Dasar Fisika Penginderaan Jauh

TEORI DASAR FISIKA

Pengindraan jauh memiliki dasar hukum fisika yang digunakan untuk mendasari pengindraan jauh sendiri. Dasar hukum fisika ini antara lain teori gelombang, teori kuantum, hukum Plank, hukum Stefan-Boltzmann dan hukum Wien. Pada kali ini akan dijabarkan secara singkat tentang ke lima hukum diatas. 

1.      Teori Gelombang

Radiasi elektromagnetik merupakan salah satu tenaga yang dinamik yang akan tampak apabila berinteraksi dengan sebuah benda. Bentuk radiasi elektromagnetik dibagi menjadi 2 yaitu dalam bentuk partikel maupun dalam bentuk gelombang. Radiasi elektromagnetik memiliki berbagai sifat yaitu :

a.       Perubahan medan listrik dan medan magnetic terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimumdan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama

b.      Arah medan listrik dan medan magnetic  saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang

c.       Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang tranversal

d.      Mengalami peristiwa pemantulan,pembiasan,intervensi,dan difraksi juga dapat  mengalami polarisasi karena termasuk gelombang transversal

e.       Besar medan listrik dan medan magnet berbanding lurus satu sama lain (E=cB)

f.       Tidak dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnetic karena tidak memiliki muatan

g.      Dalam ruang hampa bergerak dengan cepat rambat 3x10^8 m/s

Beberapa tokoh sempat mengeluarkan pendapatnya tentang tentang gelombang diantaranya adalah teori Maxwell tentang gelombang elektromagnetik. Maxwell membuat sebuah hipotesa yaitu bahwa sebuah medan listrik yang berubah terhadap waktu akan menghasilkan medan magnet, yang sama halnya dengan medan magnet yang berubah terhadap waktu akan menghasilkan medan listrik. Teori Maxwell tentang gelombang elektromagnetik telah mempersatukan teori dari Newton dan Huygesa tentang ilmu cahaya. 

2.      Teori Kuantum

Dalam teori ini dinyatakan bahwa spectrum elektromagnetik terdiri dari bagian kecil yang berkesinambungan yang disebut photons dan quanta.  Teori kuantum pertama kali dikemukakan oleh Max Planc. Planc menyimpulkan bahwa atom dan molekul dapat memancarkan atau menyerap energy hanya dalam jumlah tertentu. Jumlah energy terkecil yang dapat dipancarkan atau diserap oleh atom atau molekul dalam bentuk radiasi elektromaknetik disebut kuantum. Menurut pendapat Planc energy foton (kuantum) berbanding lurus dengan frekuensi cahaya. Teori kuantum Planc didukung oleh efek fotolistrik yang dikemukakan oleh Albert Einsten. Efek fotolistrik adalah keadaan dimana cahaya mampu mengeluarkan electron dari permukaan beberapa logam. 

3.      Hukum Plank

Panas atau tenaga kinetic merupakan akibat gerakan partikel suatu benda yang bergerak secra acak. Gerakan suatu benda tersebut akan berhenti apabila suhu bendanya sebesar 0^oK atau -273^oK yang disebut suhu nol derajat absolut. Matahari merupakan tenaga utama yang digunakan dalam pengindraan jauh. Selain matahari semua benda yang suhunya berada diatas 0oK juga merupakan tenaga yang dapat memancarkan tenaga yang dapat digunakan dalam pengindraan jauh.

Seorang fisikawan Max Planc mengumumkan bahwa dengan membuat suatu modifikasi khusus dalam perhitungan klasik dia dapat menjabarkan fungsi P (λ,T) yang sesuai dengan data percobaan pada seluruh panjang gelombang. Hukum radiasi Planck menunjukkan distribusi (penyebaran) energi yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam.

4.      Hukum Stefan –Boltzmann

Hukum Stefan-Boltzmann mengatakan bahwa jumlah tenaga yang dipancarkan oleh tiap benda antara lain merupakan fungsi suhu permukaan objeknya. Menurut hukum Stefan-Boltzmann energy radiasi setiap detik per satuan luas disebut sebagai intensitas radiasi. Kemampuan sebuah benda untuk menyerap radiasi kalor berkaitan dengan kemampuannya untuk menyerap radiasi.

Jumlah tenaga yang dipancarkan  dari suatu benda berbanding lurus dengan suhu absolut benda tersebut. Hal tersebut berlaku bagi benda hitam sempurna. Benda hitam sempurna merupakan benda yang menyerap seluruh tenaga yang mengenainya dan memancarkan kembali seluruh tenaga yang mengenai atau tenaga yang diterimanya. Benda hitam merupakan penyerap dan pemancar radiasi terbaik. Benda hitam sempurna di dunia ini sebenarnya tidak ada., karena tenaga yang dipancarkan oleh setiap benda tidak hanya bergantung pada suhu absolut dari benda tersebut melainkan juga dari daya pancar benda itu sendiri. Paine mengutarakan bahwa daya pancar obyek merupakan perbandingan relative terhadap daya pancar benda hitam sempurna. Apabila daya pancar dari benda hitan sempurna dinyatakan sebesar satu, daya pancar setiap objek terletak antara nol dan satu. Hukum Stefan-Boltzmann dapat disimpulkan menjadi 2 yaitu jumlah tenaga yang dipancarkan oleh suatu benda di permukaan bumi berbanding lurus terhadap pangkat empat suhu absolutnya. Yang kedua gelap terangnya gambaran obyek pada citra tidak selalu menunjukkan suhu objeknya. 

5.      Hukum Wien

Hukum Wien menyatakan hubungan pancaran maksimum, panjang gelombang dan suhu saling berhubungan. Menurut hukum Wien makin tinggi suhu suatu benda hitam makin pendek panjang gelombang tempat pancaran maksimum itu terjadi. Dalam grafik pergeseran Wien menunjukan grafik antara intensitas radiasi yang dipancarkan oleh suatu benda hitam terhadap panjang gelombang pada berbagai suhu. Total energy kalor radiasi yang dipancarkan adalah sebanding dengan luas di bawah grafik. Implikasi hukum Wien ini dalam pengindraan jauh terlihat sangat jelas. Kurva pancaran sinar matahari dengan suhu 6000^oKmencapai radiasi maksimum pada panjang gelombang 0,5 mikrometer. Oleh sebab itu pengindraan jauh dengan system pasif yang menggunakan matahari sebagai sumber tenaga pada umumnya menggunakan spectrum tampak di sekitar panjang gelombang 0,5 mikrometer dan perluasannya. Selain itu pengindraan jauh yang menggunakan system pasif yang menggunkan permukaan bumi sebagai sumber tenaga umumnya menggunakan panjang gelombang sekitar 10 mikrometer yakni spectrum inframerah termal. Hal penting yang harus diperhatikan dan diketahui tentang tenaga termal ini yaitu berbeda dengan  tenaga matahari yang lebih terpusat di daerah ekuator radiasi gelombang panjang byang dipancarkan oleh permukaan bumi tidak banyak berbeda antara daerah kutub dan daerah ekuator. Hall ini dikarenakan karena beda suhu rata-rata permukaan bumi di daerah kutub dan daerah ekuator tidak sebesar beda radiasi sinar matahari di dua daerah tersebut.

Itulah sedikit ringkasan atau ulasan mengenai dasar atau formula fisika dalam pengindraan jauh. Dapat diketahui bahwa setiap teori sangat berpengaruh terhadap teori yang lain.

|