GELOMBANG ELEKTOMAGNETIK

Gelombang elektromagnetik adalah gerak gelombang yang tidak memerlukan medium perantara dalam perambatannya.
 

TEORI MAXWELL TENTANG GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1.    Muatan medan listrik dapat menghasilkan medan listrik di sekitarnya, yang besarnya diperlihatkan oleh hukum Coulomb

2.    Arus listrik atau muatan yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet di sekitarnya yang besar dan arahnya ditunjukan oleh hukum Bio-Savart atau hukum Ampere

3.    Perubahan medan magnetik dapat menimbulkan GGL induksi yang dapat menghasilkan medan listrik dengan aturan yang diberikan oleh hukum Induksi Faraday.

PERCOBAAN HERTZ TENTANG GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah :

1.    Dapat merambat diruang hampa

2.    Merupakan gelombang trasversal

3.    Dapat mengalami polarisasi

4.    Dapat mengalami pemantulan (refleksi)

5.    Dapat mengalami pembiasan (refraksi)

6.    Dapat mengalami interferensi

7.    Dapat mengalami lenturan atau hamburan (difraksi)

8.    Merambat dalam arah lurus

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Urutan spektrum gelombang elektromagnetik diurutan mulai dari frekuensi terkecil hingga frekuensi terbesar adalah :

1. Gelombang radio
2. Gelombang televisi
3. Gelombang mikro (radar)
4.  Sinar inframerah
5. Sinar tampak
6. Sinar ultraviolet
7. Sinar –X
8.  Sinar gamma

1.      GELOMBANG RADIO

Gelombang radio adalah suatu rangkaian elektronika yang biasanya disebut dengan isolator dapat dipancarkan dan diterima dengan menggunakan alat yang disebut antena.

Karakteristik         :

a.     Panjang gelombang radio frekuensi terentang dari beberapa km sampai 0,3 m

b.     Memiliki frekuensi paling kecil, yaitu terentang sekitar beberapa Hz sampai 10⁹ Hz

c.      Gelombang ini dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer sehingga dapat mencapai tempat-tempat yang jauh

d.     Energi foton bergerak dari sekitar 0 sampai 10^-5 eV

 Berdasarkan sistem modulatornya, gelombang radio dibagi menjadi     :

a.  Gelombang AM (Amplitudo Modulasi)

Adalah gelombang yang menggunakan frekuensi rendah dan dapat dipantulkan lapisan ionosfer sehinggan dapat mencapai tempat-tampat jauh.

b.  Gelombang FM (Frekuensi Modulasi)

Adalah gelombang yang menggunakan frekuensi tinggi (VHF) sehingga tidak dapat mencapai tempat-tempat jauh.

       Kegunaan gelombang radio  :

a.     Digunakan pada sistem siaran televisi dan radio serta perangkat elektronik yng menghasilkan isolasi listrik.

b.     Sebagai alat komunikasi serta pembawa informasi dari suatu tempat ke tempat lain.

c.      Radar satelit komunikasi dan telepon.

d.     Penelitian luar angkasa.

2.      Gelombang Televisi

Gelombang TV merupakan gelombang FM yaitu VHF dan UHF.

Gelombang televisi merambat secara lurus dan tidak dipantulkan oleh lapisan atmosfer, sehingga mempunyai jangkauan yang sempit, maka untuk menangkap siaran televisi dari suatu pemancar diperlukan antena dan untuk mencapai daerah – daerah yang jauh, maka diperlukan stasiun pemancar penghubung.

3.    Gelombang Mikro (Microwave)

Karakteristik :

a.     Panjang gelombangnya terentang dari  0,3 m sampai 10ˉ² m.

b.     Frekuensinya terentang dari 10⁹ Hz sampai 3. 10ˡˡ Hz.

c.      Energi foton bergerak antara 10⁻⁵ elektronvolt sampai 10⁻² elektrovolt

d.     Daerah gelombang mikro ditandai sebagai UHF.

e.      Mudah dipantulkan oleh benda berukuran beberapa meter

f.       Gelombang mikro dapat menembus lapisan inosfer sehingga banyak digunakan untuk komunikasi antar benua dengan bantuan satelit.

g.     Menimbulkan efek panas jika berinteraksi dengan materi

Manfaat gelombang mikro    :

a.     Memasak makanan pada microwave oven.

Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, makanan menjadi panas dan masak dalam waktu singkat.

b.     Dimanfaatkan pada radar.

Radar digunakan untuk mencari dan menentukan jejak suatu benda dengan gelombang mikro dengan frekuensi tertentu.

c.      Digunakan dalam analisis struktur atom & molekul

d.     Banyak digunakan dalam sistem deteksi dan sistem pertahanan

e.      Untuk komunikasi antar benua dengan bantuan satelit

4.    Inframerah

Sinar infamerah adalah sinar dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda dipanaskan.

Karakteristik :

a.     Frekuensinya antara 3 x 10¹¹ Hz sampai 4 x 10¹⁴Hz.

b.     Batas panjang gelombangnya antara 10^-3 m sampai 7,8 x 10^-7 m

c.      Tidak dapat dideteksi oleh mata

d.     Tidak dihamburkan oleh partikel udara

Manfaat inframerah      :

a.        Untuk penelitian stuktur atom

b.        Pengindraan jarak jauh

c.         Pemotretan rahasia.

d.        Untuk keperluan pemetaan sumber alam

e.         Kedokteran : Pemanasan untuk terapi medis pada penyakit encok, saraf dan lain-lain dan untuk diagnosa penyakit.

f.          Pemotretan permukaan bumi yang tertutup kabut

g.        Militer : Meneropong daerah gelap

h.       Industri : Pemanasan cat

i.          Pemadam kebakaran : Mencari korban dalam kabut/asap

j.          Elektronika : Remote kontrol

5.    Cahaya atau Spektrum Tampak

Cahaya adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi  oleh  mata manusia.

Karakteristik :

a.     Panjang gelombangnya antara 7,8 x 10^-7 m sampai 3,8 x 10^-7 m.

b.     Frekuensinya antara 4 x 10¹⁴ Hz sampai 8 x 10¹⁴ m.

c.      Dihasilkan oleh atom dan molekul sebagai perubahan internal gerakan elektron.

d.     Perbedaan frekuensi cahaya menimbulkan spektrum warna cahaya.

e.      Cahaya disebut gelombang monokromatis karena mempunyai spektrum warna (merah-jingga-kuning-hijau-biru-nila-ungu)

f.       Digunakan untuk membantu penglihatan

 

Panjang gelombang dan frekuensi spektrum warna pada cahaya :

Warna	Panjang gelombang x 10-7 (m)	Frekuensi x 1014 (Hz)
Ungu	3,90 – 4,55	7,69 – 6,59
Biru	4,55 – 4,92	6,59 – 6,10
Hijau	4,92 – 5,77	6,10 – 5,20
Kuning	5,77 – 5,97	5,20 – 5,03
Jingga	5,97 – 6,22	5,03 – 4,82
Merah	6,22 – 7,80	4,82 – 3,84

6.    Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet adalah adalah sinar yang datang dari matahari berupa radiasi ultraviolet memiliki energi yang cukup kuat dan dapat mengionisasi atom-atom yang berada di lapisan atmosfer.

Ciri – ciri      :

a.     Frekuensi antara 10¹⁵ sampai 10¹⁶ Hz

b.     Panjang gelombangnya antara 3,8 x 10^-7 sampai 6 x 10^-10

c.      Dapat menyebabkan kanker kulit, katarak dan menurunkan imun tubuh, menurunkan produksi ganggang

d.     Matahari merupakan sumber utama dari gelombang ultraviolet.

Untuk melindungi bumi dan makluk hidup dari bahaya ultraviolet yang dipancarkan oleh matahari, maka pada atmosfer bumi terdapat lapisan ozon (O₃) yang dapat menyerap radiasi ultraviolet.

Manfaat sinar ultraviolet        :

a.     Mempunyai energi kimia bermanfaat untuk :

·          Memendarkan benda

·          Menghitamkan plat film

·          Membunuh kuman

b.     Untuk data forensik : keaslian dokumen

c.      Dapat mengubah molekul sterol dari pro vitamin D menjadi vitamin D

7.    Sinar – X

Sinar – X adalah radiasi elektromagnetik yang dihasilkan dari penembakan atom-atom dengan partikel-partikel yang memiliki energi kuantum tinggi.

Ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen. Oleh karena itu sering disebut sinar rontgen.

Karakteristik :

a.     Sinar-X merambat menurut garis lurus

b.     Sinar-X dapat menghitamkan pelat film sama seperti cahaya tampak

c.      Sinar-X dapat mengionkan gas

d.     Sinar-X dapat menembus logam-logam tipis

e.      Sinar-X tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet. Jadi sinar-X tidak mengandung muatan listrik

f.       Sinar-X dipancarkan ketika katode menumbuk logam

g.     Sinar-X dapat mengeluarkan electron-elektron foto dari permukan logam yang ditumbuknya

h.    Mempunyai daya tembus yang kuat

i.       Frekuensi 10¹⁶ – 10²⁰ Hz

j.       Panjang gelombangnya antara 10^-12 m sampai 10^-8 m

Manfaat        :

a.     Dapat menghitamkan plat film

b.     Digunakan untuk foto bagian dalam tubuh dalam diagnosa

c.      Digunakan dalam CT Scan

d.     Dapat membunuh sel sehingga dapat memicu keganasan

e.      Untuk memotret posisi tulang atau bagian tubuh lain yang mempunyai kelainan (Rontgen)

f.       Untuk menemukan cacat pad alas dan bungkus logam

g.     Untuk melihat bagian dalam patung yang tidak terlihat dari luar

       Kelemahan sinar – X     :

a.     Jaringan sel – sel manusia dapat rusak jika terkena sinar x terlalu lama

b.     Pada dosis tertentu pada wanita hamil, paparan sinar x dapat menyebabkan keguguran / cacat pada janin

8.    Sinar Gamma

Sinar Gamma adalah sinar yang dihasilkan oleh atom yang meta stabil.

Karakteristik :

a.  Mempunyai daya tembus yang sangat besar

b.  Frekuensi 10²⁰ – 10²⁵ Hz

Manfaat:

a.     Sterilisasi makanan

b.     Membunuh sel kanker

c.      Bidang industri untuk mengontrol ketebalan

d.     Mendeteksi keretakan logam

e.      Kedokteran untuk terapi dan diagnosis

f.       Pertanian untuk membuat bibit unggul

g.     Teknik nuklir untuk membuat radioisotop