A.
Pengertian Gelombang
Elektromagnetik
Gelombang
Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium.
Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang
bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi,
amplitude/amplitude, kecepatan.
B.
Perbedaan Gelombang
Elektromagnetik dengan Gelombang Mekanik
Gelombang
mekanik adalah sebuah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium,
yang menyalurkan energi untuk keperluan proses penjalaran sebuah gelombang.
Suara merupakan salah satu contoh gelombang mekanik yang merambat melalui
perubahan tekanan udara dalam ruang (rapat-renggangnya molekul-molekul udara).
Tanpa udara, suara tidak bisa dirambatkan. Di pantai dapat dilihat ombak, yang
merupakan gelombang mekanik yang memerlukan air sebagai mediumnya. Contoh lain
misalnya:
·
Gelombang pada tali
atau per (slinky).
·
Gelombang permukaan
air
·
Gelombang seismik
·
Gelombang tegangan
·
Gelombang akustik
·
Gelombang infrasonik
(f < 20 Hz)
·
Gelombang suara (20 Hz
< f < 20 kHz)
·
Gelombang ultrasonik
(f > 20 kHz)
C.
Sejarah Penemuan
Gelombang Elektromagnetik
a. MICHAEL
FARADAY 1791-1867
Michael Faraday
lahir pada tahun 1791 di Newington, Inggris. Di tahun 1831, Faraday menemukan
bahwa bilamana magnit dilalui lewat sepotong kawat, arus akan mengalir di kawat
sedangkan magnit bergerak. Keadaan ini disebut “pengaruh elektro magnetik,” dan
penemuan ini disebut “Hukum Faraday” dan pada umumnya dianggap penemuan Faraday
yang terpenting dan terbesar.
Hukum Faraday
merupakan penemuan yang monumental, berdasarkan dua alasan berikut. Pertama,
“Hukum Faraday” mempunyai arti penting yang mendasar dalam hubungan dengan
pengertian teoritis tentang elektromagnetik.
Kedua,
elektromagnetik dapat digunakan untuk menggerakkan secara terus-menerus arus
aliran listrik seperti diperagakan sendiri oleh Faraday lewat pembuatan dinamo
listrik pertama. Meski generator tenaga pembangkit listrik kita untuk mensuplai
kota dan pabrik dewasa ini jauh lebih sempurna ketimbang apa yang diperbuat Faraday,
tetapi kesemuanya berdasar pada prinsip serupa dengan pengaruh elektromagnetik.
b. JAMES
CLERK MAXWELL 1831-1879
Maxwell
dilahirkan di Edinburgh, Skotlandia, tahun 1831. James Clark Maxwel juga
merupakan ilmuan yang telah menelusuri keterkaitan antara gejala
kelistrikan dan kemagnetan dengan
bertitik tolak pada dasarnya pengetahuan yang sudah ada pada saat itu yaitu:
i.
Muatan listkik dapat
menimbulkan medan listrik di sekitarnya besarnya kekuatan medan listrik ini dapat diperlihatkan oleh hokum
Coulomb.
ii.
Arus listrik atau mauatan listrik yang
mengalir dapat menghasilkan medan magnet di sekitanya. Besarnya kekuatan medan
listrik magnet diperlihatkan olrh hokum BiotSafart.
iii.
Perubahan medan magnet
dapat menghasilkan medan listrik yang dapat dijelaskan oleh hukum Faraday.
Dasar teori
dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873
oleh James Clerk Maxwell dalam papernya di Royal Society mengenai teori
dinamika medan elektromagnetik (A dynamical theory of the electromagnetic
field), berdasarkan hasil kerja penelitiannya antara 1861 dan 1865.
c. HEINRICH
RUDOLF HERTZ
Kebenaran
Hipotesa Maxwell tentang adanya gelombang elektromagnetik pada akhirnya
dibuktikan oleh “ Heinrich Rudolf Hertz” antara tahun 1886 dan 1888, pertama
kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi
radio memiliki seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang
Hertzian), dan menemukan bahwa persamaan elektromagnetik dapat diformulasikan
ke persamaan turunan partial disebut persamaan gelombang.
Setiap muatan listrik
yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau
panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi
elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung
pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau
seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan
cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai
partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi
berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck
E
= Hν
Di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck —
6.626 × 10 −34 J·s — dan ν adalah frekuensi gelombang.
D.
Ciri atau Sifat
Gelombang Elektromagnetik
a. Perubahan
medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga
kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada
tempat yang sama.
b. Arah
medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus
terhadap arah rambat gelombang.
c. Dari
ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang
transversal.
d. Seperti
halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa
pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa
polarisasi karena termasuk gelombang transversal.
e. Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya
bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya.
f.
Gelombang elektromagnetik
dapat merambat dalam ruang hampa.
g. Laju
rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa merupakan tetapan umum dan
nilainya c = 3 x 108 m/s.
h. Arah
perambatannya tidak dibelokkan.
E.
Sumber Gelombang
Elektromagnetik
a. Osolasi
listrik
b. Sinar
matahari menghasilkan sinar inframerah
c. Lampu
merkuri menghasilkan sinar ultraviolet
d. Penembakan
elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan sinar X (digunakan
untuk rontgen)
e. Inti
atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma
F.
Spektrum Gelombang
Elektromagnetik
Spektrum
adalah sebuah kata lain yang berarti “hantu” atau bayangan hitam. Kata
Spektrum pertama kali digunakan oleh
Isaac Newton pada tahun 1671. Untuk menjelaskan bayangan sinar yang dibentuk
oleh prisma menyerupai pelangi yang berwarna warni seperti lagu anak TK
“pelangi-pelangi” yang dinamakan spektrum gelombang elektromagnetik.
Spektrum
gelombang elektromagnetik terdiri atas tujuh macam gelombang yang dibedakan
berdasarkan frekuensi serta panjang gelombang tetapi cepat rambat di ruang
hampa adalah sama. Yaitu c =3 x 108 m/s. Seperti yang sudah dibahas dalam teori
Maxwell tentang gelombang elektromagnetik. frekuensi gelombang terkecil adalah
gelombang cahaya serta panjang gelombang terbesar sedangkan frekuensi terbesar
adalah sinar gamma serta panjang gelombang terpendek.
Urutan
Spektrum Gelombang Elektromagnetik dari frekuensi besar ke frekuensi kecil /
dari panjang gelombang kecil ke panjang gelombang besar
a. Sinar
gamma( γ )
b. Sinar
Rontgen atau Sinar x
c. Sinar
ultraungu atau sinar ultraviolet
d. Sinar
tampak
e. Sinar
inframerah Atau IR
f.
Gelombang RADAR
g. Gelombang
TV
h. Gelombang
Radio
Urutan
frekuensi cahaya tampak dari besar ke kecil
1. Cahaya
ungu
2. Cahaya
nila
3. Cahaya
biru
4. Cahaya
hijau
5. Cahaya
kuning
6. Cahaya
jingga
7. Cahaya
merah
G.
Macam-Macam Spektrum
Gelombang Eletromagnetik
a. Gelombang
Radio
Gelombang radio
merupakan gelombang yang memiliki frekuensi paling kecil atau panjang gelombang
paling panjang. Gelombang radio berada dalam rentang frekuensi yang luas
meliputi beberapa Hz sampai gigahertz (GHz atau orde pangkat 9).
Gelombang ini
dihasilkan oleh alat-alat elektronik berupa rangkaian osilator (variasi dan
gabungan dari komponen Resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C)). Oleh
karena itu, gelombang radio banyak digunakan dalam sistem telekomunikasi.
Siaran TV, radio, dan jaringan telepon seluler menggunakan gelombang dalam
rentang gelombang radio ini.
Suatu sistem
telekomunikasi yang menggunakan gelombang radio sebagai pembawa sinyal
informasinya pada dasarnya terdiri dari antena pemancar dan antena penerima.
Sebelum dirambatkan sebagai gelombang radio, sinyal informasi dalam berbagai
bentuknya (suara pada sistem radio, suara dan data pada sistem seluler, atau
suara dan gambar pada sistem TV) terlebih dahulu dimodulasi.
Modulasi di
sini secara sederhana dinyatakan sebagai penggabungan antara getaran listrik
informasi (misalnya suara pada sistem radio) dengan gelombang pembawa frekuensi
radio tersebut. Penggabungan ini menghasilkan gelombang radio termodulasi.
Gelombang
inilah yang dirambatkan melalui ruang dari pemancar menuju penerima. Oleh
karena itu, kita mengenal adanya istilah AM dan FM. Amplitudo modulation (AM)
atau modulasi amplitudo menggabungkan getaran listrik dan getaran pembawa
berupa perubahan amplitudonya. Adapun frequency modulation (FM) atau modulasi
frekuensi menggabungkan getaran listrik dan getaran pembawa dalam bentuk
perubahan frekuensinya.
Gelombang dapat
dibedakan menjadi dua yaitu gelombang radio AM dan gelombang FM. Gelombang AM
dapat mencapai tempat yang jauh karena dipantulkan lapisan ionosfer.
Sedang
gelombang FM mempunyai kelebihan karena tidak terpengaruh oleh perubahan
listrik di udara sehingga suara tetap jernih.
b. Gelombang
mikro
Gelombang mikro
(mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas
3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek
pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka
makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah
yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan
ekonomis.
Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat
RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak
sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan
sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik
c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan
penerimaan.
c. Sinar inframerah
Sinar
inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang
gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan
oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter,
maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak
dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi
inframerah. Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang
bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan
sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu
dan warna benda.
d. Cahaya
tampak
Cahaya tampak
sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat
didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat
dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung
warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu)
sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah
penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.
e. Sinarultraviolet
Sinar
ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam
daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan
molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan
sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas
atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar
ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.
f.
Sinar X
Sinar X
mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat
pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai
daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan
pelat aluminium setebal 1 cm
g. Sinar gamma
Sinar gamma
mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10
cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius
jika diserap oleh jaringan tubuh.
H.
Pengelompokan
Gelombang Elektromagnetik
1.
Gelombang elektromagnetik yang bisa dilihat (dapat diindera oleh mata kita).
Cahaya
tampak (me, ji, ku, hi, bi, ni, u)
2.
Gelombang elektromagnetik yang tak tampak oleh mata.
3.
Gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi (sinar gamma dan sinar X).
4.
Gelombang elektromagnetik frekuensi rendah (gel.TV / radar , gel radio).
I.
Pengaplikasian Gelombang
Elektromagnetik dalam Kehidupan Sehari-hari
Penemuan
gelombang elektromagnetik pada akhir abad 19 merupakan cikal bakal perkembangan
tekhnologi di bidang komunikasi, kedokteran, penginderaan jarak jauh maupun
bidang industri.
a. Sinar
gamma
Banyak digunakan
dalam bidang industri pengawetan makanan, produk industri dan lain-lain.
b. Sinar
X
Sinar X dapat
menembus jaringan tubuh tetapi tidak dapat menembus tulang sehingga sinar X
sering di gunakan untuk memotret posisi tulang atau bagian tubuh yang mempunyai
kelainan.
Sinar X sangat
berperan dalam mendapatkan informasi tentang mikroskopi atom dan molekul
seperti penentuan struktur molekul menggunakan sinar X dengan panjang gelombang
yang sangat pendek. Untuk pelaksanaannya
digunakan sebuah alat yang diberi nama difraktometer sinar X.
Sinar X juga
banyak dalam uji tak merusak seperti
menentukan cacat pada hasil las. Alat
yang digunakan disebut radiogrofi sinar X.
sinar X juga dapat digunakan untuk menentukan unsur dalam suatu bahan.
Menggunakan alat XRF ( X- Ray Fluorescence )
c. Sinar
ultra violet
Sinar
ultraviolet sering digunakan pada kandungan unsure-unsur dalam suatu bahan
melalui teknik spektroskopi.
d. Sinar
tampak
Sinar tampak
adalah sinar yang dapat membantu
penglihatan manusia.
e. Sinar inframerah
Banyak di
gunakan untuk kegiatan pemotretan permukaan bum oleh pesawat udara yang terbang
tinggi atau oleh satelit. Sinar inframerah juga digunakan untuk mempelajari
setruktur molekul suatu zat menggunakan alat yang disebut spretometer
inframerah.
f.
Gelombang mikro
Gelombang mikro
dalam bentuk gelombang televisi dan gelombang radar banyak digunakan dalam
sistem komunikasi, sistem deteksi dan system pertahanan. Pada sistem radar
antena berfungsi sebagai pemancar gelombang dan sebagai penerima gelombang
pantul. Pancaran gelombang radar yang
dihasilkan berbentuk pulsa, dan jika pulsa ini mengenai sasaran maka akan
diterima pulsa pantul oleh antena radar.
Pulsa pantul dapat ditampilkan pada layar sebuah osiloskop. Jika selang waktu antara pemancar gelombang
radar dan penerima gelombang pantulnya adalah t kecepatan gelombang radar
adalah c maka jarak antara sasaran dengan radar adalah s.Gelombang radar juga
di gunakan dalam penentuan jarak bumi dan bulan.
g. Gelombang
radio
Gelombang radio banyak
dimanfaatkan dalam sarana komunikasi, membawa informasi dan berita dari stu
tempat ke tempat lain. Komunikasi dengan memanfaatkan gelombang radio dapat
menjangkau daerah yang cukup jauh dari pemancarnya.
DAFTAR
PUSTAKA
Terima kasih sudah datang ! Mohon maaf jika ada yang kurang berkenan, tolong tinggalkan komentar ya ! Terima Kasih sekali lagi !
