Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang merambat tanpa membutuhkan medium dan merupakan gelombang transversal.

Energi elektromagnetik merambat melalui beberapa karakter seperti panjang gelombang, amplitudo, kecepatan, dan frekuensi.

Energi elektromagnetik ini dilepaskan atau dipancarkan pada level yang berbeda – beda.

Jadi, semakin tinggi level energinya, maka akan semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, tapi frekuensinya akan semakin tinggi.


 

Teori Gelombang Elektromagnetik

Teori Gelombang Elektromagnetik

Dasar dari teori perambatan gelombang elektromagnetik ini pertama kali dikatakan oleh seseorang yang bernama James Clerk Maxwell pada tahun 1873.

James Clerk Maxwell ini mengemukakan teori dinamika medan elektromagnetik (A dynamical theory of the electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja penelitiannya antara tahun 1861 dan 1865.

Nah, berikut ini ada beberapa inti teori dari J.C Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik:

  • Cahaya termasuk kedalam gelombang elektromagnetik.
  • Perubahan medan listrik bisa menghasilkan medan magnet.

Jadi, teori tersebut juga didukung oleh beberapa ilmuwan seperti:

  • Heinrich Rudolph Hertz ilmuwan asal Jerman membuktikan kalo gelombang elektromagnetik yaitu gelombang tranversal. Hal ini sesuai dengan kenyataan kalo cahaya bisa menunjukkan gejala polarisasi.

  • Peter Zeeman yaitu ilmuwan asal Belanda juga menyatakan kalo medan magnet yang sangat kuat bisa berpengaruh terhadap berkas cahaya.

  • Percobaan Stark, seorang ilmuwan dari Jerman mengungkapkan kalo medan listrik yang sangat kuat bisa mempengaruhi berkas cahaya.


 

Prinsip Gelombang Elektromagnetik

Prinsip Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik ini muncul sebagai paduan daya imajinasi dan ketajaman akal pikiran yang berlandaskan keyakinan akan keteraturan dan kerapian aturan – aturan alam.

Nah, hasil – hasil dari percobaan udah mengungkapkan 3 aturan gejala kelistrikan, diantaranya yaitu:

  • Hukum Coulomb yaitu muatan listrik yang menghasilkan medan listrik yang kuat.
  • Hukum Faraday yaitu perubahan medan magnet (B) bisa menimbulkan medan listrik (E).
  • Hukum Biot-Savart yaitu aliran muatan (arus) listrik yang menghasilkan medan magnet disekitarnya.

 

Sifat – Sifat Gelombang Elektromagnetik

Sifat - Sifat Gelombang Elektromagnetik

Bentuk dari gelombang elektromagnetik ini hampir sama dengan bentuk gelombang transversal pada umumnya.

Tapi, gelombang ini ada suatu muatan energi listrik dan magnetik yang mana pada medan listrik (E) itu selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) yang pada (E) dan (B), itu menuju ke arah gelombang.

Bentuk gelombang elektromagnetik ini membawa muatan energi elektromagnetik tanpa mempunyai suatu media rambat.

Ada beberapa sifat yang ada pada gelombang elektromagnetik, diantaranya sebagai berikut:

  • Tidak memerlukan sebuah media rambat.
  • Termasuk itu gelombang transversal dan juga mempunyai sifat yang sama seperti gelombang transversal.
  • Tidak membawa massa, tapi membawa energi.
  • Enegi yang dibawa sebanding dengan besar frekuensi gelombang.
  • Medan listrik (E) itu selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) dan sefase.
  • Gelombang elektromagnetik ini mempunyai momentum.
  • Dibagi menjadi beberapa jenis, dan juga tergantung pada frekuensinya (atau panjang gelombangnya).

 

Ciri – Ciri Gelombang Elektromagnetik

Ciri - Ciri Gelombang Elektromagnetik

Dibawah ini ada ciri-ciri pada gelombang elektromagnetik, yaitu:

  • Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi pada saat yang bersamaan.
  • Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.
  • Kuat medan listrik dan magnet besarnya berbanding lurus satu dengan yang lainnya, yaitu menurut hubungan E = c.B
  • Arah perambatan gelombang elektromagnetik selalu tegak lurus arah medan listrik dan medan magnet.
  • Gelombang elektromagnetik bisa merambat dalam ruang hampa.
  • Gelombang elektromagnetik bisa merambat dengan laju yang cuma bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnet medium.
  • Laju rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa merupakan tetapan umum dan nilainya c = 3 x 108 m/s.
  • Gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal.
  • Gelombang elektromagnetik bisa mengalami proses pemantulan, pembiasan, polarisasi, interferensi dan difraksi (lenturan).

 

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya, yang sering disebut dengan spektrum elektromagnetik.

Gelombang elektromagnetik ini meliputi cahaya, sinar X, mikro gelombang, gelombang radio, sinar gamma dan lainnya. Berbagai gelombang elektromagnetik ini cuma berbeda dalam panjang gelombang dan frekuensinya aja.

Seperti gambar diatas, jenis spektrum elekrtomagnetik yang umumnya berhubungan dengan berbagai interval frekuensi dan panjang gelombang.

Interval tersebut sering gak terdefinisikan secara benar dan juga kadang – kadang tumpang – tindih.

Contohnya: Gelombang elektromagnetik yang kira-kira 0,1 nm, biasanya disebut sinar X. Tapi, kalo gelobang ini berasal dari radioaktivitas nuklir, maka disebut dengan sinar gamma.

Mata manusia itu peka terhadap radiasi atau gelombang elektromagnetik dari kira-kira 400-500 nm (nanometer), suatu jangka yang disebut dengan cahaya tampak.

Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang sedikit kurang dari gelombang cahaya tampak disebut dengan sinar ultraviolet yang umumnya berasal dari matahari.

Dan gelombang dengan panjang gelombang yang sedikit lebih panjang dari pada gelombang cahaya tampak, maka disebut dengan gelombang inframerah.

Jadi, gak ada batas pada panjang gelombang elektromagnetik atau semua panjang gelombang (atau frekuensi) secara teoritis mungkin.


 

Jenis – Jenis Gelombang Elektromagnetik

Jenis - Jenis Gelombang Elektromagnetik

Ada 3 jenis – jenis dari sebuah gelombang elektromagnetik, diantaranya yaitu sebagai berikut:

1. Gelombang Radio

Gelombang radio yaitu satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentuk saat objek bermuatan listrik dari gelombang osilator (gelombang pembawa) dimodulasi dengan gelombang audio pada frekuensi yang ada dalam frekuensi gelombang radio (RF) pada suatu spektrum elektromagnetik.

Dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan cara osilasi elektrik ataupun magnetik.

 

2. Gelombang Mikro (Micro Wave)

Gelombang Mikro (Micro Wave) yaitu gelombang elektromagnetik dengan frekuensi super tinggi (Super High Frequency) yaitu diatas 3 GHz (3×109 Hz).

Kalo gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut.

Lalu, kalo makanan menyerap radiasi gelombang mikro, makanan tersebut jadi panas dan masak dalam waktu singkat. Proses ini, yang dimanfaatkan dalam oven microwave.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada radar. Radar dipakai buat mencari dan menentukan jejak suatu benda dengan gelombang mikro dengan frekuensi sekitar 1010 Hz.

 

3. Gelombang Inframerah (Infra Red)

Inframerah yaitu suatu radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio.

Namanya, berasal dari bahasa Latin yaitu infra atau bawah. Merah yaitu sebuah warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang.

Radiasi inframerah ini mempunyai jangkauan tiga order dan juga mempunyai sebuah panjang gelombang itu antara 700 nm sampai 1 mm.


 

Contoh Spektrum Elektromagnetik

Contoh Spektrum Elektromagnetik

1. Gelombang Radio

Gelombang radio dimanfaatkan buat mentransmisikan sinyal pada jarak yang sangat jauh.

Contohnya: Gelombang radio dipakai oleh stasiun TV, Radio, dan lainnya buat mentransmisikan sinyal komunikasi.

Selain itu, gelombang radio juga dipakai oleh radar buat pencitraan satelit ke bumi dalam pembuatan peta 3 dimensi.

 

2. Gelombang Mikro

Gelombang mikro mempunyai panjang gelombang yang berorde beberapa centimeter dan frekuensi yang mendekati frekuensi resonansi alami molekul air dalam zat padat dan cair.

Saat gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut.

Contohnya: Gelombang mikro yang dipakai dalam microwave (oven) dan pada pesawat radar.

 

3. Sinar Inframerah

Sinar inframerah gak bisa dilihat, tapi bisa terdeteksi diatas spektrum cahaya merah yang biasanya dipakai buat memindahkan satu bentuk enegi yang gak terlalu besar.

Contohnya: Pada remote dalam mentransisikan data dalam bentuk energi.

Pemanfaatannya:

  • Buat terapi fisik, menyembuhkan penyakit cacar dan encok.
  • Buat fotografi pemetaan sumber daya alam, mendeteksi tanaman yang tumbuh di bumi dengan detail.
  • Buat fotografi diagnosa penyakit.
  • Dipakai pada remote control berbagai peralatan elektronik (alarm pencuri).
  • Mengeringkan cat kendaraan dengan cepat pada industri otomotif.
  • Pada bidang militer dibuat teleskop inframerah yang dipakai melihat di tempat yang gelap atau berkabut.
  • Sinar infra merah dibidang militer dimanfaatkan satelit buat memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan.

 

4. Sinar Cahaya atau Tampak

Mempunyai spektrum elektromagentik yang bisa terdeteksi oleh mata manusia.

Contohnya: Penggunaan laser dalam serat optik pada bidang kedokteran dan telekomunikasi.

Spektrum warna cahaya berdasarkan urutan kenaikan panjang gelombang adalah:

  • Ungu (390nm – 455nm)
  • Biru (455nm – 492nm)
  • Hijau (492nm – 577nm)
  • Kuning (577nm – 597nm)
  • Jingga (597nm – 622nm)
  • Merah (622nm – 780nm)

 

5. Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m dan gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik.

Sumber utama pemancar sinar ultraviolet merupakan matahari.

Pemanfaatannya:

  • Buat proses fotosintesis pada tumbuhan.
  • Membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia.
  • Dengan peralatan khusus bisa dipakai buat membunuh kuman penyakit, menyucihamakan ruangan operasi rumah sakit berikut instrumen – instrumen pembedahan.
  • Buat memeriksa keaslian tanda tangan di bank – bank.

 

6. Sinar X

Biasanya dimanfaatkan dalam bidang kedokteran buat menerawang/melihat organ dalam tubuh seperti tulang dan bisa juga dimanfaatkan buat menganalisis struktur kristal.

 

7. Sinar Gamma

Sinar gamma mengandung frekuensi paling tinggi dan daya tembus yang paling besar. Salah satu penggunaan sinar gamma fungsinya buat mensterilkan peralatan medis.

Pemanfaatannya:

  • Dimanfaatkan dunia kedokteran buat terapi kanker.
  • Dimanfaatkan buat sterilisasi peralatan rumah sakit.
  • Buat sterilisasi makanan, bahan makanan kaleng.
  • Buat pembuatan varietas tanaman unggul tahan penyakit dengan produktivitas tinggi.
  • Buat mengurangi populasi hama tananaman (serangga).
  • Buat medeteksi keretakan /cacat pada logam (seperti kegunaan sinar X juga).
  • Buat sistem perunut aliran suatu fluida (misalnya aliran PDAM), mendeteksi kebocoran.

 

 

Bahaya Pemanfaatan

Bahaya Pemanfaatan

Berikut, dibawah ini ada beberapa bahaya yang ditimbulkan dari pemanfaatannya yaitu:

  • Pulsa microwaves bisa menimbulkan efek stres pada kimia syaraf otak.
  • Radiasi HP bisa mengacaukan gelombang otak, menyebabkan sakit kepala, kelelahan, dan hilang memori. Pemakaian HP bisa memicu terjadinya kanker otak.
  • Dampak negatif Wi-Fi sehubungan dengan radiasi elektromagnetik, seperti keluhan nyeri di bagian kepala, telinga, tenggorokan, dan beberapa bagian tubuh lain kalo ada didekat dengan peralatan elektronik atau menara pemancar.

 

 

Rumus Gelombang Elektromagnetik

Rumus Gelombang Elektromagnetik

Keterangan:

  • c = Cepat rambat gelombang elektromagnetik (m/s)
  • µ0 = Permeabilitas vakum = 4 π x 10-7 WbA-1 m-1
  • e0 = Permitivitas vakum = 8,85 x 10-12 C2 N-1 m-2

 

 

Contoh Soal Gelombang Elektromagnetik

Contoh Soal Gelombang Elektromagnetik

1.Gelombang elektromagnetik dalam suatu medium memiliki kelajuan 2,8 x 108 m/s. Jika permitivitas medium 12,76 x 10–7 wb/Am, tentukan permeabilitas medium tersebut.

Jawaban:

Diketahui:

  • c = 2,8 x 108 m/s,
  • ε = 12,76 x 10–7 wb/Am.

Ditanya: Permeabilitas medium?

Dijawab:

Dengan menggunakan persamaan Maxwell, maka diperoleh:

Jawaban dari Soal Gelombang Elektromagnetik

Jadi, hasil yang diperoleh adalah 2,7 x 10–3 wb/Am

Gimana nih pembahasan mengenai Gelombang Elektromagnetik? Paham kan? Semoga bisa membantu ya pembahasan kali ini!

Avatar
Aditya Rangga

Pelajar yang insyaallah tidak pelit ilmu

Update : 21 Maret 2020 - Published : 21 Maret 2020

       

Tinggalkan komentar