Gelombang Elektromagnetik Spectrometry Gelombang Elektromagnetik

Pendahuluan Spektroskopi adalah ilmu yg mempelajari interaksi antara radiasi cahaya (radiasi elektromagnetik) dan materi Spektrometri adalah Ilmu yang mempelajari teknik pengukuran interaksi materi dengan energi Spektrofotometry Ilmu yang mempelajari teknik pengukuran interaksi materi dengan energi/sinar/komponen sinar matahari Spektrometer alat atau instrumen yang digunakan untuk mengukur

Jenis Spektroskopi ABSORPSI EMISI REFLEKSI SCATTERING

RADIASI ELEKTROMAGNETIK Bentuk energi yang terpancarkan melalui ruang dengan kecepatan yang sangat tinggi, meliputi sinar gamma, sinar X, sinar UV, sinar tampak, sinar infra merah, microwave & gelombang radio Memiliki sifat dualistik: Sifat gelombang (pjg gelombang, frekuensi, kecepatan & amplitudo) Sifat partikel (absorbsi dan emisi energi radiasi) REM merupakan suatu bentuk energi yang dipancarkan dengan kecepatan tinggi nelalui suatu ruang . Ada beberapa bentuk radiasi elektromagnetik, yang biasa dikenal adalah cahaya dan panas. Sifat radiasi elektromagnetik dijelaskan dengan mudah menggunakan teori gelombang model sinusoidal, yang dicirikan dengan adanya parameter-parameter gelombang. Namun demikian, model ini tidak bisa menjelaskan fenomena absorpsoi dan emisi dari energi radiasi. Sehingga, diperlukan suatu model lain yang mampu menjelaskan, yaitu model REM sebagai partikel, yang diskret dan memiliki paket gelombang yang disebut dengan foton. Energi foton ini sebanding dengan frekuensi radiasi. Sifat dualistik ini saling melengkapi satu sama lain.

Sebagai gelombang, radiasi elektromagnetik terdiri atas komponen magnetik yang saling tegak lurus. Sebagai partikel, radiasi elektromagnetik dipandang sbg pancaran foton, membawa kuantum energi tertentu. Besarnya kuantum energi foton bebanding lurus dgn frekuensi

Photons adalah partikel cahaya atau kuanta cahaya Radiasi elektromagnetik terdiri dari paket diskrit energi , yang disebut photons. Photons adalah partikel cahaya atau kuanta cahaya Each photon carries the energy, E (Joule). where h is the Planck’s constant (=6.626x10-34 J.s) The all characteristics of light can be related as follows: The particle nature can explain phenomena like absorption and emission of light. The greater the energy, the higher the frequency and wavenumber and the shorter the wavelength

RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK Wavelength : Panjang gelombang Frequency : jumlah gelombang per detik Long waves = low frequency, low energy Short waves = high frequency and high energy x y z Electric Field Magnetic Field x y z Electric Field Magnetic Field x y z Electric Field Magnetic Field x y z Electric Field Magnetic Field x y z Electric Field Magnetic Field x y z Electric Field Magnetic Field x y z Electric Field Magnetic Field x y z Electric Field x y z Electric Field x y z Electric Field x y z Electric Field x y z Electric Field x y z Electric Field x y z Electric Field x y z

1. Parameter Gelombang - + Wavelength (l) Electric Field Amplitude (A) Wavelength (l) Time or Distance Amplitude (A) Periode (p) – waktu yg diperlukan untuk oleh satu gelombang. Frequency (n) – jumlah gelombang tiap detik. n = 1/p ( s-1 = Hz ) Amplitude (A) – tinggi gelombang maksimum. Wavelength (l) – jarak antara 2 titik identik dalam satu gelombang.

Light waves can be characterized By: Wavelength (, Greek lambda): Distance from one wave peak to the next. Units: m, cm, m, nm or Frequency (, Greek nu): Number of peaks that pass a given point per second. Units: Cycles/second or s-1 or Hertz (Hz) Wavenumber Number of waves per cm. cm-1 Wave nature of light can explain phenomena such as reflection, refraction and diffraction.

Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang tanpa medium merupakan gelombang transversal tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam medan magnet maupun medan listrik dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi) Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersamaan, sehingga medan listrik dan medan magnet sefase dan berbanding lurus  Sifat & Karakteristik

2. Spektrum Elektromagnetik (EM) Spektrum elektromagnetik memiliki rentang panjang gelombang dan spektrum yang sangat besar, sehingga diperlukan skala logaritmanya untuk menguraikan daerah spektrum secara kualitatif. Pembagian ini berdasarkan pada metode yang diperlukan untuk menghasilkan dan mendeteksi berbagai bentuk radiasi.

Jenis metode spektroskopi berdasarkan radiasi EM:

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetic yang mungkin yang dapat diukur dari frekuensi, panjang gelombang dan energi photon yang terkandung. Spektrum EM

Gelombang Radio Radio adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter.

Frequency &Wavelength Name Frequency &Wavelength Aplications ELF 3–30 Hz 100,000 km – 10,000 km Communication with submarines SLF 30–300 Hz 10,000 km – 1000 km ULF 300–3000 Hz 1000 km – 100 km Communication within mines VLF 3–30 kHz 100 km – 10 km Submarine communication, avalanche beacons, wireless heart rate monitors, geophysic LF 30–300 kHz 10 km – 1 km Navigation, time signals, AM longwave broadcasting, RFID MF 300–3000 kHz 1 km – 100 m AM (Medium-wave) broadcasts HF 3–30 MHz 100 m – 10 m Shortwave broadcasts, amateur radio and over-the-horizon aviation communications, RFID VHF 30–300 MHz 10 m – 1 m FM, television broadcasts and line-of-sight ground-to-aircraft and aircraft-to-aircraft communications. Land Mobile and Maritime Mobile communications UHF 300–3000 MHz 1 m – 100 mm television broadcasts, microwave ovens, mobile phones, wireless LAN, Bluetooth, GPS and Two-Way Radios such as Land Mobile, FRS and GMRS Radios

Frequency and Wavelengths Name Frequency and Wavelengths Aplications SHF 3–30 GHz 100 mm – 10 mm microwave devices, wireless LAN, most modern Radars EHF 30–300 GHz 10 mm – 1 mm Radio astronomy, high-frequency microwave radio relay Gelombang Mikro

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Frekuensi Inframerah

Cahaya tampak (sering disebut cahaya) adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Berdasarkan dari urutan frekuensi terkecil, ia memiliki cahaya Merah, Jingga, Kuning, Hijau , Biru, Nila dan Ungu ( Me Ji Ku Hi Bi Ni U) Cahaya Tampak

 (nm) Region Color Observed < 380 Ultraviolet Not visible 380-440 Visible Violet 440-500 Blue 500-580 Green 580-600 Yellow 600-620 Orange 620-750 Red 750-2000 Short IR

Why do some substances appear colored? When light passes through a substance, certain energies (or colors) of the light are Absorbed Other colors allowed to pass Other are reflected. If the substance does not absorb any light, it appears white (all light is reflected). colorless (all light is transmitted). A solution appears a certain color due to the absorbance and transmittance of visible light. For example, a blue solution appears blue because it is absorbing all of the colors except blue.

Sinar Ultraviolet (UV) Istilah ultraviolet berarti "melebihi ungu" (dari bahasa Latin ultra, "melebihi"), sedangkan kata ungu merupakan warna panjang gelombang paling pendek dari cahaya dari sinar tampak. Sinar Ultraviolet (UV)

Sinar – X dihasilkan oleh elektron-elektron yang berada dibagian dalam kulit elektron atom, atau pancaran yang terjadi karena elektron dengan kelajuan besar menumbuk logam. Sinar – x dapat digunakan untuk memotret kedudukan tulang-tulang dalam badan, khususnya untuk menentukan tulang yang patah. Sinar X (X-ray)

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. Gamma Ray

Jenis transisi kuantum Metoda-metoda spektroskopi yang umum berdasarkan pada radiasi elektromagnetik Jenis spektroskopi Rentang λ yang lazim Rentang yang lazim Jenis transisi kuantum Emisi sinar-γ 0,005-1,4 Å - Inti Absorpsi, emisi, fluorosensi dan difraksi sinar-X 0,1-100 Å Elektron dalam Absorpsi ultraviolet vakum 10 – 180 nm 1×106 hingga 5×104 Elektron ikatan Absorpsi, emisi dan fluorosensi ultraviolet-tampak 180 – 780 nm 5×104 hingga 1,3×104 Absorpsi infra merah dan hamburan Raman 0,78 – 300 µm 1,3×104 hingga 3,3×101 Rotasi dan vibrasi molekul Absorpsi gelombang mikro 0,75 – 3,75 mm 13 – 27 Rotasi molekul Resonansi spin elektron 3 cm 0,33 Spin elektron dalam medan magnetik Rsonansi magnet inti 0,6 – 10 m 1,7×10-2 hingga 1×103 Spin inti dalam medan magnetik Catatan: 1Å = 1010 m = 108 cm, 1 nm = 109 m = 107 cm, 1μm = 106 m = 104 cm

Interaksi Radiasi dengan Materi Next