Bagi masyarakat awam,
kata radiasi selalu dihubungkan dengan bom atom, kecelakaan Pembangkit Listrik
Tenaga Nuklir (PLTN), limbah radioaktif, serta penyebab timbulnya penyakit
kanker. Mereka juga cenderung merasa cemas dan takut terhadap radiasi, tetapi tidak
ingin memahami radiasi secara obyektif. Jika mereka ditanya tentang darimana
mereka mendapat informasi tentang radiasi, sebagian besar akan menjawab bahwa
mereka memperoleh informasi tersebut dari surat kabar, televisi, atau majalah.
Media massa tersebut pada umumnya jarang berusaha untuk mendidik para pembaca
atau pemirsanya dengan mengungkapkan fakta; sebagian besar hanya mengungkapkan
informasi tentang bahaya radiasi atau informasi lain yang bersifat sensasi.
Bagi media massa seringkali berlaku ungkapan bahwa berita baik bukanlah berita;
berita buruk barulah berita. Karena itu, pendapat sebagian besar masyarakat
tentang radiasi didasarkan pada bahaya radiasi yang berasal dari ledakan bom
atom yang terjadi di Nagasaki dan Hiroshima, atau kecelakaan nuklir di PLTN
Chernobyl. Seringkali mereka tidak dapat membedakan antara bahaya radiasi
akibat kecelakaan tersebut dengan radiasi yang mereka peroleh dalam kegiatan
sehari-hari, misalnya radiasi yang berasal dari pemeriksaan kesehatan atau
radiasi yang berasal dari lingkungan.
Dalam fisika, radiasi
mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau
melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awam sering
menghubungkan kata radiasi ionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi pada senjata
nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif), tetapi juga dapat merujuk kepada
radiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya
tampak, sinar ultra violet, dan X-ray), radiasi akustik, atau untuk proses lain
yang lebih jelas. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi memancarkan
(yaitu, bergerak ke luar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber.
geometri ini secara alami mengarah pada sistem pengukuran dan unit fisik yang
sama berlaku untuk semua jenis radiasi. Beberapa radiasi dapat berbahaya.
Radiasi juga dapat
diartikan sebagai energi yang dipancarkan dalam bentuk partikel atau gelombang.
Pengertian tentang radiasi dan gelombang dapat dijelaskan pada kejadian
berikut.
Salah satu
karakteristik dari semua radiasi adalah radiasi mempunyai panjang gelombang,
yaitu jarak dari suatu puncak gelombang ke puncak gelombang berikutnya.
Radiasi terdiri dari
beberapa jenis, dan setiap jenis radiasi tersebut memiliki panjang gelombang
masing-masing. Ditinjau dari massanya,
radiasi dapat dibagi menjadi radiasi elektromagnetik dan radiasi partikel.
Radiasi elektromagnetik adalah radiasi yang tidak memiliki massa. Radiasi ini
terdiri dari gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya tampak,
sinar-X, sinar gamma dan sinar kosmik. Radiasi partikel adalah radiasi berupa
partikel yang memiliki massa, misalnya partikel beta, alfa dan neutron.
Jika ditinjau dari
"muatan listrik"nya, radiasi dapat dibagi menjadi radiasi pengion dan
radiasi non-pengion. Radiasi pengion adalah radiasi yang apabila menumbuk atau
menabrak sesuatu, akan muncul partikel bermuatan listrik yang disebut ion.
Peristiwa terjadinya ion ini disebut ionisasi. Ion ini kemudian akan
menimbulkan efek atau pengaruh pada bahan, termasuk benda hidup. Radiasi
pengion disebut juga radiasi atom atau radiasi nuklir. Termasuk ke dalam
radiasi pengion adalah sinar-X, sinar gamma, sinar kosmik, serta partikel beta,
alfa dan neutron. Partikel beta, alfa dan neutron dapat menimbulkan ionisasi
secara langsung. Meskipun tidak memiliki massa dan muatan listrik, sinar-X,
sinar gamma dan sinar kosmik juga termasuk ke dalam radiasi pengion karena
dapat menimbulkan ionisasi secara tidak langsung. Radiasi non-pengion adalah
radiasi yang tidak dapat menimbulkan ionisasi. Termasuk ke dalam radiasi
non-pengion adalah gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya tampak
dan ultraviolet.
Radiasi
pengion banyak menjanjikan manfaat bagi umat manusia, walaupun
demikian kita harus waspada terhadap risikonya. Sebagai contoh, matahari
memancarkan segala jenis radiasi, termasuk radiasi inframerah (panas), radiasi
cahaya tampak dan radiasi ultraviolet. Radiasi-radiasi tersebut merupakan
bagian dari kehidupan sehari-hari, dan kita tidak dapat hidup tanpa
radiasi-radiasi tersebut. Namun, kita juga harus menyadari bahwa setiap radiasi
alamiah dapat berakibat buruk. Terlalu banyak inframerah dapat menyebabkan
benda terbakar. Terlalu banyak cahaya tampak dapat menyebabkan kebutaan, dan
terlalu banyak ultraviolet dapat mengakibatkan kanker kulit atau kulit
terbakar.
Masyarakat awam sering
mendengar atau mengalami pemeriksaan kesehatan menggunakan sinar-X.
Sinar-X digunakan dalam bidang kedokteran untuk menggambarkan rangka tubuh
manusia dan struktur tubuh bagian dalam, mendeteksi benda-benda asing dalam
tubuh, tulang patah, serta beberapa penyakit, misalnya tuberkolosis (TBC) dan
pembengkakan jantung.
Namun, bila tidak
digunakan secara hati-hati, sinar-X dapat meningkatkan risiko kanker dan bahkan
dapat mengakibatkan kematian pasien. Akan tetapi, sifat-sifat radiasi pengion
dan cara untuk meminimalkan jumlah dosis yang
diterima dari penyinaran radiasi sinar-X telah dipahami. Karena itu, tak ada
lagi alasan untuk takut terhadap penyinaran sinar-X, sepanjang digunakan secara
tepat. Kita dapat meminimalkan pemakaian yang tidak tepat melalui pendidikan,
pelatihan dan penegakan hukum atau aturan dan ketentuan yang berlaku. Semua
radiasi pengion dapat digunakan secara luas untuk keperluan yang bermanfaat
dengan tingkat keamanan yang tinggi.
Jika suatu inti tidak
stabil, maka inti mempunyai kelebihan energi. Inti itu tidak dapat bertahan,
suatu saat inti akan melepaskan kelebihan energi tersebut dan mungkin
melepaskan satu atau dua atau lebih partikel atau gelombang sekaligus.
Setiap inti yang tidak
stabil akan mengeluarkan energi atau partikel radiasi yang berbeda. Pada
sebagian besar kasus, inti melepaskan energi elektromagnetik yang disebut
radiasi gamma, yang dalam banyak hal mirip dengan sinar-X. Radiasi gamma
bergerak lurus dan mampu menembus sebagian besar bahan yang dilaluinya. Dalam
banyak kasus, inti juga melepaskan radiasi beta. Radiasi beta lebih mudah untuk
dihentikan. Seng atap atau kaca jendela dapat menghentikan radiasi beta. Bahkan
pakaian yang kita pakai dapat melindungi dari radiasi beta. Unsur-unsur
tertentu, terutama yang berat seperti uranium, radium dan plutonium, melepaskan
radiasi alfa. Radiasi alfa dapat dihalangi seluruhnya dengan selembar kertas.
Radiasi alfa tidak dapat menembus kulit kita. Radiasi alfa sangat berbahaya
hanya jika bahan-bahan yang melepaskan radiasi alfa masuk kedalam tubuh kita.
Sinar-X merupakan jenis
radiasi yang paling banyak ditemukan dalam kegiatan sehari-hari. Semua sinar-X
di bumi ini dibuat oleh manusia dengan menggunakan peralatan listrik tegangan
tinggi. Alat pembangkit sinar-X dapat dinyalakan dan dimatikan. Jika tegangan
tinggi dimatikan, maka tidak akan ada lagi radiasi. Sinar-X dapat menembus bahan,
misalnya jaringan tubuh, air, kayu atau besi, karena sinar-X mempunyai panjang
gelombang yang sangat pendek. Sinar-X hanya dapat ditahan secara efektif oleh
bahan yang mempunyai kerapatan tinggi, misalnya timah hitam (Pb) atau beton
tebal.
Radiasi gamma mempunyai
sifat yang serupa dengan sinar-X, namun radiasi gamma berasal dari inti atom.
Karena berasal dari inti atom, radiasi gamma akan memancar secara
terus-menerus, dan tidak dapat dinyalakan atau dimatikan seperti halnya
sinar-X. Radiasi gamma yang terdapat di alam terutama berasal dari bahan-bahan
radioaktif alamiah, seperti radium atau kalium radioaktif. Beberapa inti atom
yang dapat memancarkan radiasi gamma juga dapat dibuat oleh manusia.
Radiasi
ionisasi
Beberapa jenis radiasi
memiliki energi yang cukup untuk mengionisasi partikel. Secara umum, hal ini
melibatkan sebuah elektron yang 'terlempar' dari cangkang atom elektron, yang
akan memberikan muatan (positif). Hal ini sering mengganggu dalam sistem
biologi, dan dapat menyebabkan mutasi dan kanker.
Tiga jenis utama
radiasi ditemukan oleh Ernest Rutherford, Alfa, Beta, dan sinar gamma. radiasi
tersebut ditemukan melalui percobaan sederhana, Rutherford menggunakan sumber
radioaktif dan menemukan bahwa sinar menghasilkan memukul tiga daerah yang
berbeda. Salah satu dari mereka menjadi positif, salah satu dari mereka
bersikap netral, dan salah satu dari mereka yang negatif. Dengan data ini,
Rutherford menyimpulkan radiasi yang terdiri dari tiga sinar. Beliau memberi
nama yang diambil dari tiga huruf pertama dari abjad Yunani yaitu alfa, beta,
dan gamma.
- Radiasi alpha (α)
Partikel Alpha
(dinamakan sesuai huruf pertama pada abjad Yunani, α) adalah bentuk radiasi
partikel yang sangat menyebabkan ionisasi, dan kemampuan penetrasinya rendah.
Partikel tersebut terdiri dari dua buah proton dan dua buah neutron yang
terikat menjadi sebuah partikel yang identik dengan nukleus helium, dan
karenanya dapat ditulis juga sebagai He2+.
Partikel Alpha
dipancarkan oleh nuklei yang radioaktif seperti uranium atau radium dalam
proses yang disebut dengan peluruhan alpha. Kadang-kadang proses ini membuat
nukleus berada dalam excited state dan akan memancarkan sinar gamma untuk
membuang energi yang lebih.
Setelah partikel alpha
dipancarkan, massa atom elemen yang memancarkan akan turun kira-kira sebesar 4
amu. Ini dikarenakan oleh hilangnya 4 nukleon. Nomor atom dari atom yang
bersangkutan turun 2, karena hilangnya 2 proton dari atom tersebut,
menjadikannya elemen yang baru. Contohnya adalah radium yang menjadi gas radon
karena peluruhan alpha.
Peluruhan Alpha adalah
jenis peluruhan radioaktif di mana inti atom memancarkan partikel alpha, dan
dengan demikian mengubah (atau 'meluruh') menjadi atom dengan nomor massa 4
kurang dan nomor atom 2 kurang.
Namun, karena massa
partikel yang tinggi sehingga memiliki sedikit energi dan jarak yang rendah,
partikel alfa dapat dihentikan dengan selembar kertas (atau kulit).
- Radiasi beta (β)
Partikel Beta adalah
elektron atau positron yang berenergi tinggi yang dipancarkan oleh beberapa
jenis nukleus radioaktif seperti kalium-40. Partikel beta yang dipancarkan
merupakan bentuk radiasi yang menyebabkan ionisasi, yang juga disebut sinar
beta. Produksi partikel beta disebut juga peluruhan beta.
Peluruhan beta adalah
jenis peluruhan radioaktif di mana partikel beta (elektron atau positron)
dipancarkan. Radiasi beta-minus (β⁻) terdiri dari sebuah
elektron yang penuh energi. radiasi ini kurang terionisasi daripada alfa,
tetapi lebih daripada sinar gamma. Elektron seringkali dapat dihentikan dengan
beberapa sentimeter logam. radiasi ini terjadi ketika peluruhan neutron menjadi
proton dalam nukleus, melepaskan partikel beta dan sebuah antineutrino.
Radiasi beta plus (β+)
adalah emisi positron. Jadi, tidak seperti β⁻,
peluruhan β+ tidak dapat terjadi dalam isolasi, karena memerlukan energi, massa
neutron lebih besar daripada massa proton. peluruhan β+ hanya dapat terjadi di
dalam nukleus ketika nilai energi yang mengikat dari nukleus induk lebih kecil
dari nukleus. Perbedaan antara energi ini masuk ke dalam reaksi konversi proton
menjadi neutron, positron dan antineutrino, dan ke energi kinetik dari
partikel-partikel
- Radiasi gamma (γ)
Sinar gama (Sinar
gamma; seringkali dinotasikan dengan huruf Yunani gamma, γ) adalah sebuah bentuk
berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau
proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron.
Sinar gama membentuk
spektrum elektromagnetik energi-tertinggi. Mereka seringkali didefinisikan
bermulai dari energi 10 keV/ 2,42 EHz/ 124 pm, meskipun radiasi elektromagnetik
dari sekitar 10 keV sampai beberapa ratus keV juga dapat menunjuk kepada sinar
X keras. Penting untuk diingat bahwa tidak ada perbedaan fisikal antara sinar
gama dan sinar X dari energi yang sama -- mereka adalah dua nama untuk radiasi
elektromagnetik yang sama, sama seperti sinar matahari dan sinar bulan adalah
dua nama untuk cahaya tampak. Namun, gama dibedakan dengan sinar X dari sumber
mereka. Sinar gama adalah istilah untuk radiasi elektromagnetik energi-tinggi
yang diproduksi oleh transisi energi karena percepatan elektron. Karena
beberapa transisi elektron memungkinkan untuk memiliki energi lebih tinggi dari
beberapa transisi nuklir, ada tumpang-tindih antara apa yang kita sebut sinar
gama energi rendah dan sinar-X energi tinggi.
Sinar gama merupakan
sebuah bentuk radiasi mengionisasi; mereka lebih menembus dari radiasi alfa
atau beta (keduanya bukan radiasi elektromagnetik), tapi kurang mengionisasi. Perlindungan untuk
sinar γ membutuhkan banyak massa. Bahan yang digunakan untuk perisai harus
diperhitungkan bahwa sinar gama diserap lebih banyak oleh bahan dengan nomor
atom tinggi dan kepadatan tinggi. Juga, semakin tinggi energi sinar gama, makin
tebal perisai yang dibutuhkan. Bahan untuk menahan sinar gama biasanya
diilustrasikan dengan ketebalan yang dibutuhkan untuk mengurangi intensitas
dari sinar gama setengahnya. Misalnya, sinar gama yang membutuhkan 1 cm (0,4
inci) "lead" untuk mengurangi intensitasnya sebesar 50% jujga akan
mengurangi setengah intensitasnya dengan konkrit 6 cm (2,4 inci) atau debut
paketan 9 cm (3,6 inci).
Sinar gama dari fallout
nuklir kemungkinan akan menyebabkan jumlah kematian terbesar dalam penggunaan
senjata nuklir dalam sebuah perang nuklir. Sebuah perlindungan fallout yang
efektif akan mengurangi terkenanya manusia 1000 kali.
Sinar gama memang
kurang mengionisasi dari sinar alfa atau beta. Namun, mengurangi bahaya
terhadap manusia membutuhkan perlindungan yang lebih tebal. Mereka menghasilkan
kerusakan yang mirip dengan yang disebabkan oleh sinar-X, seperti terbakar,
kanker, dan mutasi genetika.
Dalam hal ionisasi,
radiasi gama berinteraksi dengan bahan melalui tiga proses utama: efek
fotoelektrik, penyebaran Compton, dan produksi pasangan.
Radiasi gamma atau
sinar gamma adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang
diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya
seperti penghancuran elektron-positron. Radiasi gamma terdiri dari foton dengan
frekuensi lebih besar dari 1019 Hz. Radiasi gamma bukan elektron atau neutron
sehingga tidak dapat dihentikan hanya dengan kertas atau udara, penyerapan
sinar gamma lebih efektif pada materi dengan nomor atom dan kepadatan yang
tinggi. Bila sinar gamma bergerak melewati sebuah materi maka penyerapan
radiasi gamma proporsional sesuai dengan ketebalan permukaan materi tersebut.
Radiasi
Non-ionisasi
Radiasi non-ionisasi,
sebaliknya, mengacu pada jenis radiasi yang tidak membawa energi yang cukup per
foton untuk mengionisasi atom atau molekul. Ini terutama mengacu pada bentuk
energi yang lebih rendah dari radiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio,
gelombang mikro, radiasi terahertz, cahaya inframerah, dan cahaya yang tampak).
Dampak dari bentuk radiasi pada jaringan hidup hanya baru-baru ini telah
dipelajari. Alih-alih membentuk ion berenergi ketika melewati materi, radiasi
elektromagnetik memiliki energi yang cukup hanya untuk mengubah rotasi, getaran
atau elektronik konfigurasi valensi molekul dan atom. Namun demikian, efek
biologis yang berbeda diamati untuk berbagai jenis radiasi non-ionisasi
- Radiasi Neutron
Radiasi Neutron adalah
jenis radiasi non-ion yang terdiri dari neutron bebas. Neutron ini bisa
mengeluarkan selama baik spontan atau induksi fisi nuklir, proses fusi nuklir,
atau dari reaksi nuklir lainnya. Ia tidak mengionisasi atom dengan cara yang
sama bahwa partikel bermuatan seperti proton dan elektron tidak (menarik
elektron), karena neutron tidak memiliki muatan. Namun, neutron mudah bereaksi
dengan inti atom dari berbagai elemen, membuat isotop yang tidak stabil dan
karena itu mendorong radioaktivitas dalam materi yang sebelumnya
non-radioaktif. Proses ini dikenal sebagai aktivasi neutron.
- Radiasi elektromagnetik
Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet
yang berisolasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari suatu tempat
ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi
elektromagnetik.
Gelombang
elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz. Gelombang elektromagnetik
termasuk gelombang transversal.
Setiap muatan listrik
yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Ketika kawat menghantarkan
arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama
dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat
bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai
gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang,
dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui
sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan
frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hf, di
mana E adalah energi foton, h ialah konstanta
Planck — 6.626 × 10 −34 J·s — dan f adalah
frekuensi gelombang. Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton =
hf.
Radiasi elektromagnetik
mengambil bentuk gelombang yang menyebar dalam udara kosong atau dalam materi.
Radiasi EM memiliki komponen medan listrik dan magnetik yang berosilasi pada
fase saling tegak lurus dan ke arah propagasi energi. Radiasi elektromagnetik
diklasifikasikan ke dalam jenis menurut frekuensi gelombang, jenis ini termasuk
(dalam rangka peningkatan frekuensi): gelombang radio, gelombang mikro, radiasi
terahertz, radiasi inframerah, cahaya yang terlihat, radiasi ultraviolet,
sinar-X dan sinar gamma. Dari jumlah tersebut, gelombang radio memiliki panjang
gelombang terpanjang dan sinar gamma memiliki terpendek. Sebuah jendela kecil
frekuensi, yang disebut spektrum yang dapat dilihat atau cahaya, yang dilihat
dengan mata berbagai organisme, dengan variasi batas spektrum sempit ini. EM
radiasi membawa energi dan momentum, yang dapat disampaikan ketika berinteraksi
dengan materi.
- Cahaya
Cahaya adalah radiasi
elektromagnetik dari panjang gelombang yang terlihat oleh mata manusia (sekitar
400-700 nm), atau sampai 380-750 nm. Lebih luas lagi, fisikawan menganggap
cahaya sebagai radiasi elektromagnetik dari semua panjang gelombang, baik yang
terlihat maupun tidak.
- Radiasi termal
Radiasi termal adalah
proses dimana permukaan benda memancarkan energi panas dalam bentuk gelombang
elektromagnetik. radiasi infra merah dari radiator rumah tangga biasa atau
pemanas listrik adalah contoh radiasi termal, seperti panas dan cahaya yang
dikeluarkan oleh sebuah bola lampu pijar bercahaya. Radiasi termal dihasilkan
ketika panas dari pergerakan partikel bermuatan dalam atom diubah menjadi
radiasi elektromagnetik. Gelombang frekuensi yang dipancarkan dari radiasi
termal adalah distribusi probabilitas tergantung hanya pada suhu, dan untuk
benda hitam asli yang diberikan oleh hukum radiasi Planck. hukum Wien
memberikan frekuensi paling mungkin dari radiasi yang dipancarkan, dan hukum
Stefan-Boltzmann memberikan intensitas panas.
Beberapa unsur,
misalnya besi atau oksigen, dapat memiliki beberapa inti atom yang hampir sama,
disebut isotop. Jika suatu isotop dapat memancarkan radiasi, maka disebut
radioisotop. Radioisotop seringkali disebut juga sebagai radionuklida.
Perbedaan antara isotop yang satu dengan isotop lainnya biasanya dinyatakan
dengan angka. Sebagai contoh, kalium-39 dan kalium-40 merupakan isotop-isotop
dari unsur kalium.
Pemancaran radiasi dari
suatu bahan radioaktif tidak dapat dimatikan atau dimusnahkan. Pemancaran
radiasi hanya akan berkurang secara alamiah. Akibat memancarkan radiasi, suatu
bahan radioaktif akan melemah aktivitasnya (kekuatannya), disebut peluruhan.
Selain itu, jika suatu
bahan radioaktif memancarkan radiasi, bahan radioaktif tersebut dapat berubah
menjadi bahan lain. Bahan lain ini dapat bersifat tidak stabil (masih dapat
memancarkan radiasi lagi), dan dapat pula bersifat stabil (tidak memancarkan
radiasi lagi).
Setiap radioisotop akan
berkurang atau melemah separo dari aktivitas awalnya dalam jangka waktu
tertentu, yang bervariasi dari beberapa detik hingga milyaran tahun, bergantung
pada jenis radioisotopnya. Jangka waktu tertentu tersebut disebut umur-paro.
Sebagai contoh, umur-paro radium adalah 1.622 tahun; artinya, aktivitas radium
akan berkurang setengahnya dalam 1.622 tahun, setengah aktivitas sisanya akan
berkurang lagi dalam waktu 1.622 tahun berikutnya, dan seterusnya.
Sumber :
