Sains Disebalik Lava Lamp

Lava Lamp menyimpan rahsia sains yang unik.

Tiada apa yang menarik pada Lava Lamp sekiranya anda melihatnya sebagai sebuah lampu. Namun pada penciptaan ‘Lava Lamp’ ini tersimpan prinsip sains yang membolehkan ianya direka sedemikian rupa. Ia adalah berasaskan prinsip sains yang ringkas namun memerlukan sedikit ketelitian bagi memastikan ‘Lava Lamp’ yang dihasilkan memberikan hasil yang memuaskan.

‘Lava Lamp’ direka pada tahun 1963 oleh seorang accountant British iaitu Edward Craven Walker yang juga merupakan pengasas kepada syarikat Mathmos yang mengeluarkan lampu. Keunikan ‘Lava Lamp’ adalah ia mengandungi cecair bewarna yang akan turun dan naik di dalam satu lagi cecair lutsinar yang membolehkan ia diterangi oleh cahaya lampu di bawahnya.

Mungkin ramai yang mengetahui bahawa, lampu yang berada di bahagian bawah ‘Lava Lamp’ memanaskan cecair bewarna dan membolehkan ianya naik ke bahagian atas dan turun semula apabila ianya menyejuk. Walaupun ini adalah benar, namun kesesuaian cecair yang digunakan perlulah tepat bagi memastikan konsep rekaan ‘Lava Lamp’ boleh dicapai.

Terdapat pelbagai rekaan lampu 'Lava Lamp'.

Pergerakan cecair di dalam 'Lava Lamp' disebabkan haba dari lampu.

Dalam rekaan ‘Lava Lamp’ dua cecair berbeza yang digunakan perlu mempunyai ketumpatan yang hampir sama, namun begitu ia juga tidak boleh larut di antara satu sama lain. Walaupun air dan minyak tidak boleh larut antara saru sama lain, namun ketumpatannya adalah terlalu jauh berbeza, jadi ianya tidak sesuai digunakan. Antara cecair yang digunakan antaranya termasuklah air dan juga cecair tanpa warna, tembus cahaya, atau cecair legap daripada gabungan minyak mineral, lilin parafin dan juga  carbon tetrachloride. Kebiasaannya cecair-cecair ini diwarnakan mengikut kesesuaian.

Hari ini Lava Lamp dihasilkan menggunakan cecair yang berbeza-beza mengikut pengeluar malah ia juga turut dihasilkan oleh individu sebagai hobi. Cecair carbon tetrachloride juga tidak digunakan lagi kerana ianya adalah toksid yang boleh mendatangkan bahaya kepada manusia. Malah cecair yang digunakan untuk menghasilkan Lava Lamp juga biasanya menjadi sebahagian rahsia bagi pengeluar-pengeluar yang menghasilkan ‘Lava Lamp’.

Lampu yang digunakan untuk memanaskan cecair di dalam ‘Lava Lamp’ juga adalah penting bagi menentukan masa yang diambil untuk cecair menjadi panas dan bergerak ke bahagian atas lampu. Kebiasaannya lampu pijar berkuasa 25 ke 40 watt digunakan. Ia akan mengambil masa sekitar 45 – 60 minit untuk memanaskan cecair lilin sebelum ianya mampu bergerak ke bahagian atas lampu. Namun begitu, suhu persekitaran juga turut mempengaruhi masa pemanasan ini.

'Lava Lamp' turut dihasilkan oleh peminat hobi.

Pergerakan cecair di dalam 'Lava Lamp'.

Penggunaan lampu ini juga penting, kerana selain memastikan masa yang diperlukan untuk memanaskan cecair di dalam ‘Lava Lamp’ ia juga perlu mengelakkan suhu yang terlalu panas dan menyebabkan lampu pecah/meletup. Jadi pastikan anda tidak menggantikan lampu di dalam ‘Lava Lamp’ dengan lampu yang lain untuk mempercepatkan pemanasannya.

Pergerakan proses pemindahan haba ini berlaku secara perlahan dan menyebabkan ‘Lava Lamp’ merupakan satu proses yang mengambil masa agak lama untuk diperhatikan. Ia mungkin tidak menarik minat semua orang, namun setelah mengetahui akan ‘misteri’ disebalik rekaannya ini, adalah diharap ia tidak lagi dipandang hanya sekadar sebuah lampu hiasan.

Pemilihan Sumber Cahaya Untuk Penanaman Dalaman (Indoor)

Penggunaan spektrum cahaya yang betul membantu pertumbuhan optimum.

Penanaman dalam bangunan atau lebih dikenali sebagai ‘indoor farming’ merupakan kaedah yang semakin banyak digunakan memandangkan ia mampu memberikan hasil pengeluaran yang lebih tinggi sepanjang tahun. Di dalam teknik ini salah satu perkara penting adalah, penggunaan sumber cahaya tiruan bagi menggantikan cahaya matahari. Walaupun masih tiada cahaya yang mampu menggantikan cahaya matahari sepenuhnya, namun adakalanya cahaya tiruan memberikan hasil yang lebih baik. Penggunaan cahaya tiruan dalam penanaman tumbuhan mula digunakan oleh seorang botanist Russia iaitu Andrei Famintsyn pada tahun 1868.

Walaupun cahaya matahari memberikan hasil penanaman yang lebih baik, namun setiap tumbuhan memerlukan kadar cahaya yang berbeza-beza. Cahaya matahari mengandungi pelbagai spektrum cahaya, namun tidak kesemua spektrum cahaya ini digunakan oleh tumbuhan di dalam proses fotosintesis. Malah cahaya matahari yang berlebihan juga boleh menyebabkan kerosakan pada daun tumbuhan bagi sesetengah tumbuhan.

Penggunaan cahaya tiruan berubah mengikut teknologi yang ada mengikut perkembangan semasa. Begitu juga hasil kajian yang dilakukan mengikut kemampuan peralatan yang ada pada masa tersebut pula. Suatu masa dahulu, manusia tidak dapat mengukur spektrum cahaya dan menyangka bahawa tumbuhan hanya memerlukan cahaya sahaja. Setelah kita mampu mengukur spektrum cahaya ini barulah kita dapati bahawa cahaya matahari mengandungi pelbagai komponen daripada pelbagai spektrum cahaya untuk pelbagai tujuan kepada tumbuhan.

Lampu Metal Halide 400W. 

High Pressure Sodium 600W. 

Spektrum cahaya dan lampu.

Berikut adalah beberapa jenis lampu yang biasa digunakan untuk tujuan pencahayaan tiruan tanaman di dalam bangunan;

High Intensity Discharge (HID) – merupakan jenis yang biasa digunakan kerana mempunyai intensiti cahaya yang tinggi. HID terdiri daripada beberapa jenis lampu termasuk wap merkuri, metal halide, high pressure sodium (HPS) dan juga conversion bulbs. HID mempunyai spektrum cahaya yang besar namun menggunakan kuasa (Watt) yang tinggi. Namun begitu lampu HID ‘mercury vapor’ sebagai contohnya, memberikan hasil tanaman yang kurang memuaskan.

Metal Halide (MH) – Metal Halide menghasilkan cahaya pada spektrum biru dan violet yang menyerupai spektrum cahaya pada musim bunga. Ia memberikan hasil penanaman yang lebih baik berbanding beberapa lampu HID yang lain. Namun ia perlu diganti setiap tahun berbanding lampu HPS yang mampu bertahan lebih lama. Spektrum cahaya biru dikatakan membantu tumbuhan untuk membentuk akar yang kuat, ketahanan tinggi ke atas penyakit dan pertumbuhan yang lebih sekata. Metal halide boleh didapati dengan beberapa spektrum daripada cool white (7000 K), warm white (3000 K) dan juga ultraviolet-heavy (10,000 K).

Ceramic Metal Halide (CMH, CDM, LEC) – merupakan antara jenis lampu HID terbaru yang turut dikenali dengan beberapa nama lain dalam teknologi penanaman seperti ceramic discharge metal halide (CDM), ceramic arc metal halide dan juga light emitting ceramic (LEC). Lampu hortikultur CDM yang dihasilkan oleh Philips misalnya telah terbukti sebagai sumber cahaya tiruan yang membantu pertumbuhan tanaman untuk aplikasi berkuasa sederhana.

Combination MH and HPS ("Dual arc") – Lampu ini adalah gabungan HPS/MH iaitu high pressure sodium dan juga metal halide di dalam satu lampu bagi membekalkan spektrum cahaya merah dan biru di dalam satu lampu. Lampu ini boleh digunakan pada setiap peringkat pertumbuhan tanaman dari percambahan sehinggalah kepada peringkat berbunga.

High-Pressure Sodium (HPS) – high-pressure sodium merupakan lampu yang lebih efisyen berbanding lampu HID yang lain. Lampu HPS menghasilkan cahaya pada spektrum kuning/merah termasuk sejumlah kecil spektrum cahaya yang lain. Cahaya dari HPS menggalakkan pertumbuhan daun dan juga berbuah. Ia biasa digunakan sebagai bantuan bagi cahaya siang matahari. Terdapat pelbagai kuasa HPS yang dibekalan daripada: 150W, 250W, 400W, 600W and 1000W.

Conversion bulbs – merupakan lampu yang boleh digunakan bersama dengan ballast untuk lampu MH ataupun HPS. Ini kerana ballast yang digunakan untuk lampu HPS adalah sedikit berbeza. Maka conversion bulb biasanya diperlukan untuk tujuan ini.

Switchable ballasts – ini pula merujuk kepada pertukaran ballast bagi MH dan HPS pada Watt yang sama. Pertukaran ini biasanya dilakukan pada tahap-tahap tertentu pertumbuhan tanaman.

LEDs (Light Emitting Diodes) – merupakan sumber cahaya yang lebih popular kerana mudah dikendalikan. Mampu menyediakan lebih banyak spektrum cahaya dengan tanpa kaedah penukaran lampu yang rumit. Cahaya yang dihasilkan oleh lampu-lampu LED ini mudah dikawal dari segi keamatan cahaya mahupun spektrumnya. Kos pengendalian juga adalah lebih menjimatkan. Buat masa ini kos lampu LED untuk tanaman adalah sedikit mahal dan semakin menurun mengikut masa.

Lampu LED dalam kajian penanaman kentang oleh NASA.

Compact fluorescent lights (CFLs).

Fluorescent – lampu-lampu fluorescent juga biasa digunakan untuk tujuan penanaman dalaman. Ia mampu menghasilkan spektrum cahaya dalam julat antara 2700 K ke 10,000 K. Kesemua jenis lampu fluorescent boleh digunakan samada dari jenis tiub panjang mahupun compact fluorescent lights (CFLs). Lampu-lampu digunakan mengikut jumlah kuasa (Watt) dan juga keamatan cahaya yang mampu dihasilkan (Lumens).

Banyak perkara perlu diperhatikan dengan menggunakan cahaya tiruan dalam penanaman ini. Ini kerana tumbuhan bukanlah memerlukan cahaya yang terang tetapi komponen di dalam cahaya tersebut yang membantu mereka di sepanjang proses tumbesaran tersebut. Keperluan ini sama juga seperti baja yang menjadi sumber nutrient kepada tumbuhan tersebut.

Namun ini bukanlah satu perkara yang mustahil bagi manusia mempelajari dan memenuhi keperluan tersebut. Apa yang menjadi persoalannya adalah dalam membekalkan sumber cahaya tersebut, dengan kos yang lebih efektif. Bagi yang menceburi bidang ini, kita perlu sentiasa mengikuti perkembangan semasa bagi menghasilkan tanaman yang kompetitif di pasaran.