Bagaimana Cahaya dihasilkan? (1)

Emisi Spontan

Emisi spontan adalah sebuah proses dimana sebuah sumber cahaya seperti atom, molekul atau nukleus yang berada pada keadaan eksitasi (excited state) mengalami transisi menuju kedaan dasarnya (ground state) dan memancarkan foton. Emisi spontan dari cahaya merupakan proses mendasar yang memainkan peranan penting dalam banyak fenomena alam dan membentuk dasar dari banyak aplikasi seperti layar televisi, laser dan light emitting diode.

Ketika sebuah elektron berada pada keadaan eksitasi dengan energi E₂, akan ada kemungkinan bahwa atom tersebut akan mengalami keruntuhan secara spontan menuju keadaan dasarnya dengan energi E₁, melepaskan perbedaan energi antara dua keadaan sebagai sebuah foton. Dimana foton tersebuat akan memiliki frekuensi ω dan energi .

atau

Dimana adalah konstanta Dirac, adalah konstanta Planck yang samadengan 6,63 x 10^-34 J.s. fase dari sebuah foton pada emisi spontan adalah acak sama halnya dengan perambatan fotonnya. Diagram tingkat energi yang menggambarkan proses emisi spontan digambarkan sebagai berikut:

jika jumlah sumber cahaya pada keadaan eksitasi adalah N, maka laju peruntuhan N adalah:

dimana adalah kebolehjadian untuk emisi secara spontan. Konstanta A₂₁ biasa disebut Koefisien A Einstein, dan memiliki satuan s^-1 . persamaan di atas dapat disederhanakan sehingga memberikan:

dimana N(0) adalah jumlah awal dari sumber cahaya yang terletak pada keadaan eksitasi, t adalah waktu dan Γ_rad laju adalah peruntuhan radiatif dari transisi. Jadi jumlah atom pada keadaan eksitasi runtuh secara eksponensial terhadap waktu. Setelah satu waktu hidup, jumlah keadaan eksitasi menurun menjadi 36,8 % dari jumlah awalnya ( kalinya). Laju peruntuhan radiatif Γ_rad sebaliknya proporsional terhadap waktu hidup τ₁₂ :

Biofuel: sebuah ironi energi alternatif

biofuel, ya, kata itu mungkin sudah tidak lagi asing bagi kita. apalagi akhir-akhir ini masalah global warming dan tingginya harga minyak dunia dan yang masih hangat dalam pikiran adalah naiknya harga BBM di negeri ini. ya, biofuel adalah sumber energi alternatif yang digembar-gemborkan dapat menggantikan bahan bakar minyak yang berasal dari fosil. dari asal katanya kita mungkin sudah dapat mengartikannya, bio adalah segala sesuatu yang berhubungan dengan makhluk hidup dan fuel berarti bahan bakar. jadi biofuel merupakan bahan bakar minyak yang berasal dari sumber-sumber hayati seperti kelapa sawit, jagung, gandum kedelai dan lain-lain. karena berasal dari sumber hayati maka biofuel kabarnya dapat menjadi alternatif bagi bahan bakar fosil yang semakin lama cadangannya semakin berkurang dan akhirnya dapat benar-benar habis suatu saat nanti mengingat mudah dan cepatnya pertumbuhan dan waktu panen dari bahan dasar biofuel dibandingkan dengan bahan bakar fosil yang membutuhkan waktu kurang lebih 325 juta tahun. selain itu juga biofuel kabarnya dapat mengurangi pencemaran udara terutama pencemaran udara yang berasal dari gas karbondioksida yang sengat berperan dalam pemanasan global atau lebih populer sebagai global warming karena karbondioksida merupakan salah satu gas rumah kaca yang dapat menahan panas matahari untuk tetap di permukaan bumi.
namun, pernahkah kita berpikir sejenak. dari sekian banyak "kebaikan" yang dapat diberikan oleh biofuel terhadap kehidupan kita ada banyak hal yang dapat dikatakan membahayakan kelangsungan hidup kita di dunia ini akibatt produksi biofuel. pertama, untuk memproduksi biofuel secara besar-besaran tentunya dibutuhkan lahan yang luas untuk dapat ditanami tanaman-tanaman yang digunakan sebagai bahan utama biofuel. di banyak negara yang meproduksi biofuel secara besar-besaran seperti brazil, berhektar-hektar hutan amazon dirubah fungsinya menjadi savana dan ladang pertanian untuk jagung, kedelai dan tanaman pertanian lain penghasil biofuel. akibatnya bisa diprediksi, saat ini brazil menjadi negara keempat penghasil karbon terbesar dunia akibat perusakan hutan ini. hutan amazon merupakan salah satu hutan hujan tropis terbesar yang menyimpan beragam keanekaragaman hayati akibatnya berbagai macam jenis hewan dan tumbuhan terancam kehidupannya karena habitat hidupnya yang terganggu. parahnya lagi, hutan amazon merupakan salah satu paru-paru dunia terbesar yang mempu menyimpan sejumlah besar karbondioksida untuk kemudian dirubahnya menjadi oksigen yang penting bagi kelangsungan hidup sebagian besar makhluk hidup di bumi. bisa dibayangkan bagaimana seandainya jika nanti produksi masal secara besar-besaran biofuel terjadi, banyak hutan di dunia akan berubah fungsi menjadi ladang dan savana dan akibatnya bukannya mengurangi pemanasan global, malahan produksi biofuel dapat memperparah pemanasan global. dalam hal deforestation ini politik dan uang menjadi kekuatan utama yang mendukungnya, mengingat keuntungan yang dapat diperoleh dari proses produksi biofuel orang tidak akan berpikir panjang memikirkan dampak kedepan dari yang dilakukannya, untuk urusan politik, para pemimpin negara biasanya menggunakan isu ini sebagai kedok untuk memperoleh keuntungan dan kekuasaan mereka melakukan perusakan planet atas nama untuk menyelamatkannya.
yang kedua, pengubahan tanaman seperti jagung, kedelai, gandum , kelapa sawit menjadi biofuel berarti mengalihkan tanaman pangan dari meja makan ke tangki bahan bakar. artinya, jatah yang seharusnya kita makan sebagai sumber energi kita untuk beraktifitas malahan digunakan untuk mnghidupkan mesin-mesin kendaraan yang pada akhirnya akan membunuh kita juga akibat emisi karbon yang dihasilkannya. biji-bijian yang digunakan untuk mengisi penuh tangki mobil dengan ethanol dapat memberi makan seseorang selama setahun penuh. produksi biofuel dapat meningkatkan inflasi harga pangan dunia, akibatnya semakin banyak orang miskin di dunia yang akan kekurangan pangan dan kelaparan. padahal jika 100 % jagung dan kedelai diubah menjadi bahan bakar,hanya akan mampu memenuhi hanya 20 % konsumsi nahan bakar kerdaraan di jalan.
jadi sekarang nasib kita umat manusia ada di tangan kita sendiri, apakah kita akan memilih memenuhi kebutuhan enrgi kendaraan bermotor kita dan membunuh orang lain mungkin juga diri kita sendiri secara perlahan-lahan atau menggunakannya untuk memenuhi kebutuhan energi tubuh kita sendiri dan "membunuh" kendaraan bermotor kita yang mampu membantu meringankan pekerjaan kita. atau, menggunakan bahan nabati untuk memenuhi kebutuhan energi tubuh kita dan mencari energi alternatif lain yang lebih dapat diandalkan, tidak merusak lingkungan, dan dapat diperbaharui?
semua ada di tangan kita sendiri......