INTI ATOM Partikel Penyusun Inti Atom Muatan positif atom terkungkung dalam daerah kecil dipusat atom (Rutherford, Bohr,dll) Elektron bukan termasuk partikel inti karena tidak memenuhi beberapa kriteria yang ditinjau dari : ukuran inti, spin, momen magnetik dan interaksi elektron dalam inti Tahun 1932 ditemukan neutron (tidak bermuatan dan massanya proton). Jadi sebuah inti atom terdiri atas Z proton dan (A-Z) neutron. Kelompok inti atom Isotop : inti memiliki nilai Z(proton) sama. Isoton : inti memiliki nilai N (neutron) sama. Isobar : inti yang nilai A (nomor massa) sama. Ukuran dan bentuk inti atom Jumlah proton dan neutron menentukan besar/ukuran inti. Inti atom diasumsikan seperti sebuah bola. r = 1,2 fm 31333434A r RA r RA nukleon Volume nukleus Volumeoo== =t tGaya Kuat Inti Proton-proton dalam inti tidak tolak menolak? Di dalam inti terdapat gaya kuat (strong force) yang mengimbangi tolakan Coulumb proton-proton. Salah satu ciri gaya kuat ini adalah jangkauan gayanya yang sangat pendek 10-15 m. Massa dan energi ikat inti atom Atom hidrogen yang terdiri dari 1 proton dan 1 elektron. Energi diam proton dan elektron diam yang terpisah jauh adalah Jika ke-2 partikel didekatkan dan membentuk atom hidrogen akan ada foton yang dipancarkan 13,6 eV. Jadi energi massa gabungan sistem lebih kecil daripada ketika partikel penyusunnya terpisah. Perbedaan ini disebut energi ikat. Pada inti atom energi ikat dihitung menggunakan rumus 2 2c m c mp e+eV c m c m c mH p e6 , 132 2 2+ = +2 2 2) ( ) ( c M c Zm c Nm BInti p n + =eV c m c m c mH p e6 , 132 2 2= + Hubungan energi ikat dan massa inti ditunjukan pada gambar berikut. Latihan Soal Terdapat suatu atom X dengan jari-jari inti 2 kali jari-jari inti atom 9Be. Tentukan jumlah nukleon dalam Atom X Model-model inti Tidak ada teori dasar yang dapat menjelaskan sifat-sifat inti atom. Beberapa model dikembangkan Dua dari beberapa model inti yaitu, model tetes cairan dan model kulit. Model tetes cairan Kerapatan tetesan cairan adalah konstan, ukurannya sebanding dengan jumlah partikel atau molekul di dalam cairan, energi ikatnya berbanding lurus dengan massa atau jumlah partikel yang membentuk tetesan. Sifat-sifat inti BerkaitanUkuran Massa Energi ikat Seperti tetes cairan Model tetes cairan (lanjutan) Massa inti atom yang tersusun dari proton Z dan neutron N= (A Z) adalah Zmp + (A - Z)mn

Estimasi massa tersebut belum sesuai dengan hasil eksperimen Ada koreksi dan penambahan suku sehingga menjadi, Nilai b1, b2, b3, b4, dan b5 diperoleh dari eksperimen dan persamaan diatas disebut formula massa semiempirik 435143123322 12 ) 2 ( ) (+ + + + + = A b A Z A b A Z b A b A b m Z A Zm Mn pb1 = 14,0 MeVb2 = 13,0 MeV b3 = 0,58 MeVb4= 19,3 MeV AZb5 GenapGenap -33,5 MeV Ganjil0 Genap Ganjil +33,5 MeV Model tetes cairan (lanjutan) Rata-rata energi ikat per nukleon 4752 243423312 12) 2 (] ) ( [ = += A b A Z A b A Z b A b bAc M M Z A ZmAEIInti n pKoreksi Akibat Energi Ikat Inti Dalam inti terdapat gaya ikat (energi ikat +), sehingga massa inti seharusnya lebih kecil daripada ketika nukleon-nukleon inti terpisah. Energi ikat sebanding dengan jumlah nukleon inti, oleh karena itu akibat energi ikat ini diperoleh koreksi sebesar ( ) 01 1> b A bEfek Permukaan Pengaruh gaya ikat inti bagi nukleon di permukaan lebih lemah daripada nukleon inti yang lebih dalam. Inti atom dianggap seperti bola sempurna yang luasnya 4R2, dan setara dengan Jadi koreksi massa akibat efek permukaan adalah 3224 A rot322A bEfek Interaksi Coulumb Dialam inti terdapat proton-proton yang bermuatan positif. Menurut hukum Coulumb, gaya Coulumb antar muatan yang sejenis akan tolak-menolak. Oleh karena itu, tolakan Coulumb ini akan mengakibatkan penambahan massa inti. ++ r 3123A Z b312312 1) (;A rZekA r RRq qk Eoo p== =3122= A ZrkeEopKoreksinya adalah Efek Kelebihan Neutron Atau Proton Proton dan neutron merupakan kategori fermion (taat asas pauli dan tidak mau berkeadaan sama), jadi masing-masing menempati kulit berbeda dalam deretan kulit terpisah. Adanya kelebihan neutron ataupun proton dalam suatu isobar dapat meningkatkan massa inti menurut prinsip larangan pauli. Dari gambar disamping, pengurangan Z sebesar v diikuti juga dengan penambahan N sebesar v. Jika selisih antar tingkat energi nukleon adalah , maka pengurangan Z memberikan selisih energi ikat pada isobar sebesar |.|

\|A = A2vv Eikat|.|

\|=2Z Nv ( ) Z A N Z NZ N Z Nvv Eikat = A=|.|

\|A|.|

\||.|

\|=|.|

\|A = A;82 2 222( )228Z A EikatA= A Makin besar jumlah nukleon penyusun inti A, selisih antar tingkat energi nukleon semakin kecil . Jadi koreksi yang dihasilkan pada kelebihan neutron atau proton adalah sebesar 1 = A A( )1242 A Z A b Seperti halnya elektron yang cenderung berpasangan untuk membentuk suatu ikatan yang stabil, demikian pula nukleon sejenis (neutron dengan neutron, proton dengan proton) cenderung berpasangan untuk mencapai inti yang lebih stabil. Dari sisi ini memberikan koreksi senilai 435A bLatihan Soal Bandingkanenergi-energi minimum yang dibutuhkan untuk melepaskan netron dariCa Ca Ca422042204120, ,Model Kulit Berbagai persoalan yang terdapat dalam inti memiliki beberapa persmaan dengan persoalan elektron-elektron dalam atom. Salah satu persamaan ini yaitu elektron dan nukleon memiliki tingkat-tingkat energi tertentu. Letak perbedaan antara persoalan yang terdapat pada elektron dalam atom dan inti atom adalah potensial yang ditimbulkan dan sifat orbitnya. Fakta eksperimen Perubahan sifat-sifat inti secara menonjol terjadi di dalam inti dengan N dan Z sebesar Dalam persoalan atom juga ditemukan bilangan ajaib, yaitu nomor atom yang terdapat pada gas mulia. 2, 8, 28, 50, 82, 126 bilangan ajaib inti Perubahan radius inti (N=2) Bilangan ajaib inti pada akhir deret radioakatif Hasil akhir dari peluruhan timbal dan bismuth memiliki jumlahproton berturut-turut 82 dan 126 bilangan ajaib Energi Ikat Neutron Adanya energi yang bervariasi untuk melepas neutron terluar adalah bukti bahwa inti memiliki kulit-kulit. Inti yang memiliki bilangan ajaib, kulit terluarnya akan penuh, dan memerlukan energi lebih besar untuk melepas neutron dari inti. Asumsi Dalam Model Kulit Proton dan neutron terjebak dalam sebuah potensial. Beberapa bentuk potensial yang dipakai yaitu potensial kotak dan osilator harmonik. Bentuk osilator harmonik lebih mendekati hasil yang diinginkan. Fungsi potensial V ditulis dalam bentuk persamaan schroodinger. Pemecahan persamaan ini memberikan informasi tentang perilaku gelombang dari partikel. Persamaan Schroodinger ?? Bayangkan diri anda seperti Erwin Schroodinger! Kekekalan energi K+V=E Taat asas deBroglie (partikeldengan momentum p memilikipanjang gel ) Jadi K=p2/2m=2k2/2m Bentuk gel deBroglienya dapat bersuperposisi (linier) (x) = A sin kx Persamaan harus mengandung potensial V. d2 /dx2 = -k2x-2m/2 (E-V) = -2m/2 K E Vdxdm= + 22 22Persamaan schroodinger bebas waktu 1D Persamaan schroodinger merupakan bentuk persamaan differensial parsial. Untuk memecahakan bentuk persamaan ini ada beberapa metode yang digunakan, diantaranya adalah metode fungsi, legendere, hermite dan laguerre Rumus tingkat energi yang diperoleh dari pemecahan persamaan schroodinger untuk osilator harmonik. |.|

\|+ =23 eo nE ....... , 3 , 2 , 1 , 0.... , 4 , 3 , 2 , 1) 1 ( 2==+ =lnl n Sehingga dapat diasumsikan nilai-nilai adalah 0, 1, 2, 3, 4, Beberapa energi paling rendah dan probabilitas fungsi gelombangnya padaosilator harmonik Kemungkinan nilai dari kombinasi n dan l nl012345 1 012345 2 234567 3 456789 4 67891011 5 8910111213 6 101112131415 (n,l)Notasi spektroskopik 0(1,0) 1s 1(1,1) 1p 2(1,2) (2,0) 1d, 2s 3(1,3) (2,1) 1f, 2p 4(1,4) (2,2) (3,0) 1g, 2d, 3s 5(1,5) (2,3) (3,1) 1h, 2f, 3p 6(1,6) (2,4) (3,2) (4,0 1i, 2g, 3d, 4s Urutan Penempatan Nukleon Dalam Inti 1h 2g 3f 4d 5p 1g 2f 3d 4p 5s 1f 2d 3p 4s 1d 2p 3s 1p 2s 1s Struktur kulit yang dihasilkan oleh model potensial osilator harmonik Bentuk potensial yang lebih realistis diberikan oleh Woods dan Saxon 1954 yaitu Interaksi Spin Dan Orbit Dalam Inti Selain berada dalampotensial, juga terdapat interaksi spin-orbit dalam inti sehingga diperoleh bilangan-bilangan ajaib yang sesuai ( 2, 8, 20, 28, 50, 82, dan 126). Bilangan Kuantum Orbital Seperti halnya elektron, gerak orbital nukleon adalah terkuantisasi, yakni gerakan mengorbit tersebut menghasilkan momentum sudut nukleon yang hanya memiliki nilai tertentu yang bersifat diskrit. Nilai tersebut dinyatakan dengan Nilai-nilai l diberikan sebagai berikut ) 1 ( + = l l LNilai l :012345.. Simbol huruf :spdfgh.. Bilangan Kuantum Spin Di samping melakukan gerak orbit, setiap nukleon berputar pada porosnya. Gerakan berputar pada porosnya juga terkuantisasi, nilai momentum sudutnya diungkapkan sebagai dimana s = 1/2, baik untuk proton maupun neutron. ) 1 ( + = s s SMomentum Sudut Total Jumlah momentum sudut orbital dan momentum sudut spin suatu nukleon adalah momentum sudut total j yang dinyatakan sebagai : j adalah bilangan kuantum momentum sudut total. Nilai j yang mungkin adalah ) 1 ( + = j j Js l j =Bilagnan Kuantum Magnetik Untuk setiap bilangan kuantum l,s,j terdapat bilangan kuantum magnetik ml, ms, mj yang merupakan komponen dari bilangan kuantum tersebut pada arah medan magnet terapan. Untuk setiap harga l, terdapat 2l+1 harga ml , berkisar dari +l,0,-l. Bilangan kuantum magnetik spin ms hanya dapat bernilai -1/2 atau1/2 Bilangan kuantum total magnetik, mj,dapat memiliki (2j+1) nilai yang mungkin. Nilai-nilai mj = j, (j-1),...1/2,-1/2-(j-1),-j. Kaitan antara l,j,dan mj Lj=l1/2mj =2j+1Total s=01/21/2,-1/22 p=13/2 1/2 3/2, 1/2,-1/2, -3/2 1/2,-1/2 6 d=25/2 3/2 5/2, 3/2, 1/2,-1/2, -3/2, -5/2 3/2, 1/2,-1/2, -3/2 10 f=37/2 5/2 7/2, 5/2, . -5/2, -7/2 5/2,,,, -5/2 14 g=49/2 7/2 9/2, 7/2, . -7/2, -9/2 7/2, 5/2, . -5/2, -7/2 18 Bilangan Kuantum Utama Dan Radial Keadaan elektron dalam atom mengalami gaya Coulumb terpusat, sehingga tingkat energi elektron ditentukan oleh bilangan kuantum utama. Sedangkan situasi nuklida dalam inti tidak mengalami gaya terpusat dan bukan hanya gaya Coulumb, maka, n, hanya sebagai jumlah bilangan kuantum untuk bilangan kuantum l dan bilangan kuantum radial ,... 4 , 3 , 2 , 1 ; = + = n l n uBilangan Kuantum Utama Dan Radial (lanjutan) Bilangan kuantum radial hanya dapat bernilai integer positif, yakni = 1,2,3,4,. Nilai seringkali digunakan sebagai bilangan kuantum yang menentukan tingkat energi nukleon dikaitkan dengan nilai-nilai l dan j. Misalnya, jika nukleon memiliki bilangan kuantum n=4, l=f, j=l-s, akan memiliki=(n-l)=1 dan dinyatakan sebagai : 1f5/2. Paritas Dalam Inti Atom Proton (dan neutron) di orbit yang sama akan cenderung berpasangan untuk membentuk keadaan momentum sudut nol. Oleh karena itu,nukleus-nukleus genap-genap akan memilikitotal momentum sudut J=j, sebesar nol. Sedangkan jika suatu nukleus memiliki proton atau neutron ganjil, total momentum angulernya adalah momentum anguler nukelon terakhir (ganjil). soal Berapakah nilai-nilai momentum anguler keadaan dasar yang mungkin untuk?.Tentukan juga kemungkinanan nilai-nilai mJ P3215 Momentum anguler yang tidak bernilai nol terdapat pada nukleon yang tidak berpasangan, yaitu pada tingkat 2s1/2 untuk proton dan pada tingkat 1d3/2 untuk neutron Total momentum angulernya adalah jumlah aljabar vektor momentum-momentum anguler j=1/2 dan j=3/2. Untuk proton kemungkinan nilai mJ adalah Dan untuk neutron Selanjutnya Garisteratasdarinilai-nilaiMJberkorespondensi dengan J=2; sedangkan garis terendah dengan J=1. 21,212 / 1 = m23,21,21,232 / 1 = m2 , { , { , { , 2110011 = JMRadioaktivitas Definisi : Hasil dari peluruhan inti atom yangtidak stabil Inti atom yang tidak stabil dipengaruhi oleh rasio neutron dan proton Radioaktivitas (lanjutan) Radiasi alfa akan diemisikan untuk mengurangi massa inti yang tidak stabil (hanya jika nomor massa inti diatas 209) Elektron akan dipancarkan dalam transformasi neutron menjadi proton, hal ini terjadi ketika terdapat terlalu banyak neutron dalam inti Positron akan dipancarkan (atau terjadi penangkapan elektron) pada perubahan proton menjadi neutron, hal ini terjadi ketika terdapat neutron dalam jumlah yang terlalau sedikit Pada beberapa inti, radiasi gamma akan dipancarkan setelah terjadinya peluruhan alfa dan beta. Radiasi tersebut memiliki karakteristik yang berbeda dan termasuk dalam kategori radiasi pengion Radioaktivitas (lanjutan) Bahan yang mengandung inti tidak stabil (bahan radioaktif) ada yang alami dan buatan. Bahan radioaktif meluruh sambil melepaskan radiasi Radiasi Pengion Peluruhan Zat Radioaktif Peluruhan : proses keluarnya partikel dari inti Secara matematis, peluruhan per satuan waktu dilukiskan oleh persamaan Dimana adalah konstanta yang nilainya tergantung pada isotop tertentu, N adalah jumlah isotop radioaktif yang tersedia, dan tanda minus berasal dari kenyataan bahwa dN/dt selalu mengalami penurunan NdtdN ~Peluruhan Zat Radioaktif Selanjutnya kita dapat memecahkan persamaan diferensial tersebut untuk mendapatkan N(t) yaitu dN/dt = -NdN/N = - dt log (N/No) = - t N(t) = No e-t Aktivitas Aktivitas (A) adalah banyaknya peluruhan yang terjadi di dalam inti persatuan waktu KarenaA = -dN/dt makaA = N = Noe-t = Aoe-t ; yang berarti bahwa aktivitas juga menurun secara eksponensial terhadap waktu. Aktivitas memiliki satuan becquerel (Bq) dan curie (Ci) untuk aktivitas tinggi 1Ci=3,7x1010 Bq Waktu paruh (t1/2) Waktu paruh (t1/2) didefinisikan sebagai interval waktu sehingga jumlah inti yang meluruh tinggal 50%. 2 121ln212 1te N Nto o ==2 ln2 1= tTetapan peluruhan () Nilai dihitung melalui waktu paruh t1/2. Setelah meluruh selama t1/2, Jumlah inti menjadi jumlah semula. 2 12 lnt= Review (I) Kita dapat menemukan waktu paruh t1/2 jika kita bisa menunggu jumlah inti radioaktif (atau A) berkurang menjadi 50%. Kita dapata mendapatkan nilai melalui N dan A. Jika kita mengetahui nilai atau waktu paruh T1/2, kita dapat menemukan nilai besaran lainnya. N(t) = No e-t

A = N= Aoe-t

t (waktu paro) = ln(2) / Review (II) Jika waktu paruh besar, nilai menjadi kecil.Ini berarti bahwa jika isotop radioaktif habis dalam jangka waktu yang lama, aktivitasnya akan menjadi kecil; jika waktu paruh kecil, aktivitas akan bernilai tinggi tetapi hanya dalam waktu yang pendek !. Penentuan Umur Radiometrik Peluruhan nuklida radioaktif dengan waktu paruh yang diketahui memungkinkan seseorang untuk mengukur umur benda-benda yang berasal dari zaman dahulu kala (zaman purba) seperti bebatuan, fosil, artefak dll. Salah satu nuklida radioaktif yang digunakan adalah 14C. Neutron yang berasal dari reaksi nuklir oleh radiasi kosmik berbenturan dengan inti 14N Reaksi diatas menghasilkan 14C yang memiliki waktu paruh 5730 tahun. 14C yang masuk ke bumi bercampur dengan 12C yang stabil sebagai H14CO3- yang terlarut di samudra, sebagai 14CO2 di atmosfer, dan dalam jaringan tumbuhan dan hewan. Ketika tumbuhan dan hewan mati aktivitas spesifik 14C adalah 0,225 Bq g-1. H C n N1114610147+ + Contoh soal : Sebuah sampel perkakas kayu menunjukan aktivitas spesifik 14C sebesar 0,195 Bq g-1. Perkirakan umur perkakas tersebut! (diketahui aktivitas awal 14C adalah 0,225 Bq g-1). Jadi perkakas kayu berasal dari pohon yang ditebang pada sekitar 2.200 tahun lalu 1 410 21 , 157306931 , 0 = = ththth tt the g Bq g Bqt2200) 10 21 , 1 (225 , 0195 , 0ln225 , 0 195 , 01 4) 10 21 , 1 ( 1 14= = |.|

\|= toe A A =Peluruhan zat radioaktif Peluruhan alpha Peluruhan beta Peluruhan gamma Peluruhan Alpha Gaya kuat dari inti yang mengandung 210 nukleon hampir tidak dapat mengimbangi gaya tolak-menolak protonnya partikel (inti Helium) lepas dari inti Reaksi diatas harus memenuhi hukum kekekalan energi sehingga He D PAZAZ4242+ o oK K c M c M c MD D p+ + + =2 2 2Peluruhan Alpha Total energi yang dilepaskan dalam reaksi adalah Jika inti induk mula-mula dalam keadaan diam maka energi kinetik (K) dapat ditulis dalam hubungan QAAK|.|

\|=4o2) ( c M M M QD p o =oK K QD + =Peluruhan Alpha Peluruhan alfa meruapakan salah satu dari peristiwa efek penerowongan (tunneling). Teori peluruhan alfa tidak bisa dijelaskan melalui fisika klasik. Peluruhan Beta Terdapat dua jenis peluruhan , yaitu peluruhan - dan peluruhan +. Partikel - dan + tidak lain adalah elektron dan positron. Pada peluruhan -, neutron dapat menjadi proton. Pada peluruhan +, proton dikonversi menjadi neutron. Reaksi yang menyaingi peluruhan + adalah proses tangkapan elektron. u + + +e D PAZAZ 1u + + +e D PAZAZ 1u + + e p nu + + +e n pu + +n e p Dalam peluruhan beta negatif terjadi perubahan neutron menjadi proton dan sebaliknya. Spektrum yang dipancarkan pada peluruhan Peluruhan Beta Jika hukum kekekalan energi diterapkan pada reaksi peluruhan beta, dan inti induk dianggap diam, maka akan diperoleh persamaan total e D pK c m c M c M + + =2 2 22) ( c m M M K Qe D p total = =Peluruhan Gamma Akibat peluruhan alfa dan beta, inti dapat berada pada suatu keadaan eksitasi dan mencapai keadaan dasar setelah memancarkan sinar gamma inti Pemancaran beta yang diikuti pemancaran gamma dalam peluruhanmenjadiMg2712Al2713Peluruhan Berantai AB A + * *BRadioaktif Radiasi yang dipancarkan memiliki energi berbeda b a =b bbba aaab a totalNdtdNANdtdNAA A A= == =+ =Nilai Nb tergantung dari peluruhan Na (hasil peluruhan Na) * * *int B peluruhan Laju A peluruhan Laju B i peluruhan Laju =dtdNN NtNN NBBb a aBBb a a****= AA= to aBbB ae N NdtdN = +**( )t taa baBb ae e N N ||.|

\|=*Latihan Soal a) Suatu unsur radioaktif 22Na dengan t1/2=3hari. Hitung cuplikan atom Na jika diinginkan aktivitasnya 100 Ci. b) Diberikan suatu reaksi peluruhan A B C, A radiaktif dengan t1/2 = 2,1 tahun, B radioaktif dengan t1/2 = 4,6 tahun dan C stabil. Jika atom A jumlah awalnya adalah A=1mol, tentukan banyaknya atom C setelah 3 jam. Hukum-hukum Kekekalan Kajian tentang berbagai peluruhan radioaktif dan reaksi inti memperlihatkan bahwa alam tidak memilih secara sembarang hasil peluruhan dan reaksi yang terjadi, melainkan terdapat beberapa hukum tertentu (hukum kekekalan) yang membatasi suatu hasil yang mungkin terjadi. Hukum-hukum kekekalan dalam peluruhan yaitu : Kekekalan energi Kekekalan nomor massa Kekekalan muatan listrik Kekekalan momentum linear Kekekalan momentum sudut Hukum Kekekalan Energi Sebelum sampai pada pernyataan mengenai hukum ini, terlebih dahulu akan dibahas tentang gaya-gaya konservatif dan nonkonservatif yang bekerja pada partikel. Gaya Konservatif Gaya disebut konservatif apabila usaha yang dilakukan sebuah partikel untuk memindahkannya dari satu tempat ke tempat laintidak bergantungpada lintasannya. Usaha total yang dilakukan oleh gaya konservatif adalah nol apabila partikel bergerak sepanjang lintasan tertutup dan kembali lagi ke posisinya semula. P 1 2 P Q 1 2 P Contoh gaya-gaya yang bersifat konservatif yaitu gaya pada pegas dan gaya gravitasi Kekekalan Energi Mekanik Energi mekanik suatu sistem akan selalu konstan jika gaya yang melakukan usaha adanya adalah gaya konservatif. Penambahan (pengurangan) energi kinetik suatu sistem konservatif diimbangi dengan pengurangan (penambahan) energi potensialnya tetap U K EU K= + == A + A 0Gaya nonkonservatif Gaya disebut tak-konservatif apabila usaha yang dilakukan sebuah partikel untuk memindahkannya dari satu tempat ke tempat lain bergantungpada lintasannya. WAB(sepanjang d) = WAB(sepanjang s) energi usaha Teorema K W W Wn A = + + + ...2 1 + + = Aatif nonkonserv gesek f konservatiW W W KDapat dikelompokan kembali sebagai dalam atif nonkonservU U K W + A + A = ( ) lain bentuk energi perubahan U U Kdalam+ + A + A =0Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain, tetapi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan; energi total selalu konstan Kekekalan energi Ada banyak bentuk energi. Dalam hal ini, kita hanya fokus pada dua jenis energi : 1. Energi kinetik (K) KE = mv2 jika v jauh lebih kecil dari c (v 0,2 Lensa mata : Penglihatan kabur Kerusakan penglihatan 0,5-2,0 5,0 5,0 > 8,0 > 0,1 > 0,15 Sumsum tulang: Penekanan produksi sel-sel darah 0,5 *)>0,4 Keterangan : a dosis tara total yang diterima pada penyinaran tunggal singkat b dosis ekuivalen total yang diterima pada penyinaran berulang atau kronik c laju dosis tahunan apabila penyinaran berulang diterima stiap tahun, atau penyinaran kronik berlangsung selama beberapa tahun *) tidak berlaku karena dosis ambang untuk efek tersebut lebih bergantung pada laju dosis daripada dosis total. Latihan Soal Sebuah tumor terdapat di dalam tubuh di bawah otot dengan berat 100 gr, berada di ketebalan 8 cm, dosis serapnya 250 Rad = 2,5 Gy. Berapakah sinar gamma yang harus menumbuk tumor tersebut, jika dosis diberikan 1 menit dan berapa aktivitasnya? REAKSI-REAKSI INTI Reaksi-reaksi inti ditunjukan dalam bentuk persamaan : Partikel penembak inti target (proyektil) dapat berupa partikel bermuatan yang dipasok oleh akselerator, partikel neutron yang bersumber dari reaktor inti, atau berupa partikel afa dan lain sebagainya. Proyektil + Inti targetInti residu+ Partikel terdeteksi Klasifikasi Reaksi Inti Ketika mengenai sasaran, proyektil dapat memperoleh nukleon dari atau melepas elektron ke, inti sasaran Reaksi pengambilan dan reaksi pelepasan Contoh :Reaksi pengambilan Reaksi pelepasan Reaksi Yang Dipengaruhi Partikel Alfa Hasil reaksi inti menggunakan proyektil tertentu tergantun pada energi proyektil yang digunakan. Begitu pula proyektil berupa partikel alfa yang berenergi kinetik tinggi (0,5 < E < 10 MeV) dapat terjadi rekasi (,n), (,p), (, ) dan (,). Sedangkan energi yang sangat tinggi (E >10 MeV) menghasilkan reaksi berupa (,2n), (,p), (,np), (,2p), (,d), (,5n) bahkan (,p2n). Reaksi Yang Dipengaruhi Deutrium Reaksi inti dengan deutron pada umumny adalah jenis reaksi pelucutan, yaitu salah satu nukelon penyusun proyektil masuk kedalam inti sasaran dan nukleon sisanya akan lepas sebagai ejektil. Deutron berenergi rendah menghasilkan rekasi (d,p) dan deutron berenergi tinggi (0,5 < Ed < 10 MeV)dapat memberikan reaksi berupa (d,2n), (d,). Adapun deutron berenergi sangat tinggi, selain rekasi-reaksi diatas terjadi pula reaksi (d,pn), (d,3n), (d,p6n), dsb. Diberikan suatu reaksi nuklir sebagai berikut : a. Hitung Q dari reaksi tersebut b. Hitung energi kinetik 64Zn Zn n Cu H64 63 2+ +Reaksi Yang Dipengaruhi Neutron Interaksi neutron dengan inti, dapat menghasilkan hamburan elastik, hamburan takelastik atau penangkapan neutron, tergantung pada energi neutron proyektil. Reaksi yang terjadi dengan neutron termal, dapat meningkatkan energi sasaran sekitar 8 MeV dan secara umum tidak cukup untuk melepaskan partikel dalam inti reaksi sehingga terjadi penangkapan neutron. X n XAZAZ1) , (+ Reaksi dengan neutron sedang menghasilkan inti majemuk yang memiliki energi cukup untuk mengatasi energi pengikat nukleon dalam inti sasaran, sehingga dapat terjadi pelepasan suatu partikel (proton, deutron atau partikel alfa). Reaksi ini menghasilkan perubahan nomor atom dari unsur sasaran menjadi unsur hasil reaksi dan disebut sebagai reaksi transmutasi. Contoh : 14N(n,p)14C Pada reaksi dengan neutron cepat, neutron berenergi kinetik sampai 10 MeV dapat memberikan energi tambahan pada inti sasaran samapai 18 MeV. Maka dapat dilepaskan lebih dari satu partikel. Contohnya adalah 238U(n,2n)237U. Reaksi dengan neutron berenergi > 20 MeV (neutron relativitas) menyebabkan semakin banyak nukleon yang dilepaskan dari inti sasaran, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi (n,3n), reaksi (n,2n) dan sebagainya yang disebut sebagai reaksi spallasi. Reaksi Yang Dipengaruhi Sinar Gamma Disintegrasi inti yang dipengaruhi oleh sinar gamma terjadi ketika foton yang diserap memiliki energi hf lebih besar daripada energi yang dibutuhkan untuk memisahkan partikel (proton, neutron, partikel alfa). Ketika kondisi tersebut dipenuhi, suatu reaksi (,p), (,n), atau (,) bisa diamati. Proses tersebut juga dinamakan photodisintegration. Contoh reaksi fotodisintegrasi yang paling sederhana adalah reaksi deutron yang diinduksi oleh sinar gamma Contoh reaksi lainnya yaitu : n p d + + n He He Be + + +424294Sistem Laboratorium Dan Pusat Massa Reaksi-reaksi nuklir dalam suatu eksperimen biasanya dianalisis menggunakan sistem pusat massa. Sistem ini bergerak pada kecepatan konstan terhadap sistem laboratorium sedemikian rupa sehingga dalam sistem ini partikel yang menumbuk dalamnya (dan partikel-partikel akhir) memiliki total momentum nol. Konsep Pusat Massa Sistem Partikel Ketika benda berotasi dan bergetar, ada satu titik pada benda yang bergerak serupa dengan gerak sebuah partikel bila dikenai gaya luar yang sama; titik itu adalah pusat massa. }= = dmMmMpm i i pmr r r r1 1Gerak Pusat Massa Tinjaulah gerak sekumpulan partikel yang massanya m1, m2, m3,mn. n n pmm m m M r r r r + + + = ...2 2 1 1Diturunkan terhadap waktu n n pmm m m M v v v v + + + = ...2 2 1 1 Massa total kelompok partikel dikalikan dengan percepatan pusat-massanya sama dengan jumlah vektor semua gaya yang bekerja pada kelompok partikel tersebut. Pusat massa suatu sistem partikel bergerak seolah-olah dengan seluruh massa sistem dipusatkan di pusat massa itu dan semua gaya luar bekerja dititik itu. n pmn n pmMm m m MF F F aa a a a.........2 12 2 1 1+ + =+ + + =eks pmM F a =Transmutasi inti Transmutasi inti adalah tranformasi inti atom yang satu menjadi inti yang lain dengan membombardir inti oleh partikel. Contohnya adalah plutonium dihasilkan melalui penembakan neutron pada uranium Reaksi-reaksi nuklir energik Dalam reaksi nuklir energi dapat diserap dan dilepaskan Reaksi dikatakan melepaskan energi Ksesudah > Ksebelum. Jumlah energi yang dilepaskan diukur dengan nilai Q Karena E = Eo + K, maka Q Ksesudah -Ksebelum Q Eosebelum -Eosesudah Jika Q > 0 eksotermis Jika Q < 0 endotermis Jika Q=0 tumbukan elastis Penampang Melintang Nuklir Penampang melintang , adalah besaran yang mengukur probabilitas terjadinya reaksi inti di suatu area material target. Nilai ditentukan melalui rumus : Satuan yang diberikan untuk adalah barn. 1 barn = 10-28 m2. = Jumlah reaksi per detik per nukleus Jumlah proyektil yang datang per detik per area Jika sejumlah inti sasaran per satuan volume di dalam material adalah n, jumlah Nsc partikel yang terhambur ketika berkas proyektil No datang pada material dengan ketebalan T adalah Penampang melintang akan berlainan untuk jenis reaksi yang berbeda, dan untuk reaksi tertentu penampang akan bervariasi terhadap energi partikel yang diberondongkan. Untuk reaksi endotermis, penampang melintang akan nol jika energinya berada di bawah nilai ambang. ) 1 (T no sce N No =Pembentukan Radioisotop Berapa aktivitas isotop Y yang dihasilkan dari penyinaran inti X oleh proyektil x untuk selang waktu tertentu t? Y y X x atau Y y x X + + ) , (ANMmR |o =| |) ( ) (...) 1 ( 1 ) (2 1t t t R t At R t A