LASER

Encu Rusmana (SMAN 3 Kota Jambi)

            Kata Laser adalah sebuah singkatan dari bahasa Inggris yaitu Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation yang mempunyai arti pengerasan pancaran cahaya berdasarkan emisi terstimulasi .Yang pokok dari emisi terstimulasi ini adalah cahaya (foton) menjalar dengan arah, energi dan fase yang sama (koheren). Pada tahun 1958 laser telah diramalkan oleh Townes dan Schawlow,dan untuk hal tersebut Townes mendapat hadiah Nobel tahun 1981. Baru pada tahun 1960, dua tahun setelah diramalkan dapat direalisasikan oleh Th Maiman, dengan laser terbuat dari rubi.

Radiasi elektromagnet dapat berinteraksi dengan atom atau molekul yang mempunyai tingkat energi dalam keadaan dasar ke tingkat energi yang lebih tinggi karena memperoleh energi. Atom atau molekul yang tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar dengan dua cara yaitu emisi spontan dan emisi terstimulasi. Radiasi emisi spontan adalah Radiasi yang dipancarkan secara langsung oleh atom atau molekul yang tereksitasi ketika menuju posisi level energi yang lebih rendah.

Atom tereksitasi = atom keadaan dasar + foton

Radiasi emisi stimulasi adalah radiasi yang dipancarkan ketika foton lain menumbuk atom atau molekul tereksitasi. Energi foton harus sama dengan selisih level energi transisi atom atau molekul tereksitasi. Foton yang dihasilkan sama dengan foton yang datang dan dapat mestimulasi emisi pada atom tereksitasi yang lain.

Atom tereksitasi + foton = atom keadaan dasar + 2 foton

Probabilitas foton baru untuk menginduksi atom tereksitasi lain adalah sama dengan probabilitas foton untuk diserap oleh atom dalam keadaan dasar. Reaksi rantai dapat terjadi bila jumlah atom dalam keadaan tereksitasi lebih banyak daripada atom berkeadaan dasar. Untuk itu diperlukan paling sedikit tiga level energi. Atom mula-mula dalam keadaan dasar E1, lalu tereksitasi ke keadaan tereksitasi E3 karena energi dari luar. Dari E3 secara spontan jatuh ke keadaan metastabil E2 dalam waktu kira-kira 1ns (10-9s) , keadaan E2 membutuhkan waktu kira-kira 1ms (10-3s) probabilitas untuk ke keadaan dasar rendah. Oleh karena itu secara cepat atom terakumulasi pada keadaan metastabil yang jumlahnya lebih banyak dari pada atom keadaan dasar. Setelah populasi berkebalikan reaksi rantai radiasi emisi stimulus akan terjadi. Untuk memperbesar intensitas foton, cermin dipasang pada kedua ujung, cermin penuh dan pada ujung yang lain cermin sebagian. Foton yang dihasilkan akan dipantulkan bolak-balik sepanjang alat dan menginduksi atom-atom tereksitasi lain agar menghasilkan foton yang lebih banyak. Sebagian foton akan keluar sebagai sinar laser pada ujung yang diberi cermin sebagian.

Prinsip pengerasan cahaya dengan cara emisi terstimulasi tidak begitu saja dapat direlisasikan.Karena atom atau molekul dalam keadaan dasar jika diberi foton akan diabsorbsi bukan digandakan.Banyaknya foton yang diabsorbsi sebanding dengan kerapatannya.Karena absorbsi ini sebagian akan mengemisi secara spontan.Emisi spontan tidak tergantung banyaknya foton, tetapi bergantung populasi. Emisi terstimulasi terjadi jika kerapatan pada tingkat energi yang lebih tinggi lebih besar dari keadaan dasar hal ini disebut keadaan inverse. Keadaan inverse ini dapat diperoleh dengan cara memompa populasi secara optis atau listrik.

Ada beberapa macam laser misalnya : laser rubi dibuat oleh Mainman di tahun 1960, menggunakan silinder rubi (kristal alumunium oksida dicampur 0,1 persen kromium). Atom kromium mempunyai tiga level sistem energi.Juga ada laser Helium-Neon terdiri dari campuran helium (85 persen) dan neon (15 persen) pada tekanan rendah. Dan juga ada laser ion argon serta laser karbondioksida.

Aplikasi laser diterapkan dalam berbagai bidang. Antara lain di kedokteran : pisau bedah yang steril, pemotong pembuluh darah, pemasangan retina,penyembuhan sakit kulit. Untuk aplikasi teknologi : memotong dan mengelas logam,persenjataan untuk peluru kendali, ,telekomunikasi,sumber cahaya yang bisa berinterferensi sehingga terjadi laser disc. Dan pada bidang sains: Mengukur pergerakan benda yang jauh, misal bulan, mengukur laju aliran gas dan zat cair, pemetaan, penentuan jarak yang tepat dan banyak aplikasi yang lainnya.

Diakses http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1269671886

Sumber gambar : http://cahbaguzz.wordpress.com

Read More

Nuclear Magnetic Resonance

Muhamad Khabib Junaini (SMA Titia Teras Muaro Jambi)

            Isu nuklir Iran akhir-akhir ini banyak mengisi pemberitaan media masa. Negara yang sangat disibukkan oleh isu ini adalah Amerika serikat. Amerika menuduh program nuklir Iran adalah untuk persenjataan. Iran selalu menyangkal tuduhan tersebut, Iran mengatakan bahwa program nuklirnya adalah untuk memproduksi energi listrik. Isu-isu ini selalu saja muncul karena ketakutan akan dahsyatnya senjata nuklir yang dapat menimbulkan kerusakan yang luar biasa. Pemberitaan-pemberitaan seperti ini telah menggiring perhatian masyarakat akan bahaya nuklir. Namun demikian, penelitian tentang nuklir terus berkembang dengan pesat hingga saat ini, mengingat nuklir juga memiliki manfaat yang besar bagi kita. Salah satunya adalah penemuan tentang nulear magnetic resonance (NMR).

NMR adalah fenomena dimana inti atom dapat menyerap gelombang elektromagnetik pada frekuensi tertentu. NMR ini adalah hasil penelitian yang dilakukan secara independent oleh dua fisikawan asal Amerika Serikat, Felix Bloch dan Edward Mills Purcell pada tahun 1946, sehingga keduanya meraih hadiah Nobel pada tahun 1952. Dari penelitian-penelitian tentang nuklir, diketahui bahwa inti atom memiliki momen magnetik, sehingga inti bisa dipengaruhi oleh medan magnet. Peristiwa penyerapan gelombang elektromagnetik oleh inti terjadi ketika inti atom diletakkan dalam medan magnet luar, kemudian diberi radiasi dengan gelombang elektromagnetik. Penyerapan gelombang ini mengakibatkan pergeseran tingkat energi pada inti atom, selanjutnya ketika inti atom kembali ke keadaan awalnya, inti akan memancarkan gelombang elektromagnet dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi gelombang elektromagnet yang diserap. Frekuensi inilah yang kemudian diolah melalui proses komputerisasi dan menghasilkan informasi dalam bentuk gambar atau data. NMR sangat berguna dalam berbagai bidang. Dalam bidang kimia, spektroskopi NMR dapat menghasilkan spektrum secara detail dari struktur kimia suatu molekul. spektroskopi NMR telah menjadi alat yang paling efektif untuk menentukan struktur semua jenis senyawa. Dalam dunia kedokteran, scan menggunakan NMR, yang dalam keperluan ini disebut Magnetic Resonance Imaging (MRI), dapat menghasilkan kualitas gambar yang lebih baik dari pada menggunakan CT scan, terutama untuk scan otak dan tulang belakang. Penggunaan MRI lebih aman dibandingkan CT scan, karena hanya menggunakan medan magnet kuat dan radiasi tidak mengion dalam jangkauan frekuensi radio. Keuntungan lainnya scan menggunakan MRI adalah dapat membuat potongan gambar melintang, tegak, dan miring tanpa merubah posisi pasien. Walaupun pada beberapa kasus, seperti orang sakit yang membawa serpihan logam (misal serpihan peluru), scan menggunakan MRI tidak dapat dilakukan.

Frekuensi resonansi yang digunakan biasanya bersesuaian dengan frekuensi radio untuk medan magnet sampai dengan 20 T. Tentu saja energi yang bersesuaian dengan frekuensi tersebut jauh lebih kecil dibandingkan dengan energi sinar sinar–X, sehingga ini jauh lebih menguntungkan dalam penerapan di dunia kedokteran.

Sumber : http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1270930193

Read More

Mengapa Ketika kita mencabut staker dari stop kontaknya, kadang-kadang kita mengamati adanya lecutan kecil?

Sebelum kabelnya diputus, kabel tersebut menyalurkan arus, seperti yang telah kita lihat, menghasilkan medan magnetik yang mengelilingi arus tersebut. Ketika kabelnya diputus, arus secara tiba-tiba terhenti dan medan magnetic disekilingnya hilang. Medan magnetik yang berubah itu menghasilkan ggl yang mencoba mempertahankan arus semula, yang menyebabkan terjadinya lecutan diantara steker. Begitu medan magnetinya mencapai nol hingga tidak ada yang berubah lagi, ggl tadi menjadi nol. Ggl dan arus yang disebabkan oleh medan magnetik yang berubah disebut ggl induksi dan arus induksi.

Mengapa dalam Sebuah medan magnet yang cukup kuat akan merusak sifat superkonduktor ?

Sebuah medan magnet yang cukup kuat akan merusak sifat superkonduktor, hal ini disebabkan karena nilai ambang atau kritis dari medan magnet yang menyebabkan hilangnya sifat superkonduktor dari suatu campuran , yang dinyatakan dengan Hc(T) yang merupakan fungsi dari temperatur. Pada temperatus kritis maka medan magnet kritis adalah nol : Hc(Tc) = 0. Perlu dicatat bahwa nilai kritis dari medan magnet dinyatakan sebagai Bac, akan tetapi para praktisi superkonduktor lebih sering manggunakan nilai Hc dengan Hc = Bac/μo. Notasi Ba menyatakan medan magnet yang dikenakan pada superkonduktor.

Sumber : http://komangsuardika.blogspot.co.id/2012/05/fenomena-listrik-magnet_05.html

Read More

Dunia Tanpa Kabel

Intel berhasil membuat efisiensi induksi resonansi menjadi tinggi. Men-charge laptop tinggal taruh di atas meja.

Justin Rattner, Direktur Bidang Teknologi di Intel Corporation, mendemonstrasikan bagaimana listrik bisa dikirim tanpa menggunakan kabel. Rattner melakukannya dalam "Intel Developer Forum" di San Francisco, California, Amerika Serikat, Kamis lalu.

Rattner mengusung teknologi yang dikenal dengan Wireless Resonant Energy Link (WREL), sebuah riset Intel yang meneruskan apa yang sudah dicetuskan tim ahli fisika di Massachusetts Institute of Technology, Amerika Serikat. Dalam demonya itu, Rattner memamerkan bagaimana sebuah lampu berdaya 60 watt dapat dinyalakan tanpa sakelar dan tentu saja jaringan kabelnya.

Ia mendirikan dua kumparan kawat di atas sebuah meja yang satu sama lain terpisah sejauh hampir satu meter. Satu lingkaran kawat memiliki bola lampu di ujungnya, sedangkan kawat kedua berperan semacam antena yang terhubung dengan sumber arus listrik. Ketika sumber arus dihidupkan, lampu itu menyala begitu saja. Ketika digeser menjauhi antena, lampu tersebut padam.

Itu bukan sulap, juga bukan sihir. WREL hanya bersandar pada prinsip resonator, prinsip yang sama dengan yang berlaku ketika suara seorang penyanyi mampu membuat meretakkan kaca gelas. Dalam hal ini, pita suara penyanyi itu berfungsi sebagai pemancar atau resonator, sedangkan gelas ataupun lingkaran kawat pada lampu berperan sebagai penerima yang menyerap frekuensi pancaran resonator yang sama dengan miliknya.

Adalah fisikawan MIT, Marin Soljacic, yang menemukan fenomena induksi resonansi frekuensi itu lalu mempublikasikannya lewat jurnal Science setahun lalu. Soljacic menangkap fenomena yang diberinya nama WiTricity itu pada tengah malam ketika tidurnya terganggu untuk kesekian kalinya oleh "raungan" baterai ponsel milik sang istri yang minta diisi ulang.

"Setiap pukul 02.00 ia akan berbunyi keras sekali sampai saya akhirnya berpikir bisakah ponsel itu mengurus dirinya dengan mengisi ulang energi baterainya sendiri?" tutur Soljacic.

Sebenarnya, ada banyak cara yang bisa digunakan Soljacic untuk menuangkan ide aliran listrik tanpa kabel itu. Tapi semuanya dirasa tidak efektif. Gelombang radio, misalnya, memang bisa memindahkan energi tingkat rendah, tapi arahnya omni alias tersebar ke segala arah.

Laser juga begitu. Jenis gelombang ini cocok untuk transfer energi yang besar, namun terlalu berbahaya untuk diaplikasikan dalam rumah.

Lewat bantuan medan magnet, Soljacic dan timnya bisa membuktikan bahwa sebuah bola lampu 60 watt bisa dihidupkan hanya dengan bantuan kumparan kawat. Lampu bahkan tetap menyala ketika sebilah papan menghalanginya dari kumparan kawat yang berperan sebagai resonator. Tapi, efisiensi transmisi yang dibangkitkan Soljacic dan kawan-kawannya di MIT masih 40-50 persen.

Kamis lalu, Rattner dan Intel mengumumkan bahwa efisiensi itu sudah meningkat menjadi 75 persen. Dengan efisiensi yang tergolong tinggi itu dan kemampuan menghidupkan bohlam lampu yang sejatinya lebih lapar energi daripada laptop pada umumnya, sebuah dunia tanpa kabel sudah bisa dibayangkan.

Sejauh ini Intel--raksasa pembuat chip yang berbasis di Santa Clara--sudah mulai menyiasati agar medan elektromagnetik nantinya tidak merusak komponen lain di komputer. Bahkan, teknologi ini nanti bisa menjadi satu paket di permukaan meja di rumah dan kantor-kantor.

"Bukan cuma lampu dan laptop, semua peralatan yang menggunakan baterai tinggal Anda letakkan di sana dan mereka akan menyerap energi listrik sendiri," tutur Rattner.

Aplikasinya malah bisa "tumpah" hingga ke jalan tol yang bisa terus men-charge baterai mobil listrik, atau menyusup ke dalam organ manusia dengan membebaskan alat-alat pemacu jantung dari kebutuhan baterai yang baru. Paling tidak, tidur Soljacic dan istrinya tidak akan terganggu lagi di setiap malam.

Tapi, tunggu dulu, semua itu mungkin masih terlalu jauh. Josh Smith, anggota tim peneliti di Intel, menyatakan bahwa pengembangan sebuah sistem wireless energy port itu masih sangat awal. "Masih butuh banyak riset sebelum bisa memasarkannya," kata dia. (lihat boks: Trik Agar Listrik Melompat). Mengenai prospek ini, Rattner bahkan sempat menyebut tahun 2050.

"Saat itu, Anda baru bisa memotong kabel terakhir setelah kita sudah memiliki e-mail dan Internet nirkabel yang sangat menyenangkan," Smith menambahkan. AFP/NYTIMES/WURAGIL/KURNIAWAN (SAN FRANSISCO)

Listrik Melompat (Aman dan Efisien)

Setahun lalu, peneliti di Massachusetts Institute of Technology, Amerika Serikat, sukses menguji sebuah sistem transfer listrik tanpa menggunakan jaringan kabel. Karena tidak lagi merambati kabel tembaga, arus listrik itu jadi seperti melompat secara ajaib.

Kamis lalu, Intel menunjukkan bahwa sistem itu bisa dipertajam lagi lewat daya jangkau resonansi dan efisiensi penyerapan energinya. "Trik listrik tanpa kabel ini bukan sekadar apakah Anda bisa membuatnya. Ini adalah soal apakah Anda dapat membuatnya aman dan efisien," kata Josh Smith, peneliti di Intel.

Intel semakin membuka jalan WREL--atau WiTrinity versi MIT-untuk bisa digunakan di bandara-bandara atau gedung umum. Teknologi yang sama juga bisa ditanam dalam komponen komputer seperti monitor yang memungkinkan memancarkan listrik untuk digunakan oleh gadget yang lain di sisi monitor itu.

"Awalnya, teknologi ini bisa mengeliminasi charger, tapi ternyata bisa mengeliminasi baterainya sekalian," tutur Rob Enderle, analis di Enderle Group. "Dunia bisa berubah." GRAPHICNEWS

Menunggu Keset Intel

Sistem wireless power secara umum adalah "menembakkan" arus listrik dari unit pemancar ke penerima (receiver). Sistem ini bukanlah baru. Di awal abad ke-20, inventor Nikola Tesla sudah mencobanya, tapi eksperimen-eksperimennya keburu terhenti karena kehabisan modal.

Sistem isi ulang baterai secara magnetik saat ini bahkan sudah digunakan dalam beberapa perlengkapan konsumen seperti sikat gigi listrik. Tapi, kelemahannya, unit receiver-nya masih terpaku di satu tempat saja.

Intel sebenarnya sudah berhasil membuat arus listrik itu melompat lebih jauh sehingga sistem yang sudah ada saat ini menjadi lebih menyenangkan. Tapi, Intel menyatakan risetnya itu belum selesai, setidaknya sampai 2050 nanti. Meski bisa dimanfaatkan untuk berbagai perangkat, Intel juga memilih fokus dulu untuk sebuah charger baterai laptop.

Khusus untuk produk ini, sudah ada beberapa perusahaan yang memproduksi "keset nirkabel" yang berukuran sekitar 20 x 20 sentimeter. Tapi, masalahnya, dari semua keset itu, tidak ada satu pun yang sukses di pasar karena semuanya membutuhkan modul tambahan dari logam atau lainnya yang disesuaikan untuk setiap komponen agar bisa menerima arus listrik.

WildCharge, sebuah perusahaan yang berbasis di Colorado, misalnya, harus merilis backplate khusus, masing-masing untuk Motorola RAZR, iPod Nano, dan Blackberry. Selain itu, ada pula Fulton Innovation, perusahaan lainnya di Amerika Serikat, yang mengincar pasar tatakan khusus di dasbor yang bisa menggenggam telepon seluler sekaligus mengisi ulang baterainya.

Sumber : Koran Tempo (25 Agustus 2008)

Diakses http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1226276686

Read More

Listrik Tanpa Kabel

Redaksi Intisari

             Seorang ilmuwan mengaku mampu menangkap kekuatan dasar planet, lalu menyalurkan energi listrik itu untuk berbagai kepentingan. Hebatnya, distribusi itu dilakukan tanpa kabel.

Adalah Nikola Tesla, insinyur listrik kelahiran Smiljan - saat itu bagian dari Kerajaan Austro-Hungarian, kini Yugoslavia - pada 9 Juli 1856. Konon kejeniusan Tesla setingkat dengan Thomas Alfa Edison. Pertama kali hijrah ke New York tahun 1884, ia hanya bermodal uang 4 sen, dan kopor berisi beberapa artikel teknik yang ditulisnya di Beograd dan Paris, sebuah buku kumpulan puisi karyanya, dan beberapa kalkulasi teknis mesin terbang.

Namun, di kepala lelaki bermata dalam dan biji mata agak terang (padahal, biasanya keturunan Slavia bermata gelap) telah tersimpan semua detail tentang generator arus AC polyphase, yang kemudian jadi dasar instalasi pembangkit listrik tenaga air di air terjun Niagara tahun 1895, serta sebagai standar mesin industri.

30 hak paten dalam setahun

Di New York, Tesla bekerja untuk Edison. Ia merancang 24 jenis dinamo. Namun keduanya tidak pernah cocok. Maka, April 1887 Tesla mendirikan laboratorium sendiri. Dalam waktu singkat ia membuktikan, sistem arus AC (bolak-balik)-nya jauh lebih hebat dibandingkan dengan sistem DC (searah) Edison.

Hebatnya, kurang dari setahun ia telah mematenkan sekitar 30 karya. Malah 20 tahun berikutnya ia menelurkan penemuan di bidang teknik listrik dan radio dalam jumlah yang mencengangkan. Sayang, serangkaian kecelakaan memusnahkan banyak tulisannya. Mana mungkin ia mengingat setiap tanggal penemuannya? Namanya sebagai penemu pun sering terabaikan.

Untung, ada usaha untuk meluruskan. Misalnya, Tesla, bukannya Marconi, penemu sirkuit pencari gelombang yang jadi dasar radio. Pahitnya, fakta ini ditentukan Pengadilan Tinggi AS tepat di tahun kematiannya. Sebenarnya masih berjajar kemungkinan gelar lain, seperti peneliti pertama sinar katoda dan sinar X, radiasi ultraviolet dari arus berfrekuensi tinggi dan efek terapinya terhadap tubuh. Ia pula yang merancang nenek moyang tabung lampu fluorescent, serta mengembangkan alat serupa laser. Salah satu penemuan yang mengabadikan namanya adalah kumparan Tesla. Namun, karya ini saja tak mampu mencerminkan prestasi ilmiahnya yang merevolusi dunia modern. Ilmuwan masyhur Inggris Lord Kelvin berkomentar, "Kontribusi Tesla di bidang kelistrikan melampaui yang dilakukan orang lain." [listrik1.gif (63352 bytes)]

Suasana tiruan pemancaran jutaan volt arus listrik di Colorado Springs dengan percikan api buatan. (Foto-foto: The Unexplained)

Karena kreativitasnya, tahun 1912 Tesla dinominasikan untuk hadiah Nobel di bidang ilmu fisika. Tapi ia menolak. Ia lebih merasa berhak memperoleh pada tahun 1909 atas Nobel yang dianugerahkan pada Marconi. Alasannya, pada 1898 di Madison Square Garden, New York, ia mendemonstrasikan perahu radio kontrol.

200 lampu menyala tanpa kabel

Berbeda dengan Marconi, Tesla sangat peduli dengan transmisi energi bukan cuma dalam jumlah kecil berupa sinyal radio, tapi juga energi besar listrik untuk keperluan rumah tangga dan industri. Malah tahun 1899 ia membangun stasiun pengirim tenaga listrik raksasa di Colorado Springs, di dataran tinggi Rocky. Instalasi itu serupa lumbung berukuran 60 m2. Tepat di tengah atap ada rangka menara setinggi 60 m. Di puncaknya terpasang bola tembaga berdiameter 90 cm. Di dalam bangunan ada kerangka bulat berdiameter 23 m yang dipagari lalu dililit kawat sebagai kumparan utama pemancar, kumparan kedua berdiameter 3 m menempel langsung di tiang.

Prinsip kerjanya serupa dengan mainan ayunan anak-anak. Dorongan ringan akan mulai menggerakkannya, dorongan yang sama di saat yang tepat, akan membuat ayunan makin tinggi. Demikian pula rangkaian dari getaran listrik, frekuensi yang diterima tepat pada kumparan utama, akan menghasilkan getaran yang akan makin besar dan hasilnya makin tinggi di kumparan kedua. Getaran di tiang dihubungkan dengan kumparan kedua Tesla akan membangkitkan gelombang radio frekuensi tinggi yang mampu berjalan jauh ke belahan lain bumi secara bolak-balik.

Jika kemudian dengan alat oscillation (pengubah arus DC menjadi AC) diselaraskan pada frekuensi alami arus listrik bumi, saat kembali arus akan memperkuat getaran voltase di tiang, dan mendorong keluar arus dari bumi. Hasilnya, arus yang makin besar akan keluar sebagai gelombang melalui pemancar itu. Menurut teori, seluruh planet dapat dipakai sebagai sirkuit kedua penguat arus.

Suasana pengoperasian alat itu diceritakan oleh John J. O'Neill dalam Prodigal Genius. Tesla melihat puncak tiang dari luar bangunan, pembantunya Czito berdiri takut-takut di dekat alat kontrol di dalamnya. Ketika Czito memencet tombol, kumparan kedua dikelilingi oleh api listrik yang melingkar, bepercikan ramai menembus ke luar bangunan, dan terdengar bunyi gemeretak keras di ketinggian jauh di atas kepala. "... Muncul bunyi gemeretak dahsyat dari kumparan yang makin lama makin keras ... Bunyi itu susul-menyusul serupa rentetan senapan mesin. Letusan jauh di ketinggian di udara yang sangat keras lebih mirip gelegar meriam. Seakan terjadi perang artileri di dalam bangunan ... Tiba-tiba muncul sinar biru aneh di dalam bangunan. Kumparan menyala. Setiap titik di dalam bangunan menyemburkan api. Begitu banyak lidah api yang berkobar ...."

Tesla terpesona. Dari bola tembaga di puncak tiang, muncul ledakan, kilat, dan lidah api sejauh 40 m. Tiba-tiba kilat itu berhenti. Tesla berlari masuk ke laboratorium, memprotes Czito karena menghentikan percobaan. Tanpa bicara Czito menunjuk tombol kontrol, power supply rusak. Percobaan itu membakar habis sistem pembangkit Perusahaan Listrik Colorado Spring. [listrik5.gif (53015 bytes)] Demonstrasi modern ide Tesla. Lampu fluorescent menyala oleh gelombang frekuensi radio dari kumparan Tesla, tanpa kabel.

Untungnya, generator perusahaan itu hasil rancangan Tesla, sehingga dalam seminggu bisa dioperasikan lagi. Hasil percobaan itu dijelaskan dalam karya tulisnya, "... Bila kita mengeluarkan suara lalu mendengar gema, artinya suara itu membentur dinding atau hambatan pada jarak tertentu, lalu dipantulkan kembali. Seperti suara, gelombang listrik bisa dipantulkan. Bukti kesamaan mereka adalah fenomena listrik yang dikenal sebagai gelombang tetap yaitu gelombang dengan bentuk tetap. Aku tidak mengirim getaran listrik ke arah dinding, melainkan ke arah batas bumi di kejauhan. Yang kuperoleh, gelombang listrik seimbang ... dipantulkan dari jauh."

Demonstrasi efek kumparan Tesla untuk instalasi raksasa di Colorado Springs itu mampu menyalakan 200 lampu pijar karya Edison pada jarak 40 km tanpa kabel!

Memancing arus listrik bumi

Setelah itu, Tesla memulai proyek yang lebih ambisius, ia sebut sistem jaringan dunia. Dengan memanfaatkan getaran listrik alamiah bumi ini akan tersedia energi listrik yang murah dan universal. Didukung dana dari pengusaha kereta api terkemuka J.P. Morgan, ia memulai konstruksi kompleks transmisi di lahan seluas 800 ha di Wardencliff, Long Island, 100 km dari New York. Rangka kayu menara menjulang setinggi 45 m. Di atasnya dipasang elektroda tembaga berdiameter 30 m serupa donat raksasa dengan tabung berdiameter 6 m. Namun, tidak ada dana untuk menyelesaikannya. Menara itu sempat berdiri selama 12 tahun, sampai akhirnya dirobohkan selama PD I demi alasan keamanan. Semua skema rancangan tidak terwujud, gagal pula proyek kota industri yang dirancang bersama rekannya, arsitek Stanford White.

Sejak itu Tesla berusaha lebih kreatif. Ia tak pernah miskin ide. Saat ilmuwan dan insinyur lain mencoba menerapkan ilmu pada peralatan praktis atas berbagai ide - yang dapat diklaim berasal dari ide dasarnya, Tesla malah mengembangkan teori-teori baru. Makin tua Tesla, makin renggang pula hubungannya dengan masyarakat ilmiah. Tak heran bila ia sering mengeluarkan pernyataan fanatik yang bertentangan dengan mazhab lain. Misalnya, ia tidak dapat menerima gambaran modern struktur atom yang berbeda dengannya, atau mau memahami ide memecah atom.

Dari percobaan dengan oscillator listrik berenergi tinggi dan gelombang sangat panjang, ia yakin, tiap benda selalu bergetar. Namun, ia melihat itu sebagai bentuk hubungan fisik sederhana antara dua benda daripada konsep canggih mekanika kuantum. Di Colorado Springs, Tesla memompa elektron keluar-masuk bumi. Ia menyebut, membangkitkan arus listrik bumi dalam gerakan getar dengan transmisi gelombang sangat panjang. [listrik4.gif (48639 bytes)].

Tesla dan lampu fluorescent. Tenaga frekuensi tinggi diterima lampu melalui kawat yang disembunyikan di tubuh Tesla.

Selain panjang gelombang, Tesla diduga menemukan prinsip laser. Tak lain karena sinar laser dihasilkan oleh oscillator yang sama seperti yang dipakai Tesla untuk menghasilkan listrik voltase tingginya. Apalagi dalam tulisan tahun 1934, Tesla bercerita tentang alat yang serupa laser. Ia menyebut, ada partikel yang bisa berdimensi besar atau mikroskopis, yang mampu mengirimkan energi berbentuk sinar atau sejenisnya ke wilayah yang sangat jauh. Ribuan PK energi dapat dikirim berupa aliran yang lebih kecil dari seutas rambut, dan mampu menembus hambatan apa pun.

Sebelum tahun 1960 laser nyata pertama dibuat oleh fisikawan Amerika, T.H. Maiman, yang menggunakan sebatang batu rubi sintetis untuk menghasilkan lampu merah. Caranya, memompa energi sinar dengan frekuensi sama ke dalamnya.

Ada beberapa aspek penting yang membedakan sinar laser dengan sinar biasa. Sinar laser terdiri dari sinar sejenis dengan panjang gelombang sama, pemancaran hanya ke satu arah, dan gelombangnya koheren. Sedangkan sinar biasa punya panjang gelombang berbeda-beda yang memancar ke berbagai arah. Karenanya, sinar laser dapat dikirim ke tempat yang jauh tanpa harus menyebar atau berkurang kekuatannya. Ini dibuktikan dengan mengirimkan sinar ke bulan yang kemudian dipantulkan ke bumi melalui reflektor yang dipasang oleh orang pertama yang mendarat di bulan. Sinar yang kembali tak menunjukkan berkurangnya kekuatan.

Pada ulang tahun ke-82, dalam jamuan makan malam di Hotel New Yorker, Tesla ditanya apakah dapat menghasilkan efek di bulan yang cukup besar untuk dilihat oleh astronom melalui teleskop berkekuatan tinggi.

Tesla mengaku, bisa mengirim sinar yang akan berpijar di bagian gelap bulan sabit. Demikian benderang sinarnya sehingga serupa bintang yang dapat dilihat dengan mata telanjang.

Senjata sinar mematikan

Kemudian timbul isu, Tesla menemukan senjata sinar dengan kekuatan dan ketepatan yang belum pernah ada sebelumnya. Apalagi, di akhir hidup Tesla meninggalkan isyarat yang menguatkan dugaan itu. "Penemuanku bisa menghancurkan apa pun, manusia atau mesin yang ada dalam radius 320 km." Tapi, dalam artikel tahun 1935, ia menyanggah bila penemuannya menyebabkan perang. Ia mengaku benci perang. "Perang tidak dapat dihentikan dengan membuat pihak yang lemah menjadi kuat. Cara paling tepat, membuat tiap bangsa, kuat atau lemah, mampu mempertahankan diri. Tiap negara, besar-kecil, tak akan kalah melawan musuh. Jika senjata itu diterima, hubungan antarbangsa akan mengalami revolusi."

Kecurigaan itu berekses tak menyenangkan padanya tak lama setelah ia berpulang, 7 Januari 1943, di kamar New Yorker Hotel di Manhattan. Sebelum tubuh kakunya dipindah, beberapa agen FBI masuk kamar, membuka brankas mini, dan mengambil semua dokumen yang diduga berisi detail rancangan senjata rahasia.

Sampai beberapa dekade ketakutan akan senjata rahasia Tesla masih menghantui beberapa kalangan. Misalnya, Mayor Jenderal George Keegan, mantan kepala intelijen AU AS, yang curiga dengan munculnya badai listrik aneh di kawasan Kanada tahun 1977 seperti yang dimuat dalam Harian Evening Standard di London. Keegan yakin, badai itu akibat percobaan senjata partikel Sovyet yang mampu meledakkan rudal balistik antarbenua - yang tengah melintas di atas lapisan atmosfer. Belum lagi kabar aneh, asisten terakhir Tesla, Arthur Matthews, diinterogasi secara intensif oleh insinyur listrik Rusia.

Isyarat pertama akan eksperimen senjata partikel itu muncul saat satelit data mengindikasikan kehadiran tak terduga hidrogen, dengan terlacaknya tritium (bahan bakar bom hidrogen) di lapisan atas atmosfer. Petugas rahasia menghubungkannya dengan informasi bahwa Sovyet mengadakan percobaan di Semipalatinsk, Kazakhstan. Demikian pula instalasi berkode Tora di Sary-Shagan, + 800 km dari Semipalatinsk, Sovyet, atau di Gomel dekat Minsk. Tujuannya, mengembangkan senjata yang mampu mempercepat dan memfokuskan sinar partikel atom pada sasaran tembak, misalnya rudal.

Partikel subatomik yang dipakai dalam senjata itu adalah proton atau elektron. Dalam teori fisika modern, zat ini dapat dipercepat dengan alat yang dikontrol oleh oscillator dari medan elektromagnet, atau energi gelombang yang dapat dipompa ke depan. Cara ini persis seperti cara kerja kumparan Tesla, atau gelombang sinar laser. Yang utama tentang senjata partikel atau laser adalah sinarnya terdiri atas energi gelombang yang dihasilkan seperti frekuensi yang sama telah menyatu dalam sifat mereka sendiri, atau menjadi emisi koheren. Gelombang tetap ini sejenis dengan yang dijelaskan Tesla dalam karya tulis tahun 1900.

Secara samar Sovyet menjelaskan percobaan itu dilakukan dalam saluran frekuensi tinggi. Akibatnya, muncul gangguan hebat pada beberapa stasiun radio selama tahun 1976, yang diprotes oleh beberapa negara, termasuk Inggris.

Selain masalah gangguan radio, ada masalah lain yang lebih penting yaitu efek penembakan yang sulit terkontrol atas senjata sinar partikel di lapisan atas atmosfer. Pada ketinggian sekitar 100 km di atas permukaan bumi terdapat lapisan ionosfer. Bagian ini terdiri atas beberapa lapisan yang sedikit sekali mengandung air. Sebagian atomnya terbongkar menjadi ion bermuatan listrik. Lapisan ini bertanggung jawab atas pemantulan gelombang panjang radio dalam mengelilingi bumi. Ia juga bagian dari atmosfer di mana muncul aurora borealis (sinar di angkasa yang muncul di wilayah kutub geomagnetik bumi di malam hari akibat tingginya aktivitas matahari, bisa tampak di Kanada, Alaska, dan Skandinavia Utara) dengan muatan listrik yang luar biasa sebagai respons atas penyinaran kosmis terus-menerus di angkasa.

Sinar partikel yang terfokus baik dapat menghantam lubang di ionosfer. Partikel-partikel itu dapat secara positif mengisi proton, atau sebaliknya secara negatif mengisi elektron. Keadaan ini akan mempengaruhi penyebaran ion di sekitar jejak sinar lampu, yang berakibat munculnya aurora dan gangguan radio, serupa yang terjadi di Kanada tahun 1977.

Tapi adakah pengaruhnya terhadap kondisi terakhir atmosfer dan iklim di bumi? Andrew Michrowski, ilmuwan di jaringan pembangkit tenaga di Kanada Timur, yakin. "Pasti Rusia melakukan percobaan berdasarkan ide Tesla, dan telah mengubah iklim dunia," ujarnya. Lain lagi dengan Watson W. Scott, direktur operasi di Departemen Komunikasi Kanada di Ottawa, "Mungkinkah percobaan ini berkaitan dengan kekeringan hebat di Inggris tahun 1976, hawa hangat di Greenland, dan turunnya salju di Miami? Belum ada bukti yang mendukung kebenarannya." (The Unexplained/Sht)

Sumber : Intisari (Maret 1999) diakses pada 13/10/2015 19.15 WIB

http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1063390858

Read More

Mungkinkah Misteri "Monopole" Magnet Telah Terungkap

"... dalam batu ini kamu harus mengerti dengan hati-hati bahwa ada dua titik yang salah satunya dipanggil kutub utara, yang lainnya kutub selatan." - Petrus Peregrinus (1269 AD).

KETIDAKSEMPURNAAN simetri antara medan listrik dan medan magnet adalah suatu kejanggalan alam yang masih menjadi misteri sampai saat ini. Listrik dan magnet sebenarnya adalah sama. Jika sebuah kawat dialiri listrik, di sekeliling kawat itu akan tercipta medan magnet. Jika magnet bergerak di dekat sebuah kumparan kawat tertutup, akan tercipta aliran listrik pada kumparan kawat tersebut.

Medan listrik permanen ada karena adanya partikel yang bermuatan listrik, seperti elektron atau proton. Namun, medan magnet permanen selalu ada jika kutub utara dan selatan ada secara bersama-sama. Tidak peduli seberapa kecil kita memenggal batang magnet, yang kita dapatkan pada penggalan magnet yang lebih kecil adalah selalu pasangan dua kutub magnet, utara dan selatan. Kita tidak pernah menemukan satu kutub magnet terpisah, utara atau selatan. Kutub magnet yang terpisah inilah yang disebut monopole (mono=tunggal, pole=kutub) magnet.

Adalah Paul Dirac, seorang fisikawan kelahiran Bristol, Inggris, pada tahun 1902, yang pertama kali mengajukan konsep tentang adanya kutub tunggal magnet-sebuah partikel hipotesis yang memiliki kutub magnet terisolasi utara atau selatan-di tahun 1931.

Dirac yang memenangkan hadiah Nobel fisika pada tahun 1933 ini mengajukan hipotesis bahwa keberadaan partikel magnet ini akan menjelaskan mengapa muatan listrik selalu memiliki besar yang merupakan kelipatan muatan partikel elektron. Pada tahun 1931 inilah pencarian partikel elementer magnet dimulai.

Di dalam fisika klasik, fenomena medan listrik dan magnet berhasil dipadukan oleh fisikawan berkebangsaan Skotlandia yang bernama Max-Well. Ia memadukan kedua medan listrik dan magnet ke dalam empat persamaan terkenal yang disebut persamaan Max-Well.

Dua dari empat persamaan Max-Well ini berisi Hukum Faraday dan Ampere. Hukum Faraday menyatakan terciptanya medan listrik dari perubahan fluks magnet, sedangkan Hukum Ampere menjelaskan terciptanya medan magnet dari adanya aliran listrik.

Dua persamaan lainnya berisi Hukum Gauss untuk medan listrik dan medan magnet. Hukum Gauss untuk medan listrik merujuk kepada adanya muatan listrik tunggal, seperti elektron dan proton. Sementara itu, Hukum Gauss untuk medan listrik merujuk kepada tidak adanya muatan tunggal magnet.

Keanehan persamaan Max-Well adalah keempatnya melibatkan muatan dan aliran listrik, tetapi tidak melibatkan muatan dan aliran magnet. Kenyataan ini disebut ketidaksimetrisan persamaan Max-Well. Untuk membuat persamaan Max-Well simetris inilah, Dirac mengajukan hipotesis tentang keberadaan monopole magnet.

Kesimetrisan antara medan listrik dan magnet dikenal sebagai prinsip dualitas elektromagnetik. Jika prediksi Dirac benar, monopole magnet ini akan memiliki muatan magnet yang berbanding terbalik dengan muatan elektron, sebuah kondisi yang dikenal sebagai Kuantisasi Dirac.

Walaupun terlihat meyakinkan dan elegan secara teori, namun monopole magnet ini sangat sulit ditemukan. Pencarian yang melibatkan fisikawan dan fasilitas eksperimen di seluruh dunia ini belum juga membuahkan hasil seperti yang diprediksi.

Pencarian "monopole" magnet dengan teori partikel

Pencarian monopole Dirac dilakukan melalui fasilitas pemercepat partikel seperti fasilitas pemercepat partikel Fermi di Chicago. Pengamatan langsung dilakukan dengan cara menyelimuti daerah interaksi tumbukan proton dan antiproton dengan lembaran plastik. Secara tidak langsung, pengamatan juga dilakukan dengan membuang berkas proton ke dalam bahan ferromagnetik, yang kemudian diletakkan di dalam medan magnet yang sangat besar untuk "menarik" monopole keluar dari daerah interaksi tersebut.

Pencarian ini juga dilakukan dengan menggunakan sinar kosmis. Usaha ini dimotivasi oleh prediksi teori penggabungan agung atau GUT. Pada tahun 1974, secara terpisah, Gerald ? Hooft dari Belanda dan Alexander Polyakov dari Rusia menyatakan bahwa monopole magnet diperlukan sebagai penyelesaian persamaan matematika bagi GUT ini. GUT adalah teori fisika sedang diusahakan untuk menggabungkan antara gaya elektromagnetik, inti lemah, dan inti kuat.

Sayangnya, monopole magnet diprediksikan oleh GUT memiliki massa yang sangat berat. Dalam satuan energi, massa ini berskala 1016 giga elektronvolt, suatu skala energi yang tidak mungkin dicapai oleh laboratorium pemercepat partikel mana pun di dunia ini. GUT juga memprediksikan bahwa kepadatan monopole magnet ini sama besarnya dengan kepadatan atom di alam semesta. Kenyataan pengamatan lapangan menunjukkan sebaliknya bahwa tidak satu pun monopole magnet ditemukan. Dalam kosmologi, kontradiksi ini dikenal sebagai "masalah monopole".

Dalam teori kosmologi, medan magnet dalam solar sistem dan dalam galaksi kita akan mempercepat monopole magnet dari luar angkasa untuk tiba di bumi dengan kecepatan yang berkisar dari 0,0001 sampai 0,01 kali kecepatan cahaya. Menurut fisikawan partikel, kecepatan ini termasuk rendah.

Oleh karena itu, hal termudah untuk mendeteksi sesuatu yang berkecepatan rendah adalah dengan membangun detektor yang cukup besar dan mengamati adakah sesuatu yang melintasi detektor ini dengan waktu yang cukup lama. Salah satu fasilitas semacam ini bernama MACRO. Detektor ini memiliki daerah penerimaan seluas sepuluh ribu meter persegi pada kedalaman rata-rata 3,8 km di bawah daerah Pegunungan Gran Sasso, Italia.

Mencari "monopole" di ruang momentum

Karena kegagalan eksperimen untuk menemukan monopole magnet selama ini, seorang fisikawan Jepang yang bernama Yoshinori Tokura mengalihkan pencarian tersebut ke tempat yang tidak mendapatkan perhatian fisikawan selama ini. Tempat ini disebut ruang momentum.

Ruang momentum bukanlah ruang yang riil, melainkan ruang matematika. Setiap obyek akan menempati ruang dan memiliki kecepatan-jika sebuah obyek berhenti, itu berarti obyek tersebut memiliki kecepatan nol. Besaran yang berasal dari perkalian antara massa dan kecepatan obyek tadi disebut besaran momentum. Jika kita berlari dengan kecepatan tertentu, semakin cepat kita berlari, semakin sulit pula kita berhenti. Hal yang membuat kita sulit berhenti inilah yang disebut sebagai kuantitas gerak atau momentum.

Kecepatan dan posisi atau koordinat partikel bisa dijadikan label untuk menentukan perilaku partikel tadi. Ruang dengan label lokasi adalah ruang riil, sedangkan ruang dengan label momentum adalah ruang matematika. Banyak fenomena fisika lebih mudah dipelajari jika fenomena tersebut ditempatkan di dalam ruang momentum ini.

Tokura dan rekan-rekan kerjanya termotivasi oleh teori dalam fisika zat padat yang dikembangkan akhir-akhir ini. Teori ini menyarankan bahwa perilaku monopole magnet dalam ruang momentum berhubungan dekat dengan apa yang dikenal sebagai anomali pada efek Hall.

Tokura dan rekan-rekannya melakukan eksperimen dengan menempatkan kristal dengan kualitas yang tinggi yang terbuat dari stronsium, ruthenium, dan oksigen dalam medan magnet pada sumbu koordinat z, dan kemudian mengukur resistivitas transverse pada arah sumbu y sebagaimana aliran listrik mengalir pada arah sumbu x. Mereka menemukan bahwa resistivitas ini tidak berubah secara linier terhadap suhu sebagaimana diharapkan, tetapi berubah-ubah dan bahkan berubah tanda-negatif atau positif.

Tim ini juga mengukur konduktivitas optis transverse film tipis yang terbuat dari kristal yang sama dengan menggunakan teknik yang dikenal sebagai mikroskopi Kerr resolusi tinggi. Dalam pengukuran tadi, mereka menemukan kurva dengan puncak tajam pada energi yang rendah. Menurut Tokura dan timnya, kurva dengan puncak tajam tadi hanya bisa dijelaskan dengan keberadaan monopole magnet pada struktur pita kristal.

Tim dari tiga negara-Jepang, China, dan Swiss-ini percaya bahwa efek anomali itu adalah semacam "sidik jari" keberadaan monopole magnet. Mereka merencanakan untuk mempelajari yang menunjukkan bahkan efek anomali yang lebih besar lagi. Salah satu anggota tim, Kei Takahashi, yang berasal dari Universitas Genewa, mengatakan, "Elektromagnetik adalah titik awal semua area dalam fisika. Dari titik pandang ini, kami telah membuktikan bahwa kami bisa melakukan investigasi hampir semua cabang fisika, termasuk fisika partikel dan kosmologi, dalam eksperimen fisika zat padat."

Jika memang benar bahwa monopole magnet telah ditemukan dalam materi tertentu, penemuan ini akan memberikan dampak yang sangat besar kepada ilmu fisika. Sebab, banyak teori yang perlu direvisi akibat adanya muatan dan aliran listrik yang harus diperhitungkan dalam teori tertentu.

Dampak yang besar akan terjadi pada bidang elektronika karena para insinyur elektronik bisa menciptakan aliran listrik dengan menggunakan aliran magnet. Pembawa muatan tidak lagi harus muatan listrik, tetapi dengan muatan magnet.

Sumber : Kompas (21 April 2004)

Diakses http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1347081886 

Read More

Medan Magnet Bumi Melemah

Tiga satelit Badan Antariksa Eropa, mengungkap medan magnet bumi yang terus melemah. Fenomena itu menandai pergeseran kutub yang sedang terjadi dan akan berlangsung hingga 2019.

Sampel bebatuan yang dikumpulkan dari dasar Samudera Atlantik mengungkap fenomena alam raksasa yang akan dialami Bumi. Menurut ilmuwan, sampel tersebut membuktikan bahwa medan magnet bumi bertukar antara utara dan selatan setiap 250.000 tahun.

Perubahan medan magnet terakhir dialami 780.000 tahun silam, yang disebut dengan Pertukaran Brunhes-Matuyama. Menurut ilmuwan, perubahan selanjutnya akan terjadi dalam beberapa ribu tahun kedepan, tergolong cepat dalam ranah geologi.

Temuan tersebut didapat melalui citra beresolusi tinggi yang dibuat oleh tiga satelit milik Badan Antariksa Eropa (ESA), atau yang sering disebut sebagai konstelasi Swarm. Diluncurkan 2013 silam, Swarm mengumpulkan data-data yang berkaitan dengan medan magnet bumi.

Medan Magnet Bumi Melemah

Ketiga satelit serupa itu, Alpha, Bravo dan Charlie, memiliki Magnetometer yang bisa mencatat arah dan kekuatan medan magnet. Alat pengukur magnet itu dipasang pada tongkat sepanjang empat meter, agar meminimalisir gangguan dari perlengkapan lain di badan satelit.

Observasi dan penelitian selama enam bulan memastikan tren umum bahwa medan magnet Bumi mulai melemah. Fenomena ini terutama menguat di belahan langit bagian barat. Sebaliknya di selatan Samudera Hindia, medan magnet bumi menguat sejak Januari.

Medan magnet berperan besar menaungi kehidupan di Bumi. Ia melindungi atomosfer Bumi dari hujan partikel bermuatan listrik yang berasal dari Matahari. Partikel tersebut bisa melenyapkan atmosfer sebuah planet, seperi yang terjadi pada planet Mars.

Kutub Bergerak

Medan magnet bumi tercipta ketika logam cair yang mengitari inti bumi berputar dan membentuk arus konveksi yang bergerak sekitar sepuluh kilometer per tahun.

Pertukaran kutub berlangsung di dalam perut bumi. Selama beberapa bulan kedepan, ilmuwan ESA akan menganalisa data yang dikumpulkan untuk mengungkap kontribusi magnetik dari sumber lain, seperti mantel dan kerak bumi, samudera, ionosfer serta magnetosfer.

Saat ini kutub selatan di sekitar Kanada bergerak setiap hari sejauh 90 meter. Menurut ilmuwan, pergeseran itu akan terus berlangsung ke arah utara hingga tahun 2019. Analisa teranyar juga memastikan pergeseran medan magnet di kutub utara ke arah Siberia.

Sumber : http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1403965937

Read More