Energi radiasi
Dalam fisika, dan khususnya yang diukur oleh radiometri, energi radiasi adalah energi dari radiasi elektromagnetik dan gravitasi.[1] Sebagai energi, satuan SI-nya adalah joule (J). Jumlah energi radiasi dapat dihitung dengan mengintegralkan fluks cahaya (atau daya) terhadap waktu. Simbol Qe sering digunakan pada literatur untuk melambangkan energi radiasi ("e" untuk "energi", menghindari kebingungan dengan besaran fotometri). Di cabang-cabang fisika selain radiometri, energi elektromagnetik menggunakan E atau W. Istilah ini digunakan terutama bila radiasi elektromagnetik dipancarkan oleh suatu sumber ke lingkungan sekitarnya. Radiasi ini dapat terlihat atau tidak terlihat oleh mata manusia.[2][3]
Terminologi yang digunakan dan sejarah
suntingIstilah "energi radiasi" ini paling sering digunakan dalam bidang radiometri, energi surya, pemanas dan pencahayaan, tetapi juga kadang-kadang digunakan di bidang lain (seperti telekomunikasi). Dalam aplikasi modern yang melibatkan transmisi daya dari satu lokasi ke lokasi lain, "energi radiasi" kadang-kadang digunakan untuk merujuk kepada gelombang elektromagnetik itusendiri, bukan kepada energi (properti gelombang). Di masa lalu, istilah "energi elektro-radiasi" juga digunakan.[4]
Istilah "energi radiasi" juga berlaku untuk radiasi gravitasi.[5][6] sebagai contoh, gelombang gravitasi pertama yang pernah diamati dihasilkan oleh sebuah tumbukan lubang hitam memancarkan sekitar 5.3×1047 joule energi gelombang-gravitasi.[7]
Analisis
sunting
Karena radiasi elektromagnetik dapat dikonseptualisasikan sebagai aliran foton, energi radiasi dapat dilihat sebagai energi foton – energi yang dibawa oleh foton. Atau, radiasi elektromagnetik dapat dilihat sebagai gelombang elektromagnetik yang membawa energi dalam osilasi medan listrik dan magnetik. Kedua pandangan ini benar-benar setara dan digunakan satu sama lain dalam teori medan kuantum (lihat dualitas gelombang-partikel).
Ketika gelombang elektromagnetik diserap oleh suatu benda, energi gelombang diubah menjadi panas (atau dikonversi ke listrik dalam kasus bahan fotolistrik). Hal ini merupakan efek yang familiar karena sinar matahari menghangatkan permukaan yang disinari. Seringkali fenomena ini dikaitkan terutama dengan radiasi inframerah, tetapi setiap jenis radiasi elektromagnetik akan menghangatkan sebuah benda yang menyerapnya. Gelombang elektromagnetik juga dapat dipantulkan atau tersebar, dalam hal ini energi mereka diarahkan atau didistribusikan.
Sistem terbuka
suntingEnergi radiasi merupakan salah satu mekanisme dimana energi dapat memasuki atau meninggalkan suatu sistem terbuka.[8][9][10] Sistem tersebut dapat dibuat manusia, seperti pengumpul energi surya; atau alami, seperti atmosfer Bumi. Dalam geofisika, sebagian besar gas-gas atmosfer, termasuk gas rumah kaca, memungkinkan energi radiasi dengan panjang gelombang pendek melewati ke permukaan Bumi, memanaskan tanah dan lautan. Energi matahari yang terserap sebagian kembali dipancarkan sebagai panjang gelombang radiasi (terutama radiasi inframerah), beberapa diantaranya diserap oleh atmosfer gas rumah kaca. Energi radiasi dihasilkan di matahari sebagai hasil dari fusi nuklir.[11]
Aplikasi
suntingPancaran energi ini digunakan untuk pemanas radiasi.[12] Energi ini dapat dihasilkan secara listrik dengan lampu inframerah, atau dapat diserap dari sinar matahari dan digunakan untuk memanaskan air. Energi panas yang dipancarkan dari elemen hangat (lantai, dinding, panel overhead) dan menghangatkan orang-orang dan benda-benda lain di kamar daripada langsung pemanas udara. Karena ini, suhu udara dapat menjadi lebih rendah daripada konvensional dipanaskan bangunan, meskipun ruangan muncul hanya sebagai nyaman.
Berbagai aplikasi lain dari energi radiasi telah dirancang.[13] Ini mencakup perawatan dan inspeksi, pemisahan dan pemilahan, media kontrol, dan media komunikasi. Banyak dari aplikasi ini melibatkan sumber energi radiasi dan detektor yang merespon radiasi tersebut dan memberikan sinyal yang mewakili beberapa karakteristik radiasi tersebut. Detektor energi radiasi menghasilkan respon terhadap insiden energi radiasi baik sebagai peningkatan atau penurunan pada potensial listrik atau aliran arus menyebabkan terjadinya perubahan, seperti paparan film fotografi.
Salah satu telepon nirkabel paling awal yang didasarkan pada energi radiasi diciptakan oleh Nikola Tesla. Perangkat itu menggunakan pemancar dan penerima yang resonansinya disetel ke frekuensi yang sama, yang memungkinkan komunikasi di antara mereka. Pada tahun 1916, ia menceritakan sebuah eksperimen yang ia lakukan pada tahun 1896.[14] Dia ingat bahwa "Setiap kali saya menerima efek dari pemancar, salah satu cara paling sederhana [untuk mendeteksi transmisi nirkabel] adalah dengan menerapkan medan magnet ke arus yang dihasilkan konduktor, dan ketika saya melakukannya, frekuensi rendah memberikan catatan terdengar."
Catatan dan referensi
sunting- ^ "Radiant energy Diarsipkan 2017-11-15 di Wayback Machine.". Federal standard 1037C
- ^ George Frederick Barker, Physics: Advanced Course, page 367
- ^ Hardis, Jonathan E., "Visibility of Radiant Energy Diarsipkan 2009-09-29 di Wayback Machine.". PDF.
- ^ Examples: US 1005338 "Transmitting apparatus", US 1018555 "Signaling by electroradiant energy", and US 1597901 "Radio apparatus".
- ^ Kennefick, Daniel. Traveling at the Speed of Thought: Einstein and the Quest for Gravitational Waves. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-11727-0. Diakses tanggal 9 March 2016.
- ^ Sciama, Dennis (17 February 1972). "Cutting the Galaxy's losses". New Scientist: 373. Diakses tanggal 9 March 2016.
- ^ Abbott, B.P. (11 February 2016). "Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger". Diakses tanggal 9 March 2016.
- ^ Moran, M.J. and Shapiro, H.N., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Chapter 4. "Mass Conservation for an Open System", 5th Edition, John Wiley and Sons. ISBN 0-471-27471-2.
- ^ Robert W. Christopherson, Elemental Geosystems, Fourth Edition. Prentice Hall, 2003. Pages 608. ISBN 0-13-101553-2
- ^ James Grier Miller and Jessie L. Miller, The Earth as a System.
- ^ Energy transformation. assets.cambridge.org. (excerpt)
- ^ US 1317883 "Method of generating radiant energy and projecting same through free air for producing heat"
- ^ Class 250, Radiant Energy[pranala nonaktif permanen], USPTO. March 2006.
- ^ Anderson, Leland I. (editor), Nikola Tesla On His Work With Alternating Currents and Their Application to Wireless Telegraphy, Telephony and Transmission of Power, 2002, ISBN 1-893817-01-6.
Bacaan lebih lanjut
sunting- Caverly, Donald Philip, Primer of Electronics and Radiant Energy. New York, McGraw-Hill, 1952.
- Whittaker, E. T. (Apr 1929). "What is energy?". The Mathematical Gazette. The Mathematical Association. 14 (200): 401–406. doi:10.2307/3606954. JSTOR 3606954.