Bagian ini merupakan pendahuluan untuk mengenalkan spektrum elektromagnetik bagi pelajar kimia yang tertarik pada spektroskopi absorpsi ultra ungu-tampak (UV-visible).
Cahaya sebagai bentuk gelombang
Gelombang
Gelombang pada dasarnya hanyalah suatu cara perpindahan energi dari satu tempat ke tempat lainnya – apakah itu perpindahan sederhana seperti pada gelombang laut atau yang lebih rumit untuk dibayangkan seperti gelombang cahaya.
Pada gelombang air, energi dipindahkan melalui gerakan molekul-molekul air. Akan tetapi, biasanya molekul air tidak semuanya menyeberang Atlantik – atau misalkan semuanya menyeberangi suatu kolam. Tergantung pada kedalaman air, molekul-molekul air mengikuti pola melingkar. Selama bergerak ke bagian atas lingkaran, gelombang menciptakan puncak; dan selama bergerak ke bawah, akan diperoleh suatu lembah.
Energi dipindahkan melalui pergerakan lokal yang relatif kecil pada lingkungan sekitarnya. Melalui gelombang air dapat digambarkan dengan mudah diagram yang dapat menunjukkan apa yang terjadi pada molekul nyata. Pada sinar hal ini lebih sulit.
Energi pada sinar berjalan karena perubahan lokal yang fluktuatif pada medan listrik dan medan magnet – oleh karena itu disebut radiasi “elektromagnetikâ€.
Panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan cahaya
Jika anda menggambarkan suatu berkas sinar sebagai bentuk gelombang (takperlu mengkhawatirkan terlalu jauh apa yang sebenarnya menyebabkan terjadinya gelombang!), jarak antara dua puncak dinamakan panjang gelombang sinar. (ini akan sama dengan jarak antara dua lembah atau dua posisi lain yang identik dalam gelombang)
Anda menggambarkan puncak-puncak gelombang ini bergerak dari kiri ke kanan. Jika anda menghitung banyaknya puncak yang lewat tiap detiknya, anda akan mendapatkan frekuensi sinar. Frekuensi diukur dengan satuan “putaran per detikâ€, atau disebut juga dengan Hertz, Hz. Putaran per detik dan Hertz mempunyai arti yang sama.
Sinar oranye, sebagai contoh, mempunyai frekuensi sekitar 5 x 1014 Hz (sering dinyatakan dengan 5 x 108 MHz – megahertz). Itu artinya terdapat 5 x 1014 puncak gelombang yang lewat tiap detiknya.
Sinar mempunyai kecepatan tetap pada media apapun. Sebagai contoh, sinar selalu melaju pada kecepatan sekitar 3 x 108 meter per detik pada kondisi hampa. Ini merupakan kecepatan sebenarnya dari semua radiasi elektromagnetik ? tidak hanya sinar tampak.
Terdapat hubungan yang sederhana antara panjang gelombang dan frekuensi dari suatu warna dengen kecepatan sinar.:
dan anda dapat mengolahnya untuk mendapatkan panjang gelombang jika diketahui frekuensinya atau sebaliknya:
Hubungan ini artinya jika anda menaikkan frekuensi, maka panjang gelombang akan berkurang.
Bandingkan diagram ini dengan diagram yang sama di atas.
dan, tentu saja, kebalikannya adalah benar, jika panjang gelombang lebih panjang, maka frekuensi lebih rendah.
Ini sangat penting agar anda merasa cocok dengan hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang. Jika anda mempunyai dua gambar panjang gelombang dari dua sinar yang berbeda warnanya, anda akan mengetahui manakah yang frekuensinya lebih tinggi.
Sebagai contoh, jika anda mendapatkan sinar warna merah mempunyai panjang gelombang 650 nm, dan hijau 540 nm, penting bagi anda untuk mengetahui manakah yang lebih tinggi frekuensinya. (hijau – panjang gelombang yang lebih pendek berarti frekuensinya lebih tinggi. Jangan beralih hingga anda memahaminya!)
Catatan: nm = nanometer = 10-9 meter.
Frekuensi sinar dan energinya
Tiap frekuensi sinar mempunyai hubungan yang khas dengan energi, berikut adalah persamaan sederhananya:
Anda dapat melihat bahwa pada frekuensi yang lebih tinggi, maka energi sinar akan lebih tinggi.
Jadi, dapatkah anda mengelompokannya? Cobalah!
Sinar dengan panjang gelombang sekitar 380 ? 435 nm terlihat sebagai warna-warna ungu. Berbagai warna merah mempunyai panjang gelombang sekitar 625 -740 nm. Manakah yang energinya paling tinggi –
Sinar dengan energi paling besar akan mempunyai frekuensi paling tinggi – dan panjang gelombangnya paling pendek. Dengan kata lain, sinar ungu pada 380 nm adalah ujung dari urutan warna.
Sinar tampak
Diagram berikut menunjukkan gambaran spektrum sinar tampak
warna-warna utama dari spektrum sinar tampak adalah:
| Warna | Panjang gelombang (nm) |
|---|---|
| Ungu | 380 – 435 |
| Biru | 435 – 500 |
| Sian (biru pucat) | 500 – 520 |
| Hijau | 520 – 565 |
| Kuning | 565 – 590 |
| Oranye | 590 – 625 |
| Merah | 625 – 740 |
Jangan membayangkan ada batas yang jelas diantara semua warna tersebut. Pada kenyataannya, warna saling bercampur satu sama lain – lebih rumit dari diagram di atas!
!
Spektrum elektromagnetik tidak hanya terbatas pada warna-warna yang dapat kita lihat. Sangat mungkin mendapatkan panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar ungu atau lebih panjang dari sinar merah.
Pada spektrum yang lebih lengkap, akan ditunjukan ultra-unggu dan infra-merah, tetapi dapat diperlebar lagi hingga sinar-X dan gelombang radio, diantara sinar yang lain. Diagram berikut menunjukan gambaran posisi spektrum-spektrum tsb.
Sekali lagi, jangan terlalu memikirkan batas-batas diantara berbagai bagian radiasi elektromegnetik ? karena tidak ada batasnya. Perhatikanlah bagian sinar tampak, dan satu bagian yang berada didekatnya. Perhatikan juga pola umumnya.
Juga perhatikan bahwa energi dari berbagai macam radiasi meningkat dengan meningkatnya frekuensi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar