Di tengah wabah penyakit yang disebabkan oleh virus seperti sekarang ini pengukuran temperatur tubuh dengan menggunakan termometer inframerah sangat penting. Ada dua keunggulan termometer jenis ini, yaitu pengukuran bisa dilakukan dengan cepat dan tidak perlu kontak langsung atau menyentuh objek yang diukur. Bisa mengukur dengan cepat membuat alat ini menguntungkan saat dipakai untuk banyak orang seperti di bandara, pelabuhan, atau stasiun kereta.
Termometer inframerah dapat mengukur temperatur badan manusia dalam waktu kurang dari 1 detik. Kalau memakai termometer konvensional, akan diperlukan waktu 30-60 detik. Dengan kecepatan itu tidak terjadi penumpukan orang yang mesti diukur. Tanpa kontak menghindarkan operator dari risiko tertular penyakit, sekaligus menghilangkan risiko penularan dari alat ukur.
Apa bedanya dengan termometer jenis lain? Termometer generasi pertama memanfaatkan sifat pemuaian zat. Setiap zat memuai kalau dipanaskan. Pemuaiannya berbanding lurus dengan perubahan temperatur. Makin besar perubahan temperatur, makin besar pemuaiannya. Termometer jenis ini berupa sebuah tabung yang sangat halus, disebut pipa kapiler, diisi dengan bahan yang mudah memuai, yaitu air raksa atau alkohol. Ketika ujung ternometer disentuhkan ke suatu benda atau keadaan dengan temperatur tertentu, zat di dalam termometer tadi akan memuai atau mengerut. Pertambahan atau pengurangan volume zat itu diukur (dalam bentuk pengukuran panjang) dan dikonversi menjadi skala temperatur.
Kelemahan sistem pengukuran ini, selain memerlukan waktu lama–menunggu sampai zat berhenti memuai, juga terbatas rentang pengukurannya. Rentang pengukuran termometer alkohol adalah -104° sampai 78° C. Pada temperatur di bawah -104°, alkohol sudah membeku sehingga sulit dideteksi pemuaiannya. Di atas 78° C, alkohol akan menguap sehingga juga tidak bisa dipakai untuk mengukur.
Ada pula termometer digital. Dengan termometer ini kita tidak perlu lagi membaca skala garis-garis termometer. Hasil pengukuran tersaji dalam bentuk angka yang mudah dibaca. Bagaimana hasil pengukuran diperoleh? Untuk termometer digital ada beberapa mekanisme fisika yang bisa dipakai. Satu di antaranya mirip dengan mekanisme pengukuran dengan termometer berisi cairan tadi, yaitu ada besaran fisika yang berubah seiring dengan berubahnya temperatur, yaitu hambatan listrik. Dalam termometer ini ditempatkan suatu hambatan listrik yang sangat sensitif terhadap perubahan temperatur. Pada bahan tersebut diberikan tegangan sehingga mengalir arus listrik. Kalau hambatan berubah, besar arus yang mengalir juga berubah. Dengan mengukur perubahan arus ini dapat diukur temperatur.
Prinsip lain yang juga bisa dipakai dalam termometer digital adalah efek Seebeck. Bila dua konduktor listrik dihubungkan satu sama lain, kemudian ditempatkan ke suatu tempat dengan temperatur tertentu, maka pada kedua ujung yang tidak tersambung akan terdapat selisih potensial listrik. Kejadian ini disebut efek termoelektrik. Perbedaan potensial itu tergantung pada dua faktor, yaitu tetapan termoelektrik bahan yang dipakai (yang sudah diketahui) dan temperatur. Dengan mengukur perbedaan potensial listrik kedua ujung tadi dapat dihitung temperatur yang hendak diketahui.
Masih ada lagi mekanisme fisika yang dipakai untuk membuat termometer digital. Secara umum termometer digital lebih baik daripada termometer zat cair dalam hal jangkauan pengukuran serta ketelitian hasil pengukuran.
Lalu bagaimana dengan termometer inframerah? Termometer inframerah memakai prinsip yang disebut radiasi benda hitam. Prinsipnya, setiap benda yang punya temperatur memancarkan radiasi gelombang elektromagnetik. Contoh sederhananya, kalau kita bakar sepotong besi, mulanya besi itu tidak tampak berpijar. Tapi lama-lama akan tampak berpijar, kemudian tampak berwarna merah menyala. Besi yang sedang mencair warnanya tak lagi merah, tapi tampak menyala kekuningan. Itu menunjukkan bahwa temperaturnya lebih tinggi. Panjang gelombang yang dipancarkan beserta kuatnya pancarannya ditentukan oleh temperatur benda tersebut.
Tapi apa itu gelombang elektromagnetik? Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang terdiri dari medan magnet dan medan listrik, yang bisa merambat tanpa memerlukan medium. Bentuk yang paling akrab dengan kita adalah cahaya. Cahaya yang biasa kita lihat, kita sebut cahaya tampak, terdiri atas banyak warna. Warna cahaya ditentukan oleh panjang gelombangnya. Misalnya, cahaya merah panjang gelombangnya sekitar 650 nm. 1 nm (nanometer) adalah satu per sejuta milimeter. Warna kuning, hijau, dan biru panjang gelombangnya adalah 570, 540, dan 450 nm. Itu adalah panjang gelombang pendekatan saja. Secara nyata panjang gelombang setiap warna itu berada pada suatu rentang tertentu, bukan nilai tunggal.
Cahaya atau gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya lebih panjang dari cahaya warna merah disebut inframerah. Yang lebih pendek dari cahaya warna ungu (violet) disebut ultraviolet. Cahaya yang panjang gelombangnya lebih panjang dari warna merah dan lebih pendek dari warna ungu tidak tampak oleh mata. Nah, setiap benda yang memiliki temperatur memancarkan sinar inframerah. Karena inframerah tak tampak oleh mata, dalam keseharian kita tak melihat secara langsung perbedaan temperatur benda-benda di sekeliling kita. Tapi bila menggunakan detektor inframerah, maka kita akan bisa mengamatinya.
Sebuah termometer inframerah terdiri atas lensa yang berfungsi untuk mengumpulkan emisi sinar inframerah dari benda yang diukur. Fungsi lensa ini mirip dengan fungsi mata kita. Sinar yang dikumpulkan tadi difokuskan pada detektor, yang selanjutnya akan mengubah energi cahaya yang ditangkapnya menjadi sinyal listrik. Signal listrik inilah yang dikonversi berbasis pada perhitungan teoretis, menjadi data temperatur.
Pengukur temperatur dengan sinar inframerah juga tersedia dalam bentuk kamera. Sekilas objek yang tampak pada kamera ini seperti objek yang kita lihat pada kamera biasa. Tapi sebenarnya citra yang ditampilkan tidak menunjukkan warna asli objek tersebut, melainkan temperaturnya. Prinsip pengukurannya sama dengan termometer tadi. Bedanya, pertama, jumlah sensor penangkap sinar inframerah pada kamera ini sangat banyak, yang melakukan pengukuran dari objek dengan permukaan luas, secara bersamaan. Perbedaan kedua, data hasil pengukuran tidak dikonversi menjadi angka temperatur, tapi diubah menjadi citra berwarna, dengan setiap warna mewakili suatu nilai temperatur.
Dengan kamera inframerah ini orang-orang yang lalu lalang di tempat yang ramai bisa dengan mudah diukur temperatur tubuhnya. Tentu saja tidak akan direkam berapa temperatur tubuh orang per orang. Tujuan pengamatan difokuskan untuk mendeteksi kalau ada orang yang temperatur badannya tidak umum karena demam. Dari deteksi ini orang tersebut dapat dengan mudah diidentifikasi, untuk diperiksa lebih lanjut.
Termometer inframerah digunakan secara luas untuk berbagai keperluan. Prinsipnya, pengukuran temperatur benda-benda yang tidak bisa didekati karena terlalu jauh, bergerak, di tempat yang berbahaya, atau memerlukan waktu pengukuran yang singkat, dapat menggunakan termometer inframerah. Kamera inframerah juga dipakai untuk memantau temperatur mesin-mesin di pabrik, tanpa perlu pemeriksaan langsung ke setiap mesin.
BACA JUGA Gerak Relatif dan esai sains Hasanudin Abdurakhman lainnya di kolom TEMAN SEKELAS.