Spektrometer Inframerah Mikrajuddin Abdullah Fisika Dasar I 2016

523 Atom-atom yang berikatan dalam molekul selalu bergerak menjauh dan mendekat di sekitar titik setimbang. Dengan kata lain, atom-atom yang berikatan dalam molekul selalu berosilasi Gambar 7.23. Frekuensi osilasi bergantung pada jenis atom berikatan. Tabel 7.1 adalah contoh frekuensi osilasi atom-atom yang berikatan. Gambar 7.23. Atom-atom yang berikatan dalam molekul selalu berosilasi chemwiki.ucdavis.edu. Frekuensi osilasi bergantung pafa jenis atom yang berikatan. Dari Table 7.1 tampak bahwa frekuensi osilasi atom dalam molekul berada dalam rentang antara 3  10 13 Hz sampai 1,1  10 14 Hz. Frekuensi ini berada di daerah inframerah. Panjang gelombang inframerah berada dalam rentang 700 nm hingga 1 mm atau pada rentang frekuensi 3  10 11 Hz – 4,3  10 14 Hz. Dengan demikian, jika gelombang inframerah diarahkan ke kumpulan molekul maka frekuensi yang tepat sama dengan frekuensi osilasi ikatan molekul akan menghasilkan peristiwa resonansi sehingga diserap oleh molekul tersebut. Frekuensi lainnya yang tidak sama dengan frekuensi ikatan molekul akan diloloskan tidak diserap. Jika sinar inframerah yang menembus kumpulan molekul tersebut ditangkap dengan detektor maka ada sejumlah frekuensi yang hilang atau berkurang drastis intensitasnya. Frekuensi ini adalah frekuensi yang persis sama dengan frekuensi osilasi ikatan dalam 524 molekul. Jadi, berdasarkan intensitas cahaya inframerah yang menembus molekul maka kita akan tahu ikatan apa saja yang dimiliki molekul tersebut. Dari jenis ikatan yang dimiliki maka kita akan tahu jenis molekulm apa yang sedang kita ukur. Inilah prinsip yang digunakan dalam spektrometer inframerah Gambar 7.24. Tabel 7.1 Frekuensi osilasi sejumlah ikatan antar atom Jenis ikatan Frekuensi osilasi  10 13 Hz Jenis ikatan Frekuensi osilasi  10 13 Hz Ikatan N - H 9,9 – 11,1 Ikatan C - H 9,03 – 9,9 Ikatan C = O 4,9 – 5,22 Ikatan C - N 3,1 – 4,02 Ikatan C = N 6,7 – 6,8 Ikatan C - O 3,0 – 3,78 Ikatan O - H 7,5 – 1,07 Ikatan C - F 3,0 – 4,2 Ikatan C = C 6,3 - 6,8 Ikatan N - O 4,04 – 4,16 dan 4,55 – 4,68 Gambar 7.24. Contoh spektrometer inframerah. Prinsip kerja alat ini adalah menembakkan sinar inframerah ke material. Cahaya inframerah yang lolos dideteksi. Cahaya yang lolos memiliki intensitas yang bervariasi: ada yang tetap tinggi dan ada yang sangat lemah. Intensitas yang sangat lemah menunjukkan bahwa pada frekuensi tersebut telah terjadi penyerapan oleh molekul karena terjadinya resonansi dengan osilasi ikatan molekul. Dari informasi ini dapat diketahui jenis ikatan apa yang ada. Dan pada akhirnya dapat diketahui jenis molekul yang ada www.shimadzu.com. Karena data frekuensi alamiah osilasi molekul sudah diukur dan ditabelkan maka dengan melihat data yang ada kita segera mengetahui ikatan- ikatan yang ada dalam material yang sedang diukur. Sebagai contoh, Gambar 7.25 adalah spektrum absorpsi inframerah molekul air. Jika kita mengukur spektrum inframerah zat dan didapat kurva seperti pada Gambar 7.25 maka dapat dipastikan bahwa zat tersebut adalaha ir atau mengandung banyak air. 525 Gambar 7.25. Spektrum absorpsi inframerah molekul air.

7.12 Osilator Atom dalam Zat Padat

Dalam zat padat atom-atoms elalu berosilasi di sekitar titik setimbang. Atom-atom dalam zat padat dapat dipandang terhubung oleh pegas satu sama lainnya seperti diilusrtasikan pada Gambar 7.25. Pertanyaanya adalah berapakah frekuensi osilasi atom dalam zat padat? Hal yang menarik di sini adalah ternyata atom dalam zat padat dapat memiliki frekuensi osilasi yang bermacam-macam tetapi nilainya diskrit. Diskrit artinya antara satu frekuensi dengan frekuensi lainnya memiliki nlai tertentu. Kebalikannya adalah kontinu, di mana antara dua frekuensi berdekatan selisihnya mendekati nol. Frekuensi osilasi yang boleh dimiliki atom dalam zat padat yang berosilasi memenuhi persamaan 2 1           n 7.22 dengan n adalah bilangan bulat dari 0 sampai tak berhingga n = 0, 1, 2, 3, …  dan  adalah konstanta yang sering juga disebut frekuensi dasar. Hasil ini adalah implikasi dari teori kuantum untuk sistem atomik. 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.0 1.0 0.5 Bilangan gelombang cm -1 In ten si tas ab sor b si r el a ti f 526 Gambar 7.26 Aatom-atom dalam zat padat dapat dipandang terhubung oleh pegas satu dengan lainnya.

7.13 Frekuensi Kepakan Sayap Serangga

Berapakah frekuensi kepakan sayap serangga? Adakah hubungan frekuensi tersebut dengan ukuran tubuh serangga? Persoalan ini telah dibahas oleh Deakin [M.A.B. Deakin, The physics and physiology of insect flight, American Journal of Physics 38, 1003 1970]. Mari kita mencoba membahas ulang karena tampaknya cukup menarik. Menarik karena banyak fenomena yang sering kita amati sehari-hari memiliki makna fisika yang dalam. Ada sejumlah parameter utama yang dianggap mempengaruhi saerangga yang sedang terbang. Parameter tersebut beserta dimensinya adalah a Massa jenis udara,  ML -3 b Massa serangga, m M c Percepatan gravitasi, g LT -2 d Frekuensi kepakan sayap serangga, f T -1 e Luas efektif sayap seranggal, A L 2 Kalau parameter-parameter di atas digabung sedemikan rupa campuran perkalian dan pembagian maka kita akan mendapatkan dua parameter yang tidak berdimensi. Parameter tersebut adalah