Gelombang Elektromagnetik

Untuk pembahasan kali ini kami akan mengulas mengenai Gelombang Elektromagnetik yang dimana dalam hal ini meliputi pengertian, spektrum, sifat dan manfaat, untuk lebih memahami dan mengerti simak ulasan dibawah ini.

Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat tanpa memerlukan medium dan merupakan gelombang transversal. Namun gelombang elektromagnetik merupakan gelombang medan, bukan gelombang mekanik (materi). Pada gelombang elektromagnetik,medan listrik E selalu tegak lurus arah medan magnetik B dan keduanya tegak lurus arah rambat gelombang. Gangguan gelombang elektromagnetik terjadi karena medan listik dan medan magnet, oleh karena itu gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang vakum.

Gelombang elektromagnetik berasal dari matahari dan angkasa:

1. Peralatan elektronik,
2. Pemancar radio/TV,
3. Satelit, monitor TV,
4. Komputer,
5. Kilat,
6. Bahan radioaktif,
7. Alat Rontgen,
8. Bara api
9. Blok mesin yang panas.

Secara umum dapat dikatakan gelombang elektromagnetik muncul dari partikel bermuatan yang dipercepat (bergetar, perputar, diperlambat dan dipercepat).

Baca Juga Artikel yang Mungkin Terkait : Penjelasan Ciri-Ciri Gelombang Beserta Sifat-Sifatnya

Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu:

• Panjang gelombang/wavelength, adalah jarak antara dua puncak.
• Frekuensi, adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titk dalam satu putaran waktu.
• Amplitude/amplitude, adalah tinggi gelombang.

Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik.

Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.

Konsep Gelombang Elektromagnetik

Ada tiga aturan penting yang mendasari munculnya konsep gelombang elektromagnetik.

• Muatan listrik menghasilkan medan listrik di sekitarnya dengan kuat yang dilukiskan oleh hukum
• Aliran muatan (arus) listrik menghasilkan medan magnet di sekitarnya dengan kuat yang dilukiskan oleh hukum Biot-savart.
• Perubahan medan magnet menghasilkan medan listrik dengan aturan seperti dilukiskan oleh hukum induksi

James Clark Maxwell (1831 – 1879) terdorong untuk melengkapi aturan- aturan tersebut di atas sebab ia yakin bahwa aturan-aturan alam ini mestinya sederhana dan rapi.

Maxwell berpikir “Kalau perubahan medan magnet menghasilkan medan listrik, mengapa perubahan medan listrik tidak menghasilkan medan magnet?”

Baca Juga Artikel yang Mungkin Terkait : Pengertian, Fitur Dan 6 Macam Gelombang Menurut Dasar Ukurannya

Menurut aturan Faraday, perubahan medan magnet B menghasilkan medan listrik E yang arahnya tegak lurus B dan besarnya bergantung pada laju perubahan B terhadap waktu.

Dengan aturan Faraday tersebut Maxwell meyakini perubahan medan listrik E akan menghasilkan medan magnet B yang tegak lurus E dan besarnya bergantung pada laju perubahan E terhadap waktu.

Keyakinan Maxwell ini dikemukakan pada tahun 1864 sebagai hipotesis karena tidak mudah untuk ditunjukkan dengan percobaan. Sebagai gambaran untuk membuktikan hipotesis Maxwell perhatikan uraian berikut.

Gambar 6.2 menyatakan dua bola isolator yang satu diberi muatan positif dan yang lain muatan negatif. Kedua bola diikatkan pada pegas. Jika kedua bola digetarkan, maka jarak kedua muatan itu berubah-ubah terhadap waktu.

Perubahan jarak kedua muatan menunjukkan perubahan medan listrik yang ditimbulkan. Dengan perubahan medan listrik ini, Maxwell meyakini akan terjadi medan magnet. Medan magnet yang terjadi akan mengalami perubahan terhadap waktu.

Kita tahu bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik. Perubahan-perubahan medan magnet dan medan listrik itu terjadi secara berkala dan berantai yang menjalar ke segala arah.

Karena perubahan berkala yang menjalar lazimnya disebut dengan gelombang, maka gejala tersebut dapat dinamakan gelombang eletromagnetik. Penggambaran perambatan gelombang elektomagnetik seperti tampak pada gambar 6.3 berikut.

Dari gambar 6.3 terlihat besar medan listrik berubah-ubah (ditunjukkan oleh simpangan gelombang E) dan besar medan magnet juga berubah-ubah (ditunjukkan oleh simpangan gelombang B).

Baca Juga Artikel yang Mungkin Terkait : “Listrik Dinamis” Pengertian & ( Rumus – Contoh )

Berapakah kecepatan merambat gelombang elektromagnetik?

Maxwell ternyata tidak hanya meramalkan adanya gelombang elektro- magnetik, tetapi ia juga mampu menghitung kecepatan merambat gelombang elektomagnetik.

Menurut perhitungan, kecepatan merambat (C) dari gelombang ini hanya bergantung pada dua besaran yaitu permitivitas listrik eo dan permeabilitas magnet mo menurut hubungan:

Jika harga itu dimasukkan dalam persamaan di atas, diperoleh: C = 3 x 108 m/s

Betapapun indahnya hipotesis Maxwell namun tetap tidak akan diterima sebelum ada eksperimen yang sanggup menguji kebenaran ramalan-ramalannya.

Setelah beberapa tahun Maxwell meninggal dunia, Heinrich Rudolfh Hertz (1857 – 1894), seorang fisikawan Jerman, untuk pertama kali berhasil melakukan eksperimen yang dapat menunjukkan gejala perambatan gelombang elektromagnetik.

---

Dalam percobaannya, sebagai penghasil gelombang digunakan alat yang serupa dengan induktor Ruhmkoff. Perhatikan gambar 6.5 di bawah ini.

Jika P digetarkan, maka terjadi getaran pada rangkaian kawat Q yang nampak sebagai loncatan bunga api di A. Jika kawat B yang tidak bermuatan didekatkan dengan A ternyata di B terjadi juga loncatan bunga api. Ini menun- jukkan bahwa ada pemindahan energi (perambatan) elektromagnetik dari A ke B.

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum adalah sebuah kata lain yang berarti 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 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 didalam 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.

Baca Juga Artikel yang Mungkin Terkait : “Listrik Statis” Pengertian & ( Konsep Dasar – Contoh – Rumus )

Urutannya adalah:

• Gelombang radio dan televisi
• Gelombang mikro
• Infra red
• Cahaya tampak
• Ultrviolet
• Sinar gamma

Urutan dari atas ke bawah adalah frekuensi makin besar serta panjang gelombang makin pendek karena frekuensi dan panjang gelombang berbanding terbalik.

1. Gelombang Radio

Gelombang ini memiliki panjang sekitar 10³ meter dengan frekuensi sekitar 10⁴ Hertz. Sumber gelombang ini berasal dari rangkaian oscillator elektronik yang bergetar. Rangkaian oscillator tersebut terdiri dari komponen resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C). Spektrum gelombang radio dimanfaatkan manusia untuk teknologi radio, televisi, dan telepon.

2. Gelombang Mikro

Gelombang ini memiliki panjang sekitar 10^-2 meter dengan frekuensi sekitar 10⁸ hertz. Gelombang ini dihasilkan oleh tabung klystron, kegunaanya sebagai penghantar energy panas.

Salah satu contoh penggunaan gelombang micro yaitu pada oven microwave yang berupa efek panas untuk memasak. Gelombang micro dapat mudah diserap oleh suatu benda dan juga menimbulkan efek pemanasan pada benda tersebut. Selain itu, gelombang micro juga dapat digunakan untuk mesin radar.

3. Gelombang Infra Merah

Gelombang ini memiliki panjang sekitar 10^-5 meter dengan frekuensi sekitar 10¹² hertz. Gelombang infra merah dihasilka ketika molekul electron bergetar karena panas, contohnya tubuh manusia dan bara api. Manfaat kegunaan lain yaitu untuk remote TV dan transfer data di ponsel.

4. Gelombang Cahaya Tampak

Sesuai namanya, spketrum ini berupa cahaya yang dapat ditangkap langsung oleh mata manusia. Gelombang ini memiliki panjang 0.5×10^-6 meter dengan frekuensi 10¹⁵ hertz.

Dan  gelombang cahaya tampak sendiri terdiri dari 7 macam yang disebut warna. Jika diurutkan dari yang paling besar frekuensinya adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

5. Gelombang Ultra Violet

Gelombang UV memiliki panjang 10^-8 meter dengan frekuensi 10¹⁶ hertz. Gelombang ini berasal dari matahari dan juga dapat dihasilkan oleh transisi elektron dalam orbit atom, busur karbon, dan lampu mercury.

Fungsi UV dapat bermanfaat dan dapat berbahaya bagi manusia. Salah satu contoh fungsi sinar UV adalah sebagai detector untuk membedakan uang asli dan uang palsu.

6. Gelombang Sinar X

Gelombang ini memiliki panjang 10^-10 meter dan memiliki frekuensi 10¹⁸ hertz. Gelombang sinar X sering disebut juga dengan sinar rontgen, karena gelombang ini banyak dimanfaatkan untuk kegiatan rontgen di rumah sakit.

Baca Juga Artikel yang Mungkin Terkait : Cepat Rambat Bunyi

7. Gelombang Sinar Gamma

Gelombang ini memilik panjang 10^-12 meter dengan frekuensi 10²⁰ hertz. Dihasilkan dari peristiwa peluruhan radioaktif atau inti atom yang tidak stabil.

Gelombang sinar gamma merupakan gelombang yang memiliki frekuensi paling besar dan serta panjang gelombang terkecil. Sehingga daya tembusnya sangat besar, bahkan bisa menembus plat besi.

Salah satu fungsi dari sinar gamma yaitu dapat digunakan dalam kedokteran sebagai pembunuh sel kanker dan sterilisasi alat-alat kedokteran.

Sifat Gelombang Elektromagnetik

Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan, Hertz berhasil mengukur bahwa radiasi gelombang elektromagnetik frekuensi radio (100 MHz) yang dibangkitkan memiliki kecepatan rambat sesuai dengan nilai yang diramalkan oleh Maxwell.

Di samping itu, eksperimen Hertz ini juga menunjukkan sifat-sifat gelombang dari cahaya, yaitu pemantuan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan polarisasi.

Dengan demikian, hipotesis Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik telah terbukti kebenarannya melalui eksperimen Hertz.

Baca Juga Artikel yang Mungkin Terkait : Pengertian Dan Macam Jenis Serta Efektifitas Distilasi Dalam Ilmu Pendidikan IPA

Dari uraian ini, dapat ditulis sifat-sifat gelombang elektromagnetik yaitu:

1. Dapat merambat dalam ruang hampa,
2. Merupakan gelombang transversal,
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.Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan Maxwell, kecepatan gelombang elektromagnetik diruang hampa adalah sebesar 3 x 10⁸ m/s yangnilainya sama dengan laju cahaya terukur.

Sumber Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik dapat ditimbulkan dari berbagai sumber, yaitu:

1. Osilasi listrik.
2. Sinar matahari, menghasilkan sinar infra merah.
3. Lampu merkuri, menghasilkan ultra violet.
4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam, menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen).
5. Inti atom yang tidak stabil, menghasilkan sinar gamma

Sinar matahari menghasilkan gelombang elektromagnetik, diantaranya sinar infra red yang dapat dimanfaatkan untuk mempelajari stuktur atom.

• Penembakan electron dalam tabung hampa

Sekeping logam ditembak dengan electron yang berkecepatan tinggi menghasilkan   sejenis sinar, yang kemudian dinamai sinar x.

• Inti atom yang tidak stabil

Inti atom yang tidak stabil akan memancarkan partikel-partikel sehingga menjadi unsur lain. Dalam peristiwa peluruhan sering diiringi oleh pemancaran gelombang elektromagnetik, diantaranya sinar gamma ( λ).

Sinar ini tidak bermuatan sehingga tidak mengalami pembelokan saat melewati daerah bermedan listrik. Serta memiliki energy yang sangat besar.

Manfaat Gelombang Elektromagnetik

Berikut ini terdapat beberapa manfaat gelombang elektromagnetik, diantaranya adalah:

1. Gelombang Radio (MF dan HF)

Untuk komunikasi radio memanfaatkan sifat gelombang MF dan HF yang dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer hingga dapat mencapai tempat yang jauh.

2. Gelombang Radio (UHF dan VHF)

Untuk komunikasi satelit dengan memanfaatkan sifat gelombang UHF dan VHF yang dapat menembus lapisan atmosfer, hingga dapat mencapai satelit.

3. Gelombang Mikro

• Untuk pemanasan microwave dan Untuk komunikasi radar.

• Untuk menganalisa struktur otomik dan molekul.

• Dapat digunakan mengukur kedalaman laut.

• Digunakan pada rangkaian televisi.

4. Sinar Inframerah

• Untuk terapi fisik, menyembuhkan penyakit encok.

• Untuk fotografi pemetaan sumber daya alam, mendeteksi tanaman yang tumbuh dibumi.

• Untuk diagnose penyakit.

5. Sinar Tampak

• Membantu penglihatan mata manusia.

• Salah satu aplikasi dari sinar tampak adalah penggunaan sinar leaser dalam serat optik pada  bidang Telkom.

6. Sinar  Ultraviolet

• Untuk proses fotosintesis pada bank.

• Membantu pertumbuhan vitamin D pada manusia dan Dengan peralatan khusus, dapat membunuh kuman penyakit.

7. Sinar X (Sinar Rongten)

Dimanfaatkan dibidang kesehatan kedokteran untuk memotret organ-organ dalam tubuh, jantung, paru-paru, melihat organ dalam tanpa pembedahan, toto rongten.

8. Sinar Gamma

• Dimanfaatkan dunia kedokteran untuk terapi kanker.

• Dimanfaatkan untuk sterilisasi peralatan rumah sakit.

• Untuk mengurangi populasi hama tanaman ( serangga).

Bahaya dalam Pemanfaatan Sinar Elektromagnetik

Berikut ini terdapat beberapa bahaya dalam pemanfaatan sinar elektromagnetik, diantaranya adalah:

1. Pada tumbuhan, radiasi UV-B dapat menyebabkan pertumbuhan berbagai jenis tanaman menjadi lambat dan beberapa bahkan menjadi kerdil. Sebagai akibatnya, hasil panen sejumlah tanaman budidaya akan menurun serta tanaman hutan menjadi rusak.
2. Pulsa microwaves dapat menimbulkan efek stres pada kimia syaraf otak.
3. Apabila terjadi lubang ozon, maka sinar UV, khususnya yang jenis UV tipe B yang memiliki panjang gelombang 290 nm, yang menembus ke permukaan bumi dan kemudian mengenai orang, dapat menyebabkan kulit manusia tersengat, merubah molekul DNA, dan bahkan bila berlangsung menerus dalam jangka lama dapat memicu kanker kulit, termasuk terhadap mahluk hidup lainnya.
4. Radiasi HP dapat mengacaukan gelombang otak, menyebabkan sakit kepala, kelelahan, dan hilang memori, pemakaian HP bisa menyebabkan kanker otak.
5. Beberapa efek negatif yang bisa muncul sebagai akibat radiasi HP antara lain kerusakan sel saraf, menurunnya atau bahkan hilangnya konsentrasi, merusak sistem kekebalan tubuh, meningkatkan tekanan darah, hingga gangguan tidur dan perubahan aktivitas otak.
6. Sebagian besar garis-garis wajah dan kerut/keriput disebabkan oleh pemaparan berlebihan terhadap sinar UV, baik UVA yang bertanggung jawab atas noda gelap, kerut/keriput, dan melanoma maupun UVB yang bertanggung jawab atas kulit terbakar dan karsinoma.
7. Dampak negatif wi-fi sehubungan dengan radiasi elektromagnetik: keluhan nyeri di bagian kepala, telinga, tenggorokan dan beberapa bagian tubuh lain bila berada dekat dengan peralatan elektronik atau menara pemancar.

Bahaya Gelombang Elektromagnetik

Berikut ini terdapat beberapa bahaya gelombang elektromagnetik, diantaranya adalah:

1. Dapat menyebabkan kanker kulit (Sinar ultraviolet).
2. Dapat menyebabkan katarak mata(Sinar ultraviolet).
3. Dapat menghitamkan warna kulit (Sinar ultraviolet).
4. Dapat melemahkan sistem kekebalan tubuh (Sinar ultraviolet).
5. Dapat menyebabkan kemandulan (Sinar gamma)

Contoh Soal Gelombang Elektromagnetik

1. Pesawat radar digunakan untuk mendeteksi pesawat udara yang Ternyata pesawat radar dapat menangkap gelombang radarnya setelah dipantulkan oleh pesawat udara dalam waktu 0,1 sekon. Berapakah jarak pesawat radar dan pesawat udara saat itu?

Penyelesaian:

Diketahui: Ät = 0,1 sekon Ditanya: S = …?

Jawab:

Daftar Pustaka:

• Anonim. 2009. Makalah Gelombang Elektromagnetik. (http://radiodiagnostik.wordpress.com/2012/05/25/gelombang-elektromagnetikdiakses pada tanggal 26 Desember 2013 pukul 13.13 WIB).
• Anonim. 2012. Cara Kerja XRF. (http://tawadascientific.com/main.php?page=how-xrf-works&lang=in diakses pada tanggal 26 Desember 2013 pukul 19.13 WIB).
• Fitri. 2013. Aplikasi Gelombang Elektromagnetik. (http://lksfisikasma.blogspot.com/2013/03/aplikasi-gelombang-elektromagnetik_3398.html diakses pada tanggal 26 Desember 2013 pukul 19.07)
• Giancoli, Douglas C. 2001. FISIKA Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta : Penerbit Erlangga.
• Hendra. 2012. Gelombang Elektromagnetik. (http://jabiy-jamil.blogspot.com/2013/08/gelombang-elektromagnetik.html diakses pada tanggal 26 Desember 2013 pukul 13.13 WIB).
• Ogha, asrarudin. 2013. Dampak Positif dan Negatif Sinar X. (http://lksfisikasma.blogspot.com/2013/03/aplikasi-gelombang-elektromagnetik_3398.html diakses tanggal 26 Desember 2013 pukul 19.08)
• http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20100313083607AAmy3Bq. Diakses pada tanggal : 26 Desember 2013/PUKUL : 13:25
• http://risnayb.blogspot.com/2011/06/makalah-fisika-gelombang.html. Diakses pada tanggal : 26 Desember 2013/PUKUL : 13:26
• http://piyapiyopiyu.blogspot.com/2012/03/gelombang-mikro.html. Diakses pada tanggal 26 Desember 2013 pukul 19.18
• http://en.wikipedia.org/wiki/Radio. Diakses pada tanggal 26 Desember 2013 pukul 19.18
• https://bajinjen.wordpress.com/gem/. Diakses pada tanggal 7 april 2017 pukul 20.00 WIB
• Slamet, Pramukti Nindita Sari. 2010. Modul Fisika. Surakarta: Hayati Tumbuh Subur. Nurwani.2010.Geleleltomagnetikppt.
• http://www.slideshare.net/nurwani/gelombang-elektromagnetik/download.diaksespadatanggal22Oktober2011.
• Kanginan, Martin. 2006. Fisika untuk SMA. Jakarta: Erlangga
• Kertiyasa, Nyoman. 1994. Fisika 1 untuk SMU. Jakarta: Balai Pustak Internet (www.Google.com)
• Diktat fisika kelas x smt.2 by.riri rahmantias, sma n 2 swl tp.2014 / 2015

Demikianlah pembahasan mengenai Gelombang Elektromagnetik – Spektrum, Sifat dan Manfaat semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan anda semua, terima kasih banyak atas kunjungannya.