Only in the darkness can you see the stars. – at Environment Dept Weda Bay Nickel

View on Path

KARAKTERISTIK BANJIR PUNCAK PADA SUNGAI-SUNGAI DI PULAU JAWA

KARAKTERISTIK BANJIR PUNCAK PADA SUNGAI-SUNGAI DI PULAU JAWA
The Characteristics of Peak Flood of Rivers in Java Island

William M. Putuhena, Wanny K. Adidarma, dan Sri Mulat Yuningsih

Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Air
Jln. Ir. H. Juanda No.193, Bandung 40135

ABSTRAK

Karakteristik banjir puncak untuk sungai-sungai di Pulau Jawa mengalami perubahan atau tepatnya secara statistik mengalami pergeseran distribusi peluang. Hal ini ditunjang oleh kajian perubahan iklim global. Berdasarkan data debit maksimum tahunan yang terkumpul di 66 lokasi pos duga air yang tersebar di Pulau Jawa dari tahun 1919 sampai dengan 2001, dapat dihitung besaran banjir rencana dengan berbagai periode ulang serta distribusi peluang dari dua kelompok seri data. Dari kajian tersebut dapat disimpulkan bahwa ada indikasi pergeseran distribusi di Citarum-Nanjung, Cikapundung-Gandok, dan Cisadane-Batubeulah. Besaran banjir puncak spesifik (m3/detik/km2) mengecil bilamana luas daerah aliran sungai membesar. Di beberapa lokasi, banjir puncak spesifik membesar (lebih besar dari 1 m3/detik/km2) karena pengaruh dari hujan badai terpusat yang digambarkan melalui peta isohit. Jadi, besarnya banjir puncak sangat dipengaruhi oleh kondisi badai setempat selain perubahan iklim global serta pemicu lain seperti perubahan fungsi lahan.

ABSTRACT

The characteristics of peak flood for rivers on Java island have been changing or, statistically speaking, the frequency distributions have been moving sideways. It is supported by the globally climate changes. Based on annual maximum discharge (instantaneous) in 66 gaging stations from 1919 to 2001, the magnitude of design flood and distribution frequency of two groups of data were analysed. A shift in the distribution at Citarum-Nanjung, Cikapundung-Gandok and Cisadane-Batubeulah indicates a consequence of climate changes. The yields of peak flood per square kilometer were decreasing when the basin areas increase. In some location, such as at the centre of storm, the specific yield became larger (more than 1 m3/sec/km2). It concludes that the magnitude of peak flood depends on the geographic condition of the sites, which affect the characteristics of the storm, as well as the global climate changes and the changes of land use pattern.

PENDAHULUAN

Banjir besar sering terjadi akhir-akhir ini di daerah yang sebelumnya jarang dilanda banjir. Faktor penyebab banjir sangat kompleks karena melibatkan alam (meteorologi dan hidrologi), perencanaan, operasi dan pemeliharaan infrastruktur (bendung dan bendungan), pengaturan tata ruang, dan lain-lain. Interaksi antar faktor-faktor penyebab tersebut menghasilkan tingkat kerentanan terhadap banjir. Kerja sama yang baik antar-instansi terkait dengan masyarakat dalam menata fungsi lahan dapat mengurangi tingkat kerentanan atau bahkan mengurangi besarnya banjir. Salah satu akar permasalahan banjir adalah faktor lingkungan yang diwakili oleh hujan dan aliran air di sungai yang secara hidrologis digambarkan sebagai hidrograf dengan puncak dan volume banjir. Kejadian debit maksimum atau banjir puncak hanya beberapa saat, tetapi mampu menimbulkan saat kritis yang dapat menghancurkan tanggul atau tebing; melimpaskan air karena melebihi kapasitas tampung sungai, menyebabkan bendung atau bangunan air lainnya jebol. Dampak dari kejadian tersebut adalah penggenangan air di wilayah permukiman dan pertanian.
Oleh karena itu dianggap perlu untuk mengkaji karakteristik banjir puncak ditinjau dari perubahannya dalam dekade terakhir maupun kemampuan dari daerah aliran sungai (DAS) dalam menanggapi hujan badai.

KARAKTERISTIK BANJIR PUNCAK DARI SUNGAI-SUNGAI DI PULAU JAWA

Uraian umum
Aliran air di sungai yang dengan cepat menaik membentuk sebuah hidrograf dimana debit aliran maksimum yang tercapai sering disebut sebagai banjir puncak. Makin besar banjir yang terjadi, peluang terjadinya makin kecil. Banjir puncak yang pada umumnya terjadi digambarkan oleh periode ulang 2 tahunan dan nilainya hampir sama dengan rata-rata seri data. Analisis hidrologi banjir hanya dapat dilakukan jika data debit maksimum tahunan (sesaat) dari pos duga air di lokasi tertentu tersedia dalam periode yang cukup panjang (biasanya minimal 20 tahun). Satu-satunya metode yang digunakan dalam analisis ini adalah analisis frekuensi (Kite,1988).
Karakteristik banjir puncak selama dekade terakhir
Periode setelah tahun 1990 merupakan masa dimana nilai ekstrim besar (banjir) dan kecil (kekeringan) sering terjadi. Hal ini mungkin terjadi oleh karena adanya perubahan iklim global yang terjadi akhir-akhir ini akibat adanya pemanasan global (Burroughs,2003). Dampak dari adanya perubahan iklim ini dapat dideteksi apabila seri data debit maksimum tahunan cukup panjang, seperti halnya di Citarum-Nanjung (40 tahun), Cikapundung–Gandok (33 tahun), dan Cisadane–Batubeulah (30 tahun) (Gambar 1). Perubahan atau pergeseran distribusi peluang mencirikan adanya penyimpangan, apalagi kalau pergeseran tersebut menghasilkan peluang terjadinya debit yang lebih besar menjadi makin meningkat. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2, 3, dan 4.
Pergeseran distribusi peluang pada bagian mode sangat nyata pada Gambar 2 karena periode seri data yang digunakan sangat berbeda yaitu 1919-1935 dan 1973-2001, lain halnya dengan Gambar 3 dan 4.
Banjir puncak yang lebih kecil dari 30 m3/detik pada tahun 1958-1974 tidak pernah terjadi, tetapi pada periode 1974-1994 terjadi paling tidak sekali (Gambar 3). Demikian pula halnya dengan Cisadane-Batubeulah kejadian banjir ekstrim besar dan kecil terjadi pada periode terakhir (1984-2000), hal ini dapat dicermati pada bagian ekor (tail) dari distribusi peluang (Gambar 4).
Pada Gambar 4 jelas terlihat bahwa pada periode tahun 1984-2000 banjir maksimum yang lebih besar dari 800 m3/detik lebih sering terjadi dan bahkan lebih besar dari 1.050 m3/detik yang belum pernah terjadi pada periode 1969-1982.

Karakteristik banjir puncak rencana

Kajian terhadap sifat hujan badai
Analisis banjir rencana diterapkan pada sekitar 66 lokasi pos duga air yang tersebar di Pulau Jawa; Jawa Barat (Jabar) 39 pos, Jawa Tengah (Jateng) 12 pos, dan Jawa Timur (Jatim) 14 pos (Gambar 1) (Pusair,1995). Hasil perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 1 (Pusair,1995). Sebagian besar seri data debit maksimum tahunan mempunyai panjang sekitar 20 tahun. Oleh sebab itu debit banjir rencana yang diperhitungkan dalam kajian ini hanya maksimal sampai dengan periode ulang 50 tahun saja (Lye,1991). Untuk memberikan gambaran mengenai besarnya banjir maksimum yang terjadi pada setiap kilometer persegi DAS, besaran banjir puncak terutama bagi periode ulang 2 tahun dibagi dengan luas DAS. Daerah rawan banjir secara hidrologis mempunyai ciri besarnya banjir rencana per kilometer persegi cukup tinggi apalagi bila disertai dengan rasio antara banjir rencana periode ulang 50 dan 2 tahun cukup tinggi. Hal yang pertama, banjir puncak rencana per km2 sangat bergantung pada curah hujan badai (storm) yang terjadi. IOH (1983) membuat peta Mean Annual Maximum 1 Day Rainfall yang dapat digunakan sebagai indikator wilayah sub-DAS yang menerima hujan badai yang cukup tinggi, misalnya lebih dari 160 mm/hari (Gambar 5).

Gambar 2. Distribusi peluang banjir puncak Citarum-Nanjung, luas DAS = 1.675 km2

Gambar 3. Distribusi peluang banjir puncak Cikapundung-Gandok, luas DAS= 90 km2

Gambar 4. Distribusi peluang banjir puncak Cisadane-Batubeulah, luas DAS = 820 km2

Wilayah Banten mempunyai pusat badai di 180 mm. Sub-DAS yang kena pengaruh adalah Cisata-Pasirseureuh dan Cikadueun-Cibogo. Hulu Cikadueun-Cibogo kena pengaruh pusat badai tersebut, sehingga menghasilkan banjir rencana 2 tahunan sebesar 2,6 m3/detik/km2. Tidak demikian halnya dengan Cisata yang hanya 1 m3/detik/km2. Di wilayah Sukabumi Selatan pusat badai 180 mm memanjang mengikuti garis pantai. Sub-DAS yang ada di dalam adalah Ciletuh-Cipiring dan Cilangla-Leuwineutek yang menghasilkan debit banjir rencana masing-masing 2,0 dan 1,6 m3/detik/km2. Dekat wilayah Semarang terbentuk pusat hujan 160 mm dimana Sungai Kupang-Pageukir mengalir dan menghasilkan debit 1,3 m3/detik/km2. Sebelah barat Yogyakarta terdapat pusat hujan 160 mm dimana Sungai Jali-Winong berada sehingga menghasilkan debit banjir 1,8 m3/detik/km2. Di bagian selatan Malang ada pusat badai 180 mm dimana Bagong-Temon berada dengan banjir 3,7 m3/detik/km2, dan agak ke barat dimana Grindulu-Gunungsari terletak yang banjirnya mencapai 2,5 m3/detik/km2.

Kajian terhadap luas DAS
Banjir puncak yang lebih besar dari 1 m3/detik/km2 seperti yang sudah dijelaskan tidak diikutsertakan dalam perhitungan persamaan antara banjir puncak dan luas DAS karena pengaruh hujan sangat dominan pada kasus tersebut. Dari Gambar 6 terlihat bahwa untuk Jabar variasi banjir sangat besar. Banjir besar terjadi pada wilayah Banten dan Jateng Utara, sedangkan Cimanuk, Citarum, dan Citanduy berada di bawah 0,6 m3/detik/km2, begitu pula halnya dengan Jateng Selatan dan Jatim.

Bila titik-titik tersebut dikelompokkan per wilayah maka akan dapat dihasilkan tiga persamaan sebagai berikut:

1. Cimanuk, Citarum, Cisadane, K. Solo, dan K. Brantas
y = – 0,1567 log x + 0,7728 dengan R2 = 0,8002……………………..(1)
2. Banten, Sukabumi, Citanduy, K. Solo, dan K. Brantas
y = – 0,2841 log x + 1,3072 dengan R2 = 0,7160…………………….(2)
3. Jateng, K. Solo, dan K. Brantas
y = – 0,3198 log x + 1,4461 dengan R2 = 0,8475……………………(3)

dimana:
y = banjir puncak rencana periode ulang 2 tahun (m3/detik/km2)
x = luas DAS (km2)
R2 = koefisien deterministik menggambarkan korelasi antar y dan x.

Persamaan (2) dan (3) menghasilkan lengkung yang hampir sama, terlihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Hubungan antara luas DAS (DPS) dengan banjir puncak periode ulang 2 tahun

Khusus untuk Bengawan Solo dengan luas DAS lebih dari 5.000 km2, terlihat jelas pada Gambar 7, banjir puncak rencana spesifik bertambah kecil bila luas DAS bertambah besar. Meskipun debit banjir periode ulang 2 tahun untuk Babat, Bojonegoro, Cepu, Kauman, dan Napel tidak berurutan besarnya sesuai dengan luas DAS-nya dibandingkan dengan Babat, Bojonegoro, dan Cepu (Tabel 1), tetapi jika dihitung berdasarkan debit spesifiknya (Gambar 7), terlihat bahwa makin besar luas makin kecil debit banjr spesifiknya. Secara hidrograf hal ini berarti puncak mengecil tetapi volume hidrograf bertambah besar jika luas DAS bertambah.

Gambar 7. Grafik banjir rencana periode ulang 2 sampai dengan 50 tahun untuk Bengawan Solo

Kajian terhadap rasio banjir rencana periode ulang 50 tahun dan 2 tahun. Besarnya perbandingan antara banjir rencana periode ulang 50 tahun dengan 2 tahun berkisar antara 1,1 – 5,0. Untuk Jabar berkisar antara 1,1 – 5, Jateng dan Jatim berkisar 1,1 – 3,0.

KESIMPULAN

  1. Banjir puncak atau banjir maksimum tahunan pada periode tahun 1970-2000 mengalami perubahan dibandingkan tahun-tahun sebelumnya. Ada indikasi bahwa banjir-banjir besar lebih sering terjadi. Hal ini terjadi karena beberapa faktor penyebab seperti dampak dari perubahan iklim global ditambah perubahan fungsi lahan yang keduanya memacu banjir puncak untuk membesar.
  2. Sungai di daerah Banten dan Jateng Utara pada dasarnya secara alami termasuk rawan banjir menurut hasil analisis banjir rencana dipandang dari sifat hujan badai. Tingkat kerawanan akan meningkat bila dipicu oleh pengalihan fungsi lahan hutan atau sawah menjadi perkotaan.

DAFTAR PUSTAKA

Burroughs, William. 2003. Climate Into the 21st Century. Cambridge University Press. p. 20.
Kite, G.W.1988. Frequency and Risk Analysis in Hydrology. Water Resources Publications. Colorado.
Lye, L.M.1991. An Introduction to Probabilistic Modelling for The Water Resources Engineer. Course Notes. Memorial University of New Zealand, St. John’s (Unpublished).
Institute of Hydrology (IOH). 1983. Flood Design Manual for Java and Sumatra. Wallingford, Oxon, UK.
Pusair. 1995. Penelitian debit banjir periode ulang Pulau Jawa. Pusat Penelitian dan Pengembangan Pengairan, Badan Penelitian dan Pengembangan Pekerjaan Umum, Departemen Pekerjaan Umum (Tidak dipublikasikan).

KLASIFIKASI MULTISPEKTRAL PENUTUP LAHAN CITRA ALOS AV-NIR 2

KLASIFIKASI MULTISPEKTRAL PENUTUP LAHAN CITRA ALOS AV-NIR 2

Oleh:

Asgan Riza N (1), Bayu Raharja (2), M. Fauzi (2)

Balai Hidrologi dan Tata Air

Pusat Litbang SDA

1)       Staff Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral

2)       Staff Balai Hidrologi dan Tata Air, Calon Peneliti Hidrologi dan Konservasi Tata Air

1.   PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

  • Perlunya data penggunaan lahan secara multitemporal untuk kegiatan penelitian Experimental Basin Cimanuk sebagai salah satu parameter dalam analisis banjir.
  • Sejauh ini belum ada peta penggunaan lahan yang up-to date baik dari segi sumber data pembuatan, maupun tahun pembuatan.

MAKSUD DAN TUJUAN

  • Maksud dari kegiatan ini adalah memperoleh informasi yang up-to date dari citra satelit untuk mendapatkan peta  penggunaan lahan sedetail mungkin sebagai salah satu paramater dalam analisis banjir.
  • Tujuan dari kegiatan ini diperolehnya peta penggunaan lahan yang up-to date.

2.   METODE

Alat dan Bahan :

  • Alat yang digunakan komputer, software image processing dan GIS, GPS untuk survey lapangan
  • Bahan yang digunakan Citra ALOS AV-NIR, peta RBI, dan peta DAS Cimanuk

Metode yang digunakan: Klasifikasi Multispektral

3.   KETERSEDIAAN DATA

Spesifikasi citra ALOS AV-NIR yang didapat dari Working Group adalah sebagai berikut:

  • Area liputan DAS Cimanuk yang terdiri dari 4 scene citra: scene 108-3730, scene  108-3740, scene  109-3730, dan scene  109-3740 dengan tanggal perekaman yang berbeda.
  • Sudah terkoreksi geometrik dan radiometrik, namun belum dilakukan kontrol kalibrasi multitemporal.
4.   CITRA ALOS
Satelit ALOS (Advanced Land Observing Satelite) adalah satelit milik Jepang yang merupakan satelit generasi lanjutan dari JERS-1 dan ADEOS yang dlengkapi dengan teknologi yang lebih maju, untuk memberikan kontribusi bagi dunia penginderaan jauh, terutama bidang pemetaan, pengamatan tutupan lahan secara lebih presisi dan akurat.
Satelit ALOS memiliki 3 Sensor Yaitu :
  • Panchromatic Remote Sensing Instrument for Stereo Mapping (PRISM) dengan resolusi 2,5 meter
  • Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type-2 (AVNIR-2) resolusi 10 meter
  • Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar (PALSAR) resolusi 10 meter dan 100 meter.
ALOS AVNIR-2
Sensor AVNIR-2 (Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type-2) dilengkapi dengan kemampuan khusus yang memungkinkan satelit dapat melakukan observasi tidak hanya pada arah tegak lurus lintasan satelit , tetapi juga mode operasi dengan sudut observasi (Pointing Angle) hingga sebesar + 44o. Kemampuan itu diharapkan dapat membantu dalam pemantauan kondisi suatu area yang diinginkan. Sensor ini dapat dimanfaatkan dalam penyusunan peta penggunaan lahan atau peta vegetasi terutama dengan menggunakan band cahaya tampak (visible) dan inframerah dekat (near infrared).

Karakteristik citra ALOS AVNIR

Jumlah Band 4
Panjang Gelombang Band 1 : 0.42 to 0.50 micrometers (blue)
Band 2 : 0.52 to 0.60 micrometers (green)
Band 3 : 0.61 to 0.69 micrometers (red)
Band 4 : 0.76 to 0.89 micrometers (NIR)
Resolusi Spasial 10 meter
4.   KLASIFIKASI MULTISPEKTRAL
a. Klasifikasi: Pengelompokan objek berdasarkan kesamaan sifat
b. Klasifikasi Multispektral
  • Klasifikasi piksel citra
  • Pengelompokan piksel yang secara spektral sama/mirip.
  • Inputnya adalah nilai piksel citra pada tiap band.
c. Asumsi yang digunakan dalam klasifikasi multispektral adalah bahwa setiap obyek dapat dibedakan dari yang lainnya berdasarkan nilai spaktralnya. Dari beberapa penelitian eksperimental diperoleh hasil bahwa tiap obyek cenderung memberikan pola respon spektral yang spesifik

Kurva pantulan Spektral

Jenis Klasifikasi Multispektral

5.   SUPERVISED CLASSIFICATION

Klasifikasi terselia (supervised) diawali dengan pengambilan daerah sampel/ acuan (training area). Pengambilan sampel tersebut dilakukan dengan mempertimbangkan pola spektral pada setiap panjang gelombang tertentu, sehingga diperoleh daerah acuan yang baik untuk mewakili suatu obyek tertentu. Sampel yang telah diambil tersebut selanjutnya dijadikan sebagai masukkan dalam proses klasifikasi unuk seluruh citra dengan menggunakan algoritma tertentu.

Maximum Likelihood

Adalah Metode Parameter yang menggunakan fungsi Distribusi kemungkinan Normal untuk menentukan distribusi dan sejumlah set training pixel yang telah diketahui kelasnya. Pixel – pixel lain yang belum diketahui kelasnya ditetapkan termasuk kedalam salah satu kelas – kelas training sampel berdasarkan kemungkinan terbesar

6.   CEK LAPANGAN

Dilakukan untuk checking penampakan visual yang mirip karena masih ada keragu-raguan dalam menggolongkan jenis penggunaan lahan.

Tabel Uji Ketelitian Interpretasi

Keterangan :

A : Sawah Irigasi

B : Hutan

C : Pemukiman

D : Lahan Terbuka

E : Tegalan

F : Ladang

G : Kebun

Ketelitian interpretasi masing-masing jenis penggunaan lahan :

Sawah Irigasi        : (15/18) x 100% = 83.33%

Hutan                       : (3/4) x 100% = 75 %

Pemukiman           : (8/9) x 100 % = 88.89%

Lahan Terbuka     : (4/6) x 100% = 66.67%

Tegalan                    : (5/6) x 100% = 83.3%

Ladang                     : (2/2) x 100% = 100%

Kebun                      : (4/5) x 100% = 80%

Ketelitian interpretasi keseluruhan = 82.45%

7.   HASIL

Resolusi citra ALOS 10 meter, dengan kemampuan itu, penggunaan lahan yang dibuat dibedakan berdasarkan 14 kelas penggunaan lahan :

1.Air tawar
2.Belukar
3.Gedung
4.  Hutan
5.Kebun
6.Pasir Darat
7.Pasir Pantai
8.Pemukiman
9.Rawa
10.Rumput
11.Sawah Irigasi
12.Sawah Tadah Hujan
13.Tanah Terbuka
14.Ladang/ tegalan
8.   KESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN:

1.Berdasar Citra ALOS-AVNIR diperoleh peta penggunaan lahan dengan 14 kelas penggunaan lahan
2.Metode interpretasi Multispektral dibutuhkan Ketelitian dan juga training area yang cukup banyak untuk mendapatkan hasil klasifikasi yang baik
3.Setiap ekstraksi informasi dari citra satelit dibutuhkan checking lapangan karena banyak mix piksel yang mungkin terjadi

SARAN

1.Updating peta penggunaan lahan perlu dilakukan untuk kebutuhan penelitian di berbagai bidang
2.Kerjasama dengan instansi diluar PU perlu dibangun untuk meningkatkan kualitas SDM dibidang remote sensing

Hidrologi

Hidrologi

Hidrologi (berasal dari Bahasa Yunani: Yδρoλoγια, Yδωρ+Λoγos, Hydrologia, “ilmu air”) adalah cabang ilmu Geografi yang mempelajari pergerakan, distribusi, dan kualitas air di seluruh Bumi, termasuk siklus hidrologi dan sumber daya air. Orang yang ahli dalam bidang hidrologi disebut hidrolog, bekerja dalam bidang ilmu bumi dan ilmu lingkungan, serta teknik sipil dan teknik lingkungan.

Kajian ilmu hidrologi meliputi hidrometeorologi(air yang berada di udara dan berwujud gas), potamologi(aliran permukaan), limnologi (air permukaan yang relatif tenang seperti danau; waduk) geohidrologi(air tanah), dan kriologi(air yang berwujud padat seperti es dan salju) dan kualitas air. Penelitian Hidrologi juga memiliki kegunaan lebih lanjut bagi teknik lingkungan, kebijakan lingkungan, serta perencanaan. Hidrologi juga mempelajari perilaku hujan terutama meliputi periode ulang curah hujan karena berkaitan dengan perhitungan banjir serta rencana untuk setiap bangunan teknik sipil antara lain bendung, bendungan dan jembatan.

 

Jenis/Macam Siklus Hidrologi / Siklus Air Pendek, Sedang & Panjang Di Bumi

Air adalah sesuatu yang sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup di bumi. Secara umum banyaknya air yang ada di planet ini adalah sama walaupun manusia, binatang dan tumbuhan banyak menggunakan air untuk kebutuhan hidupnya. Jumlah air bersih sepertinya tidak terbatas, namun sebenarnya air mengalami siklus hidrologi di mana air yang kotor dan bercampur dengan banyak zat dibersihkan kembali melalui proses alam.

Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

  • Evaporasi / transpirasi – Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.
  • Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah – Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
  • Air Permukaan – Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut.

Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.

Proses siklus hidrologi berlangsung terus-menerus yang membuat air menjadi sumber daya alam yang terbaharui. Jumlah air di bumi sangat banyak baik dalam bentuk cairan, gas / uap, maupun padat / es. Jumlah air seakan terlihat semakin banyak karena es di kutub utara dan kutub selatan mengalami pencairan terus-meners akibat pemanasan global bumi sehingga mengancam kelangsungan hidup manusia di bumi.

Macam-Macam dan Tahapan Proses Siklus Hidrologi :

A. Siklus Pendek / Siklus Kecil
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi dan pembentukan awan
3. Turun hujan di permukaan laut

B. Siklus Sedang
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi
3. Uap bergerak oleh tiupan angin ke darat
4. Pembentukan awan
5. Turun hujan di permukaan daratan
6. Air mengalir di sungai menuju laut kembali

C. Siklus Panjang / Siklus Besar
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Uap air mengalami sublimasi
3. Pembentukan awan yang mengandung kristal es
4. Awan bergerak oleh tiupan angin ke darat
5. Pembentukan awan
6. Turun salju
7. Pembentukan gletser
8. Gletser mencair membentuk aliran sungai
9. Air mengalir di sungai menuju darat dan kemudian ke laut

Reference:

Irigasi

IRIGASI

 

Irigasi merupakan upaya yang dilakukan manusia untuk mengairi lahan pertanian. Dalam dunia modern, saat ini sudah banyak model irigasi yang dapat dilakukan manusia. Pada zaman dahulu, jika persediaan air melimpah karena tempat yang dekat dengan sungai atau sumber mata air, maka irigasi dilakukan dengan mengalirkan air tersebut ke lahan pertanian. Namun demikian, irigasi juga biasa dilakukan dengan membawa air dengan menggunakan wadah kemudian menuangkan pada tanaman satu per satu. Untuk irigasi dengan model seperti ini di Indonesia biasa disebut menyiram.
Sebagaimana telah diungkapkan, dalam dunia modern ini sudah banyak cara yang dapat dilakukan untuk melakukan irigasi dan ini sudah berlangsung sejak Mesir Kuno.

 

Jenis Irigasi

Irigasi Permukaan

Irigasi Permukaan merupakan sistem irigasi yang menyadap air langsung di sungai melalui bangunan bendung maupun melalui bangunan pengambilan bebas (free intake) kemudian air irigasi dialirkan secara gravitasi melalui saluran sampai ke lahan pertanian. Di sini dikenal saluran primer, sekunder, dan tersier. Pengaturan air ini dilakukan dengan pintu air. Prosesnya adalah gravitasi, tanah yang tinggi akan mendapat air lebih dulu.

Irigasi Lokal

Sistem ini air distribusikan dengan cara pipanisasi. Di sini juga berlaku gravitasi, di mana lahan yang tinggi mendapat air lebih dahulu. Namun air yang disebar hanya terbatas sekali atau secara lokal.

Irigasi dengan Penyemprotan

Penyemprotan biasanya dipakai penyemprot air atau sprinkle. Air yang disemprot akan seperti kabut, sehingga tanaman mendapat air dari atas, daun akan basah lebih dahulu, kemudian menetes ke akar.

Irigasi Tradisional dengan Ember

Di sini diperlukan tenaga kerja secara perorangan yang banyak sekali. Di samping itu juga pemborosan tenaga kerja yang harus menenteng ember.

Irigasi Pompa Air

Air diambil dari sumur dalam dan dinaikkan melalui pompa air, kemudian dialirkan dengan berbagai cara, misalnya dengan pipa atau saluran. Pada musim kemarau irigasi ini dapat terus mengairi sawah.

Irigasi Tanah Kering dengan Terasisasi

Di Afrika yang kering dipakai sustem ini, terasisasi dipakai untuk distribusi air.

 

Pengalaman Penerapan Jenis Irigasi Khusus

Irigasi Pasang-Surut di Sumatera, Kalimantan, dan Papua

Dengan memanfaatkan pasang-surut air di wilayah Sumatera, Kalimantan, dan Papua dikenal apa yang dinamakan Irigasi Pasang-Surat (Tidal Irrigation). Teknologi yang diterapkan di sini adalah: pemanfaatan lahan pertanian di dataran rendah dan daerah rawa-rawa, di mana air diperoleh dari sungai pasang-surut di mana pada waktu pasang air dimanfaatkan. Di sini dalam dua minggu diperoleh 4 sampai 5 waktu pada air pasang. Teknologi ini telah dikenal sejak Abad XIX. Pada waktu itu, pendatang di Pulau Sumatera memanfaatkan rawa sebagai kebun kelapa. Di Indonesia terdapat 5,6 juta Ha dari 34 Ha yang ada cocok untuk dikembangkan. Hal ini bisa dihubungkan dengan pengalaman Jepang di Wilayah Sungai Chikugo untuk wilayah Kyushu, di mana di sana dikenal dengan sistem irigasi Ao-Shunsui yang mirip.

Irigasi Tanah Kering atau Irigasi Tetes

Di lahan kering, air sangat langka dan pemanfaatannya harus efisien. Jumlah air irigasi yang diberikan ditetapkan berdasarkan kebutuhan tanaman, kemampuan tanah memegang air, serta sarana irigasi yang tersedia.

Ada beberapa sistem irigasi untuk tanah kering, yaitu:

  • (1) irigasi tetes (drip irrigation),
  • (2) irigasi curah (sprinkler irrigation),
  • (3) irigasi saluran terbuka (open ditch irrigation), dan
  • (4) irigasi bawah permukaan (subsurface irrigation).

Untuk penggunaan air yang efisien, irigasi tetes  merupakan salah satu alternatif. Misal sistem irigasi tetes adalah pada tanaman cabai.

Ketersediaan sumber air irigasi sangat penting. Salah satu upaya mencari potensi sumber air irigasi adalah dengan melakukan deteksi air bawah permukaan (groundwater) melalui pemetaan karakteristik air bawah tanah. Cara ini dapat memberikan informasi mengenai sebaran, volume dan kedalaman sumber air untuk mengembangkan irigasi suplemen.

Deteksi air bawah permukaan dapat dilakukan dengan menggunakan Terameter.

Pengalaman Sistem Irigasi Pertanian di Niigata Jepang

Sistem irigasi pertanian milik Mr. Nobutoshi Ikezu di Niigata Prefecture. Di sini terlihat adanya manajemen persediaan air yang cukup pada pengelolaan pertaniannya. Sekitar 3 km dari tempat tersebut tedapat sungai besar yang debit airnya cukup dan tidak berlebih. Air sungai dinaikan ke tempat penampungan air menggunakan pompa berkekuatan besar. Air dari tempat penampungan dialirkan menggunakan pipa-pipa air bawah tanah berdiameter 30 cm ke pertanian di sekitarnya. Pada setiap pemilik sawah terdapat tempat pembukaan air irigasi tersebut. Pembagian air ini bergilir berselang sehari, yang berarti sehari keluar, sehari tutup. Penggunaannya sesuai dengan kebutuhan sawah setempat yang dapat diatur menggunakan tuas yang dapat dibuka tutup secara manual. Dari pintu pengeluaran air tersebut dialirkan ke sawahnya melalui pipa yang berada di bawah permukaan sawahnya. Kalau di tanah air kita pada umumnya air dialirkan melalui permukaan sawah. Sedangkan untuk mengatur ketinggian air dilakukan dengan cara menaikan dan menurunkan penutup pintu pembuangan air secara manual. Pembuangan air dari sawah masuk saluran irigasi yang terbuat dari beton sehingga air dengan mudah kembali ke sungai kecil, tanpa merembes terbuang ke bawah tanah. Pencegahan perembesan air dilakukan dengan sangat efisien.

Pengalaman Irigasi Perkebunan Kelapa Sawit

Ketersediaan air merupakan salah satu faktor pembatas utama bagi produksi kelapa sawit. Kekeringan menyebabkan penurunan laju fotosintesis dan distribusi asimilat terganggu, berdampak negatif pada pertumbuhan tanaman baik fase vegetatif maupun fase generatif. Pada fase vegetatif kekeringan pada tanaman kelapa sawit ditandai oleh kondisi daun tombak tidak membuka dan terhambatnya pertumbuhan pelepah. Pada keadaan yang lebih parah kekurangan air menyebabkan kerusakan jaringan tanaman yang dicerminkan oleh daun pucuk dan pelepah yang mudah patah. Pada fase generatif kekeringan menyebabkan terjadinya penurunan produksi tanaman akibat terhambatnya pembentukan bunga, meningkatnya jumlah bunga jantan, pembuahan terganggu, gugur buah muda, bentuk buah kecil dan rendemen minyak buah rendah.

Manajemen irigasi perkebunan kelapa sawit, yaitu: membuat bak pembagi, pembangunan alat pengukur debit manual di jalur sungai, membuat jaringan irigasi di lapang untuk meningkatkan daerah layanan irigasi suplementer bagi tanaman kelapa sawit seluas kurang lebih 1 ha, percobaan lapang untuk mengkaji pengaruh irigasi suplementer (volume dan waktu pemberian) terhadap pertumbuhan vegetatif kelapa sawit dan dampak peningkatan aliran dasar (base flow) terhadap performa kelapa sawit pada musim kemarau, identifikasi lokasi pengembangan dan membuat untuk 4 buah Dam Parit dan upscalling pengembangan dam parit di daerah aliran sungai.

RADAR

RADAR

Radar ( Radio Detection and Ranging) adalah suatu sistem gelombang elektromagnetik yang berguna untuk mendeteksi, mengukur jarak dan membuat map benda-benda seperti pesawat terbang, berbagai kendaraan bermotor dan informasi cuaca (hujan).

Panjang gelombang yang dipancarkan radar adalah beberapa milimeter hingga satu meter. Gelombang radio/sinyal yang dipancarkan dan dipantulkan dari suatu benda tertentu akan ditangkap oleh radar. Dengan menganalisa sinyal yang dipantulkan tersebut, pemantul sinyal dapat ditentukan lokasinya dan kadang-kadang dapat juga ditentukan jenisnya. Meskipun sinyal yang diterima relatif lemah/kecil, namun radio sinyal tersebut dapat dengan mudah dideteksi dan diperkuat oleh radar.

Sejarah

Seorang ahli fisika Inggris bernama James Clerk Maxwell mengembangkan dasar-dasar teori tentang elektromagnetik pada tahun 1865. Setahun kemudian, seorang ahli fisika asal Jerman bernama Heinrich Rudolf Hertz berhasil membuktikan teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik dengan menemukan gelombang elektromagnetik itu sendiri.

Pendeteksian keberadaan suatu benda dengan menggunakan gelombang elektromagnetik pertama kali diterapkan oleh Christian Hülsmeyer pada tahun 1904. Bentuk nyata dari pendeteksian itu dilakukan dengan memperlihatkan kebolehan gelombang elektromagnetik dalam mendeteksi kehadiran suatu kapal pada cuaca yang berkabut tebal. Namun di kala itu, pendeteksian belum sampai pada kemampuan mengetahui jarak kapal tersebut.

Di tahun 1921, Albert Wallace Hull menemukan magnetron sebagai tabung pemancar sinyal/transmitter yang efisien. Kemudian transmitter berhasil ditempatkan pada kapal kayu dan pesawat terbang untuk pertama kalinya secara berturut-turut oleh A. H. Taylor dan L. C. Young di tahun 1922 dan L. A. Hyland dari Laboratorium Riset kelautan Amerika Serikat di tahun 1930.

Istilah radar sendiri pertama kali digunakan pada tahun 1941, menggantikan istilah dari singkatan Inggris RDF (Radio Directon Finding), namun perkembangan radar itu sendiri sudah mulai banyak dikembangkan sebelum Perang Dunia II oleh ilmuwan dari Amerika, Jerman, Prancis dan Inggris. Dari sekian banyak ilmuwan, yang paling berperan penting dalam pengembangan radar adalah Robert Watson-Watt asal Skotlandia, yang mulai melakukan penelitiannya mengenai cikal bakal radar pada tahun 1915. Di tahun 1920-an, ia bergabung dengan bagian radio National Physical Laboratory. Di tempat ini, ia mempelajari dan mengembangkan peralatan navigasi dan juga menara radio. Watson-Watt menjadi salah satu orang yang ditunjuk dan diberikan kebebasan penuh oleh Kementrian Udara dan Kementrian Produksi Pesawat Terbang untuk mengembangkan radar. Watson-Watt kemudian menciptakan radar yang dapat mendeteksi pesawat terbang yang sedang mendekat dari jarak 40 mil (sekitar 64 km). Dua tahun berikutnya, Inggris memiliki jaringan stasiun radar yang berfungsi untuk melindungi pantainya.

Pada awalnya, radar memiliki kekurangan, yakni gelombang elektromagnetik yang dipancarkannya terpancar di dalam gelombang yang tidak terputus-putus. Hal ini menyebabkan radar mampu mendeteksi kehadiran suatu benda, namun tidak pada lokasi yang tepat. Terobosan pun akhirnya terjadi di tahun 1936 dengan pengembangan radar berdenyut (pulsed). Dengan radar ini, sinyal diputus secara berirama sehingga memungkinkan untuk mengukur antara gema untuk mengetahui kecepatan dan arah yang tepat mengenai target.

Sementara itu, terobosan yang paling signifikan terjadi di tahun 1939 dengan ditemukannya pemancar gelombang mikro berkekuatan tinggi yang disempurnakan. Keunggulan dari pemancar ini adalah ketepatannya dalam mendeteksi keberadaan sasaran, tidak peduli dalam keadaan cuaca apapun. Keunggulan lainnya adalah bahwa gelombang ini dapat ditangkap menggunakan antena yang lebih kecil, sehingga radar dapat dipasang di pesawat terbang dan benda-benda lainnya. Hal ini yang pada akhirnya membuat Inggris menjadi lebih unggul dibandingkan negara-negara lainnya di dunia. Di tahun-tahun berikutnya, sistem radar berkembang lebih pesat lagi, baik dalam hal tingkat resolusi dan portabilitas yang lebih tinggi, maupun dalam hal peningkatan kemampuan sistem radar itu sendiri sebagai pertahanan militer.

Konsep

Konsep radar adalah mengukur jarak dari sensor ke target. Ukuran jarak tersebut didapat dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan gelombang elektromagnetik selama penjalarannya mulai dari sensor ke target dan kembali lagi ke sensor.

Klasifikasi

Berdasarkan bentuk gelombang

  • Continuous Wave/CW (Gelombang Berkesinambungan), merupakan radar yang menggunakan transmitter dan antena penerima (receive antenna) secara terpisah, di mana radar ini terus menerus memancarkan gelombang elektromagnetik. Radar CW yang tidak termodulasi dapat mengukur kecepatan radial target serta posisi sudut target secara akurat. Radar CW yang tidak termodulasi biasanya digunakan untuk mengetahui kecepatan target dan menjadi pemandu rudal (missile guidance).
  • Pulsed Radars/PR (Radar Berdenyut), merupakan radar yang gelombang elektromagnetiknya diputus secara berirama. Frekuensi denyut radar (Pulse Repetition Frequency/PRF) dapat diklasifikasikan menjadi 3 bagian, yaitu PRF high, PRF medium dan PRF low.

Jenis

Doppler Radar

Doppler radar merupakan jenis radar yang mengukur kecepatan radial dari sebuah objek yang masuk ke dalam daerah tangkapan radar dengan menggunakan Efek Doppler. Hal ini dilakukan dengan memancarkan sinyal microwave (gelombang mikro) ke objek lalu menangkap refleksinya, dan kemudian dianalisis perubahannya. Doppler radar merupakan jenis radar yang sangat akurat dalam mengukur kecepatan radial. Contoh Doppler radar adalah Weather Radar yang digunakan untuk mendeteksi cuaca.

Bistatic Radar

Bistatic radar merupakan suatu jenis sistem radar yang komponennya terdiri dari pemancar sinyal (transmitter) dan penerima sinyal (receiver), di mana kedua komponen tersebut terpisah. Kedua komponen itu dipisahkan oleh suatu jarak yang dapat dibandingkan dengan jarak target/objek. Objek dapat dideteksi berdasarkan sinyal yang dipantulkan oleh objek tersebut ke pusat antena. Contoh Bistatic radar adalah Passive radar. Passive radar adalah sistem radar yang mendeteksi dan melacak objek dengan proses refleksi dari sumber non-kooperatif pencahayaan di lingkungan, seperti penyiaran komersial dan sinyal komunikasi.

Sistem radar

Ada tiga komponen utama yang tersusun di dalam sistem radar, yaitu antena, transmitter (pemancar sinyal) dan receiver (penerima sinyal) .

Antena

Antena yang terletak pada radar merupakan suatu antena reflektor berbentuk piring parabola yang menyebarkan energi elektromagnetik dari titik fokusnya dan dipantulkan melalui permukaan yang berbentuk parabola. Antena radar memiliki du akutub (dwikutub). Input sinyal yang masuk dijabarkan dalam bentuk phased-array (bertingkat atau bertahap). Ini merupakan sebaran unsur-unsur objek yang tertangkap antena dan kemudian diteruskan ke pusat sistem radar.

Pemancar sinyal (transmitter)

Pada sistem radar, pemancar sinyal (transmitter) berfungsi untuk memancarkan gelombang elektromagnetik melalui reflektor antena. Hal ini dilakukan agar sinyal objek yang berada didaerah tangkapan radar dapat dikenali. Pada umumnya, transmitter memiliki bandwidth dengan kapasitas yang besar. Transmitter juga memiliki tenaga yang cukup kuat, efisien, bisa dipercaya, ukurannya tidak terlalu besar dan tidak terlalu berat, serta mudah dalam hal perawatannya.

Penerima sinyal (receiver)

Pada sistem radar, penerima sinyal (receiver) berfungsi sebagai penerima kembali pantulan gelombang elektromagnetik dari sinyal objek yang tertangkap oleh radar melalui reflektor antena. Pada umumnya, receiver memiliki kemampuan untuk menyaring sinyal yang diterimanya agar sesuai dengan pendeteksian yang diinginkan, dapat memperkuat sinyal objek yang lemah dan meneruskan sinyal objek tersebut ke pemroses data dan sinyal (signal and data processor), dan kemudian menampilkan gambarnya di layar monitor (display).

Selain tiga komponen di atas, sistem radar juga terdiri dari beberapa komponen pendukung lainnya, yaitu

  • Waveguide, berfungsi sebagai penghubung antara antena dan transmitter.
  • Duplexer, berfungsi sebagai tempat pertukaran atau peralihan antara antena dan penerima atau pemancar sinyal ketika antena digunakan dalam kedua situati tersebut.
  • Software, merupakan suatu bagian elektronik yang berfungsi mengontrol kerja seluruh perangkat dan antena ketika melakukan tugasnya masing-masing.

Prinsip pengoperasian radar

Umumnya, radar beroperasi dengan cara menyebarkan tenaga elektromagnetik terbatas di dalam piringan antena. Tujuannya adalah untuk menangkap sinyal dari benda yang melintas di daerah tangkapan antena yang bersudut 20o – 40o. Ketika ada benda yang masuk ke dalam daerah tangkapan antena tersebut, maka sinyal dari benda tersebut akan ditangkap dan diteruskan ke pusat sitem radar untuk kemudian diproses sehingga benda tersebut nantinya akan tampak dalam layar monitor/display.

Referensi

  • Philbin,Tom.2005.100 Penciptaan Terbesar Sepanjang Masa.Batam:Kharisma Publishing.
  • Wickens,Christopher D..1998.The Future of Air Traffic Control:Human Operators and Automation.Washington DC:National Academy Press EY6016.
  • Skolnik,Merrill.1990.Radar Handbook Second Edition.United States:McGraw-Hill,Inc.
  • Raemer,Harold R..1997.Radar Systems Principles.Florida:CRC Press LLC.

Wikipedia Indonesia

Optika Fisis

OPTIKA FISIS

Optika fisis atau optika gelombang (en:physical optics) adalah cabang studi cahaya yang mempelajari sifat-sifat cahaya yang tidak terdefinisikan oleh optik geometris dengan pendekatan sinarnya. Definisi sifat cahaya dalam optik fisis dilakukan dengan pendekatan frekuensi tinggi (Inggris:high frequency approximation atau short wave approximation). Teori pertama dicetuskan oleh Robert Hooke pada sekitar tahun 1660. Christiaan Huygens menyusul dengan Treatise on light pada tahun 1690 yang dikerjakannya semenjak tahun 1678. Cahaya didefinisikan sebagai emisi deret gelombang ke segala arah dalam medium yang disebut Luminiferous ether. Karena gelombang tidak terpengaruh oleh medan gravitasi, cahaya diasumsikan bergerak lebih lamban ketika merambat melalui medium yang lebih padat.

Padan tahun 1746, Leonhard Euler dengan Nova theoria lucis et colorum mengatakan bahwa difraksi dapat dijelaskan dengan lebih mudah secara teori gelombang.

Pada sekitar tahun 1800, Thomas Young menyatakan bahwa gelombang cahaya dapat saling berinterferensi, dapat dipolarisasi, mempunyai warna sesuai dengan panjang gelombangnya dan menjelaskan color vision dalam konteks reseptor tiga warna pada mata. Pada tahun 1817, Augustin Jean Fresnel membuat presentasi teori gelombang dengan perhitungan matematis di Académie des Sciences yang kemudian dikenal dengan persamaan Fresnel. Simeon Denis Poisson menambahkan perhitungan matematis yang melemahkan teori partikel Newton. Pada tahun 1921, Fresnel menunjukkan metode matematis bahwa polarisasi hanya dapat dijelaskan oleh teori gelombang, karena gelombang merambat tanpa vibrasi longitudinal. Kelemahan teori gelombang hanya karena gelombang membutuhkan medium untuk merambat, hipotesa substansi Luminiferous ether diajukan, namun digugurkan oleh percobaan Michelson-Morley. Pada saat Léon Foucault berhasil mengukur kecepatan cahaya dengan cukup akurat pada tahun 1850, hasil percobaannya menggugurkan teori partikel cahaya yang menyatakan bahwa partikel cahaya mempunyai kecepatan lebih tinggi dalam medium yang lebih padat, dan mengukuhkan teori gelombang cahaya yang menyatakan sebaliknya.

Pada tahun 1845, Michael Faraday menemukan bukti relasi antara cahaya dengan medan elektromagnetik pada percobaan rotasi Faraday.Serangkaian percobaan Faraday berikutnya menginspirasi James Clerk Maxwell dengan On Physical Lines of Force pada tahun 1862, A Treatise on Electricity and Magnetism pada tahun 1873 dengan penjabaran matematis yang disebut persamaan Maxwell. Segera setelah itu, Heinrich Hertz mengukuhkan teori Maxwell dengan serangkaian percobaan pada gelombang radio. Penemuan kedua tokoh tersebut mengakhiri era optika klasik dan membuka lembaran baru pengembangan radio modern, radar, televisi, citra elektromagnetik, komunikasi nirkabel dll.

Interferensi

Interferensi adalah penjumlahan superposisi dari dua gelombang cahaya atau lebih yang menimbulkan pola gelombang yang baru. Interferensi mengacu kepada interaksi gelombang yang saling berkorelasi dan koheren satu sama lain, karena cahaya tersebut berasal dari sumber yang sama atau mempunyai frekuensi yang serupa. Dengan mengabaikan efek optik non linear, dua buah gelombang cahaya dengan frekuensi yang sama dapat berinterferensi satu sama lain dengan konstruktif atau destruktif, bergantung pada posisi fasa gelombang tersebut. Interferensi gelombang cahaya merupakan salah satu bentuk superposisi. Dalam matematika, superposisi adalah bentuk fungsi penjumlahan (Inggris:additivity) bidang linear.

Difraksi

Difraksi merupakan suatu fenomena gelombang yang terjadi sebagai respon gelombang terhadap halangan yang berada pada arah rambatnya. Pada gelombang cahaya, difraksi adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan respon cahaya dengan sinar yang melengkung mengitari halangan kecil pada arah rambatnya, dan radiasi gelombang yang menyebar keluar dari sebuah rana/celah kecil(bahasa inggris:slit).

Fenomena difraksi pertama kali dijelaskan oleh Francesco Maria Grimaldi pada tahun 1665 dengan nama Latin diffringere yang berarti to break into pieces[5][6] dengan penjabaran sifat gelombang yang dapat terurai menjadi potongan-potongan gelombang. Potongan-potongan gelombang ini dapat bergabung kembali dalam suatu resolusi optis.

Dispersi

Dispersi sering juga disebut chromatic dispersion merupakan suatu fenomena saat kecepatan fasa suatu gelombang bergantung kepada frekuensinya atau pada saat kecepatan grup gelombang tersebut bergantung pada frekuensi. Dispersi terjadi karena cahaya dengan berbagai macam frekuensi mempunyai kecepatan fasa yang berbeda-beda, hal ini dapat disebabkan oleh dispersi material dan dispersi pandu gelombang

Dispersi material terjadi karena adanya perbedaan tanggapan medium terhadap frekuensi cahaya yang melaluinya, misalnya fenomena color fringe pada fotografi akibat perbedaan indeks bias lensa terhadap cahaya yang melaluinya, fenomena separasi warna pada prisma yang membentuk pola warna pelangi,Merah, Jingga, Kuning, Hijau, Biru, Nila, Ungu.

Salah satu bentuk dispersi material yang paling umum adalah nisbah terbalik antara indeks bias dan panjang gelombang, yang dapat diamati pada umumnya materi transparan dielektrik yang tidak menyerap cahaya, disebut normal dispersion. Pada medium dengan indeks bias berbanding lurus terhadap panjang gelombang, cahaya akan diserap oleh medium, disebut anomalous dispersion.[8][9]

Dispersi pandu gelombang terjadi pada saat cepat rambat gelombang di dalam sebuah pandu gelombang (misalnya serat optik) bergantung frekuensinya, karena struktur geometris medium.

Hamburan adalah proses fisis bentuk radiasi, seperti cahaya atau suara, yang terdeviasi dari arah rambatnya akibat adanya ketidakteraturan di dalam medium rambat. Ketidakteraturan medium dapat berupa partikel, gelembung udara dalam air, tetes air, fluktuasi kepadatan medium cair (fluid), cacat pada padatan kristal, kekasaran permukaan, sel organisme, dan serat tekstil pakaian. Keteraturan struktur medium yang mendeviasi arah rambat cahaya disebut dispersi pandu gelombang.

Polarisasi

Polarisasi adalah orientasi gelombang. Pada cahaya terdapat 3 jenis polarisasi, osilasi gelombang cahaya dapat berorientasi pada satu arah (linear polarization) atau ber-rotasi bersamaan dengan arah rambatnya (circular atau elliptical polarization). Circular polarization dapat berputar searah atau berlawanan jarum jam, arah polarisasi disebut wave chirality.

Reference

  1. David Cassidy, Gerald Holton, James Rutherford (2002). Understanding Physics. Birkhäuser. ISBN 0387987568. http://books.google.com/books?id=rpQo7f9F1xUC&pg=PA382.
  2. Longair, Malcolm. Theoretical Concepts in Physics (2003) p. 87.
  3. H. D. Young (1992). University Physics 8e. Addison-Wesley. ISBN 0201529815. Chapter 37
  4. Dietrich Zawischa. “Optical effects on spider webs”. http://www.itp.uni-hannover.de/%7Ezawischa/ITP/spiderweb.html. Diakses pada 21 September 2007.
  5. J. L. Aubert (1760). Memoires pour l’histoire des sciences et des beaux arts. Paris: Impr. de S. A. S.; Chez E. Ganeau. hlm. 149. http://books.google.com/books?vid=OCLC58901501&id=3OgDAAAAMAAJ&pg=PP151.
  6. D. Brewster (1831). A Treatise on Optics. London: Longman, Rees, Orme, Brown & Green and John Taylor. hlm. 95. http://books.google.com/books?vid=OCLC03255091&id=opYAAAAAMAAJ&pg=RA1-PA95.
  7. Born, Max; Wolf, Emil (1 Oktober 1999). Principle of Optics. Cambridge: Cambridge University Press. hlm. 14–24. ISBN 0521642221.
  8. J. D. Jackson (1975). Classical Electrodynamics (edisi ke-2nd). Wiley. hlm. 286. ISBN 047143132X.
  9. H. D. Young (1992). University Physics 8e. Addison-Wesley. ISBN 0201529815. Chapter 34

Wikipedia Indonesia

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.