Oleh: dianny | Maret 6, 2007

xrd

Wilhelm Rontgen ca. 1895. Inset: Radiograph tangan Nyonya Rontgen’s.

Bisakah pembaca bayangkan andaikata dunia tak punya alat Rontgen? Nyaris mustahil! Wilhelm Conrad Rontgen si penemu sinar X dilahirkan tahun 1845 di kota Lennep, Jerman. Dia peroleh gelar doktor tahun 1869 dari Universitas Zurich. Selama sembilan belas tahun sesudah itu, Rontgen bekerja di pelbagai universitas, dan lambat laun peroleh reputasi seorang ilmuwan yang jempol. Tahun 1888 dia diangkat jadi mahaguru bidang fisika dan Direktur Lembaga Fisika Universitas Wurburg. Di situlah, tahun 1895, Rontgen membuat penemuan yang membuat namanya kesohor.

Tanggal 8 Nopember 1895 Rontgen lagi bikin percobaan dengan “sinar cathode.” Sinar cathode terdiri dari arus electron. Arus diprodusir dengan menggunakan voltase tinggi antara elektrode yang ditempatkan pada masing-masing ujung tabung gelas yang udaranya hampir dikosongkan seluruhnya. Sinar cathode sendiri tidak khusus merembes dan sudah distop oleh beberapa sentimeter udara. Pada peristiwa ini Rontgen sudah sepenuhnya menutup dia punya tabung sinar cathode dengan kertas hitam tebal, sehingga biarpun sinar listrik dinyalakan, tak ada cahaya yang bisa terlihat dari tabung. Tetapi, tatkala Rontgen menyalakan arus listrik di dalam tabung sinar cathode, dia terperanjat melihat bahwa cahaya mulai memijar pada layar yang terletak dekat bangku seperti distimulir oleh sinar lampu. Dia padamkan tabung dan layar (yang terbungkus oleh barium platino cyanide) cahaya berhenti memijar. Karena tabung sinar cathode sepenuhnya tertutup, Rontgen segera sadar bahwa sesuatu bentuk radiasi yang tak kelihatan mesti datang dari tabung ketika cahaya listrik dinyalakan. Karena ini merupakan hal yang misterius, dia sebut radiasi yang tampak itu “sinar X.” Adapun “X” merupakan lambang matematik biasa untuk sesuatu yang tidak diketahui.

Tergiur oleh penemuannya yang kebetulan itu, Rontgen menyisihkan penyelidikan-penyelidikan lain dan pusatkan perhatian terhadap penelaahan hal-ihwal yang terkandung dalam “sinar X.” Sesudah beberapa minggu kerja keras, dia menemukan bukti-bukti lain seperti ini: (1) sinar X bisa membikin sinar pelbagai benda kimia selain “barium platinocyanide.” (2) sinar X dapat menerobos melalui pelbagai benda yang tak tembus oleh cahaya biasa. Khusus Rontgen menemukan bahwa sinar X dapat menembus langsung dagingnya tetapi berhenti pada tulangnya. Dengan jalan meletakkan tangannya antara tabung sinar cathode dan layar yang bersinar, Rontgen dapat melihat di layar bayangan dari tulang tangannya. (3) sinar X berjalan menurut garis lurus; tidak seperti partikel bermuatan listrik, sinar X tidak terbelokkan oleh bidang magnit.

Sinar X memberi sumbangan besar dan kemajuan dunia kedokteran
Bulan Desember 1895 Rontgen menulis kertas kerja pertamanya mengenai sinar X. Laporannya dalam waktu singkat menggugah perhatian dan kegemparan. Dalam tempo beberapa bulan, beratus ilmuwan melakukan penyelidikan sinar X, dan dalam tempo setahun sekitar 1000 kertas kerja diterbitkan tentang masalah itu! Salah seorang ilmuwan yang penyelidikannya langsung bersandar dari hasil penemuan Rontgen adalah Antoine Henri Becquerel. Orang ini, meskipun maksud utamanya menyelidiki sinar X, justru menemukan fenomena penting tentang radioaktivitas.

Secara umum, sinar X bekerja bilamana enerji tinggi elektron mengenai sasaran. Sinar X itu sendiri tidak mengandung elektron, tetapi gelombang elektron magnetik. Oleh karena itu pada dasarnya dia serupa dengan radiasi yang dapat terlihat mata (yaitu gelombang cahaya), kecuali panjang gelombang sinar X jauh lebih pendek.

Penggunaan sinar X yang paling dikenal –tentu saja– di bidang pengobatan dan diagnosa gigi. Penggunaan lain adalah di bidang radioterapi, di mana sinar X digunakan untuk menghancurkan tumor ganas atau mencegah pertumbuhannya.

Sinar X juga banyak digunakan di pelbagai keperluan industri. Misalnya, bisa digunakan buat ukur tebal sesuatu benda atau mencari kerusakan yang tersembunyi. Sinar X juga berfaedah di banyak bidang penyelidikan ilmiah, mulai dari biologi hingga astronomi. Khususnya, sinar X menyuguhkan para ilmuwan sejumlah besar informasi yang berkaitan dengan atom dan struktur molekul.

Kendati begitu, orang janganlah berlebih-lebihan menilai arti penting Rontgen. Memang benar, penggunaan sinar X membawa banyak manfaat, tetapi orang tidak bisa berkata dia telah merombak keseluruhan teknologi kita, seperti halnya penemuan Faraday atas pembuktian elektro magnetik. Begitu pula orang tidak bisa bilang penemuan sinar X benar-benar merupakan arti penting yang mendasar dalam teori ilmu pengetahuan. Sinar ultraviolet (yang panjang gelombangnya lebih pendek ketimbang cahaya yang tampak oleh mata) telah diketahui orang hampir seabad sebelumnya. Adanya sinar X –yang punya persamaan dengan gelombang ultraviolet, kecuali panjang gelombangnya masih lebih pendek– masih berada dalam kerangka fisika klasik. Di atas segala-galanya, saya pikir layak menempatkan arti penting Rontgen di bawah Becquerel yang penemuannya lebih punya makna penting yang mendasar.

Rontgen tak punya anak, karena itu dia dan istrinya mengangkat anak seorang gadis. Tahun 1901 Rontgen menerima Hadiah Nobel untuk bidang fisika, yang untuk pertama kalinya diberikan untuk bidang itu. Dia tutup usia di Munich, Jerman tahun 1923.
Advanced X-Ray Analysis

xrd 6000

http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=56
Kategori Kimia Analisis
Melihat Wajah Molekul dengan Sinar X
Oleh Silvia Iskandar

Kristalografi adalah cabang ilmu pengetahuan yang telah banyak menyumbangkan informasi mengenai struktur molekul, yang sangat diperlukan dalam melakukan berbagai penelitian. Informasi mengenai struktur molekul sangatlah berharga karena tanpa mengetahui wajah si molekul kita tidak mungkin bisa melakukan apa-apa terhadap molekul tersebut. Misalnya, untuk membuat obat, kita perlu mengetahui bagaimana struktur si molekul yang menjadi biang keladi secara mendetil supaya kita dapat menentukan struktur molekul obat yang tepat untuk “menangkap”, atau tepatnya, mengikat struktur si molekul jahat.

Cabang ilmu kristalografi dirintis oleh seorang mahasiswa muda Cambridge ketika masih berusia 22 tahun, Bragg muda, dan ayahnya, pada tahun 1912. Karena pada saat itu Bragg masih terlalu muda, dan ayahnya sudah bekerja sebagai dosen, orang selalu menyangka bahwa si ayahlah yang berperan besar dalam penemuan ini, suatu kesalahpahaman yang membuat si anak terobsesi untuk diakui dunia sampai akhir hayatnya.
Kita tidak mungkin dapat melihat sebuah atom dengan mikroskop apapun kalau kita menggunakan cahaya biasa karena besar sebuah benda haruslah paling tidak separuh dari panjang gelombang cahaya yang dipakai untuk melihatnya. Sinar X yang panjang gelombangnya hanya 10-12 meter memungkinkan kita untuk masuk ke dalam dunia molekuler. Gelombang sinar X yang mengenai sebuah benda akan terbelokkan dan gelombang yang terbelokkan ini akan saling berinteraksi. Gelombang-gelombang ini saling menguatkan maupun saling meniadakan satu sama lain, sehingga bila diproyeksikan ke sebuah layar akan tampaklah titik-titik, (di mana gelombang-gelombang saling menguatkan) dan selebihnya tidak terlihat apa-apa (di mana gelombang-gelombang saling meniadakan)

Peta kepadatan elektron
Bila sebuah kristal yang terdiri atas atom-atom yang tersusun rapi ditembak dengan sinar X, setiap atom yang ada akan membelokkan setiap gelombang sinar X yang mengenainya dan menghasilkan pola titik-titik yang dapat diartikan sebagai peta letak setiap atom dalam kristal tersebut. Kemudian dengan rumus transformasi Fourier, titik-titik yang tampaknya tak berarti ini kembali diubah menjadi kurva meliuk-liuk yang berlapis-lapis, yang disebut peta kepadatan elektron. Bentuk kurva inilah yang merupakan bentuk molekul yang kita selidiki. Rumus-rumus yang dipakai dalam kristalografi mungkin sulit dan memusingkan. Namun sebenarnya, prinsipnya sesederhana permainan bayang-bayang di dinding dengan jari yang sering kita lakukan pada saat mati lampu. ( ~u^).

Sejak Bragg muda dan ayahnya menerima Nobel pada tahun 1915, telah banyak perubahan dalam teknik kristalografi. Misalnya, untuk molekul-molekul yang sulit dikristalkan karena daya tarik antar atomnya yang lemah, telah dikembangkan metode lain yaitu NMR (Nuclear Magnetic Resonance – resonansi magnetis inti atom) yang sekarang juga tidak kalah populernya dalam menentukan struktur molekul. Synchrotron – sebuah rotor yang dapat berputar dengan kecepatan tinggi sambil melontarkan partikel-partikel atom yang bermuatan – digunakan untuk menghasilkan sinar X berenergi tinggi, yang dapat menghasilkan peta pola atom yang lebih jelas. Kristal pun sekarang dapat dibuat dengan menyemprotkan larutan dari molekul yang ingin kita selidiki ke sebuah panel yang super dingin, sehingga kita memperoleh bukan sebuah kristal, tapi selapis kristal yang peta atomnya jauh lebih mudah dipelajari.

Pada bulan Juli 2002, lebih dari 12,000 struktur protein telah terdaftar dalam Protein Data Bank. Suatu jumlah yang tidak tanggung-tanggung. Namun para ilmuwan kristalografi tidak puas hanya dengan melihat “wajah” para molekul yang digelutinya. Mereka juga ingin melihat wajah-wajah yang “ekspresif”, struktur molekul-molekul ini pada saat bekerja.

Berbagai reaksi kimia banyak melibatkan intermediate structure, yaitu struktur molekul yang hanya muncul sesaat dan kemudian hilang lagi. Untuk mengerti proses kimia secara keseluruhan, keberadaan molekul ini juga tidak kalah pentingnya dengan molekul hasil reaksi akhir, namun karena hidupnya yang sangat singkat, (yang selama beberapa picosecond, 10-12 detik), kita tidak mungkin dapat melihatnya dengan teknik kristalografi konvensional.

Dengan membiarkan reaksi berlangsung pada suhu yang serendah mungkin, kecepatan reaksi dapat diperlambat sedemikian rupa sehingga si molekul berumur pendek ini dapat dideteksi. Atau bisa juga dengan pembekuan reaksi secara mendadak, tepat pada saat intermediate structure ini terbentuk. Komposisi zat-zat yang direaksikan juga dapat diatur sehingga kesetimbangan reaksi bergeser dan intermediate structure ini banyak terbentuk.

Salah satu kristal myoglobin
Fotolisis merupakan teknik yang digunakan dalam penelitian myoglobin (protein yang mengikat oksigen dan menghantarkannya ke otot, kemudian mengangkut CO buangan) yang dilaporkan di Science bulan lalu. Laser yang ditembakkan ke kristal myoglobin memicu reaksi pelepasan CO oleh myoglobin. Tepat pada saat ini, sinar X ditembakkan dan gerakan myoglobin yang singkat pun diproyeksikan. Beberapa saat kemudian, sinar X kembali ditembakkan; hal ini diulang berkali-kali sehingga diperoleh banyak proyeksi gerakan myoglobin. Hasilnya, perubahan struktur myoglobin dapat dianimasikan, persis sama seperti film kartun: gambar-gambar diam yang diperlihatkan berurutan secara cepat membuat gambar itu tampak bergerak.

Kristalografi masa kini tidak hanya dapat “memotret” wajah molekul, tapi juga dapat “mem-videokan” senyumannya.

Referensi
SCIENCE Vol 300, 20 June 2003, p.1944-1947
X-ray Crystallography
Time-Resolved Macromolecular Crystallography

http://www.batan.go.id/infonuklir/Tips/tips_kes2.htm
RADIASI DI BIDANG KEDOKTERAN

Jika kita tidak tahu kegunaan praktis zat radioaktif dan radiasi yang dipancarkan oleh zat tersebut, kita tidak dapat membenarkan pembuatan dan penanganannya. Namun, sejak tabung sinar-X diciptakan pada tahun 1895 dan zat radioaktif alam ditemukan pada tahun 1896, manusia telah memanfaatkan radiasi dengan berbagai cara. Sebagian besar penerapan teknisnya didasarkan atas sifat sinar yang memancar dan zat radioaktif. Juga, menggunakan kemampuan radiasi yang amat kuat untuk membunuh sel. Sinar-X mirip sifatnya dengan radiasi gamma yang dipancarkan oleh inti. Sebutan sinar-X dan radiasi gamma mengungkapkan sumber radiasi. Radiasi gamma dihasilkan bila inti suatu zat radioaktif meluruh. Sebaliknya, sinar-X dihasilkan oleh sebuah tabung sinar-X yang tidak radioaktif. Tabung sinar-X dioperasikan dengan listrik dan sinar-X dapat dibuat dan dihentikan dengan tombol. Kapasitas sinar yang memancar dan sinar-X biasanya lebih lemah dan radiasi gamma. Jika kita membutuhkan radiasi yang lebih kuat daripada sinar-X untuk pengobatan, kita dapat menggunakan unit telekobal. Dalam hal inii sumber radiasi adalah suatu bahan radioaktif yang disebut kobal-60. Bahan inii disimpan dalam pelindung radiasi yang tertutup rapat. Dengan membuka celah pada pelindungnya, sinar radiasi dapat diarahkan ke benda yang diinginkan. Ada juga radioisotop-radioisotop lain selain kobal-60 yang bisa digunakan. Baik sinar-X dan radiasi gamma adalah radiasi elektromagnetik yang sama dengan gelombang radio, sinar radar. cahaya dan radiasi ultra violet (UV) tidak mempunyai massa. Namun, energi radiasi gamma dan sinar-X lebih tinggi daripada jenis radiasi elektromagnetik lain. Ketika seberkas cahaya terang menyinari seseorang, cahaya seluruhnya diserap dan menghasilkan suatu bayangan hitam. Tetapi, sinar-X sebagian menembus tubuh dan mengakibatkan suatu bayangan semu.

Bayangan yang dihasilkan oleh sinar-X memuat bidang gelap dan bidang terang, karena tulang dan jaringan tebal lebih efektif daripada otot dan lemak untuk menghalangi radiasi. Oleh karena itu film tidak tampak gelap di belakang tulang, tidak sebagaimana di belakang jaringan tipis. Jika sebuah film ditempatkan pada bayangan seorang pasien, film tersebut akan menghasilkan citra dari bagian dalam tubuh pasien misalnya, tulang akan tampak terang pada film. Jika seseorang perlu memeriksakan usus atau tulang rawannya yang secara normal tidak tampak secara jelas pada film, pasien itu harus menggunakan medium kontras baik dengan cara diminum atau melalui suntikan. Ketika medium ini masuk ke tempat yang akan disinari, radiasinya menurun dan memberikan citra organ tersebut lebih jelas pada gambar sinar-X. Di banyak negara, orang-orang mendapat pemeriksaan sinar-X secara rutin. Pemeriksaan dada dengan sinar-X mengungkapkan misalnya, penyakit tuberculosis dan penyakit paru-paru lainnya pada tahap awal, yang masih dapat disembuhkan. Demikian juga ratusan dan ribuan wanita diselamatkan dari efek buruk kanker payudara dengan bantuan mammography atau payudara disinari dengan sinar-X.

Sinar-X dan radiasi gamma juga digunakan dalam terapi, yaitu pengobatan terhadap penyakit. Pengobatan ini didasarkan pada kemampuan radiasi yang intensif untuk membunuh sel. Seringkali, radiasi dapat mematikan tumor yang bersifat ganas. Kadang-kadang radiasi digunakan untuk menggantikan pengobatan dan kadang-kadang digunakan untuk melengkapi/menyempurnakan pengobatan. Tumor yang ganas dikenai radiasi yang sangat kuat secara berulang-ulang, mungkin setiap hari, selama jangka waktu beberapa minggu. Radioterapi diberikan setiap hari dan berbagai arah dengan sinar radiasi yang difokuskan secara tepat. Dengan cara ini, tumor menjadi sasaran tembakan yang bersilangan dan menerima dosis radiasi yang sangat tinggi sementara jaringan-jaringan sehat di sekitarnya akan terkena radiasi dalam jumlah yang lebih sedikit. Kerusakan yang mungkin terjadi pada jaringan-jaringan sehat akan berangsur pulih pada saat pengobatan, sementara itu tumor yang ganas menjadi mati.

Adakalanya, sinar-X tidak cukup kuat sehingga dibutuhkan radiasi gamma yang lebih kuat. Maka alat yang digunakan adalah unit telekobal. Kadang-kadang hasil terbaik dicapai dengan radiasi beta. Radiasi beta dihasilkan oleh sebuah unit yang dinamakan betatron. Pada kasus khusus, sumber radiasi kecil yang kuat dimasukkan ke dalam tubuh dekat dengan sasaran yang akan diobati, dan dibiarkan untuk beberapa waktu. Produksi yang berlebihan dan hormon gondok dapat dikendalikan dengan cara pasien meminum suatu larutan yang mengandung iodium-131. lodium akan sampai pada kelenjar gondok dan memberikan radioterapi internal. Bahan obat­obatan radioaktif ini disebut preparat radiofarmaka.
Radiasi yang sangat intensif juga digunakan untuk sterilisasi alat-alat bedah dan obat-obat tertentu. Setiap kuman, bakteri dan mikroba mati oleh paparan radiasi yang cukup kuat dan lama. Teknik yang sama dapat diterapkan pada produk-produk makanan agar Iebih tahan lama. Namun, sampai sekarang konsumen secara psikologis menentang penggunaan radiasi, yang mencegah iradiasi makanan secara luas. Seorang pasien tidak menjadi radioaktif setelah pemeriksaan dengan sinar-X. Alat-alat bedah yang disterilisasi dengan radiasi tidak menjadi radioaktif. Demikian juga, produk makanan yang disinar dengan radiasi gamma tidak menjadi radioaktif pula.

Halaman Muka

http://www.kompas.com/teknologi/news/0411/09/140400.htm

Black hole atau lubang hitam ternyata memancarkan sinar-X dengan dua cara yang berbeda, demikian diungkapkan astronom Italia. Dengan mengerti perbedaan pemisahan komponen-komponen sinyal sinar-X itu, para ilmuwan akan bisa memahami bagimana black hole bekerja.

Sesungguhnya para ilmuwan telah menduga bahwa pancaran dan piringan materi yang mengelilingi black hole mengeluarkan pola radiasi berbeda. Namun ini adalah kali pertama observasi terhadap dua type sinar-X itu diungkapkan.

Black hole sendiri adalah monster yang penuh teka-teki. Objek ini tidak bisa diamati secara langsung, karena cahaya sekalipun tidak bisa menghindar dari gaya tarik gravitasinya. Tetapi para astronom bisa melihat radiasi kuat yang dipancarkan benda-benda ketika mereka tersedot ke inti black hole. Sinar-X adalah komponen paling jelas dari radiasi itu, yang dipancarkan material ketika mendekati ’event horizon’, titik dimana suatu benda tidak dapat lagi berbalik saat mendekati black hole.

Bila debu dan gas –yang terurai dari objek-objek angkasa– terhisap black hole, maka mereka akan membentuk piringan seperti donat dan mengelilingi black hole sebelum jatuh ke dalamnya. Tumbukan antar materi akan memanaskan ion dan elektron di piringan hingga suhu 10.000°C, dan menghasilkan pancaran sinar-X dalam proses tersebut.

Meskipun sebagian besar material akan terseret ke dalam black hole, tapi beberapa akan terlempar ke luar akibat medan magnet yang amat kuat, sehingga menciptakan dua pancaran dalam arah berlawanan. Dalam pancaran itu, elektron berputar-putar melewati medan magnet dengan laju mendekati kecepatan cahaya, menghasilkan sinar-X serupa dengan gerakan maju mundur elektron dari pemancar radio yang menghasilkan gelombang radio.

Para astronom menduga piringan ini menghasilkan sinar-X dengan energi lebih rendah dibanding energi pada pancaran langsung. Tetapi tidak seorangpun bisa menunjukkan berasal dari sumber yang manakah sinar-X yang tertangkap di teleskop kita, apakah dari piringan atau pancaran langsung. “Belum ada yang bisa melihatnya sampai sekarang,” ujar Giorgio Palumbo, seorang astrofisikawan dari Universitas Bologna, Italia.
Pencernaan Kosmis

Palumbo dan rekannya, Paola Grandi, dari Italian National Research Council’s Cosmic Physics and Space Astrophysics Institute di Bologna, mempelajari data-data yang dikumpulkan wahana Italia-Belanda BeppoSAX antara tahun 1996 dan 2001. BeppoSAX berulang kali menunjuk pada sebuah black hole, disebut 3C273, di sebuah galaksi berjarak 3 milyar tahun cahaya dari Bumi.

Mereka menemukan bahwa komponen-komponen berbeda dari sinyal sinar-X black hole ternyata bervariasi dalam hal intensitas dalam dua jangka waktu berlainan. Dengan membandingkan data-data yang dikumpulkan selama beberapa tahun, mereka bisa mengungkapkan yang mana sinar-X yang dihasilkan dari piringan dan mana yang dari pancaran.

Para peneliti berharap temuan ini akan membantu astronom-astronom menginterprestasikan sinar-X yang berasal dari black hole lain, dan memahami kinerjanya, misalnya bagaimana perubahan pada piringan black hole akan mempengaruhi pancarannya. “Ini akan memberi petunjuk bagaimana sesungguhnya sebuah black hole mencerna materi dan meludahkannya,” kata Palumbo. (nature.com/wsn)

http://www.chem-is-try.org/?sect=profil&ext=14
Seorang Ibu yang serba bisa
Dorothy Crowfoot Hodgkin 1910-1994
Oleh Silvia Iskandar

Ibu beranak tiga ini, bukanlah seorang ibu biasa. Ia adalah wanita ketiga pemenang Nobel Kimia di tahun 1963 setelah Madam Curie dan anaknya Irene Juliot Curie, dan ia juga adalah wanita kedua yang menerima penghargaan Order of Merit dari Ratu Elizabeth II setelah Florence Nightingale.

Dorothy kecil sangatlah beruntung dilahirkan di tengah-tengah lingkungan elit akademis Inggris di perantauan. Ia lahir di Kairo, Mesir, yang pada waktu itu adalah jajahan Inggris, pada saat ayahnya bertugas di sana dan bekerja untuk Egyptian Education Service. Ibunya juga adalah seorang botanis dan ahli tekstil yang menghabiskan waktu luangnya untuk membuat ilustrasi tumbuhan.

Pada saat ayahnya bertugas di Sudan, Dr. A.F Joseph, seorang kawan dari orang tuanya memberinya bahan-bahan kimia untuk menganalisis ilmenite. Dan waktu itu Dorothy hanya berusia 10 tahun! Tidak jelas apakah pada saat itu Dorothy hanya iseng-iseng atau bukan, tapi dari sejak tahun 1800-an, memang, kimia, arkeologi, dan geologi adalah mainan baru orang-orang berduit.

Setelah tamat dari Somerville College, Oxford, Dorothy bekerja di laboratorium X-ray kristalografi di Cambridge University dan bersama J.D Bernal ia mengaplikasikan difraksi sinar X pada kristal protein, pepsin. Selain mengumumkan pola difraksi sinar X dari pepsin, mereka juga mengklaim bahwa untuk mempelajari kristal protein, kristal tersebut haruslah dipelajari di dalam larutan asalnya dan bukan dikeringkan seperti umumnya pada saat itu karena kristal protein kering menghasilkan pola difraksi yang susah ditafsirkan. Metode ini kemudian menjadi standar dalam mempelajari struktur biomolekul dengan sinar X.

Pada tahun 1934 Dorothy kembali ke almamaternya, Oxford University dan tetap bergumul dengan pola-pola difraksi sinar X untuk menentukan struktur biomolekul. Salah satu sukses terbesarnya dengan insulin dimulai kira-kira pada saat ini, suatu perjuangan panjang yang diakhiri dengan kemenangan besar 34 tahun kemudian.

Di dalam lingkungan universitas ia sempat dilarang menghadiri pertemuan-pertemuan penelitian yang diselenggarakan oleh klub pengajar kimia hanya karena ia seorang perempuan. Namun bakat dan kegigihannya jugalah yang akhirnya memberinya posisi yang kuat di lingkungan akademis yang masih didominasi kaum pria pada saat itu. Segera setelah Perang Dunia ke-2 dimulai, para dokter mulai kehabisan penicillin, antibiotik yang pada saat itu hanya bisa diperoleh dengan cara tradisional: bertanam jamur. Dengan bersenjatakan sinar-X, Dorothy berhasil menentukan struktur penicillin yang memungkinkan antibiotika ini diproduksi secara sintesis dengan skala besar. Ia menggunakan metode kristal isomorf, yaitu kristal yang salah satu atomnya diganti dengan atom yang lebih berat. Atom berat ini akan menghamburkan sinar-X yang datang lebih kuat daripada atom molekul protein itu sendiri. Dengan mendifraksikan sinar-X pada beberapa kristal isomorf yang posisi penggantian atom beratnya berbeda-beda, informasi dari beberapa gambar difraksi sinar-X yang terkumpul dapat disatukan untuk menentukan struktur molekul yang sebenarnya.

Pada tahun 1937 Dorothy menikah dengan Dr. Thomas Hodgkin, lagi-lagi seorang elit akademis, keponakan dari A.L Hodgkin, pemenang hadiah nobel untuk bidang kedokteran. Dorothy dan Thomas dianugerahi 3 orang anak, 2 putra dan seorang putri. Di samping kesibukannya mengajar, meneliti dan mendidik anak-anaknya, ia bahkan masih sempat untuk berpartisipasi dalam organisasi-organisasi kemanusiaan untuk perdamaian dunia. Ia mewarisi idealisme ibunya yang kehilangan 4 saudara laki-laki dalam perang.

Semua rekan-rekan kerjanya selalu menggunakan kata-kata tulus, sederhana penuh kasih, dan perhatian bila ditanya tentang dirinya. Rumahnya selalu terbuka untuk teman-teman dan pelajar-pelajar didiknya, yang membuatnya menjadi ibu tidak hanya untuk anak-anaknya sendiri tapi juga para mahasiswa-mahasiswa yang terpesona oleh ketajaman otaknya dan kelembutan hatinya. Salah satu anak didiknya adalah Margaret Thatcher, satu-satunya perdana menteri Inggris yang mempunyai gelar di bidang sains.

Begitu sederhana dan tulusnya jalan pikiran Dorothy, ia sempat tidak mendapat visa untuk masuk ke Amerika Serikat. Ini disebabkan oleh kegigihan sikapnya untuk mengikutsertakan ilmuwan-ilmuwan dari balik tirai besi: Uni Soviet, untuk turut berpartisipasi dalam konferensi-konferensi kristalografi. Hanya setelah dunia semakin mengakui hasil kerjanya dan Uni Soviet bubar pada tahun 1990, ia baru bisa memperoleh visa Amerika.

Dorothy Crowfoot, seolah tampak begitu sempurna. Ibu yang berhasil, ilmuwan yang brilian dan aktivis kemanusian yang vokal. Namun sesungguhnya semuanya itu ia jalani sambil berperang dengan penyakit rheumatoid arthritis yang melekat pada dirinya seumur hidup sejak didiagnosa pada usia 24 tahun. Walaupun masa tuanya dilalui dengan kaki dan tangan yang lumpuh, hal ini sama sekali tidak menghalangi aktivitasnya untuk terbang ke sana ke mari menghadiri simposium-simposium internasional.

Setelah menjalani hidup yang begitu sibuk dan menentukan struktur molekul penicillin, insulin, vitamin B-12 dan banyak protein lainnya, aktivitas Dorothy dihentikan total oleh sebuah serangan stroke pada tahun 1994.

http://64.233.183.104/search?q=cache:cQzfKDNv8GUJ:www.physics.its.ac.id/staf/suminar/xrd/Selintas%2520teori%2520difraksi%2520sinar-x.pdf+proses+difraksi+sinar+x&hl=id&gl=id&ct=clnk&cd=1&ie=UTF-8

Difraksi Sinar-X
Copyright – Suminar Pratapa 2004BAB I – PRINSIP-PRINSIP DIFRAKSI SINAR-XI. PENDAHULUANSejarah mengenai difraksi sinar-x telah berjalan hampir satu abad ketika tulisan inidisusun. Tahun 1912 adalah awal dari studi intensif mengenai difraksi sinar-x. Dimulai daripertanyaan M. van Laue kepada salah seorang kandidat doktor P.P. Ewald yang dibimbing A.Sommerfeld, W. Friedrich (asisten riset Sommerfeld) menawari dilakukannya eksperimenmengenai ‘difraksi sinar-x’. Pada saat itu eksperimen mengenai hamburan sinar-x sudahdilakukan oleh Barkla. Laue mengawali pekerjaannya dengan menuliskan hasil pemikiranteoretiknya dengan mengacu pada hasil eksperimen Barkla. Laue berargumentasi, ketikasinar-x melewati sebuah kristal, atom-atom pada kristal bertindak sebagai sumber-sumbergelombang sekunder, layaknya garis-garis pada geritan optik (optical grating). Efek-efekdifraksi bisa jadi menjadi lebih rumit karena atom-atom tersebut membentuk pola tigadimensi. Eksperimen difraksi sinar-x yang pertama dilakukan oleh Herren Friedrich danKnipping menggunakan kristal tembaga sulfat dan berhasil memberikan hasil pola difraksipertama yang kemudian menjadi induk perkembangan difraksi sinar-x selanjutnya.Difraksi sinar-x merupakan proses hamburan sinar-x oleh bahan kristal. Pembahasanmengenai difraksi sinar-x mencakup pengetahuan yang berhubungan dengan hal-hal berikutini:1. pembentukan sinar-x2. hamburan (scattering) gelombang elektromagnetik3. sifat kekristalan bahan (kristalografi)Dengan demikian, difraksi sinar-x adalah topik lanjut di bidang fisika (atau kimia) yangmemerlukan pengetahuan dasar yang cukup banyak dan komplek. Untuk itulah tulisan inidisusun menurut urutan tersebut di atas dengan asumsi bahwa pembaca sudah memiliki dasaryang cukup mengenai gelombang, optika dan fisika zat padat. Bahasan mengenai prinsipkristalografi diberikan secara ringkas mengingat penekanan pembahasan pada buku ini adalahpada difraksi sinar-x. Pembaca yang berminat disarankan membaca buku-buku mengenaikristalografi seperti Introduction to Crystallography karya Donald E. Sands.II. SINAR-XPenemuan sinar-x memiliki sejarah yang, tentu saja, lebih panjang. Tahun 1895, W.C.Röntgen menghasilkan penemuan yang sangat vital dalam perkembangan sains modern.Röntgen menemukan sejenis radiasi yang keluar dari sebuah tabung muatan (discharge tube),yang karena misteriusnya diberi nama sinar-x. Menariknya, sinar-x ditemukan sebelumditemukannya elektron oleh J.J. Thomson. Skema tabung sinar-x pertama diperlihatkan pada
——————————————————————————–
Page 2
Difraksi Sinar-XCopyright – Suminar Pratapa 2004Gambar 1.1. Sedangkan Gambar 1.2 menunjukkan foto tabung sinar-x sebenarnya. Sinar-xpada tabung muatan ini terbentuk dengan cara pemberian beda tegangan pada elektroda-elektroda tabung yang menghasilkan ‘sinar elektron’ yang ditumbukkan ke bahan tertentu(pada masa itu dinamakan anticathode, anti-katoda). Anti-katoda menjadi sumber sinar-x,yang pada saat itu belum diketahui mekanisme sebab pembentukannya.Sejalan perkembangan ilmu pengetahuan diketahui bahwa sinar-x adalah radiasielektromagnetik transversal, seperti cahaya tampak, tetapi dengan panjang gelombang yangjauh lebih pendek. Jangkau panjang gelombangnya tidak terdefinisi dengan jelas tetapidiperkirakan mulai dari panjang gelombang cahaya ungu hingga sinar gamma yangdipancarkan oleh bahan-bahan radioaktif. Pembaca dipersilakan mengacu pada buku-bukuFisika Modern. Dalam kristalografi, panjang gelombang yang digunakan berkisar antara 0.5hingga 2.5Å (Guinier 1963). Penting untuk diketahui bahwa gelombang elektromagnetikmemiliki interpretasi ganda: sebagai gelombang dan sebagai partikel. Pembahasan difraksisinar-x banyak menggunakan sinar-x yang membawa sifat gelombang.Gambar 1.1. Skema tabung pembentuk sinar-x (Bragg, Phillips & Lipson 1975).Gambar 1.2. Tabung sinar-x pada awal pembuatannya (Bragg, Phillips & Lipson 1975).
——————————————————————————–
Page 3
Difraksi Sinar-XCopyright – Suminar Pratapa 2004Karena berupa gelombang elektromagnetik, sinar-x menjalar pada medium apapundengan kecepatan yang hampir tetap, yaitu setara dengan kecepatan cahaya di dalam vakum(≈ 3.0×108m/s); dengan perbedaan selalu kurang dari 0.01%. Dengan demikian, sinar-x,secara praktis, tidak terdeviasi oleh refraksi. Indeks refraksinya hanya sedikit lebih kecildaripada satu (0.99999, Guinier 1963).Karena selalu menjalar sepanjang garis lurus, sinar-x tidak dapat dibelokkan oleh lensa.Namun, sinar-x dapat dipantulkan oleh cermin – sehingga ada cermin sinar-x. Dari teorimengenai optik geometri diketahui bahwa bila sebuah berkas menjalar yang di udara bertemudengan permukaan sebuah medium padat dengan indeks n kurang dari satu, maka peristiwapantulan sempurna (total reflection) bisa terjadi saat sudut datang cukup kecil. Sudut kritisuntuk sinar-x berorde 10 – 30′ (tugas Anda untuk menghitungnya!).Awal ditemukannya difraksi sinar-x (secara teori maupun eksperimen – lihat Pengantar)memberikan ilustrasi bahwa secara prinsip sifat-sifat gelombang sinar-x dan interaksinyadengan material dapat dimanfaatkan untuk mengeksplorasi ‘keadaan mikroskopik’ material-material yang memiliki keteraturan susunan atom. Dari sinilah kemudian berkembang ilmuanalisis sinar-x (X-Ray Analysis), yang meliputi spektroskopi, difraksi, refleksi, polarisasi dansebagainya. Ada bagian di mana sinar-x menjadi objek eksperimen, ada pula bagian di manasinar-x dimanfaatkan untuk membantu menunjukkan sifat-sifat material. Salah satu contohdari yang terakhir adalah penggunaan sinar-x dalam difraksi yang bertujuan membantumenunjukkan sifat-sifat dasar material kristal. Oleh sebab itu, tidak mengherankan biladifraksi sinar-x merupakan salah satu metode standar dalam karakterisasi material.III. INTERAKSI SINAR-X DAN MATERIALAda dua proses yang terjadi bila seberkas sinar-x ditembakkan ke sebuah atom: (1)energi berkas sinar-x terserap oleh atom, atau (2) sinar-x dihamburkan oleh atom. Dalamproses yang pertama, berkas sinar-x terserap atom melalui Efek Fotolistrik yangmengakibatkan tereksitasinya atom dan/atau terlemparnya elektron-elektron dari atom. Atomakan kembali ke keadaan dasarnya dengan (1) memancarkan elektron (melalui Auger effect),atau (2) memancarkan sinar-x floresen yang memiliki panjang gelombang karakteristik atomtereksitasinya. Pada proses yang kedua, ada bagian berkas yang mengalami hamburan tanpakehilangan kehilangan energi (panjang gelombangnya tetap) dan ada bagian yang terhamburdengan kehilangan sebagian energi (Hamburan Compton). Hamburan Compton dinamakanjuga hamburan tak-koheren.Jadi serapan total sinar-x terjadi karena efek fotolistrik dan hamburan tak-koheren.Namun, hamburan tak-koheren memiliki efek menyeluruh yang dapat diabaikan, kecualiuntuk radiasi dengan panjang gelombang pendek yang mengenai material dengan berat atomrendah.
——————————————————————————–
Page 4
Difraksi Sinar-XCopyright – Suminar Pratapa 2004Dalam interaksinya dengan material, sinar-x juga dapat mengalami polarisasi linier(seperti halnya cahaya tampak), baik parsial maupun total. Dengan demikian berkas sinar-xterpolarisasi dapat diperoleh dengan cara hamburan dan untuk sudut hamburan 90°, polarisasilengkap terjadi, yaitu komponen vektor medan listrik tegaklurus bidang yang dibentuk berkasdatang dan berkas terhambur.Berkas hamburan sinar-x oleh material yang dapat diukur adalah intensitas. Intensitasberkas sinar-x yang mendekati paralel adalah fluks energi yang melewati satu satuan luasantertentu per satuan waktu. Untuk gelombang planar monokromatik, intensitas sebandingdengan kuadrat amplitudo getaran. Intensitas radiasi yang dihasilkan oleh sumber titik (atausumber kuasi-titik) pada arah tertentu adalah energi yang dipancarkan per detik per satuansudut ruang pada arah itu. Dalam pengukuran intensitas mutlak, cara termudah adalah denganmenentukan jumlah foton teremisi atau tertangkap (detektor) per satuan waktu, bisa persatuan luas atau per satuan sudut ruang. Berikut ini uraian ringkas mengenai penentuan intensitas hamburan yang dihitung darihamburan oleh sebuah elektron. Intensitas total dari sebuah sampel adalah perkalian jumlahelektron dalam sampel dengan intensitas hamburan per elektron.IV. HAMBURAN SINAR-XPerhatikan gambar 1.3. I0adalah intensitas berkas datang tak terpolarisasi yangmenjalar pada arah-X, dengan E0adalah komponen vektor medan listriknya dan ν adalahfrekuensinya. Berkas sinar-x datang menumbuk sebuah elektron bebas pada posisi (0,0,0).Yang akan ditentukan adalah intensitas radiasi terhambur pada titik P yang berjarak R darielektron pada sudut φ terhadap sumbu-X. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan teorihamburan klasik. Titik P berada di bidang XY. Berkas datang memiliki komponen vektormedan listrik yang besarnya sama pada arah Y dan Z. Tumbukan oleh berkas sinar-x denganelektron berakibat pada berpindahnya energi dari berkas sinar-x datang ke elektron sehinggaelektron dipercepat. Akibat percepatan yang dialaminya, menurut teori elektromagnetikklasik, elektron memancarkan radiasi elektromagnetik. Medan listrik dari radiasi ini adalah(Warren 1969):Gambar 1.3. Hamburan klasik oleh seberkas sinar-x tak-terpolarisasi oleh sebuah elektron.
——————————————————————————–
Page 5
Difraksi Sinar-XCopyright – Suminar Pratapa 2004Rcqa2sinαε =(1.1)dengan q adalah muatan elektron, c kecepatan cahaya dan asinα adalah komponen percepatanelektron yang menimbulkan medan listrik (Gambar 1.4). Dengan mempertimbangkan duakomponen medan listrik, dapat diketahui+=2cos122424202φRcmeEE(1.2)Intensitas berkas terhambur (dalam satuan cgs) adalah+==2cos182242402φπRcmeIEcI(1.3)Persamaan (1.3) dinamakan Rumus Thomson. Pada jarak beberapa sentimeter dari sebuahelektron, rasio I/I0berorde 10-26; kecil untuk bisa diukur. Namun, bila jumlah elektron padasebuah sampel kira-kira 1020, maka radiasi terhambur bisa dikatakan ‘lebih terukur’.Gambar 1.4. Medan listrik ε yang dihasilkan oleh muatan q yang dipercepat dengan percepatan amenurut teori elektromagnetik klasik.Bahasan berikut berkaitan dengan intensitas hamburan dari beberapa titik pusat. Untukpersoalan ini, perhatikan gambar 1.5. Berkas sejajar dengan komponen medan listrik E1, E2,E3,…Endatang menuju beberapa titik hamburan 1, 2, 3,…n. Ximenyatakan jarak mukagelombang (wave front) w ke titik pengamatan P. Bila frekuensi radiasi dan panjanggelombangnya adalah ν dan λ, medan listrik terhambur oleh pusat n adalah−=λππνεnnnXtE22cos(1.4)Dengan mengambil bentuk kompleks persamaan (1.4), dapat diperlihatkan bahwa2E=∗εε(1.5)Intensitas pada titik pengamatan adalah π82cEI =.
——————————————————————————–
Page 6
Difraksi Sinar-XCopyright – Suminar Pratapa 2004Gambar 1.5. Hamburan berkas datang paralel oleh beberapa pusat hamburan.Kenyataannya, hamburan yang terjadi di dalam material yang ditembaki dengan sinar-xbukan hanya hamburan koheren (dengan energi tidak berubah) seperti di atas, tetapi jugahamburan tak-koheren yang diakibatkan oleh Efek Compton. Perlu juga dicatat bahwa,menurut teori kuantum, hamburan oleh sebuah elektron bebas hanya terjadi melalui EfekCompton. Namun, hamburan oleh elektron pada sebuah atom tentu saja tidak mengikutihukum ini; hamburan koheren masih mungkin terjadi. Berikut ini adalah beberapa aspekmengenai intensitas hamburan yang disimpulkan dari perhitungan mekanika kuantum:(1) hamburan koheren dan Compton terjadi bersama-sama;(2) Intensitas hamburan total per elektron diberikan oleh Rumus Thomson [persamaan(1.3)];(3) Intensitas hamburan koheren adalahIfIkoh2=(1.6)dengan f dinamakan faktor struktur sebuah elektron. Penjelasan mengenai faktorstruktur ini akan diberikan pada bagian berikut ini.V. DIFRAKSI SINAR-XDifraksi sinar-x oleh sebuah materi terjadi akibat dua fenomena: (1) hamburan oleh tiapatom dan (2) interferensi gelombang-gelombang yang dihamburkan oleh atom-atom tersebut.Interferensi ini terjadi karena gelombang-gelombang yang dihamburkan oleh atom-atommemiliki koherensi dengan gelombang datang dan, demikian pula, dengan mereka sendiri.Perhitungan interferensi gelombang dapat dijelaskan sebagai berikut. Pandang seberkassinar-x paralel dan sebuah pusat hamburan O (Gambar 1.6). Bila tEπν2cos0adalah amplitudo komponen medan listrik pada O, amplitudo padasebuah titik berjarak r dari O adalah
——————————————————————————–
Page 7
Difraksi Sinar-XCopyright – Suminar Pratapa 2004Gambar 1.6. Interferensi dua gelombang dari dua pusat hamburan.( )[]φπν−−=crtfEE2cos0(1.7)dengan f disebut faktor hamburan, yaitu rasio antara amplitudo terhambur dan amplitudodatang. Secara umum, f tergantung pada sudut 2θ antara kedua radiasi. Besaran φ adalahpergeseran fase hamburan. Bila digunakan notasi kompleks,( )[]( )[]( )[]crcrtiftfEE−−=−−=πνφφπν2cosexp2cos0(1.8)Besaran( )φif−exp(1.9)dinamakan faktor hamburan kompleks.Bila pusat hamburan adalah sebuah elektron bebas, maka φ = 90°. Keadaan yang sama,secara umum, ditemukan pada hamburan dengan atom sebagai pusatnya. Gelombangterhambur memiliki fase yang berlawanan dengan gelombang datang.Kembali ke Gambar 1.6, sekarang akan dibahas radiasi resultan yang terhambur olehdua sumber hamburan O dan M. Diasumsikan bahwa pergeseran fase φ oleh kedua atomsama. Bila kedua atom identik, memang demikian keadaannya, namun hal yang sama jugaterjadi pada kebanyakan kasus di mana kedua atom berbeda. Beda fase antara keduagelombang terpancar tergantung pada posisi O dan M. Muka-muka gelombang datang danterhambur yang melewati O adalah (π0) dan (π). Panjang lintasan sinar yang melewati M lebihbesar sebanyak nMmM +=∆, dengan m dan n adalah proyeksi O pada sinar datang danterhambur yang melalui M. Arah sinar datang dan terhambur akan didefinisikanmenggunakan vektor-vektor satuan S dan S0. Panjang mM dan nM adalah
——————————————————————————–
Page 8
Difraksi Sinar-XCopyright – Suminar Pratapa 2004OMSOMS0⋅−=⋅=nMmMSehingga )(0S-SOM ⋅−=+=∆nMmM, dan beda fase keduanya adalahλπλπϕ)(220S-SOM ⋅⋅−=∆=(1.10)Didefinisikan vektor λ)(0S-Ss =yang memiliki peran besar dalam teori hamburan.Vektor ini akan dibahas lebih mendalam pada bagian berikut ini. Perhatikan Gambar 1.7.Vektor s memiliki arah sama dengan ON yang memotong sudut yang dibentuk oleh S dan -S0.Panjangnya adalah ( )()[]2/sin20SS,λ=s. Bila sudut hamburan ()0SS,sama dengan 2θ,makaλθsin2=s(1.11)Figure 1.7. Definisi dari λ)(0S-Ss =.Karena beda fase hanya tergantung pada vektor s, perhitungan interferensi tidaktergantung secara eksplisit pada S, S0dan λ, melainkan pada kombinasisS-S0=λ)(. Pentingnya s menjadikan lebih nyamannya membuat sebuah ruang baru yangdinamakan ruang resiprokal (reciprocal space) yang setiap titiknya berhubungan dengansebuah vektor s yang merupakan vektor posisi titik tersebut. Intensitas terhambur punsekarang dapat dinyatakan sebagai I(s).
——————————————————————————–
Page 9
Difraksi Sinar-XCopyright – Suminar Pratapa 2004VI. SYARAT DIFRAKSIRepresentasi matematis syarat terjadinya difraksi diberikan oleh Hukum BraggλθnsindBhkl=2dengan dhkladalah jarak antar-bidang (interplanar spacing) (hkl) untuk sebuah kristal, θBadalah sudut Bragg dan λ adalah panjang gelombang radiasi. Hukum Bragg dapat dikatakansebagai representasi non-vektorial dua dimensi sebagai syarat terjadinya difraksi.Di samping representasi dalam bentuk Hukum Bragg, terjadinya difraksi harusmemenuhi 3 persamaan Laue yang dinyatakan dengan’l)(‘k)(‘h)(=⋅=⋅=⋅302010aS-SaS-SaS-SλλλTiga persamaan Laue bukan ‘sesuatu yang lain’ dalam konteks syarat terjadinyadifraksi dipandang dari bahasan Hukum Bragg. Ketiga persamaan tersebut hanyalahrepresentasi vektorial tiga dimensi dari syarat difraksi. (Tugas: buktikan bahwa tigapersamaan Bragg akan mereduksi menjadi Hukum Bragg untuk kristal bidang).Daftar Pustaka:Bragg, L., Phillips, D. & Lipson, H. S. (1975), The development of x-ray analysis, Bell,London.Guinier, A. (1963), X-ray diffraction in crystals, imperfect crystals and amorphous bodies,W.H. Freeman, San Francisco.Warren, B. E. (1969), X-ray diffraction, Addison-Wesley Pub. Co, Massachussetts.
——————————————————————————–
Page 10
Difraksi Sinar-XCopyright – Suminar Pratapa 2004DEMONSTRASI: SIMULASI DAN ANIMASI1Untuk memahami difraksi, pertama perhatikan apa yang terjadi pada sebuah gelombangyang berinteraksi dengan sebuah partikel. Partikel menghamburkan berkas datang ke segala arahsecara seragam (lihat video). Bila seberkas sinar diarahkan ke sebuah material kristal, berkashamburan pada arah-arah tertentu bisa dijumlahkan dan bisa jadi saling menguatkan sehinggamenghasilkan berkas difraksi (lihat video).Untuk mempelajari kristal diperlukan pengetahuan mengenai kristalografi. Salah satukomponen kristalografi adalah pengindeksan bidang dan arah kristal, yang wujudnya kemudiandisebut indeks Miller. Salah satu contoh wujud indeks Miller untuk arah dan bidang kristal kubikditunjukkan pada Gambar berikut.Arah dan bidang kristal.Pemahaman yang benar mengenai geometri difraksi memerlukan pengetahuan mengenaibagaimana gelombang-gelombang radiasi (sinar-x, elektron atau netron) saling menjumlahkan bilaterdapat beda fase antara gelombang-gelombang tersebut. Dua gelombang dengan amplitudo danfrekuensi yang sama dapat saling menambahkan dengan variasi penguatan yang tergantung padabeda fase antara keduanya. Peristiwa penambahan dua gelombang ini dinamakan superposisi.Animasi superposisi dua gelombang ditunjukkan oleh video.Berikut adalah uraian mengenai difraksi oleh sekumpulan atom yang berada pada satulapisan dengan susunan yang teratur (lihat gambar). Seberkas sinar koheren diarahkan ke atom-atom tersebut pada sudut θIN. Sebagian sinar berinteraksi dengan atom-atom dan dihamburkan kesegala arah (kebanyakan sinar ditransmisikan). Pada gambar, perhatikan dua gelombang tehamburA dan B. Keduanya sefase, saling menguatkan untuk menghasilkan berkas difraksi hanya bilakeduanya menempuh jarak yang sama, atau x = y. Ini terjadi hanya untuk gelombang-gelombangterhambur dengan sudut hamburan θOUT= θIN. Jadi berkas difraksi dari sebaris atom-atomdihasilkan oleh semua gelombang terhambur yang sudut hamburnya sama dengan sudut berkasdatang. Hal ini terjadi untuk sembarang panjang gelombang.Selanjutnya perhatikan baris-baris yang memuat atom-atom dengan penempatan yangteratur, yang menggambarkan keadaan material kristal sebenarnya. Telah diketahui sebelumnyabahwa berkas difraksi dari sebaris atom-atom memenuhi θOUT= θIN. Masalah yang dihadapidalam hamburan oleh kristal adalah jarak antar baris berapa yang bisa menghasilkan gelombang1dari berbagai sumber.
——————————————————————————–
Page 11
Difraksi Sinar-XCopyright – Suminar Pratapa 2004terhambur sefase ketika berinteraksi dengan baris-baris berisi atom-atom (bisa juga masalah yangdiangkat adalah pada sudut berapa akan diperoleh hamburan sefase). Sebagai ilustrasi, perhatikantiga baris atom-atom (dua dimensional) seperti ditunjukkan pada Gambar . Gelombang C dan Ddihamburkan oleh atom-atom pada dua baris yang bersebelahan dan berjarak d. Keduagelombang sefase hanya bila panjang lintasan tambahan gelombang D terhadap C (= x + y) samadengan kelipatan panjang gelombang.Hamburan dan difraksi oleh (atas) sebaris dan (bawah) beberapa baris atom-atom.Persamaan yang menyatakan selisih panjang lintasan ini menyatakan Hukum Bragg:λθ ndyx==+sin2Syarat terjadinya berkas difraksi ini tergantung pada panjang gelombang λ; jarak antarbidang atom-atom, d; dan sudut berkas datang, θ. Syarat ini biasa dinamakan Hukum Bragg:θλsin2dn =Untuk pasangan nilai d dan λ tertentu, ada beberapa nilai θ yang memenuhi terjadinyadifraksi.Meninjau sebuah kristal dari kisinya, bisa ditunjukkan adanya banyak bidang berbedadengan jarak antar bidang yang berbeda hanya pada satu kisi tersebut (lihat animasi dan Gambar).Sulit membayangkan bagaimana seberkas gelombang memasuki sebuah kristal dengan demikianbanyak himpunan bidang berlainan yang sudut terhadap berkas datangnya juga beragam sertajarak antar bidangnya pun berbeda-beda. Mana di antara bidang-bidang tersebut yang, kalau ada,memenuhi Hukum Bragg? Untuk menjelaskan hal ini diperlukan pengetahuan mengenai reciprocallattice, yang merupakan sebuah ‘besaran panjang’ yang dibangun di ruang resiprokal (reciprocalspace). Rincian penjelasan mengenai ruang ini diberikan pada kuliah Fisika Zat Padat.


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Kategori

%d blogger menyukai ini: