Ultrabunyi

Ultrabunyi^[1] atau purnabunyi adalah bunyi atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi untuk bisa didengar oleh telinga manusia, yaitu kira-kira di atas 20 kiloHertz.^[2] Hanya beberapa hewan yang menggunakan konsep ultrabunyi, seperti lumba-lumba menggunakannya untuk komunikasi, sedangkan kelelawar menggunakan gelombang ultrasonik untuk navigasi. Dalam hal ini, gelombang ultrasonik merupakan gelombang dalam frekuensi ultrabunyi.

Gelombang ultrasonik dapat merambat pada medium padat, cair, dan gas. Reflektivitas dari gelombang ultrasonik ini di permukaan cairan hampir sama dengan permukaan padat, tetapi pada tekstil dan busa, maka jenis gelombang ini akan diserap.

Frekuensi yang diasosiasikan dengan gelombang ultrasonik pada aplikasi elektronik dihasilkan oleh getaran elastis dari sebuah kristal kuarsa yang diinduksikan oleh resonans dengan suatu medan listrik bolak-balik yang dipakaikan (efek piezoelektrik). Kadang gelombang ultrasonik menjadi tidak periodik yang disebut derau (noise), di mana dapat dinyatakan sebagai superposisi gelombang-gelombang periodik, tetapi banyaknya komponen adalah sangat besar. Kelebihan gelombang ultrasonik yang tidak dapat didengar, bersifat langsung dan mudah difokuskan. Jarak suatu benda yang memanfaatkan delay gelombang pantul dan gelombang datang seperti pada sistem radar dan deteksi gerakan oleh sensor pada robot atau hewan.

Contoh hewan yang dapat mendengar gelombang ultrasonik yaitu lumba-lumba, kelelawar, paus, dan lain-lain.

Sejarah

Galton whistle, salah satu perangkat pertama yang memproduksi ultrabunyi

Akustika, ilmu yang mempelajari tentang suara, dimulai jauh saat Pythagoras pada abad ke-6 sebelum masehi, yang menulis properti matematika tentang alat musik dawai. Ekolokasi pada kelelawar ditemukan oleh Lazzaro Spallanzani pada 1794, ketika ia mendemonstrasikan bahwa kelelawar berburu dan bernavigasi dengan suara yang tidak dapat didengar, bukan penglihatan. Francis Galton pada 1893 menemukan peluit anjing, sebuah peluit yang dapat disesuaikan yang dapat memproduksi ultrabunyi. Peluit tersebut ia gunakan untuk mengukur rentan suara yang dapat didengar oleh manusia dan hewan lainnya, dan mendemonstrasikan bahwa hewan dapat mendengar suara di atas yang dapat didengar manusia.

Artikel pertama yang menuliskan tentang sejarah ultrabunyi ditulis pada 1948.^[3] Menurut penulisnya, ketika Perang Dunia I, perekayasa Rusia bernama Chilowski menyerahkan sebuah ide untuk pendeteksi kapal selam kepada Pemerintah Prancis. Paul Langevin, Kepala Sekolah Fisika dan Kimia di Paris, diundang untuk mengevaluasi ide tersebut. Proposal dari Chilowski adalah untuk menggetarkan Kapasitor mika tabung dengan Konverter lelatu [en] berfrekuensi tinggi pada frekuensi sekitar 100 kHz yang menciptakan sinar ultrabunyi untuk mendeteksi objek dalam air. Ide untuk mencair lokasi benda di dalam air telah diusulkan sebelumnya oleh L. F. Richardson, mengikuti bencana RMS Titanic. Richardson telah mengusulkan untuk memosisikan peluit hidrolik berfrekuensi tinggi yang difokuskan pada cermin untuk melokasikan objek di dalam air. Sebuah prototipe dibuat oleh Charles Algernon Parsons, penemu turbin uap, tapi perangkat itu disebut tidak cocok untuk tujuan tersebut.

Selanjutnya, terdapat perangkat Langevin yang dibuat dengan efek piezoelektrik, yang ia dapatkan sementara dari seorang siswa di laboratorium milik Jacques dan Pierre Curie.^[4] Langevin menghitung dan membuat transduser ultrabunyi yang terdiri dari lembar tipis dari kuarsa yang diletakkan di antara dua pelat besit. Langevin yang permata melaporkan efek biologis yang berhubungan dengan kavitasi dari ultrabunyi.^[5]

Aplikasi teknologi

Ultrasonografi (USG)

Ultrasonografi medis adalah sebuah teknik diagnostik pencitraan menggunakan suara ultra yang digunakan untuk mencitrakan organ internal dan otot, ukuran mereka, struktur, dan luka patologi, membuat teknik ini berguna untuk memeriksa organ. Sonografi obstetrik biasa digunakan ketika masa kehamilan.

Pilihan frekuensi menentukan resolusi gambar dan penembusan ke dalam tubuh pasien. Diagnostik sonografi umumnya beroperasi pada frekuensi dari 2 sampai 13 megahertz.

Sedangkan dalam fisika istilah "suara ultra" termasuk ke seluruh energi akustik dengan sebuah frekuensi di atas pendengaran manusia (20.000 Hertz), penggunaan umumnya dalam penggambaran medis melibatkan sekelompok frekuensi yang ratusan kali lebih tinggi.

Prinsip kerja USG terdiri dari tiga tahapan berikut:

Pemancaran gelombang
Penerimaan gelombang pantul
Interpretasi gelombang pantul

Sonar

Sonar (Singkatan dari bahasa Inggris: sound navigation and ranging), merupakan istilah Amerika yang pertama kali digunakan semasa Perang Dunia, yang berarti penjarakan dan navigasi suara, adalah sebuah teknik yang menggunakan penjalaran suara dalam air untuk navigasi atau mendeteksi kendaraan air lainnya. Sementara itu, Inggris punya sebutan lain untuk sonar, yakni ASDIC (Anti-Submarine Detection Investigation Committee).

Terapi ultrasonik

Terapi ultrasonik memanfaatkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi tinggi (800-2.000 kHz) pada jaringan tubuh untuk menangani beberapa masalah kesehatan seperti terkilir, inflamasi sendi, tendonitis dan keluhan lainnya. Selain itu, dengan kekuatan gelombang ultrasonik yang tinggi dapat memecahkan batu ginjal tanpa prosedur pembedahan.

Pembersih ultrasonik

Pembersih ultrasonik merupakan suatu alat yang digunakan untuk membersihkan suatu benda. Caranya, alat dengan kekuatan ultrabunyi tinggi dan cairan pembersih menghasilkan gelembung-gelembung cairan pembersih. Gelembung pembersih tersebut akan bergerak dengan kekuatan tinggi untuk melepaskan kotoran pada suatu benda.

Sonifikasi

Sonifikasi merupakan suatu teknologi yang bisa digunakan untuk memecah bahan-bahan tertentu dalam suatu laboratorium.

Uji ultrasonik

Pengujian ultrasonik digunakan untuk menguji suatu teknologi atau benda untuk diketahui kerusakan bagian dalam benda, ketebalan, karakteristik atau korosi pada suatu logam.

Pranala luar

MEDALI SMP/MTs Ilmu Pengetahuan Alam Kelas VIII. Semester Genap. N2.K13

Referensi

^ Pasti - Kemendikbud
^ "Ultrasonics | physics". Encyclopedia Britannica (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-11-05.
^ Klein E (1948). "Some background history of ultrasonics". Journal of the Acoustical Society of America. 20 (5): 601–604. Bibcode:1948ASAJ...20..601K. doi:10.1121/1.1906413.
^ Pollet B (2012). Power Ultrasound in Electrochemistry: From Versatile Laboratory Tool to Engineering Solution. Hoboken: Wiley. ISBN 978-1-119-96786-6.
^ Medical Bubbles (Tesis). Veenendaal: Universal Press. 2004. doi:10.5281/zenodo.4771630. ISBN 90-365-2037-1. https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-03195194/document.

Artikel bertopik fisika ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya.

[1] Pasti - Kemendikbud

[2] "Ultrasonics | physics". Encyclopedia Britannica (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-11-05.

[3] Klein E (1948). "Some background history of ultrasonics". Journal of the Acoustical Society of America. 20 (5): 601–604. Bibcode:1948ASAJ...20..601K. doi:10.1121/1.1906413.

[4] Pollet B (2012). Power Ultrasound in Electrochemistry: From Versatile Laboratory Tool to Engineering Solution. Hoboken: Wiley. ISBN 978-1-119-96786-6.

[5] Medical Bubbles (Tesis). Veenendaal: Universal Press. 2004. doi:10.5281/zenodo.4771630. ISBN 90-365-2037-1. https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-03195194/document.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]