BAB
I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Ilmu alamiah merupakan kegiatan
manusia yang bersifat aktif dan dinamis, artinya kegiatan manusia yang tiada
henti. Dari suatu percobaan akan menghasilkan konsep, selanjutnya dari konsep
itu mendorong melakukan percobaaan berikutnya dan seterusnya. Ilmu alamiah
lahir dari akumulasi pengalaman dari zaman ke zaman karena adanya rasa ingin
tahu (curiousity) manusia terhadap segala yang terjadi di alam semesta.
Ada dua faktor yang mendorong
bertambahnya pengetahuan, yaitu:
1. dorongan untuk memuaskan diri, yang
bersifat non praktis atau teoritis guna memenuhi rasa ingin tahu dan memahami
tentang hakikat alam semesta dan isinya (menuju ke ilmu pengetahuan murni),
2. Dorongan praktis yang memanfaatkan
pengetahuan itu untuk meningkatkan taraf hidup menuju ke tingkatan hidup yang
lebih tinggi (menuju ke ilmu pengetahuan terapan)”(Drs. Maskoeri Jasin,2000:9).
Ilmu alamiah terbagi atas tiga
cabang ilmu, yaitu: Fisika, Kimia, dan Biologi. Fisika mempelajari benda tidak
hidup dari aspek wujud dengan perubahan-perubahan yang bersifat sementara.Oleh
karena itu segala fenomena alam di jagat raya ini memiliki hubungan dengan ilmu
fisika. Dimulai dari fenomena yang paling sederhana ketika menjemur pakaian
yang memanfaatkan ilmu fisika berupa perubahan wujud dari zat cair menjadi gas
yang disebut dengan penguapan, hingga fenomena rencana pengalihan sumber energi
dari sumber konvensional (minyak bumi, gas alam, dan lain-lain) menuju sumber
energi nuklir.
Dari uraian di atas dapat diketahui
betapa pentingnya peranan ilmu fisika dalam ilmu pengetahuan(sains).
Sesungguhnya tidak ada fenomena alam di muka bumi yang terlepas dari Ilmu
fisika tersebut. Oleh karena itu diperlukan pembahasan yang lebih mendalam
tentang fisika mengenai peranannya dalam sains. Dengan mempelajari hal ini,
diharapkan mahasiswa sebagai generasi muda mampu berpikir kritis untuk
memanfaatkan benda-benda di alam semesta ini secara efektif dan efisien guna
menambah kesejahteraan bangsa.
B.
RUMUSAN MASALAH
1.
Apakah hakikat ilmu fisika?
2.
Apakah tujuan mempelajari ilmu fisika?
3.
Apakah peranan ilmu fisika dalam kemajuan ilmu pengetahuan
alam (Sains)?
4.
Bagaimana pemanfaatan sinar x dalam bidang kesehatan ?
C.
TUJUAN
1.
Untuk mengetahui hakikat ilmu fisika.
2.
Untuk mengetahui tujuan mempelajari ilmu fisika.
3.
Untuk mengetahui peranan ilmu fisika dalam kemajuan ilmu
pengetahuan alam.
4.
Untuk mengetahui pemanfaatan sinar x dalam bidang kesehatan.
BAB
II
PEMBAHASAN
PEMBAHASAN
A.
HAKIKAT ILMU FISIKA
Banyak ilmuwan yang mencoba
mendefinisikan tentang ilmu fisika, namun selalu saja definisi tersebut kurang
tepat dan kurang sempurna. Secara singkat fisika dapat didefinisikan sebagai
suatu cabang ilmu pengetahuan alam yang mempelajari tentang zat dengan segala
sifat dan ciri-cirinya, dan energi dengan segala manifestasinya, seperti gerak,
panas, cahaya, dan sebagainya.
Dalam kehidupan sehari-hari, fisika
memiliki peranan yang sangat penting. Selain sebagai salah satu cabang ilmu
pengetahuan alam yang tersendiri, fisika juga merupakan ilmu pengetahuan dasar
yang dapat digunakan sebagai landasan ilmu pengetahuan lainnya. Baik ilmu
pengetahuan murni seperti kimia dan biologi, maupun ilmu pengetahuan terapan
seperti teknologi, kedokteran, pertanian, dan lain-lain. Banyak contoh di
sekitar kita, misalnya mikroskop elektron yang dipakai dalam bidang ilmu
biologi dan kedokteran, penggunaan radioaktivitas dalam semua bidang ilmu
pengetahuan, tenaga nuklir yang suatu saat dapat mengganti sumber energi alam
konvensional, radio transistor, televisi, sinar laser, dan alat elektronika
lain yang dapat dijumpai dengan mudah dalam kehidupan sehari-hari. Walaupun
fisika berperan peting dalam kehidupan, bukan berarti fisika lebih daripada
ilmu pengetahuan lain. Setiap ilmu memiliki peranan masing-masing dalam
kehidupan dan akan saling melengkapi satu sama lain. Dalam fisika dipelajari cara-cara menemukan
hukum alam dengan jalan menginterpretasikan sifat-sifat alam dalam kehidupan
sekitar. Interpretasi sifat-sifat alam dalam kehidupan sekitar dapat dilakukan
dengan cara mengumpulkan fenomena alam yang terjadi, menghubungkan satu sama
lain, membuat hipotesisnya, melakukan observasi, dan menarik kesimpulan yang
bermanfaat bagi masyarakat sekitar.
B.
TUJUAN MEMPELAJARI ILMU FISIKA
Berdasarkan hakikat ilmu fisika
banyak sekali tujuan dan pentingnya mempelajari ilmu fisika, secara umumnya
tujuan mempelajari ilmu fisika adalah sebagai berikut :
1.
Mempelajari cara pengendalian dan pemanfaatan sumber daya
alam.
2.
Untuk lebih mendalami dalam memahami tujuan dan arti dari
kehidupan.
3.
Untuk meningkatkan kualitas hidup manusia.
4.
Fisika membangkitkan ide-ide baru untuk persiapan menghadapi
perubahan zaman.
5.
Ilmu Fisika relevan untuk menunjang berbagai macam
kehidupan.
6.
Fisika membantu mempelajari cara-cara menemukan hukum alam
melalui eksperimen dan observasi.
7.
Untuk menjelaskan hubungan mendasar yang melibatkan
ilmu-ilmu lain seperti kimia dan biologi pada tingkat atom dan molekul.
Akan tetapi jika kita sudah
mengaplikasikan ilmu fisika dalam kehiduan sehari-hari kita dengan benar maka
kita dapat menemukan banyaknya manfaat dari belajar fisika. Karena setiap
fenomena alam didunia ini tidak akan pernah terlepas dari penjelasan fisika.
Oleh karena itu kita harus memperhatikan setiap fenomena alam yang ada dan
berusaha menghubungkan dengan ilmu fisika sehingga kita akan sangat merasakan
betapa pentingnya ilmu fisika dalam sains maupun kehidupan kita.
C.
Peranan Fisika dalam Kemajuan Ilmu Pengetahuan Alam ( Sains)
Ilmu fisika sangat berperan penting dalam ilmu pengetahuan.
Sering dikatakan bahwa ilmu fisika yang mendasari ilmu pengetahuan alam lainnya seperti ilmu
kimia dan biologi. Dalam ilmu biologi tanggapan sel saraf yang satu dengan sel
saraf yang lain ketika sinyal listrik ditransmisikan memerlukan penjelasan
fisis. Selain itu pada proses terjadinya fotosintesis, penyerapan energy foton
cahaya oleh molekul pigmen juga memerlukan penjelasan fisis dan menggunakan
konse- konsep fisika.
Selain itu pada ilmu kimia, fisika juga sangat berperan
penting contohnya pada materi kalor, fisika
menjelaskan panas itu sebenarnya akibat gerakan dan tumbukan atom-atom. Teori
tentang atom ini berhasil menyatukan dua konsep fisika yang berbeda yaitu:
konsep panas dan kosep gerak (mekanika). Dalam ilmu teknik kimia, perpindahan
panas merupakan salah satu dasar ilmu teknik kimia. Ilmu teknik kimia yang
berhubungan dengan proses-proses kimia dalam suatu industri perlu
mempelajari perhitungan dari proses tersebut yang dasar
teorinya adalah dari fisika
(termodianamiaka). Perhitungan ini berguna untuk pengawasan
dari proses kimia yang berlangasung dan untuk mengetahui berapa banyak
bahan atau keadaan suatu reaksi (besarnya tekanan, suhu, panas, dan lain-lain). lni
sangat diperlukan agar proses tersebut dapat dijalankan.
Berikut
adalah beberapa peranan atau kegunaan fisika dalam ilmu pengetahuan lainnya :
1.
Menghasilkan teknologi, industri,
alat-alat, bentuk-bentuk baru dari transportasi yang akan sangat membantu
kemajuan hidup manusia
Dalam dunia teknologi fisika sangat berperan
penting, contohnya pada bidang Fisika
kita mempelajari tentang sinyal, gelombang dan juga amplitudo. Sinyal,
gelombang dan juga amplitude sangant berkaitan erat dalam bidang audio manupun
audio visual, seperti contoh radio dan televisi. Cara memancarkan
(mentransmisikan) sinyal gambar yang amplitudonya termodulasi mirip dengan
system penyiaran radio yang telah dikenal. Dalam kedua kasus, amplitude sebuah
gelombang pembawa frekuensi radi (RF) dibuat bervariasi terhadap tegangan
pemodulasi. Modulasinya adalah sinyal bidang frekuensi dasar (base band). Pada
televisi, sinyal baseband ini merupakan sinya video komposit. Penyiaran
televise benar-benar seperti suatu system radio, tetapi mencakup gambar dan suara.
Sinyal suara yang tergabung di dalamnya dipancarkan oleh modulasi frekuen (FM)
pada suatu gelombang pembawa terpisah dalam saluran pemancaran yang sama
seperti sinyal gambar. Pengertian sinyal gambar digunakan disini untuk
mengartikan gelombang pembawa yang termodulasi. Sinyal video adalah sinyal
untuk sebuah tabung gambar. Sinyal video untuk televisi bersesuaian dengan
sinyal audio untuk system suara.
Selain itu dalam pembuatan alat-alat transformasi ataupun
mesin- mesin teknologi lainnya, fisika sangat berperan penting. Karena dalam
setiap pembuatan teknologi pasti akan berkaitan dengan dunia fisika dengan kata
lainnya setiapteknologi pasti memerlukan penjelasan secara fisika.
2.
Mampu menjelaskan fenomena-fenomena
yang muncul di sekitar kita dan meningkatkan penghargaan atas apa yang terjadi
di sekitar kita.
a. Pelangi
Setiap orang tentu pernah melihat
pelangi. Namun, apakah semua orang menyadari jika pelangi merupakan salah satu
fenomena fisika yang sering terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Pelangi terbentuk
dari cahaya matahari yang terkena tetesan air di atmosfer. Tetesan air di
atmosfer biasanya berperan sebagai prisma yang mampu memisahkan cahaya menjadi
beberapa komponen cahaya. Komponen-komponen cahaya tersebut dikirim pada sudut
40-42 derajat berlawanan matahari sehingga terlihat berwarna..
Sebenarnya fenomena pelangi ini sudah
sejak dulu dijelaskan oleh fisikawan Isaac Newton. Sejak abad 17, kemunculan
pelangi bukan lagi sebagai sesuatu yang misterius, sebagaimana yang terjadi
sebelum penjelasan Isaac. Ya, dulu kesan pelangi begitu mistis, misalnya ada
anggapan bahwa pelangi adalah jalan untuk putri langit atau bidadari yang
hendak mandi di sungai.
b. Langit dalam Danau
Ada kalanya kita melihat langit
begitu dekat jika dilihat dari atas permukaan danau. Ya, di atas permukaan air,
kita bisa menggapai langit dengan mudah. Jika diperhatikan, kejadian ini tampak
biasa. Padahal, ada peran fisika dalam peristiwa itu. Ya, peristiwa seperti ini
terjadi karena adanya hukum pemantulan dan pembiasan, sehingga langit atau
benda apapun akan terlihat jelas di atas atas permukaan air. Molekul udara
telah melakukan polarisasi terhadap cahaya matahari.
c. Sereal
Pernahkah Anda memerhatikan sereal
setelah diseduh? Mungkin tak banyak yang memerhatikannya. Namun, lain kali cobalah
untuk sejenak memerhatikan letak sereal dalam mangkuk ketika sudah diseduh. Ya,
sereal biasanya akan berkumpul menjadi satu atau menyingkir di pinggir mangkuk.
Fenomena berkumpulnya sereal ini oleh
ilmuwan dijuluki 'efek cheerios'. Tak hanya terjadi pada sereal, fenomena ini
juga terjadi pada semua benda yang mengambang. Adalah Dominic Vella dari
Cambridge University dan Laksminarayanan Mahadewan dari Harvard University yang
pertama kali menjelaskan ini fenomena ini.
3.
Menjamin adanya standar kehidupan
yang tinggi dan peningkatan kualitas kesehatan manusia.
a. Radiasi sinar x
a. Pengertian radiasi sinar x
Radiasi
sinar-X merupakan suatu gelombang elektromagnetik dengan gelombang pendek.
Gelombang elektromagnetik banyak jenisnya antara lain sinar lampu, ultra
violet, infra merah, gelombang radio, dan TV. Sinar-X mempunyai daya tembus
yang cukup tinggi terhadap bahan yang dilaluinya. Dengan demikian sinar-X dapat
dimanfaatkan sebagai alat diagnosis dan terapi di bidang kedokteran nuklir. Perangkat
sinar-X untuk diagnosis disebut dengan photo Rontgen sedangkan yang untuk
terapi disebut Linec (Linier Accelerator). Dengan perkembangan teknologi dewasa
ini maka photo Rontgen dapat di tingkatkan fungsinya lebih luas yaitu melalui
alat baru yang disebut dengan CT. Scan (Computed Tomography Scan).
Adanya
peralatan peralatan yang menggunakan sinar-X maka akan membantu dalam
mendiagnosis dan pengobatan (terapi) suatu penyakit, sehingga dapat
meningkatkan kesehatan masyarakat. Untuk di tingkat daerah peralatan yang
menggunakan sinar-X masih terbatas hanya pada pesawat Rontgen. Karena pesawat
radioterapi membutuhkan catu daya listrik yang cukup besar, karena sumber
listrik di daerah relatife masih rendah.
Sinar-X ditemukan oleh Wilhelm
Conrad Rontgen seorang berkebangsaan Jerman pada tahun 1895. Penemuanya
diilhami dari hasil percobaan percobaan sebelumnya antara lain dari J.J Thomson
mengenai tabung katoda dan Heinrich Hertz tentang foto listrik. Kedua percobaan
tersebut mengamati gerak elektron yang keluar dari katoda menuju ke anoda yang
berada dalam tabung kaca yang hampa udara.
Pembangkit sinar-X berupa tabung
hampa udara yang di dalamnya terdapat filamen yang juga sebagai katoda dan
terdapat komponen anoda. Jika filamen dipanaskan maka akan keluar elektron dan
apabila antara katoda dan anoda diberi beda potensial yang tinggi, elektron
akan dipercepat menuju ke anoda. Dengan percepatan elektron tersebut maka akan
terjadi tumbukan tak kenyal sempurna antara elektron dengan anoda, akibatnya
terjadi pancaran radiasi sinar-X.
b.
Dasar Percobaaan Sinar x
Peristiwa terjadinya sinar-X
diawali dari percobaan Heinrich Hertz pada tahun 1887 dengan menggunakan tabung
hampa yang berisi katoda dan anoda. Katoda dan anoda dihubungkan dengan sumber
listrik E. Pada tegangan, E, yang rendah tidak ada arus elektron dari katoda ke
anoda yang dapat dilihat dari galvanometer. Pada saat katoda disinari gelombang
pendek elektromagnetik ternyata dari katoda keluar elektron menuju anoda yang
diamati dari galvanometer. Arus yang terbaca di Galvanometer adalah arus yang
sangat kecil dalam order mikro ampere. Peristiwa di atas disebut dengan efek
foto listrik.
Apabila disinari dengan gelombang
pendek elektron dapat keluar dari katoda dengan cara dipanaskan sehingga
terjadi emisi thermis. Jadi dengan cara dipanaskan atau diberi gelombang
elektromagnetik pendek, maka katoda dapat memancarkan elektron lebih banyak.
Makin pendek gelombang elektromagnetik yang menumbuk katoda, maka makin besar
arus yang mengalir dan sebaliknya makin panjang gelombangnya, maka semakin
kecil arus yang terbaca di galvanometer. Hal demikian dapat dipahami karena
bila gelombang elektromagnetik panjang gelombangnya makin pendek berarti
frekuensinya makin besar dan energinya juga makin besar. menunjukkan alat foto
listrik.
Karakteristik gelombang
elektromagnetik ditentukan oleh panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan.
Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik di udara untuk semua panjang
gelombang adalah sama yaitu sama dengan kecepatan dalam ruang hampa c = 3
1010cm/det.
C
= v ×
λ (1)
dengan
:
c
: Kecepatan rambat dalam hampa (cm/det)
v
: Frekuensi gelombang (cycle/det)
λ
: Panjang gelombang, (cm)
Pemancaran energi radiasi
elektromagnetik oleh sumbernya tidak berlangsung secara kontinyu melainkan
secara terputus-putus (diskrit), sehingga berupa paket yang harganya tertentu
yang disebut dengan kuanta/foton. Besar energi kuanta tergantung
pada
frekuensi gelombang.
E
=h
×v (2)
dengan
:
E
: Energi foton, (eV)
h
: Tetapan Max Plank, (Joule/det)
v
: Frekuensi gelombang, (cycle/det)
c.
Sifat-sifat sinar X :
·
Mempunyai daya tembus yang tinggi Sinar X dapat menembus
bahan dengan daya tembus yang sangat besar, dan digunakan dalam proses
radiografi.
·
Mempunyai panjang gelombang yang pendek Yaitu : 1/10.000
panjang gelombang yang kelihatan
·
Mempunyai efek fotografi. Sinar X dapat menghitamkan emulsi
film setelah diproses di kamar gelap.
·
Mempunyai sifat berionisasi.Efek primer sinar X apabila
mengenai suatu bahan atau zat akan menimbulkan ionisasi partikel-partikel bahan
zat tersebut.
·
Mempunyai efek biologi. Sinar X akan menimbulkan
perubahan-perubahan biologi pada jaringan. Efek biologi ini digunakan dalam
pengobatan radioterapi.
d.
Sinar x dalam fisika
Sinar X dalam Fisika adalah bentuk dari radiasi ion dan dapat berbahaya. Tabung
Sinar X terdiri dari sebuah tabung hampa yang diberi dua buah elektroda
yaitu anoda dan katoda serta filamen pemanas. Katoda yang telah dipanaskan akan
melepas elektron-elektron. Akibatnya adanya beda potensial yang di berikan
antara anoda dan katoda yang berasal dari sumber tegangan tinggi, maka
elektron-elektron dari katoda akan tertarik ke anoda. Pada saat elektron-elektron
menumbuk anoda, mereka diperlambat sehingga tenaga kinetiknya berubah menjadi
panas dan Gelombang Elektromagnetik, yang tidak lain adalah Sinar X. Peritiwa
tersebut sering dinamakan Bremstahlung.
Spektrum Sinar X yang dihasilkan oleh tabung sinar X terdiri atas dua bagian, yaitu bagian
yang kontinue akibat gerakan elektron-elektron yang diperlambat dan bagian diskrit
(tampak sebagai puncak-puncak spektrum) sebagai akibat elektron-elektron dari
katoda ada yang menumbuk elektron atom anoda sehingga terpental meninggalkan
lintasannya dan terjadilah kekosongan elektron pada kulit atom anoda tersebut
(yang biasanya kebolehjadian paling besar, terjadi pada kulit bagian dalam).
Kekosongan pada kulit atom-atom anoda tersebut akan segera diisi oleh
elektron-elektron dari kulit sebelah luarnya, yang disertai oleh pancaran
tenaga transisi sebagai Sinar X Karakteristik, dimana tenaganya atau panjang gelombangnya bersifat diskrit yang
merupakan ciri atau karakter dari bahan anoda tersebut, sehingga biasa pula
disebut Sinar X Karakteristik.
e.
Proses terjadinya sinar x
Pada peristiwa terjadinya
tumbukan tak kenyal sempurna antara elektron dengan atom anoda (targed) akan
terjadi dua hal sebagai berikut.
1.
Terjadinya
radiasi Bemstrahlung
Terjadi radiasi yang dikenal
dengan “ bremstrahlung” yaitu elektron yang mendekati atom targed (anoda) akan
berinteraksi dengan atom bahan anoda, tepatnya dengan elektron luar atom
tersebut. Ia mengalami perlambatan sehingga mengeluarkan radiasi. Radiasi ini
memiliki aneka ragam panjang gelombang, oleh karena itu proses bremstrahlung
dapat dialami elektron berulang kali, sehingga spektrum radiasi ini bersifat
kontinyu.
Elektron yang mendekati atom
didalam anoda berinteraksi dengan elektron dalam atom tersebut, berupa tumbukan
tak kenyal sempurna, akibatnya elektron anoda terlepas dari kulitnya. Atom
tertinggal dalam keadaan bereksitasi yang dalam keadaan tidak stabil. Maka
terjadilah (dalam waktu 10-8 detik) pengisian kekosongan itu oleh
elektron-elektron yang lebih luar. Perpindahan kulit yang luar ke kulit yang
dalam disertai pancaran radiasi dengan panjang gelombang tertentu, maka radiasi
ini bersifat diskrit.
f.
Berkas sinar x dan pembentukan citra
Berkas sinar-X dalam penyebaranya
dari sumber melalui suatu garis yang menyebar ke segala arah kecuali dihentikan
oleh bahan penyerap sinar-X[1]. Oleh karena itu, tabung sinar-X ditutup dalam
suatu rumah tabung logam yang mampu menghentikan sebagian besar radiasi
sinar-X, hanya sinar-X yang berguna dibiarkan keluar dari tabung melalui sebuah
jendela/window. Sinar-X adalah fotonfoton yang mempunyai energi tinggi,
karenaelektron memancarkan energi maka energi kinetik elektron akan berkurang
dan akhirnya akan kehilangan seluruh energi kinetiknya. Energi foton maksimum
atau panjang gelombang minimum dapat ditulis dengan persamaan
min
max λ
h f = h c
(3)
Jadi dalam proses ini akan
terjadi spectrum kontinyu, spektrum tersebut mempunyai frekuensi cut off (batasan)
atau panjang gelombang cut off yang tergantung pada potensial
percepatan. Elektron-elektron yang ditembakan akan mengeksitasi elektron dalam
atom target[1]. Jika elektron yang ditembakkan cukup besar energinya maka akan
mampu melepaskan elektron target dari kulitnya. Kemudian kekosongan kulit yang
ditinggalkan elektron akan diisi oleh elektron yang lebih luar dengan
memancarkan radiasi. Transisi ini akan menyebabkan sederet baris (garis-garis)
spectrum yang dalam notasi sinar- X disebut garis-garis Kα, Kβ, Kγ dan seterusnya.
Pada sistem pencitraan sinar-X
diperlukan tegangan tinggi, dengan tujuan agar dapat dihasilkan berkas sinar-X.
Untuk itu rangkaian listriknya dirancang sedemikian rupa sehingga tegangan
tingginya dapat diatur dengan rentang yang besar yaitu antara 30 Kv sampai 100
kV. Jika kVnya rendah maka sinar-X memiliki gelombang yang panjang sehingga akan
mudah diserap oleh atom dari targed (anoda), kemudian disebut sebagai soft
x-ray[1]. Radiasi yang dihasilkan dengan pengaturan tegangan yang cukup tinggi
maka akan dihasilkan sinar-X dengan daya tembus yang besar dan panjang
gelombang yang pendek.
Sinar-X merupakan gelombang
elektromagnetik yang dapat menembus suatu bahan, tetapi hanya sinar-X yang
mempunyai energi yang tinggi yang dapat menembus bahan yang dilaluinya, selain
itu akan diserap oleh bahan tersebut. Sinar-X yang mampu menembus bahan itulah
yang akan membentuk gambar atau bayangan
g.
Factor-faktor yang berpengaruh pada citra
1.
Pengaruh Arus (mA)
Arus akan berpengaruh pada
intensitas sinar-X atau derajat terang/brighnees. Dengan peningkatan mA
akan menambah intensitas sinar-X dan sebaliknya. Oleh sebab itu derajat terang
dapat diatur dengan mengubah mA.
a.
Pengaruh
jarak dan waktu pencitraan (exposure)
Di samping arus (mA) jarak dan
waktu pencitraan juga berpengaruh pada intensitas. Waktu exposure yang
lama juga akan meningkatkan intensitas dari sinar-X. Untuk itu dalam setiap
pengoperasian pesawat sinar-X selalu dilakukan pengaturan waktu (S) dan arus
(mA) atau biasa disebut dengan mAS yang bergantung pada obyek yang disinari.
Jika tabung didekatkan pada obyek maka intensitas akan naik dan hasil gambar
jelas dan terang. Sebaliknya jika tabung dijauhkan dari obyek maka intensitas
akan menurun. Dari sini dapat disimpulkan bahwa cahaya dan sinar-X merambat
dalam pancaran garis lurus yang melebar.
b.
Pengaruh
Tegangan (kV)
Tegangan tinggi merupakan daya
dorong elektron di dalam tabung dari katoda ke anoda. Supaya dapat menghasilkan
sinar-X daya dorong ini harus kuat sehingga mampu menembus obyek. Dengan
demikian perubahan kV sangat berpengaruh terhadap daya tembus sinar-X.
2.
Penyerapan Sinar-X
Penyerapan
sinar-X oleh suatu bahan tergantung pada tiga faktor sebagai berikut.
a. Panjang gelombang sinar-X
b. Susunan obyek yang terdapat
pada alur berkas sinar-X
c. Ketebalan dan kerapatan obyek
Jika kV rendah maka akan dihasilkan sinar-X dengan gelombang yang panjang dan sebaliknya dengan kV tinggi maka
panjang gelombang sinar-X akan semakin pendek.
Penyerapan sinar-X oleh suatu
bahan juga tergantung pada susunan obyek yang dilaluinya, sedangkan susunan
obyek tergantung pada nomor atom unsur, misalnya nomor atom alumunium lebih
rendah dari nomor atom tembaga. Ternyata penyerapan sinar-X alumunium lebih
rendah dari penyerapan sinar-X oleh tembaga. Timah hitam mempunyai nomor atom
yang besar, maka daya serap terhadap sinar-X juga besar. Ketebalan dan kerapatan
suatu unsur bahan juga berpengaruh terhadap penyerapan sinar-X. Bahan yang
tebal akan lebih banyak menyerap sinar-X dibanding dengan bahan yang tipis,
tentunya pada unsur yang sama.
Penyerapan sinar-X oleh tubuh
manusia pada proses photo Rontgen dapat dijelaskan sebagai berikut. Tubuh
manusia dibentuk oleh unsur-unsur yang sangat komplek. Oleh sebab itu,
penyerapan sinar-X oleh tubuh pada proses Rontgen tidak sama, misalnya tulang
akan lebih banyak menyerap sinar-X dibanding dengan otot atau daging. Bagian
tulang yang sakit atau daging akan lebih besar menyerap sinar-X dibanding
kondisi normal. Usia juga akan menjadi penyebab perbedaan penyerapan sinar- X.
Tulang orang tua yang telah kekurangan kalsium, maka penyerapan sinar-X akan
berkurang dibanding tulang anak muda.
h.
Kegunaan Sinar-X Bidang kedokteran
Melihat
bagian dalam tubuh pasien. Ketika Sinar-X diarahkan langsung ke pasien,
sebagian diserap dan sebagian lagi diteruskan. sinar-sinar yang telah melalui
pasien kemudian menumbuk pelat foto yang disimpan didalam sebuah kotak
cahaya yang rapat. Perubahan kimia terjadi pada film dan ketika dicuci, derajat
kegelapan berbeda dapat dilihat; makin besar radiasi yang diserap, film makin
hitam
Kualitas
Sinar-X bergantung pada jumlah tulang dan daging yang dilintasi sinar. Tulang
menyerap lebih banyak Sinar-X daripada daging dengan ketebalan yang sama. Oleh
karena itu, pada film yang telah dicuci, struktur tulang dapat terlihat
sangat jelas. Dengan demikian dokter dapat menentukan dengan tepat letak tulang
Yangpatah.
Tahun
1970 teknik baru yang revolusioner yang disebut Computerized Tomography (CT)
dikembangkan. Sinar-X yang digunakan memproyeksi seluruh bidang badan pada film
Sinar-X digunakan untuk memotret suatu bidang (irisan) tertentu dari badan
manusia, bidang-bidang lain untuk dieliminasi (dihilangkan). Dengan
demikian struktur tulang-tulang dan luka-luka yang sebelumnya tidak
mungkin divisualkan menjadi dapat dilihat dengan jelas. Prinsip kerja CT,
Sinar-X tipis yang diluruskan oleh kalimator (collimator) menembus badan menuju
ke sebuah detector yang mengukur intensitas yang diteruskan. Pengukuran dibuat
pada sejumlah besar titik-titik sehingga sumber dan detektor dapat digerakkan
melalui badan secara bersamaan. Kemudian diputar sedikit terhadap poros badan
dan sekali lagi discan (proses mengulangi melintasi suatu permukaan / ruang
dengan menggunakan berkas sinar / menggerakkan detektor dengan tujuan
menimbulkan beberapa perubahan pada permukaan / ruang untuk mengukur beberapa
aktivitas / mendeteksi beberapa benda).
Proses
ini diulangi dengan interval 10 – 1800. Intensitas berkas sinar diteruskan
untuk sejumlah titik dari tiap scan untuk setiap sudut, dikirim sebuah komputer
yang membentuk bayangan dari irisan tertentu pada manusia CT scanning telah
menimbulkan perubahan besar pada bidang pengobatan karena memberi sedikit dosis
Sinar-X sehingga menghasilkan diagnosa yang lebih tepat. Pasien yang di CT
hanya dikenai Sinar-X dengan dosis 20 % daripada yang digunakan pada diagnosa
Sinar-X konvensional.
Di
bidang lainnya Sinar-X dapat menembus logam dan digunakan industri untuk
menemukan cacat pada las dan bungkus logam. Dapat menunjukkan gejala
interferensi jika dikenakan pada kristal zat padat dapat mengungkapkan letak
atom-atom dalam kristal, sehingga sangat berguna untuk analisa struktur bahan.
Ilmu
Kedokteran Nuklir adalah cabang ilmu kedokteran yang menggunakan sumber radiasi
terbuka berasal dari disintegrasi inti radionuklida buatan, untuk mempelajari
perubahan fisiologi, anatomi dan biokimia, sehingga dapat digunakan untuk
tujuan diagnostik, terapi dan penelitian kedokteran. Pada kedokteran Nuklir,
radioisotop dapat dimasukkan ke dalam tubuh pasien (studi invivo) maupun hanya
direaksikan saja dengan bahan biologis antara lain darah, cairan lambung, urine
da sebagainya, yang diambil dari tubuh pasien yang lebih dikenal sebagai studi
in-vitro (dalam gelas percobaan).
Pada studi
in-vivo, setelah radioisotop dapat dimasukkan ke dalam tubuh pasien melalui
mulut atau suntikan atau dihirup lewat hidung dan sebagainya maka informasi
yang dapat diperoleh dari pasien dapat berupa:
v Citra atau gambar dari organ atau
bagian tubuh pasien yang dapat diperoleh dengan bantuan peralatan yang disebut
kamera gamma ataupun kamera positron (teknik imaging)
v Kurva-kurva kinetika radioisotop
dalam organ atau bagian tubuh tertentu dan angka-angka yang menggambarkan
akumulasi radioisotop dalam organ atau bagian tubuh tertentu disamping citra
atau gambar yang diperoleh dengan kamera gamma atau kamera positron.
v Radioaktivitas yang terdapat dalam
contoh bahan biologis (darah, urine dsb) yang diambil dari tubuh pasien,
dicacah dengan instrumen yang dirangkaikan pada detektor radiasi (teknik
non-imaging).
Data yang diperoleh baik dengan teknik imaging maupun
non-imaging memberikan informasi mengenai fungsi organ yang diperiksa.
Pencitraan (imaging) pada kedokteran nuklir dalam beberapa hal berbeda dengan
pencitraan dalam radiologi. Pada studi in-vitro, dari tubuh pasien diambil
sejumlah tertentu bahan biologis misalnya 1 ml darah. Cuplikan bahan biologis
tersebut kemudian direaksikan dengan suatu zat yang telah ditandai dengan
radioisotop. Pemeriksaannya dilakukan dengan bantuan detektor radiasi gamma
yang dirangkai dengan suatu sistem instrumentasi. Studi semacam ini biasanya
dilakukan untuk mengetahui kandungan hormon-hormon tertentu dalam darah pasien
seperti insulin, tiroksin dll.
Pemeriksaan
kedokteran nuklir banyak membantu dalam menunjang diagnosis berbagai
penyakitseperti penyakit jantung koroner, penyakit kelenjar gondok, gangguan
fungsi ginjal, menentukan tahapan penyakit kanker dengan mendeteksi
penyebarannya pada tulang, mendeteksi pendarahan pada saluran pencernaan
makanan dan menentukan lokasinya, serta masih banyak lagi yang dapat diperoleh
dari diagnosis dengan penerapan teknologi nuklir yang pada saat ini berkembang
pesat.
Disamping membantu penetapan diagnosis, kedokteran nuklir
juga berperanan dalam terapi-terapi penyakit tertentu, misalnya kanker kelenjar
gondok, hiperfungsi kelenjar gondok yang membandel terhadap pemberian
obat-obatan non radiasi, keganasan sel darah merah, inflamasi (peradangan)sendi
yang sulit dikendalikan dengan menggunakan terapi obat-obatan biasa. Bila untuk
keperluan diagnosis, radioisotop diberikan dalam dosis yang sangat kecil, maka
dalam terapi radioisotop sengaja diberikan dalam dosis yang besar terutama
dalam pengobatan terhadap jaringan kanker dengan tujuan untuk melenyapkan
sel-sel yang menyusun jaringan kanker itu.
Berikut adalah alat-alat kesehatan
yang berhubungan dengan fisika :
1. Pengaturan Suhu Tubuh
Pengaturan suhu
tubuh (termoregulasi), pengaturan cairan tubuh, dan ekskresi adalah
elemen-elemen dari homeostasis. Dalam termoregulasi dikenal adanya hewan
berdarah dingin (cold-blood animals) dan hewan berdarah panas (warm-blood
animals). Namun, ahli-ahli Biologi lebih suka menggunakan istilah ektoterm dan
endoterm yang berhubungan dengan sumber panas utama tubuh hewan. Ektoterm
adalah hewan yang panas tubuhnya berasal dari lingkungan (menyerap panas
lingkungan). Suhu tubuh hewan ektoterm cenderung berfluktuasi, tergantung pada
suhu lingkungan. Hewan dalam kelompok ini adalah anggota invertebrata, ikan,
amphibia, dan reptilia. Sedangkan endoterm adalah hewan yang panas tubuhnya
berasal dari hasil metabolisme. Suhu tubuh hewan ini lebih konstan. Endoterm
umum dijumpai pada kelompok burung (Aves), dan mamalia.
Dalam
pengaturan suhu tubuh, hewan harus mengatur panas yang diterima atau yang
hilang ke lingkungan. Mekanisme perubahan panas tubuh hewan dapat terjadi
dengan 4 proses, yaitu konduksi, konveksi, radiasi, dan evaporasi.
2. Biomekanika
Biomekanika adalah disiplin sumber ilmu yang mengintegrasikan
faktor-faktor yang mempengaruhi gerakan manusia, yang diambil dari pengetahuan
dasar seperti fisika, matematika, kimia, fisiologi, anatomi dan konsep rekayasa
untuk menganalisa gaya yang terjadi pada tubuh. Kinerja faal dan kenyamanan
dari pekerja sudah terbukti sangat menunjang tingkat produktivitas pekerja,
dengan demikian para penanggung jawab keselamatan dan kenyamanan kerja harus
memikirkan faktor bahaya-bahaya biomekanika.
Sebaiknya aktifitas MMH tidak
membahayakan pekerja dan tidak menimbulkan rasa sakit pada pekerja. Sebaiknya
aktivitas MMH tidak membahayakan pekerja dan tidak menimbulkan sakit pinggang,
sakit pundak atau pergelangan tangan yang membuat pekerja menderita.
BAB III
PENUTUP
A.
KESIMPULAN
segala fenomena alam di jagat raya
ini memiliki hubungan dengan ilmu fisika. Dimulai dari fenomena yang paling
sederhana ketika menjemur pakaian yang memanfaatkan ilmu fisika berupa
perubahan wujud dari zat cair menjadi gas yang disebut dengan penguapan, hingga
fenomena rencana pengalihan sumber energi dari sumber konvensional (minyak
bumi, gas alam, dan lain-lain) menuju sumber energi nuklir. Oleh karena itu
fisika sangat berperan penting terhadap sains contohnya dalam :
1.
Teknologi Dalam
dunia teknologi fisika sangat berperan penting, contohnya pada bidang Fisika kita mempelajari tentang
sinyal, gelombang dan juga amplitudo. Sinyal, gelombang dan juga amplitude
sangant berkaitan erat dalam bidang audio manupun audio visual, seperti contoh
radio dan televise
2.
Penjelasan fenomena yang ada disekitar kita contohnya tejadinya pelangi juga
membutuhkan penjelasan fisika.
3.
Kesehatan
radiasi sangat berperan penting dalam diagnosis ataupun terapi berbagai
penyakit.
B.
SARAN
Kita harus lebih peka terhadap
fenomena disekitar kita, dengan itu kita bisa menghasilkan berbagai manfaat
disekitar kita contohnya dibidang teknologi dan kesehatan. Selain itu dengan
mengetahui fenomena yang ada dengan mempelajari ilmu fisika maka kita akan
lebih dekat dengan sang pencipta.
DAFTAR
PUSTAKA
BENNET B. G.,
Exposures from Worldwide Release, Environmental Impact of Radioactive Releases,
Proceedings of a Symposium, IAEA, Vienna 8 - 12 May, (1995).
Jasin, Maskoeri.2000.Ilmu Alamiah
Dasar.Jakarta:Departemen Pendidikan Nasional
Kenneth and Krane.1992.Fisika
Modern,Cetakan 1.Jakarta:Universitas Indonesia – UI Press.
Ralph, H. Petrucci and
Suminar.1985.Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern.Bogor:Erlangga
Suparto, Mas Hadi.1974.Fisika Dasar
I.Malang:IKIP Malang
Surya, Yohanes dkk.2009.Buku Sakti
Ringkasan Materi + Rumus Lengkap SMA kelas 1,2,3.Jakarta:PT.Kendi Mas Media.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar