Zsmart.id - Pada artikel sebelumnya, kita telah memahami konsep dasar mengenai sistem kristal dan beberapa penerapannya dalam penyusun zat padat. Artikel kali ini, kita akan membahas mengenai difraksi sinar-X dan aplikasinya pada karakterisasi material.
A. Pendahuluan
Penemuan sinar-X merupakan penemuan yang ditemukan secara tidak sengaja oleh Wilhelm K. Roentgen di Jeman kerika ia mengidentifikasi fenomena kelistrikan pada berbagai jenis gas.. Di saat pada masa itu para peneliti sibuk dalam mengidentifikasi sinar katoda, Roentgen lah orang yang pertama menyadari adanya sinar-X dalam eksperimen sinar katoda tersebut.
Ketika sinar katoda dihentikan secara mendadak oleh penghalang tertentu, maka energi kinetik dari elektron-elektron tersebut akan dikonversikan menjadi radiasi elektromagnetik yang dikenal sebagai sinar-X. Sinar ini merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang pendek mulai dari 0.01Ȧ hingga 100Ȧ. Diketahui pada cahaya tampak, panjang gelombang terpendek adalah sinar violet yang mampu dilihat oleh mata dengan panjang gelombang sekitar 4000Ȧ, sinar-X ini tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.
Sinar-X diproduksi di dalam tabung sinar-X yang diselimuti dengan kaca/glass atau metal. Di dalam tabung ini terdapat katode dan anode. Katode sebagai tempat untuk menghasilkan elektron pemercepat dan di anode merupakan letak target berada. Diketahui besar medan yang berada di antara ke dua objek ini yakni sekitar 10⁴eV hingga 10⁵eV.
Berdasarkan analisis awalnya, Roentgen mendapatkan kesimpulan bahwa:
- Sinar-X dihasilkan ketika sinar katode berenrgi tinggi menumbuk material padat. Secara umum, semakin besar kerapatan benda maka semakin banyak sinar-X yang akan dihasilkan.
- Sinar-X tidak dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnet.
- Sifat dasar dari sinar-X dapat digunakan sebagai alat dasar untuk mempelajari struktur kirstal dan molekul.
B. Difraksi Bragg
Secara umum, fenomena difraksi bergantung terhadap dua buah parameter yakni struktur kristal dan panjang gelombang yang digunakan. Pada panjang gelombang optik sekitar 5000Ȧ, superposisi dari gelombang-gelombang tersebut dihamburkan secara elastis oleh atom-atom penyusun kristal dan menghasilkan fenomena pembiasan optik. Ketika panjang gelombang radiasi dibandingkan dengan parameter-parameter kisi, akan ditemukan arah berkas difraksi berbeda dengan arah datangnya.
Fenomena difraksi ini dapat dijelaskan dengan baik oleh W. L. Bragg meskipun dengan cara yang sederhana. Misalkan gelombang-gelombang datang dipantulkan oleh bidang-bidang paralel dari atom yang berada di dalam kristal, di mana setiap bidang hanya memantulkan sebagian kecil dari radiasi yang datang. Terlihat bahwa, sudut datang radiasi sebanding dengan sudut pantul radiasi terhadap bidang. Pola difraksi teramati ketika pantulan-pantulan yang terjadi pada bidang-bidang dari susunan atom menngalami interferensi secara konstruktif.
Perhatikan beberapa bidang-bidang kisi yang terpisah sejauh d. Beda lintasan yang teramati dari fenomena refleksi tersebut yakni sebesar 2d sinθ, dengan sudut θ diukur dari permukaan bidang. Fenomena interferensi konstruktif yang terjadi akan menghasilkan pola-pola difraksi dan akan terpenuhi apabila beda lintasan bernilai kelipatan bulat n dari panjang gelombang λ, sehingga secara matematis diperoleh:
persamaan inilah yang dimaksud sebagai hukum Bragg yang berlaku hanya untuk panjang gelombang λ ≤ 2d.
Perlu diperhatikan bahwa hanya bidang-bidang tertentu saja yang bisa menghasilkan kondisi difraksi. Jika tiap-tiap bidang kisi terpantulkan secara sempurna, hanya bidang pertama saja yang akan menghasilkan kondisi difraksi, dan semua panjang gelombang akan dipantulkan. Terlihat bahwa, hukum Bragg ini merupakan konsekuensi dari keteraturan serta periodisitas dari kisi-kisi penyusun padatan.
Lebih lanjut, hukum ini tidak menjadikan komposisi basis (atom atau molekul) sebagai bagian dari persamaan tersebut. Pada pembahasan selanjutnya, akan dilihat bahwa komposisi dari basis dalam kristal menentukan nilai intensitas relatif dari jenis-jenis orde pendifraksi n pada persamaan difraksi Bragg.
C. Latihan Soal
Tentukan jarak antar bidang kristal jika diberikan sinar-X yang memiliki panjang gelombang 1.54Ȧ dan mengarah ke bidang kristal pada sudut 20.3o relatif terhadap bidang!
Pada kasus ini, kita diberikan informasi mengenai panjang gelombang sinar-X serta sudut pendifraksi. Maka dengan menggunakan persamaan difaksi Bragg maka akan diperoleh:
dengan memasukkan informasi yang diberikan pada soal, maka akan didapatkan jarak antar bidang tersebut adalah 2.22Ȧ.
Demikian informasi singkat mengenai pengertian dan Hukum Bragg dalam fenomena difraksi sinar-X. Semoga bermanfaat!
Post a Comment for "Difraksi Sinar-X : Pengertian dan Hukum Bragg"