnya dengan cara mengumpulkan seluruh ion – ion positif pada ujung rod penangkal petirnya.
3. Kondisi yang lebih positif dari penangkal petir akan menarik ion – ion negatif agar menyambar ke arah penangkal petir dan menariknya menuju tanah / grounding.

Perlu dicatat bahwa grounding system harus dibuat sebaik mungkin dengan tahanan tanah yang serendah mungkin. Bahan yang digunakan sebuah penangkal petir elektrostatic juga harus baik dan tahan terhadap karat, karena karat akan menyebabkan penurunan fungsi dan kualitas serta daya tahan barang juga menjadi salah satu hal yang penting, apabila bahan tidak terbuat dari kualitas yang baik tidak dapat menahan arus petir yang sangat besar apalagi untuk menghadapi suatu sambaran langsung. Bahan penangkal petir sebaiknya terbuat dari full stainless steel selain karena tahan terhadap karat juga tahan terhadap sambaran petir yang besar. 

Jika kita memperhatikan bahaya yang di akibatkan sambaran petir, maka sistem perlindungan petir harus mampu melindungi struktur bangunan atau fisik maupun melindungi peralatan dari sambaran langsung dengan di pasangnya penangkal petir eksternal (Eksternal Protection) dan sambaran tidak langsung dengan di pasangnya penangkal petir internal (Internal Protection) atau yang sering di sebur surge arrester serta pembuatan grounding system yang memadai sesuai standart yang telah di tentukan. sampai saat ini belum ada alat atau system proteksi petir yang dapat melindungi 100 % dari bahaya sambaran petir, namun usaha perlindungan mutlak dan wajib sangat di perlukan. Selama lebih dari 60 tahun pengembangan dan penelitian di laboratorium dan lapangan terus dilakukan, berdasarkan usaha tersebut suatu rancangan system proteksi petir secara terpadu telah di kembangan oleh Flash Vectron Lightning Protection "SEVEN POINT PLAN".

Tujuan dari "SEVEN POINT PLAN" adalah menyiapkan sebuah perlindungan efective dan dapat di andalkan terhadap serangan petir, "Seven Point Plan' tersebut meliputi :

1. Menangkap Petir

Dengan cara menyediakan system penerimaan (Air Terminal Unit) yang dapat dengan cepat menyambut sambaran arus petir, dalam hal ini mampu untuk lebih cepat dari sekelilingnya dan memproteksi secara tepat dengan memperhitungkan besaran petir. Terminal Petir Flash Vectron mampu memberikan solusi sebagai alat penerima sambaran petir karena desainnya dirancang untuk digunakan khusus di daerah tropis.

2. Menyalurkan Arus Petir

Sambaran petir yang telah mengenai terminal penangkal petir sebagai alat penerima sambaran akan membawa arus yang sangat tinggi, maka dari itu harus dengan cepat disalurkan ke bumi (grounding) melalui kabel penyalur sesuai standart sehingga tidak terjadi loncatan listrik yang dapat membahayakan struktur bangunan atau membahayakan perangkat yang ada di dalam sebuah bangunan.

3. Menampung Petir

Dengan cara membuat grounding system dengan resistansi atau tahanan tanah kurang dari 5 Ohm. Hal ini agar arus petir dapat sepenuhnya diserap oleh tanah tanpa terjadinya step potensial. Bahkan dilapangan saat ini umumnya resistansi atau tahanan tanah untuk instalasi penangkal petir harus dibawah 3 Ohm.

4. Proteksi Grounding System

Selain memperhatikan resistansi atau tahanan tanah, material yang digunakan untuk pembuatan grounding juga harus diperhatikan, jangan sampai mudah korosi atau karat, terlebih lagi jika didaerah dengan dengan laut. Untuk menghindari terjadinya loncatan arus petir yang ditimbulakn adanya beda potensial tegangan maka setiap titik grounding harus dilindungi dengan cara integrasi atau bonding system.

5. Proteksi Petir Jalur Power Listrik

Proteksi terhadap jalur dari power muntak diperlukan untuk mencegah terjadinya induksi yang dapat merusah peralatan listrik dan elektronik.

6. Proteksi Petir Jalur PABX

Melindungi seluruh jaringan telepon dan signal termasuk pesawat faxsimile dan jaringan data

7. Proteksi Petir Jalur Elektronik

Melindungi seluruh perangkat elektronik seperti CCTV, mesin dll dengan memasang surge arrester elektronik

PERLINDUNGAN TERHADAP BAHAYA PETIR

Manusia selalu mencoba untuk menjinakan keganasan alam, salah satunya adalah bahaya sambaran petir, metoda yang pernah di kembangkan :

1. Penangkal Petir Konvensional / Faraday / Franklin

Kedua ilmuwan tersebut Faraday dan Franklin menjelaskan system yang hampir sama, yakni system penyalur arus listrik yang menghubungkan antara bagian atas bangunan dan grounding, sedangkan system perlindungan yang di hasilkan ujung penerima/splitzer adalah sama pada rentang 30 - 40 derajat. Perbedaannya adalah system yang di kembangkan Faraday bahwa kabel penghantar berada pada sisi luar bangunan dengan pertimbangan bahwa kabelpenghantar juga berfungsi sebagai material penerima sambaran petir, yaitu berupa sangkar elektris atau biasa di sebut dengan sangkar faraday.

2. Penangkal Petir Radio Aktif

Penelitian terus berkembang akan sebab terjadinya petir, dan semua ilmuwan sepakat bahwa terjadinya petirkarena ada muatan listrik di awan berasal dari proses ionisasi, maka untuk menggagalkan proses ionisasi dilakukan dengan cara menggunakan zat berradiasi seperti Radiun 226 dab Ameresium 241 karena kedua bahan ini mampu menghamburkan ion radiasinya yang dapat menetralkan muatan listrik awan. Maka manfaat lain hamburan ion radiasi tersebut akan menambah muatan pada ujung finial/splitzer, bila mana awan yang bermuatan besar tidak mampu di netralkan zat radiasi kemudian menyambar maka akan cenderung mengenai penangkal petir ini. Keberadaan penangkal petir jenis ini telah dilarang pemakaiannya, berdasarkan kesepakatan internasional dengan pertimbangan mengurangi zat beradiasi di masyarakat, selain itu penangkal petir ini dianggap dapat mempengaruhi kesehatan manusia.

3. Penangkal Petir Elektrostatis

Prinsip kerja penangkal petir elektrostatis mengadopsi sebagian system penangkal petir radio aktif, yaitu menambah muatan pada ujung finial/splitzer agar petir selalu melilih ujung ini untuk di sambar. Perbedaan dengan system radio aktif adalah jumlah energi yang dipakai. Untuk penangkal petir radio aktif muatan listrik dihasilkan dari proses hamburan zat berradiasi sedangkan pada penangkal petir elektrostatis energi listrik yang dihasilkan dari listrik awan yang menginduksi permukaan bumi.

CARA PEMASANGAN INSTALASI PENANGKAL PETIR FLASH VECTRON

Secara garis besar, cara pemasangan instalasi penangkal petir/anti petir Flash Vectron sebagai berikut :

1. Pada tahap awal pengerjaan di mulai dengan mengerjakan bagian grounding system terlebih dahulu, dengan pertimbangan keamanan dan kemudahan. Kemudian dilakukan pengukuran resistansi/tahanan tanah menggunakan Earth Testermeter, apabila hasil pengukuran tersebut menunjukan < 5 Ohm maka tahapan kerja berikutnya dapat dilakukan. Seandainya hasil resistansi/tahanan tanah menunjukan > 5 Ohm maka di lakukan pembuatan atau penambahan grounding lagi di sebelahnya dan di pararelkan dengan grounding pertama agar resistansi/tahanan tanahnya menurun sesuai dengan standarnya < 5 Ohm.

2. Setelah selesai membuat grounding, langkah berikutnya adalah memasang kabel penyalur (Down Conductor) dari titik grounding sampai keatas bangunan, tentunya dengan mempertimbangkan jalur kabel yang terdekat dan hindari banyak belokan/tekukkan 90 derajat sehingga kebutuhan material dan kualitas instalasi dapat efektif dan efisien. Kabel penyalur petir yang biasa di gunakan antara lain BC (Bare Copper), NYY atau Coaxial. Untuk tempat - tempat tertentu sebaiknya di beri pipa pelindung (Conduite) dengan maksud kerapihan dan keamanan.

3. Bila kabel penyalur petir telah terpasang dengan rapih, maka tahap selanjutnya pemasangan head terminal petir tentunya harus terhubung dengan kabel penyalur tersebut sampai ke grounding system.

ISTILAH PENANGKAL PETIR / ANTI PETIR

Penangkal Petir atau Anti Petir adalah istilah yang sudah keliru dalam bahasa kita, kesan yang ditimbulakn dua istilah ini adalah aman 100 % dari bahaya petir, akan tetapi pada kenyataannya tidak demikian. Dalam penanganan bahaya petir memang ada beberapa faktor yang sangat mempengaruhi, bilamana kita ingin mencari solusi total akan bahaya petir maka kita harus mempertimbangkan faktor tersebut.

Sambaran petir tidak langsung pada bangunan yaitu petir menyambar di luar areal perlindungan dari instalasipenangkal petir yang telah terpasang, kemudian arus petir ini merambat melalui instalasi listrik, kabel data atau apa saja yang mengarah ke bangunan, akhirnya arus petir ini merusak unit peralatan listrik dan elektronik di dalam bangunan tersebut. Masalah ini semakin runyam karena peralatan elektronik menggunakan tegangan kecil, DC yang sangat sensitif.

Pada dasarnya system pengamanan sambaran petir langsung bukan membuat posisi kita aman 100 % dari petirmelainkan membuat posisi bangunan kita terhindar dari kerusakan fatal akibat sambaran langsung serta mengurangi dampak kerusakan peralatan listrik dan elektronik bila ada sambaran petir yang mengenai bangunan kita.

Maka istilah yang paling tepat untuk pengamanan petir adalah PENYALUR PETIR

sumber : http://www.penangkalpetir.co.id

Read more »

Posted in: Artikel Fisika

Teori Rig Minyak bumi

Tak jarang lapisan bebatuan yang berongga tertutup oleh lapisan yang tidak berongga seperti lumpur, garam, atau kapur. Hal tersebut membentuk semacam kurungan bagi hidrokarbon yang terkumpul dalam satu bagian di dalamnya. Seiring pergerakan tektonik, lapisan bebatuan tersebut berubah menjadi lipatan-lipatan yang menyebabkan hidrokarbon ikut menyesuaikan dirinya. Hidrokarbon yang terperangkap kemudian bergerak naik ke bawah lapisan yang tidak berongga, dengan formasi gas di bagian paling atas, minyak dan air mengendap di lapisan bawah.

Proses pembentukan sumur minyak tersebut masih terus terjadi sampai sekarang. Tetapi sumur minyak yang masih muda (kurang dari 60 juta tahun) belum membentuk formasi jenuh yang siap untuk dibor. Di beberapa kasus, erosi dan dorongan kuat dari lipatan-lipatan bebatuan menyebabkan kebocoran hidrokarbon keluar kurungannya. Kadang hidrokarbon tersebut bergerak menuju permukaan dan bisa dipanen tanpa pengeboran, tetapi butuh pemrosesan yang rumit untuk memisahkan pasir dan pengotor-pengotor lainnya.
Data seismik dan pemodelan visual 3D menjadi pedoman utama dalam merencanakan pengeboran. Setelah observasi dan survei pada lapisan tanah dilakukan, maka tahap evaluasi sumur minyak telah selesai dan tahap pengembangan dapat dimulai. Pada tahap ini akan dilakukan pembangunan sumur yang meliputi pengeboran, pemasangan tubular, penyemenan, dan persiapan produksi. Rangkaian peralatan khusus yang digunakan untuk mengebor sumur minyak bumi disebut rig. Ciri utama rig adalah menara yang terbuat dari baja dan digunakan untuk menaik-turunkan pipa-pipa tubular sumur sehingga isi sumur dapat diakses.
Komponen utama dari rig adalah menara (derrick), mimbar dasar (floor), drawworks, sumber tenaga (drive), dan medium lumpur (mud handing). Untuk dapat mengakses sumur, maka suatu segmen pipa (drill string) dipasang setiap 30 meter. Masukan tekanan dan torsi rotasi pada pipa tersebut diperoleh dari rangsangan hidrolik atau listrik yang dibangkitkan di puncak menara. Komponen mata bor (cone) yang terdapat di dasar sumur digunakan untuk menggali bebatuan. Jenis bebatuan yang digali akan mempengaruhi bahan dan jenis material mata bor yang digunakan. Semua komponen tersebut dikontrol penuh oleh drawworks. Perhitungan yang tepat sangat diperlukan agar drawwork tidak merusak pipa dan mata bor yang berada di dasar sumur.

Komponen lumpur berfungsi untuk membawa serpihan bebatuan ke permukaan serta membersihkan dan mendinginkan mata bor di dasar sumur. Agar tidak terjadi kebocoran minyak dan gas, lumpur tersebut harus mampu memberi kesetimbangan nilai tekanan di dasar sumur. Kebocoran minyak dan gas dapat menyebabkan situasi ledakan (blow-out) dan merusak peralatan rig. Alat pencegahan terakhir yang sering digunakan untuk mencegah situasi ledakan yang tidak diinginkan adalah katup pengaman bawah tanah yang dipasang pada pipa sumur.
Biasanya arah pemboran sumur sengaja dideviasi secara vertikal terhadap sumur. Pada pengeboran modern, sumur diakses 80^o dari sumbu vertikal agar sekat formasi lebih mudah ditembus dan aliran minyak lebih banyak. Efisiensi pengeboran juga dapat dilakukan dengan membuat cabang-cabang pipa agar sumur di lokasi yang berbeda dapat diakses oleh rig yang sama.
Bentuk dan struktur rig cenderung berbeda-beda sesuai jenis operasi dan fungsinya dalam tahap pengembangan. Rig yang beroperasi di atas permukaan air (offshore rig) digolongkan berdasarkan kedalaman sumur yang diakses. Rentang kedalaman berkisar antara tujuh sampai ribuan meter pada laut yang dalam. Perangkat rig pada drill ship ditaruh di atas sebuah kapal laut dan dikendalikan menggunakan komputer karena daerah operasinya sangat terpencil, jauh dari darat, dan dipakai untuk mengakses sumur pada laut yang dalam. Rig yang telah berhasil mengakses sumur akan diberi pelindung luar (casing) dan semen sehingga lapisan formasi di sepanjang sumur tetap terisolasi dan beban aksial lubang sumur dapat dipertahankan.

sumber : http://mafiki.com/

Read more »

Posted in: Artikel Fisika

Spektroskopi Gamma

Sinar gamma sebenarnya hampir sama dengan sinar X , hanya saja sinar X lebih lemah. Sinar gamma ini dihasilkan oleh suatu bahan radioaktif. Sinar gamma adalah termasuk sinar yang tidak dapat dilihat oleh mata, untuk itu perlu adanya detektor. Detektor yang digunakan adalah NaI (Tl), detektor ini juga digunakan untuk sinar x, hanya saja detektor untuk gamma lebih tebal sedikit. Cara kerja dari detektor ini adalah sebagai berikut :
Apabila sinar gamma mengenai detektor NaI(Tl) maka akan terjadi tiga efek, yaitu efek fotolistrik, efek compton dan bentukan pasangan. Efek fotolistrik terjadi apabila ada sinar gamma yang mengenai elektron d kulit K dari sebuah atom maka elektron tersebut akan kosong sehingga akan diisi oleh elektron dari kulit yang lain, transisi ini yang menyebabkan terjadinya efek fotolistrik. Efek compton adalah efek yang terjadi apabila sinar gamma (dalam hal ini) mengenai elektron bebas atau elektron terluar dari suatu atom yang dianggap daya ikatnya sangatlah kecil sehingga sama dengan elektron bebas. Apabila sinar gamma memancar ke elektron bebas ini maka akan terjadi hamburan, yang disebut hamburan compton. Sedangkan Efek bentukan pasangan terjadi ketika sinar gamma melaju di dekat inti atom sehingga akan terbentuk pasangan positron dan elektron, syaratnya tenaga sinar haruslah cukup.
Dari ketiga efek tersebut, efek comptonlah yang paling kuat hal ini diakibatkan karena tenaga yang digunakan untuk melepas elektron juga yang lebih besar. Dan dari ketiga efek tersebut menghasilkan sintilasi atau pancaran cahaya, pancaran cahaya ini akan diteruskan ke fotokatoda yang dapat menguraikan cahaya ini menjadi elektron -elektron. Elektron ini masih lemah maka harus dikuatkan lagi dayanya oleh pre amplifier, dan dikuatkan tinggi pulsa dengan amplifier. Lalu elektron tadi dimasukkan ke PMT yang terdiri dari tegangan bertingkat dan banyak katoda, keluaran dari PMT menjadi berganda. Kemudian melalui counter nilai cacahnya dapat diketahui.
Yang perlu diketahui bahwa dalam spektroskopi gamma juga dicari resolusi tenaganya. Ternyata semakin kecil resolusinya semakin bagus data yang diperoleh, semakin besar resolusinya maka semakin tidak valid data yang diperoleh. Pola berfikirnya adalah sebagai berikut : dari data cacah nanti akan dapat dibuat grafik, dari grafik itu akan terlihat puncak-puncak gunung. Apabila resolusinya besar maka bisa saja didapat satu puncak gunung, eh ternyata didalamnya banyak punca-puncak yang tidak terbaca. Berarti resolusi besar belum tentu baik lho.

sumber : forumsains.com

 

Read more »

Posted in: Artikel Fisika

Pergerakan Elektron, dan Inti Atom

a. Operator Hamitonian untuk inti atom dan elektron

Marilah kita meninjau sistem yang terdiri dari elektron dan inti. Sistem yang demikian itu termasuk di dalamnya adalah molekul, ion, kompleks, kristal dan seluruh material lainnya. Dalam usaha untuk membuat perlakukan atau perhitungan secara mekanika kuantum, beberapa simbol harus diperkenalkan. Untuk pembahasan atau perhitungan yang sistematik, Z_A dan Z_B menyatakan bilangan atom masing-masing untuk atom A dan B dan jarak antar keduanya dinyatakan dengan RAB, sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 4.1. r_ij menyatakan jarak antara elektron i dan j dan R_Ai menyatakan jarak antar atom A dan elektron i. Operator Laplacian dan masa untuk atom A dan elektron i dinyatakan masing-masing oleh ?_A, ?_i, M_A, dan m. Dengan menggunakan simbol atau notasi ini, operator Hamiltonian dapat dinyatakan sebagai sebuah penjumlahan dari lima suku-suku berikut.
(4.1)
(4.2)
(4.3)
(Energi potensial untuk interaksi antar inti atom)
(4.4)
(Energi potensial untuk interaksi antar inti atom dan elektron)
(4.5)
(Energi potensial untuk interaksi antar elektron)
(4.6)

Gambar 4.1 Sebuah sistem yang terdiri dari inti dan elektron.
Simbol A dan i dalam ? menunjukkan bahwa penjumlahan harus dilakukan masing-masing untuk seluruh atom atau seluruh elektron. Simbol A > B dan i > j dalam ? menyatakan bahwa penjumlahan harus dilakukan untuk satu pasangan inti atau elektron tanpa pengulangan.
Operator Hamiltonian yang diberikan di atas dapat diterapkan pada sistem khusus seperti pada sebuah sistem yang terdiri dari hanya sebuah inti dan juga sebuah sistem dengan hanya satu elektron. Jika hanya terdapat satu inti, U_n dapat diabaikan dan penjumlahan terhadap A hanya mengan dung satu kontribusi dari inti. Untuk sistem dengan satu elektron, U_e dapat diabaikan dan penjumlahan terhadap i hanya mengandung satu kontribusi yang disebabkan oleh elektron. Lebih lanjut, untuk sistem yang tidak memiliki elektron, K_e, U_ne, U_e diabaikan dan untuk sistem tanpa inti atom maka Ke, U_ne dan U_e diabaikan. Ini akan membuat Hamiltonian ?? yang diberikan pada persamaan (4.1) dapat diterapkan pada setiap sistem yang terdiri dari sembarang jumlah inti dan elektron.
Ketika kita tidak memperdulikan perbedaan antara inti dan elektron, operator Hamiltonian ?? untuk sebuah sistem yang mengandung partikel dengan masa M_p, M_J dan muatan listrik Q_p, Q_J dapat dinyatakan dengan cara yang sangat lebih sederhana dengan rumus berikut.
(4.7)
Terdapat beberapa alasan mengapa dalam perlakuan di atas kita mencatat adanya perbedaan antara inti dan elektron sebagaimana didiskusikan di bawah ini.

b. Pemisahan gerakan inti dan elektron

Ketika sebuah gaya F bekerja pada sebuah benda dengan masa M, benda tersebut akan mengalami percepatan sebesar a = F/M. Hal ini sangat jelas untuk dipahami dengan menggunakan persamaan Newton untuk gerak, F = Ma. Sekarang, marilah kita mengandaikan bahwa gaya F bekerja secara independen pada dua buah benda dengan masa yang berbeda yaitu M dan m. Besarnya percepatan yang dimiliki pada kedua benda tersebut adalah F/M dan F/m, dan rasio antara keduanya adalah (F/M)/(F/m) = m/M. Jika M sangat besar dibandingkan dengan m maka rasio ini akan mendekati nol. Dengan demikian maka percepatan pada benda dengan masa besar (M) dapat diabaikan jika dibandingkan dengan benda yang bermasa kecil (m). Konsekuensinya adalah pada hukum aksi-reaksi, sebuah pasangan gaya dengan besaran yang sama dan bekerja pada dua benda dengan perbedaan rasio masa yang besar, benda yang berat akan sulit untuk bergerak sedangkan benda yang ringan akan sangat mudah untuk bergerak. Dengan demikian, gerakan dari sebuah partikel berat dapat diabaikan jika dibandingkan dengan gerak pada partikel ringan dengan kata lain, sepanjang gerakan partikel ringan yang menjadi perhatian utama, kita bisa nyatakan bahwa partikel berat berada pada posisi diam yang tetap.
M. Born dan J. B. Oppenheimer menerapkan sebuah ide yang didasarkan pada rasio masa yang besar pada sistem yang terdiri dari inti dan elektron, dan pada tahun 1927 mereka memperkenalkan sebuah pendekatan adiabatik atau pendekatan Born-Oppenheimer di mana inti atom adalah tetap ketika kita sedang meninjau gerak elektron. Dalam pendekatan ini, kita mengabaikan K_n dari ?? yang lengkap pada persamaan di atas dan Hamiltonian ??_e berikut yang disebut sebagai Hamiltonian elektronik digunakan.
(4.8)
Di sini, U_n dapat diabaikan untuk masalah-masalah yang berkaitan dengan gerakan elektron, karena di dalamnya tidak terdapat koordinat elektron. Dalam usaha untuk membahas kestabilan sistem atau gaya yang bekerja pada inti, U_nn sebaiknya dimasukkan ke dalam ??_e. Marilah kita mengandaikan bahwa persamaan eigen untuk ??_e yang juga persamaan eigen untuk elektron-elektron H_e? = u? telah berhasil dipecahkan. Untuk lebih menjelaskan arti dari koordinat, koordinat inti dan koordinat elektron masing-masing dinyatakan oleh R dan r. Dengan notasi ini, persamaan eigen untuk elektron dinyatakan dengan
(4.9)
Kita perlu mencatat di sini bahwa R merepresentasikan parameter dari koordinat inti atom yang tetap. Jika R bergeser maka ??_e akan berubah dan akan menghasilkan fungsi eigen ? dan nilai eigen u yang termodifikasi. Ketika ?(R, r) telah diperoleh, maka kemudian kita dapat mengetahui distribusi probabilitas untuk menemukan elektron di sekitar inti atom yang diam. Demikian pula, saat u(R) dapat ditentukan, kita akan mengetahui energi pada konfigurasi inti yang diam. Nilai-nilai dari fungsi u(R) bergantung pada R. Penurunan pada u akan mengakibatkan situasi yang lebih stabil secara energetik dan peningkatan u akan membawa pada sistem yang tidak stabil. Ini memberi arti bahwa u(R) adalah energi potensial untuk gerakan inti atom yang perubahannya bergantung pada posisi-posisi relatif dari inti atom. Hal ini dapat terlihat pada arti dari Hamiltonian yang lengkap ?? yang dinyatakan oleh ?? = K_n + ??_e, dan juga dari arti Hamiltonian berikut yang dapat diturunkan dari H dengan mengganti ??e dengan nilai eigen u(R).
(4.10)
??_n adalah Hamiltonian untuk gerakan inti dalam pendekatan adiabatik, K_n adalah energi kinetik dan u(R) menyatakan energi potensial. Dalam ruang lingkup ini maka u(R) disebut sebagai potensial adiabatik. Sebagaimana akan didiskusikan di bawah ini, dari fungsi u(R) kita dapat memperoleh informasi tentang konfigurasi inti yang stabil (seperti struktur molekul untuk molekul), panas dari reaksi (berkaitan dengan energi ikatan dari molekul diatomik) dan kekuatan dari ikatan kimia.
Marilah kita menyelesaikan persamaan eigen ?? dalam persamaan (4.1).
(4.11)
Nilai eigen E adalah untuk energi total termasuk di dalamnya untuk gerakan elektron dan inti atom. Dengan memperhatikan bahwa fungsi eigen ?(R, r) dalam persamaan (4.9) untuk gerakan elektron menggambarkan perilaku elektron dengan inti yang hampir diam, kita dapat mengasumsikan bentuk berikut untuk fungsi gelombang ? .
(4.12)
Dengan memasukkan persamaan (4.12) ke dalam persamaan (4.11) diikuti dengan penggunaan persamaan (4.9), pendekatan dari ?_A?( R, r) = 0 dan berdasarkan pada pertimbangan di atas tentang perubahan yang lambat untuk ?(R, r) terhadap R, maka kita akan mendapatkan persamaan berikut.
(4.13)
Dengan mencari solusi dari persamaan ini, kita akan mendapatkan tingkat-tingkat energi baik itu untuk gerakan inti maupun gerakan elektron. Energi yang diperoleh dari persamaan (4.13) mengandung energi translasi, rotasi dan vibrasi disamping energi untuk gerakan elektron. Metoda-metoda untuk memisahkan gerak translasi, rotasi dan vibrasi telah dipelajari pada bagian 1.12 yaitu pada sistem dengan dua partikel (molekul diatomik)

c. Potensial adiabatik untuk molekul diatomik

Ketika potensial adiabatik diberikan untuk sebuah sistem poliatomik, berbagai sifat dapat ditentukan. Marilah kita mempelajari sifat-sifat ini untuk sistem diatomik sebagai sebuah contoh. u(R) untuk sebuah molekul diatomik secara umum adalah sebuah kurva yang ditunjukkan pada Gambar 4.2. R adalah jarak antar inti atau dua atom yang terpisah berkaitan dengan limit pemisahan R ? ?. Dalam gambar, u(R) akan menurun jika kita bergerak dari R = ? menuju jarak yang lebih pendek antara dua buah inti. Kedua inti secara bersama-sama akan mengalami gaya tarik-menarik yang berkaitan dengan menurunnya energi. Ini berarti bahwa terdapat gaya ikat. Penurunan jarak yang berlanjut akan menyebabkan nilai minimum dari u(R) pada suatu jarak R_e dan untuk jarak yang lebih dekat lagi u(R) akan meningkat secara cepat. Ini memberikan indikasi bahwa untuk R<R_e, atom-atom akan saling tolak-menolak secara kuat. Gaya F dapat didefinisikan sebagai F = dU/dR, yang secara formal menyatakan sebuah gaya yang bekerja sepanjang jarak antar atom R. Untuk R<R_e F akan menjadi positif dan menyebabkan gaya tolak-menolak antar inti. Untuk R > R_e akan menjadi negatif dan akan menyebabkan gaya tarik-menarik antar inti. R_e disebut sebagai jarak keseimbangan antar inti yang juga berarti panjang ikatan atau jarak interatomik yang merupakan sebuah konstanta yang sangat penting yang menentukan struktur molekul.

Gambar 4.2 Kurva potensial energi untuk sebuah molekul diatomik.
Besarnya energi stabilisasi yang berkaitan dengan pembentukan s ebuah molekul disebut sebagai energi ikatan dan didefinisikan dalam besaran D_e berikut ini.
(4.14)
Energi ikatan secara kasar sama dengan energi disosiasi, meskipun beberapa koreksi untuk energi termal dan enegi titik nol (zero point energy) perlu dilakukan jika kita ingin membandingkannya secara langsung dengan panas reaksi yang diukur. Jika energi ikatan kecil, koreksi untuk energi panas menjadi sangat penting. Ketika temperatur sangat tinggi dan energi termal melampaui energi ikatan, molekul akan cenderung untuk terurai dan menjadi tidak stabil.
Pada daerah di sekitar titik keseimbangan R = R_e dalam kurva potensial adiabatik u(R), gaya pembalik (restoring force) akan muncul dan besarnya akan sebanding dengan ?R = R ? R_e. Menurut hukum Hooke (F = ? k?R), ikatan yang memanjang akan cenderung untuk mengkerut dan sebaliknya ikatan yang mengkerut akan cenderung untuk memanjang. Gaya yang konstan memberikan indikasi bahwa besaran dari konstanta pegas dapat diperoleh dari turunan kedua u(R) sebagai berikut.
(4.15)
Rumus ini dapat diturunkan dari ekspansi deret pangkat untuk u (R) dalam suku-suku ?R = R ? R_e di sekitar R = R_e. Sebuah diferensiasi akan menghasilkan gaya F yang kemudian diikuti oleh perbandingan terhadap hukum Hooke, pengabaian terhadap suku yang lebih tinggi akan memberikan rumusan untuk k.
Ketika konstanta gaya k untuk ikatan pegas bersama dengan masa tereduksi diketahui, frekuensi vibrasi dalam pendekatan harmonik diberikan oleh persamaan berikut.
(4.16)
Energi titik nol E_v⁰ dari osilator harmonik diberikan oleh
(4.17)
Keadaan dasar dari sebuah molekul diatomik bukan merupakan energi minimum dari potensial adiabatik. Ini jelas berkaitan dengan penjelasan dari energi titik-nol dalam bagian 1.10. Karenanya, energi total yang diperlukan untuk pemecahan (energi disosiasi) D_0> lebih kecil dari energi ikatan de dengan adanya energi titik nol vibrasi E_v.
(4.18)
Sebagaimana dapat dilihat di atas, kurva energi potensial adiabatik akan memberikan beberapa kuantitas penting sebagai berikut.
(1) Panjang ikatan (keseimbangan jarak antar inti) R_e
(2) Energi ikatan D_e
(3) Konstanta pegas dari ikatan (konstanta gaya) k
(4) Frekuensi vibrasi v
(5) Energi vibrasi titik nol E_v⁰
(6) Energi disosiasi D₀
Contoh 4.1 P. M. Morse mengusulkan sebuah rumus eksperimental dari kurva potensial adiabatik untuk molekul diatomik yang diberikan oleh

Ini disebut sebagai potensial Morse. Dengan menggunakan potensial ini, dapatkan (1) jarak keseimbangan antar inti R_e, (2) Energi ikatan D_e, (3) Konstanta gaya k, dan (4) Frekuensi vibrasi v. Dalam perhitungan v, asumsikan sebuah osilator harmonik dengan masa tereduksi ?.
(Jawaban) Dalam masalah ini kita dapat menuliskan u(R) = M(R), dan kita memperoleh

Untu k memenuhi kondisi keseimbangan, nilai dari persamaan ini haruslah sama dengan nol. Dengan demikian tanda kurung disebelah kanan harus sama dengan nol dan kita akan mendapatkan kondisi yaitu R = R0.
Karenanya,
R = R_e (1)
(2)

Dengan memasukkan kondisi keseimbangan R = R_e = R₀, kita memperoleh
(3)
Dengan mengasumsikan bentuk sebagai sebuah osilator harmonik,

Dengan memasukkan persamaan di atas (3) untuk k dalam persamaan ini kita akan memperoleh

sumber : chem-is-try.org

Read more »

Posted in: Artikel Fisika

Serat Optik

Serat optik adalah merupakan saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED[1]. Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi.

Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan (attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian serat optik sangat cocok digunakan terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi[2]. Pada prinsipnya serat optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat didalamnya.
Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.

Serat optik

Sejarah

Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak digunakan sejak zaman dahulu, baru sekitar tahun 1930-an para ilmuwan Jerman mengawali eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang bernama serat optik. Percobaan ini juga masih tergolong cukup primitif karena hasil yang dicapai tidak bisa langsung dimanfaatkan, namun harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut lagi. Perkembangan selanjutnya adalah ketika para ilmuawan Inggris pada tahun 1958 mengusulkan prototipe serat optik yang sampai sekarang dipakai yaitu yang terdiri atas gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya. Sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis terjadi di Asia yaitu ketika para ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat optik yang mampu mentransmisikan gambar.
Di lain pihak para ilmuwan selain mencoba untuk memandu cahaya melewati gelas (serat optik) namun juga mencoba untuk ”menjinakkan” cahaya. Kerja keras itupun berhasil ketika sekitar 1959 laser ditemukan. Laser beroperasi pada daerah frekuensi tampak sekitar 1014 Hertz-15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro.
Pada awalnya peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah. Laser juga belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meter.
Sekitar tahun 60-an ditemukan serat optik yang kemurniannya sangat tinggi, kurang dari 1 bagian dalam sejuta. Dalam bahasa sehari-hari artinya serat yang sangat bening dan tidak menghantar listrik ini sedemikian murninya, sehingga konon, seandainya air laut itu semurni serat optik, dengan pencahayaan cukup mata normal akan dapat menonton lalu-lalangnya penghuni dasar Samudera Pasifik.
Seperti halnya laser, serat optik pun harus melalui tahap-tahap pengembangan awal. Sebagaimana medium transmisi cahaya, ia sangat tidak efisien. Hingga tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali diramalkan akan menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih 20 dB/km. Melalui pengembangan dalam teknologi material, serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tapi pasti atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dB/km.

Sistem Komunikasi Serat Optik (SKSO)

Berdasarkan penggunaannya maka SKSO dibagi atas beberapa generasi yaitu :

Generasi pertama (mulai 1975)

Sistem masih sederhana dan menjadi dasar bagi sistem generasi berikutnya, terdiri dari : alat encoding : mengubah input (misal suara) menjadi sinyal listrik transmitter : mengubah sinyal listrik menjadi sinyal gelombang, berupa LED dengan panjang gelombang 0,87 mm. serat silika : sebagai penghantar sinyal gelombang repeater : sebagai penguat gelombang yang melemah di perjalanan receiver : mengubah sinyal gelombang menjadi sinyal listrik, berupa fotodetektor alat decoding : mengubah sinyal listrik menjadi output (misal suara) Repeater bekerja melalui beberapa tahap, mula-mula ia mengubah sinyal gelombang yang sudah melemah menjadi sinyal listrik, kemudian diperkuat dan diubah kembali menjadi sinyal gelombang. Generasi pertama ini pada tahun 1978 dapat mencapai kapasitas transmisi sebesar 10 Gb.km/s.

Generasi kedua (mulai 1981)

Untuk mengurangi efek dispersi, ukuran teras serat diperkecil agar menjadi tipe mode tunggal. Indeks bias kulit dibuat sedekat-dekatnya dengan indeks bias teras. Dengan sendirinya transmitter juga diganti dengan diode laser, panjang gelombang yang dipancarkannya 1,3 mm. Dengan modifikasi ini generasi kedua mampu mencapai kapasitas transmisi 100 Gb.km/s, 10 kali lipat lebih besar daripada generasi pertama.

Generasi ketiga (mulai 1982)

Terjadi penyempurnaan pembuatan serat silika dan pembuatan chip diode laser berpanjang gelombang 1,55 mm. Kemurnian bahan silika ditingkatkan sehingga transparansinya dapat dibuat untuk panjang gelombang sekitar 1,2 mm sampai 1,6 mm. Penyempurnaan ini meningkatkan kapasitas transmisi menjadi beberapa ratus Gb.km/s.

Generasi keempat (mulai 1984)

Dimulainya riset dan pengembangan sistem koheren, modulasinya yang dipakai bukan modulasi intensitas melainkan modulasi frekuensi, sehingga sinyal yang sudah lemah intensitasnya masih dapat dideteksi. Maka jarak yang dapat ditempuh, juga kapasitas transmisinya, ikut membesar. Pada tahun 1984 kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem deteksi langsung. Sayang, generasi ini terhambat perkembangannya karena teknologi piranti sumber dan deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal. Tetapi tidak dapat disangkal bahwa sistem koheren ini punya potensi untuk maju pesat pada masa-masa yang akan datang.

Generasi kelima (mulai 1989)

Pada generasi ini dikembangkan suatu penguat optik yang menggantikan fungsi repeater pada generasi-generasi sebelumnya. Sebuah penguat optik terdiri dari sebuah diode laser InGaAsP (panjang gelombang 1,48 mm) dan sejumlah serat optik dengan doping erbium (Er) di terasnya. Pada saat serat ini disinari diode lasernya, atom-atom erbium di dalamnya akan tereksitasi dan membuat inversi populasi*, sehingga bila ada sinyal lemah masuk penguat dan lewat di dalam serat, atom-atom itu akan serentak mengadakan deeksitasi yang disebut emisi terangsang (stimulated emission) Einstein. Akibatnya sinyal yang sudah melemah akan diperkuat kembali oleh emisi ini dan diteruskan keluar penguat. Keunggulan penguat optik ini terhadap repeater adalah tidak terjadinya gangguan terhadap perjalanan sinyal gelombang, sinyal gelombang tidak perlu diubah jadi listrik dulu dan seterusnya seperti yang terjadi pada repeater. Dengan adanya penguat optik ini kapasitas transmisi melonjak hebat sekali. Pada awal pengembangannya hanya dicapai 400 Gb.km/s, tetapi setahun kemudian kapasitas transmisi sudah menembus harga 50 ribu Gb.km/s.

Generasi keenam

Pada tahun 1988 Linn F. Mollenauer memelopori sistem komunikasi soliton. Soliton adalah pulsa gelombang yang terdiri dari banyak komponen panjang gelombang. Komponen-komponennya memiliki panjang gelombang yang berbeda hanya sedikit, dan juga bervariasi dalam intensitasnya. Panjang soliton hanya 10-12 detik dan dapat dibagi menjadi beberapa komponen yang saling berdekatan, sehingga sinyal-sinyal yang berupa soliton merupakan informasi yang terdiri dari beberapa saluran sekaligus (wavelength division multiplexing). Eksperimen menunjukkan bahwa soliton minimal dapat membawa 5 saluran yang masing-masing membawa informasi dengan laju 5 Gb/s. Cacah saluran dapat dibuat menjadi dua kali lipat lebih banyak jika dibunakan multiplexing polarisasi, karena setiap saluran memiliki dua polarisasi yang berbeda. Kapasitas transmisi yang telah diuji mencapai 35 ribu Gb.km/s.
Cara kerja sistem soliton ini adalah efek Kerr, yaitu sinar-sinar yang panjang gelombangnya sama akan merambat dengan laju yang berbeda di dalam suatu bahan jika intensitasnya melebihi suatu harga batas. Efek ini kemudian digunakan untuk menetralisir efek dispersi, sehingga soliton tidak akan melebar pada waktu sampai di receiver. Hal ini sangat menguntungkan karena tingkat kesalahan yang ditimbulkannya amat kecil bahkan dapat diabaikan. Tampak bahwa penggabungan ciri beberapa generasi teknologi serat optik akan mampu menghasilkan suatu sistem komunikasi yang mendekati ideal, yaitu yang memiliki kapasitas transmisi yang sebesar-besarnya dengan tingkat kesalahan yang sekecil-kecilnya yang jelas, dunia komunikasi abad 21 mendatang tidak dapat dihindari lagi akan dirajai oleh teknologi serat optik.

Kelebihan Serat Optik

Dalam penggunaan serat optik ini, terdapat beberapa keuntungan antara lain^[3] :

1. Lebar jalur besar dan kemampuan dalam membawa banyak data, dapat memuat kapasitas informasi yang sangat besar dengan kecepatan transmisi mencapai gigabit-per detik dan menghantarkan informasi jarak jauh tanpa pengulangan
2. Biaya pemasangan dan pengoperasian yang rendah serta tingkat keamanan yang lebih tinggi
3. Ukuran kecil dan ringan, sehingga hemat pemakaian ruang
4. Imun, kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik dan gangguan gelombang radio
5. Non-Penghantar, tidak ada tenaga listrik dan percikan api
6. Tidak berkarat

Kabel Serat Optik

Secara garis besar kabel serat optik terdiri dari 2 bagian utama, yaitu cladding dan core ^[4]. Cladding adalah selubung dari inti (core). Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam core lagi.

Bagian-bagian serat optik jenis single mode

Dalam aplikasinya serat optik biasanya diselubungi oleh lapisan resin yang disebut dengan jacket, biasanya berbahan plastik. Lapisan ini dapat menambah kekuatan untuk kabel serat optik, walaupun tidak memberikan peningkatan terhadap sifat gelombang pandu optik pada kabel tersebut. Namun lapisan resin ini dapat menyerap cahaya dan mencegah kemungkinan terjadinya kebocoran cahaya yang keluar dari selubung inti. Serta hal ini dapat juga mengurangi cakap silang (cross talk) yang mungkin terjadi^[2].
Pembagian serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan :
1. Berdasarkan mode yang dirambatkan^[5] :

• Single mode : serat optik dengan inti (core) yang sangat kecil (biasanya sekitar 8,3 mikron), diameter intinya sangat sempit mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding selongsong (cladding). Bahagian inti serat optik single-mode terbuat dari bahan kaca silika (SiO2) dengan sejumlah kecil kaca Germania (GeO2) untuk meningkatkan indeks biasnya. Untuk mendapatkan performa yang baik pada kabel ini, biasanya untuk ukuran selongsongnya adalah sekitar 15 kali dari ukuran inti (sekitar 125 mikron). Kabel untuk jenis ini paling mahal, tetapi memiliki pelemahan (kurang dari 0.35dB per kilometer), sehingga memungkin kecepatan yang sangat tinggi dari jarak yang sangat jauh. Standar terbaru untuk kabel ini adalah ITU-T G.652D, dan G.657^[6].
• Multi mode  : serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini.

2. Berdasarkan indeks bias core^[3] :

• Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen.
• Graded indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan.

Kabel serat optik

Pelemahan

Pelemahan (Attenuation) cahaya sangat penting diketahui terutama dalam merancang sistem telekomunikasi serat optik itu sendiri. Pelemahan cahaya dalam serat optik adalah adanya penurunan rata-rata daya optik pada kabel serat optik, biasanya diekspresikan dalam decibel (dB) tanpa tanda negatif. Berikut ini beberapa hal yang menyumbang kepada pelemahan cahaya pada serat optik^[7]:

1. Penyerapan (Absorption)
   Kehilangan cahaya yang disebabkan adanya kotoran dalam serat optik.
2. Penyebaran (Scattering)
3. Kehilangan radiasi (radiative losses)

Reliabilitas dari serat optik dapat ditentukan dengan satuan BER (Bit error rate). Salah satu ujung serat optik diberi masukan data tertentu dan ujung yang lain mengolah data itu. Dengan intensitas laser yang rendah dan dengan panjang serat mencapai beberapa km, maka akan menghasilkan kesalahan. Jumlah kesalahan persatuan waktu tersebut dinamakan BER. Dengan diketahuinya BER maka, Jumlah kesalahan pada serat optik yang sama dengan panjang yang berbeda dapat diperkirakan besarnya.

Kode warna pada kabel serat optik

Selubung luar

Dalam standarisasinya kode warna dari selubung luar (jacket) kabel serat optik jenis Patch Cord adalah sebagai berikut:

Warna selubung luar/jacket	Artinya
Kuning	serat optik single-mode
Oren	serat optik multi-mode
Aqua	Optimal laser 10 giga 50/125 mikrometer serat optik multi-mode
Abu-Abu	Kode warna serat optik multi-mode, yang tidak digunakan lagi
Biru	Kadang masih digunakan dalam model perancangan

Konektor

Pada kabel serat optik, sambungan ujung terminal atau disebut juga konektor, biasanya memiliki tipe standar seperti berikut:

1. FC (Fiber Connector): digunakan untuk kabel single mode dengan akurasi yang sangat tinggi dalam menghubungkan kabel dengan transmitter maupun receiver. Konektor ini menggunakan sistem drat ulir dengan posisi yang dapat diatur, sehingga ketika dipasangkan ke perangkat lain, akurasinya tidak akan mudah berubah.
2. SC (Subsciber Connector): digunakan untuk kabel single mode, dengan sistem dicabut-pasang. Konektor ini tidak terlalu mahal, simpel, dan dapat diatur secara manual serta akurasinya baik bila dipasangkan ke perangkat lain.
3. ST (Straight Tip): bentuknya seperti bayonet berkunci hampir mirip dengan konektor BNC. Sangat umum digunakan baik untuk kabel multi mode maupun single mode. Sangat mudah digunakan baik dipasang maupun dicabut.
4. Biconic: Salah satu konektor yang kali pertama muncul dalam komunikasi fiber optik. Saat ini sangat jarang digunakan.
5. D4: konektor ini hampir mirip dengan FC hanya berbeda ukurannya saja. Perbedaannya sekitar 2 mm pada bagian ferrule-nya.
6. SMA: konektor ini merupakan pendahulu dari konektor ST yang sama-sama menggunakan penutup dan pelindung. Namun seiring dengan berkembangnya ST konektor, maka konektor ini sudah tidak berkembang lagi penggunaannya.
7. E200

Selanjutnya jenis-jenis konektor tipe kecil:

1. LC
2. SMU
3. SC-DC

Selain itu pada konektor tersebut biasanya menggunakan warna tertentu dengan maksud sebagai berikut:

Warna Konektor		Arti	Keterangan
Biru		Physical Contact (PC), 0°	yang paling umum digunkan untuk serat optik single-mode.
Hijau		Angle Polished (APC), 8°	sudah tidak digunakan lagi untuk serat optik multi-mode
Hitam		Physical Contact (PC), 0°
Abu-abu,	Krem	Physical Contact (PC), 0°	serat optik multi-mode
Putih		Physical Contact (PC), 0°
Merah			Penggunaan khusus

Referensi

1. ^ Agrawal, G.P., 2002, Fiber-optic communication systems, Ed. 3, New-York: John Wiley & Sons, Inc.
2. ^ ^{a b} Hecht, Jeff, 1999, The Story of Fiber Optics, Ed. 4, Oxford University Press.
3. ^ ^{a b} Keiser, Gerard, (2000), Optical Fiber Communication, 3rd ed., McGraw-Hill, Singapore, ISBN 0-07-116468-5.
4. ^ Marcatili, E.A.J., Objectives of early fibers: Evolution of fiber types, in S.E. Miller and A.G. Chynoweth, eds., Optical Fiber Telecommunication, Academic, New York, 1979.
5. ^ Corning
6. ^ Oliviero, Andrew, and Woodward, Bill, (2009), Cabling: the complete guide to copper and fiber-optic networking, Indianapolis:Wiley Publishing, Inc., ISBN 978-0-470-47707-6.
7. ^ Snyder, A.W., & Love, J.D., 1983, Optical waveguide Theory, New York: Chapman & Hall.

Read more »

Posted in: Artikel Fisika

Carbon Nanotubes (CNT)

Sejarah Penemuan CNT
Karbon nanotube  ditemukan pada tahun 1991 oleh ilmuan Jepang Sumio Iijima (Iijima, 1991). Karbon nanotube  merupakan molekul karbon berbentuk silinder dan termasuk ke dalam kelompok fullerene. Kelompok fullerene yang lain adalah buckyball (C60) yang berbentuk bola. Karbon nanotube  yang ideal terbentuk dari sebuah lembaran ikatan karbon seperti grafit yang dilengkungkan membentuk silinder. Selanjutnya pada masing-masing ujungnya ditutup dengan setengah buckyball. Karena berbentuk silender, maka karbon nanotube  disebut juga sebagai buckytube.
Istilah nanotube  muncul karena ukuran diameternya yang mempunyai orde nanometer dengan panjang beberapa centimeter. Rasio panjang dan diameter ini menyebabkan seakan-akan karbon nanotube  berdimensi satu.
Ada dua tipe umum karbon nanotube, yaitu single-walled nanotube (SWNT) dan multi-walled nanotube (MWNT). SWNT terbentuk dari sebuah lembaran grafit yang dilengkungkan. Sebuah SWNT terdiri dari dua bagian yang mempunyai sifat fisis dan kimia yang berbeda. Bagian pertama adalah bagian sisi dinding silinder dan bagian lain adalah ujung-ujung silinder. MWNT terbentuk dari gabungan beberapa SWNT dengan diameter yang berbeda-beda. Panjang dan diameter MWNT sangat berbeda dengan SWNT, sehingga sifat fisis dan kimianya pun akan sangat berbeda. Sifat elektrik, molekul, dan struktur karbon nanotube ditentukan struktur satu dimensinya

Aplikasi
Desalinasi

Read more »

Posted in: Artikel Fisika

Laser

Laser (singkatan dari bahasa Inggris: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, biasanya dalam bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun dapat lihat dengan mata normal, melalui proses pancaran terstimulasi. Pancaran laser biasanya tunggal, memancarkan foton dalam pancaran koheren. Laser juga dapat dikatakan efek dari mekanika kuantum.

Dari kiri ke kanan: sinar gamma, Sinar X, sinar ultraviolet, spektrum tampak, sinar infrared, gelombang mikro, gelombang radio.

Dalam teknologi laser, cahaya yang koheren menunjukkan suatu sumber cahaya yang memancarkan panjang gelombang yang diidentifikasi dari frekuensi yang sama, beda fasa yang konstan[1] dan polarisasinya. Selanjutnya untuk menghasilkan sebuah cahaya yang koheren dari medium lasing adalah dengan mengontrol kemurnian, ukuran, dan bentuknya. Keluaran yang berkelanjutan dari laser dengan amplituda-konstan (dikenal sebagai CW atau gelombang berkelanjutan), atau detak, adalah dengan menggunakan teknik Q-switching, modelocking, atau gain-switching.

Dalam operasi detak, dimana sejumlah daya puncak yang lebih tinggi dapat dicapai. Sebuah medium laser juga dapat berfungsi sebagai penguat optik ketika di-seed dengan cahaya dari sumber lainnya. Sinyal yang diperkuat dapat menjadi sangat mirip dengan sinyal input dalam istilah panjang gelombang, fasa, dan polarisasi; Ini tentunya penting dalam telekomunikasi serat optik.

Sumber cahaya umum, seperti bola lampu incandescent, memancarkan foton hampir ke seluruh arah, biasanya melewati spektrum elektromagnetik dari panjang gelombang yang luas. Sifat koheren sulit ditemui pada sumber cahaya atau incoherens; dimana terjadi beda fasa yang tidak tetap antara foton yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Secara kontras, laser biasanya memancarkan foton dalam cahaya yang sempit, terpolarisasi, sinar koheren mendekati monokromatik, terdiri dari panjang gelombang tunggal atau satu warna.

Beberapa jenis laser, seperti laser dye dan laser vibronik benda-padat (vibronic solid-state lasers) dapat memproduksi cahaya lewat jangka lebar gelombang; properti ini membuat mereka cocok untuk penciptaan detak singkat sangat pendek dari cahaya, dalam jangka femtodetik (10-15 detik). Banyak teori mekanika kuantum dan termodinamika dapat digunakan kepada aksi laser, meskipun nyatanya banyak jenis laser ditemukan dengan cara trial and error.
Sinar laser di atas kabut udara dan di kaca mobil
Daftar isi
[sembunyikan]

* 1 Aplikasi
* 2 Referensi
* 3 Lihat pula
* 4 Pranala luar

[sunting] Aplikasi
Simbol laser untuk peringatan/pemberitahuan

Sejak diperkenalkannya laser pada tahun 1960, sebagai sebuah penyelesaian suatu masalah[2], maka dalam perkembangan berikutnya laser telah digunakan secara meluas, dalam bermacam-macam aplikasi modern, termasuk dalam bidang optik, elektronik, optoelektronik, teknologi informasi, sains, kedokteran, industri, dan militer. Secara umum, laser dianggap suatu pencapaian teknologi yang paling berpengaruh dalam abad ke-20.

Umumnya laser beroperasi dalam spektrum tampak pada frekuensi sekitar 1014 Hertz-15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro. Pada awalnya peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah. Sinar laser yang dihasilkan belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meter.
Peragaan peralatan Laser Helium-Neon di Laboratorium Kastler-Brossel dari Universitas Pierre and Marie Curie.

Peragaan peralatan Laser Helium-Neon di Laboratorium Kastler-Brossel dari Universitas Pierre and Marie Curie.

Beberapa kelebihan laser diantaranya adalah kekuatan daya keluarannya yang amat tinggi sangat diminati untuk beberapa applikasinya. Namun demikian laser dengan daya yang rendah sekalipun (beberapa miliwatt) yang digunakan dalam pemancaran, masih dapat membahayakan penglihatan manusia, karena pancaran cahaya laser dapat mengakibatkan mata seseorang yang terkena mengalami kebutaan dalam sesaat atau tetap.
[sunting] Referensi

1. ^ Conceptual physics, Paul Hewitt, 2002
2. ^ Charles H. Townes (2003). "The first laser". di dalam Laura Garwin and Tim Lincoln. A Century of Nature: Twenty-One Discoveries that Changed Science and the World. University of Chicago Press. hlm. 107–12. ISBN 0-226-28413-1. http://www.press.uchicago.edu/Misc/Chicago/284158_townes.html. Diakses pada 2 Februari 2008.

Read more »

Posted in: Artikel Fisika

Tetes Minyak Milikan

Percobaan Millikan

Percobaan Millikan atau dikenal pula sebagai Percobaan oil-drop (1909) saat itu dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron. Rober Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektroda. Dengan mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari satu elektron: 1.602 × 10−19 coulomb (satuan SI untuk muatan listrik).

Tahun 1923, Millikan mendapat sebagian hadiah Nobel bidang fisika akibat percobaannya ini. Eksperimen ini sejak saat itu sering kali diulang-coba dari generasi ke generasi dari siswa-siswa bidang fisika, walaupun demikian agak sulit dan mahal untuk melakukan eksperimen ini dengan tepat.

 

MODEL ATOM TETES MINYAK

MODEL ATOM TETES MINYAK

Joseph John Thomson (1856-1940)

Penemu Elektron

Penemuan electron atas jasa William Crookes (1875) yang disempurnakan oleh J.J. Thomson dan R. Milikan, memberikan bukti ketidaksempurnaan model atom Dalton. J.J. Thompson memperinci model atom Dalton. Dikemukakannya bahwa “Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamnya tersebar muatan negatif electron. Cara yang populer untuk menggambarkan model ini adalah dengan menganggap elektron sebagai kismis di dalam roti proton, sehingga model ini diberi nama model roti kismis.

Percobaan tabung sinar katoda pertama kali dilakukan William Crookes (1875). Hasil eksperimennya adalah ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katoda menuju ke anoda yang disebut sinar katoda.

George Johnstone Stoney (1891) yang memberikan nama sinar katoda disebut “elektron”. Kelemahan dari Stoney tidak dapat menjelaskan pengertian atom dalam suatu unsur memiliki sifat yang sama sedangkan unsur yang berbeda akan memiliki sifat berbeda, padahal keduanya sama-sama memiliki elektron.

Antoine Henri Becquerel (1896) menentukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur Radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron.

Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katoda. Hasil percobaannya membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik.

Gambar 1

Gambar 2

Gambar 3

Eksperimen pertama yang menunjukkan adanya electron dilakukan seorang ahli fisika bangsa inggris yang bernama J.J. Thomson sekitar tahun 1900. Ia mengamati dua pelat elektroda dalam tabung vakum. Ketika dua pelat elektroda tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan tinggi, dari elektroda negative (katoda) menjalar sinar menuju elektroda positif (anoda). Sinar yang keluar dari katoda itu disebut sinar katoda dan tabung vakum tadi dinamakan tabung sinar katoda. Sinar katoda tidak terlihat oleh mata, tetapi keberadaannya dapat diketahui karena mampu memendarkan ZnS yang terdapat pada kaca dinding tabung sinar katoda (Gambar 1).

Sinar katoda dibelokkan oleh muatan medan magnet kearah kutub positif (Gambar 2) dan tarik menarik kearah kutub negative (Gambar 3). Fakta ini menjadi landasan bagi Thomson untuk menyimpulkan bahwa sinar katoda sebagai sebagai arus partikel yang bermuatan negative, yang dinamakan electron.

Berdasarkan besarnya simpangan sinar katode dalam medan listrik, Thomson dapat menentukan nisbah muatan terhadap massa (nilai e/m) dar partikel katode yaitu sebesar :

Robert Andrews Millikan (1909)

Setelah harga e/m untuk elektron diketahui dari eksperimen tabung sinar katoda, selanjutnya diperlukan percobaan lain untuk menentukannilai e dan m. Jika salah satu nilai tersebut diketahui maka nilai yang lain dapat ditentukan. Pada tahun 1909, Robert Andrews Millikan dapat memecahkan dilema tersebut melalui eksperimennya yaitu Eksperimen Tetes Millikan.

Percobaan tetes minyak milikan dilakukan sebagai berikut :

1.    Dengan menggunakan alat penyemprot, minyak disemprotkan sehingga membentuk tetesan-tetesan kecil. Sebagian tetes minyak akan melewati lubang pada pelat atas dan jatuh karena tarikan grafitasi

2.    Dengan menggunakan teropong, diameter tetes minyak dapat ditentukan, sehingga massa minyak dapat diketahui

3.    Radiasi sinar X akan mengionkan gas di dalam silinder. Ionisasi akan menghasilkan elektron. Elektron tersebut akan  melekat pada tetes minyak, sehingga tetes minyak menjadi bermuatan listrik negatif. Ada yang menyerap satu,dua, atau lebih elektron. Jika pelat logam tidak diberi beda potansia, tetes-tetes minyak tetap jatuh karena pengaruh grafitasi

4.    Jika pelat logam diberi beda potensial dengan pelat bawah sebagai kutub negatif, maka tetes minyak yang bermuatan negatif akan mengalami gaya tolak listrik. Sesuai dengan hukum coloumb, tetes minyak yang mengikat lebih banyak elektron akan tertolak lebih kuat. Pergerakan tetes minyak dapat menggunakan teropong. Dengan mengatur beda potensial, tetes minyak dibuat mengambang. dalam keadaan seperti itu berarti gaya tarik grafitasi sama dengan gaya tolak listrik

5.    Melalui percobaan tersebut, Milikan menemukan bahwa muatan tetes-tetes minyak selalu merupakan kelipatan bulat dari suatu muatan tertentu, yaitu 1,602 x 10-19 coloumb. Millikan menyimpulkan bahwa muatan tersebut adalah muatan dari satu elektron. Perbedaan muatan antar tetesan terjadi karena satu tetesan dapat mengikat 1,2,3 atau lebih elektron

Dengan telah diketahuinya muatan elektron, maka dapat ditentukan massa elektron (m) yaitu dengan membagi nisbah muatan terhadap massa (nilai e/m dari percobaan tabung sinar katoda) dengan muatan elektron.

Read more »

Posted in: Artikel Fisika