PENDAHULUAN
1. LATAR BELAKANG
Kemajuan teknologi saat ini semakin
meningkat berikut dalam penggunaan gelombang elekromagnetik dalam kehidupan
sehari-hari.
Kemajuan ini disebabkan oleh salah
seorang ahli fisikawan meneliti tentang Gelombang elektromagnetik yaitu
Hipotesis Maxwell, Hipotesis ini yang melahirkan/
memunculkan gagasan baru tentang
gelombang elektromagnetik. Keberhasilan
Maxwell dalam menemukan teori
gelombang elektromagnetik membuka
cakrawala baru di dunia komunikasi.
Keberhasilannya dapat dilihat dari
Sistem komunikasi radio, televisi, telepon genggam, dan radar yang merupakan
keberhasilan Oleh Maxwell. Dunia terasa
begitu kecil sehingga berbagai
peristiwa yang terjadi di belahan bumi, tidak
peduli jauhnya, dapat segera
diketahui dan disebarluaskan melalui sarana
yang memanfaatkan gelombang
elektromagnetik, bahkan dunia di luar bumi.
Dewasa ini, kegunaan Elektromagnetik
tidak hanya bermanfaat di bidang teknologi, tetapi merambah ke bidang kehidupan
lainnya, antara lain yaitu bidang kedokteran, bidak industri, bidang pangan,
dan lain-lain.
2. RUMUSAN MASALAH
1. Apakah yang dimaksud Gelombang
Elektromagnetik ?
2. Apa saja Spektrum dari Gelombang
Elektromagnetik ?
3. Apa saja Karasteristik Gelombang
Elektromagnetik ?
4. Bagaimana peranan Gelombang
Elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari ?
3. TUJUAN
1. Dapat mengetahui yang dimaksud
Gelombang Elektromagnetik
2. Dapat menjelaskan macam-macam
Gelombang Elektromagnetik
3. Dapat menjelaskan karasteristik
masing-masing Gelombang Elektromagnetik
4. Dapat menjelaskan pemanfaatan
Gelombang Elektromagnetik dalam berbagai bidang kehidupan
PEMBAHASAN
1. Pengertian Gelombang
Elektromagnetik
Gelombang Elektromagnetik adalah
Perpaduan getaran medan listrik dan medan magnetik yang bergetar secara
sinusoidal dengan arah getar tegak lurus dengan arah rambatan dan merambat
tanpa memerluakan medium perantara.
2. Spektrum Gelombang
Elektromagnetik
Gambar 1.1. Spektrum Gelombang
Elektromgnetik
Sifat-sifat gelombang
elektromagnetik di antaranya dapat dijelaskan seperti berikut :
1. Gelombang elektromagnetik tidak
membutuhkan medium dalam merambat. Dari sifat inilah dapat dijelaskan mengapa
gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam suatu medium maupun di ruang
hampa.
2. Gelombang elektromagnetik tidak
dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet. Sifat ini juga dapat
membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik tidak bermassa dan tidak bermuatan
karena medan magnet dan medan listrik hanya
mempengaruhi partikel yang
bermuatan.
3. Gelombang elektromagnetik
termasuk gelombang tranversal. Seperti halnya gelombang tranversal lainnya,
maka gelombang elektromagnetik akan memiliki sifat-sifat sebagai berikut :
a. dapat mengalami pemantulan
(refleksi)
b. dapat mengalami pembiasan
(refraksi)
c. dapat mengalami interferensi
(gabungan atau superposisi)
d. dapat mengalami difraksi
(pelenturan)
e. dapat mengalami polarisasi
4. Semua spektrum gelombang
elektromagnetik memiliki kecepatan yang sama dan hanya tergantung pada
mediumnya.
Dalam hukumnya, Maxwell menemukan
bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya dan
memenuhi persamaan berikut.
c
=
(1.1)
μ0 = permeabilitas vakum
× Ns²/C²
ε0 = permitivitas vakum 8,85 ×
C² /Nm²
Seperti gelombang secara umum,
kecepatan rambat gelombang ( c ) elektromagnetik juga memenuhi hubungan
berikut.
c
= λ f
(1.2)
c = cepat rambat gelombang
elektromagnetik di ruang hampa (udara) = 3 x m/s
λ = panjang gelombang (m)
f = frekuensi (Hz)
Spektrum Gelombang Elektromagnetik,
antara lain :
1) Sinar
Gamma
- Dalam spektrumnya, sinar gamma menempati tingkatan dengan frekuensi terbesar yaitu Herz.
- Frekuensi yang tinggi berarti panjang gelombang sinar gamma pendek, karena frekuensi berbanding terbalik dengan panjang gelombang yang berkisar kurang dari 10 pm ( m)
Gambar
1.2. Panjang Sinar Gamma
- Sifat yang dimiliki sinar gamma adalah energi yang besar sehingga daya tembusnya sangat kuat. Sinar gamma ditemukan dari radiasi inti-inti atom tidak stabil yang merupakan pancaran zat radioaktif.
Gambar
1.3. Produksi Sinar Gamma di inti atom
- Untuk Mendeteksi adanya sinar gamma dapat dipergunakan peralatan Geiger-Muller
- Jika terjadi ledakan nuklir, maka akan memunculkan Sinar Gamma yang sangat tinggi, sehingga dapat membunuh sel hidup.
- Manfaat Sinar Gamma yaitu :
1. Sinar gamma dapat digunakan
sebagai sistem perunut aliran suatu fluida ( misalnya aliran PDAM ). Tujuannya untuk
mendeteksi adanya kebocoran pipa.
Jika zat radioaktif di bawah ambang
batas bahaya dialirkan dalam fluida maka saat terjadi kebocoran maka radiasi
Sinar gamma akan dapat dideteksi.
2. Sinar gamma banyak digunakan
sebagai bahan sterilisasi bahan makanan kaleng dan pendeteksi keretakan batang
baja. Jika massa berlakunya masih aman maka tidak usah terlalu kawatir dengan
kebersihannya. Kuman atau bateri penyebab penyakitnya telah disterilisasi
dengan Sinar gamma. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat
kerusakan pada logam.
3. Sinar gamma banyak dimanfaatkan
dalam bidang kedokteran, diantaranya untuk mengobati penyakit kanker dan
mensterilkan peralatan rumah sakit. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan
untuk melihat kerusakan pada logam.
2) Sinar X
- Urutan kedua gelombang yang frekuensinya besar adalah Sinar X. Frekuensi Sinar X memiliki rentang frekuensi Hz – Hz.
- Panjang Gelombang Sinar X adalah sampai meter
Gambar 1.4. (a) Panjang Gelombang
Sinar X
(b)
Foto Rontgen
- Sinar X pertama kali ditemukan oleh Wilhem Conrad Rontgen pada tahun 1895 sehingga sering di sebut juga sinar Rontgen.
- Sumber sinar X yang utama adalah dari radiasi tumbukan elektron berkecepatan tinggi pada atom-atom berat seperti timbal (Pb).Dengan berada pada rentang frekuensinya sinar X juga memiliki daya tembus besar.
- Manfaat Sinar X antara lain :
1. Bidang Kedokteran, Sinar X dapat
dimanfaatkan dalam bidang radiologi yaitu mendeteksi organ-organ tubuh seperti
tulang, jantung, paru-paru, ginjal, dan organ lainnya. Pemanfaatan inilah yang
kita kenal foto Rontgen.
Gambar 1.5 (a) Cara kerja sinar-X
dan (b) Sinar-X digunakan untuk memotret tulang.
2. Bidang Industri, dimanfaatkan
untuk menganalisis struktur kristal.
3) Sinar Ultraviolet / Sinar Ultra
Ungu
- Sinar Ultraviolet atau sinar Ultra Ungu merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi di atas sinar tampak (sinar ungu) dan di bawah Sinar X. Rentang frekuensi adalah antara – Hz
- Panjang Gelombang sinar Ultraviolet adalah 0,01 sampai 10 nm
Gambar
1.6. Panjang Gelombang Ultaviolet rendah, sedang, dan tinggi
- Sinar ini selain dihasilkan oleh radiasi matahari, juga dapat dihasilkan dari tabung lucutan. Pada tabung lucutan dapat terjadi penembakan elektron pada atom-atom seperti gas Hidrogen, gas Neon, dan gas-gas mulia yang lain. Contoh yang sering kalian lihat adalah lampu TL (tabung lampu). Namun untuk lampu yang digunakan untuk penerangan telah dirancang dengan pancaran sinar Ultraviolet yang minimum.
- Terpapar sinar ultraviolet sangat lama menyebabkan kanker kulit
- Manfaat Sinar Ultraviolet antara lain :
1. Sinar Ultraviolet dapat digunakan
dalam teknik spektroskopi yaitu untuk mengetahui kandungan unsur-unsur pada
suatu bahan.
2. Dalam perkembangannya sinar
Ultraviolet diketahui dapat mempengaruhi kecepatan pertumbuhan sel, dapat
digunakan untuk memicu perkembangan ternak seperti sapi dan babi.
3. Sinar ultraviolet dari matahari
dalam kadar tertentu dapat merangsang
badan Anda menghasilkan vitamin D .
4. Secara khusus, sinar ultra violet
juga dapat diaplikasikan untuk membunuh kuman.
5. Bidang Perbankan, dimanfaatkan
untuk memeriksa apakah
tanda tangan Anda di slip penarikan
uang sama dengan tanda tangan dalam
buku tabungan.
4) Sinar Tampak atau Cahaya
- Cahaya tampak memiliki rentang yang pendek yaitu dengan panjang gelombang cm cm atau frekuensi 3 x Hz -Hz.
- Sesuai dengan spektrum yang cahaya tampak ada tujuh warna. Jika diurutkan dari frekuensi terbesar (panjang gelombang terkecil) adalah ungu, nilla, biru, hijau, kuning, jingga dan merah.
Gambar
1.7 Panjang Gelombang Sinar Tampak
Spektrum
Warna
|
Panjang
Gelombang
|
Frekuensi
(x Hz)
|
Merah
Jingga
Kuning
Hijau
Biru
Ungu
|
620
– 780
590
– 620
570
– 597
492
– 577
455
– 495
390
– 455
|
4,82
– 4,60
5,03
– 4,82
5,20
– 5,03
6,10
– 5,20
6,59
– 6,10
7,69
– 6,59
|
- Sinar tampak atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang
dapat dilihat dan sangat membantu
dalam penglihatan.
- Contoh Sinar Tampak yaitu Pelangi
Gambar
1.8. Pelangi yang merupakan sinar tampak
- Manfaat Sinar Tampak yaitu Membantu penglihatan manusia. Juga dimanfaatkan untuk sebagai penerangan, sinar tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan, rumah sakit, industri, dan telekomunikasi.
5) Sinar Inflamerah
- Sinar infra merah mempunyai frekuensi antara sampai Hz.
- Panjang gelombangnya lebih panjang/besar dari pada sinar tampak, yaitu sampai meter
Gambar
1.9 Panjang Gelombang Inframerah dekat,sedang, dan jauh
- Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi khas.
- Manfaat Sinar Inframerah, antara lain :
1. Di bidang kedokteran,
radiasi inframerah diaplikasikan sebagai terapi medis
seperti penyembuhan penyakit encok
dan terapi saraf. Sirkulasi darah dalam tubuh Anda dapat terlihat dengan
menggunakan bantuan sinar inframerah
2. Pada bidang militer,
dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau
berkabut. Hal ini mungkin karena sinar infra merah tidak banyak dihamburkan
oleh partikel udara. Selain itu, sinar infra merah dibidang
militer dimanfaatkan satelit untuk
memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan. Misalkan,
Seorang tentara yang sedang berperang dapat melihat musuhnya dalam kegelapan
dengan bantuan kacamata inframerah yang dapat melihat hawa panas dari
seseorang. Dengan menggunakan kacamata ini dengan sangat mudah seseorang dapat
ditemukan dalam ruangan gelap
3. Di bidang elektronika,
infra merah dimanfaatkan pada remote kontrol peralatan elektronik seperti TV
dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui reaksi
yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED)
Gambar
2.0. Remote Control menggunakan sinar Inframerah
6)
Gelombang Mikro
- Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency. merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar Hz. Panjang gelombangnya kira-kira 3 mm.
Gambar
2.1 Panjang Gelombang Mikro
- Gelombang mikro dihasilkan olehperalatan elektronik khusus, misalnya dalam tabung Klystron
- Gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator.
- Gelombang mikro ini dimanfaatkan pada pesawat radar (radio detection and ranging). Gelombang radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.Selain itu, Gelombang ini dimanfaatkan dalam alat microwave, dan analisis struktur molekul dan atomik.
Gambar 2.2. (a) Radar
(b)
Microwave
- Di pangkalan udara, radar digunakan untuk mendeteksi dan memandu pesawat terbang untuk mendarat dalam keadaan cuaca buruk. Antena radar memiliki dua fungsi, yaitu sebagai pemancar gelombang dan penerima gelombang. Gelombang mikro yang dipancarkan dilakukan secara terarah dalam bentuk pulsa. Ketika pulsa dipancarkan dan mengenai suatu benda, seperti pesawat atau roket pulsa akan dipantulkan dan diterima oleh antena penerima, biasanya ditampilkan dalam osiloskop. Jika diketahui selang waktu antara pulsa yang dipancarkan dengan pulsa yang diterima Δt dan kecepatan gelombang elektromagnetik c = 3× m/s, jarak antara radar dan benda yang dituju (pesawat atau roket), dapat dituliskan dalam persamaan berikut
s
=
(1.3)
dengan: s = jarak antara
radar dan benda yang dituju (m),
c =
kecepatan gelombang elektromagnetik (3 × m/s), dan
Δt = selang waktu (s).
Angka 2 yang terdapat pada Persamaan
(1.3) muncul karena pulsa
melakukan dua kali perjalanan, yaitu
saat dipancarkan dan saat diterima.
7) Gelombang Radio
- Gelombang radio mempunyai frekuensi antara Hz sampai Hz.
- Gelombang ini diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa
informasi dari satu tempat ke tempat
lain.
- Gelombang radio banyak digunakan, terutama dalam bidang telekomunikasi,
seperti handphone, televisi, dan
radio. Di antara spektrum gelombang
elektromagnetik, gelombang radio
termasuk ke dalam spektrum yang
memiliki panjang gelombang terbesar
dan memiliki frekuensi paling kecil.
- Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang
menimbulkan arus bolak-balik pada
kawat. Kenyataannya arus bolak-balik yang
terdapat pada kawat ini, dihasilkan
oleh gelombang elektromagnetik.
Gelombang radio ini dipancarkan dari
antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver).
Jika dibedakan berdasarkan frekuensinya,gelombang radio dibagi menjadi beberapa
band frekuensi. Nama-nama band frekuensi beserta kegunaannya dapat Anda lihat
pada tabel berikut ini.
Gambar
2.3 Jangkauan Gelombang Radio
- Jenis-jenis Gelombang Radio :
A. Gelombang Radio AM (Amplitudo
Mudulation)
Informasi yang dipancarkan oleh
antena yang berupa suara dibawa
gelombang radio berupa perubahan
amplitudo yang disebut amplitudo modulasi (AM). Gelombang AM mempunyai
frekuensi antaraHz sampai Hz. Gelombang tersebut memiliki sifat
mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer bumi, sehingga mampu mencapai jangkauan
yang sangat jauh dari stasiun pemancar radio.
Kelemahan gelombang radio AM adalah sering terganggu oleh gejala kelistrikan di udara,
sehingga gelombang yang ditangkap pesawat radio kadang terdengar berisik.
B. Gelombang Radio FM (Frequency
Modulation)
Gelombang radio FM dan mempunyai
frekuensi sekitar Hz. Radio FM
menggunakan gelombang ini sebagai
pembawa berita/informasi. Informasi
dibawa dengan cara frekuensi
modulasi (FM). Pemancar FM lebih jernih jika dibandingkan dengan pemancar AM.
Hal ini dikarenakan gelombang radio FM tidak terpengaruh oleh gejala
kelistrikan di udara. Gelombang radio FM tidak dapat dipantulkan oleh ionosfer
bumi, sehingga tidak dapat menjangkau tempat-tempat yang jauh di permukaan
bumi. Supaya jangkauan gelombang jauh diperlukan stasiun
penghubung (relay), yang ditempatkan
di satelit atau di permukaan bumi.
C. Gelombang Televisi
Gelombang televisi lebih tinggi
frekuensinya dari gelombang radio FM. Sebagaimana gelombang radio FM, gelombang
televisi membawa informasi gambar dan suara. Gelombang ini tidak dipantulkan
oleh ionosfer bumi, sehingga diperlukan penghubung dengan satelit atau di
permukaan bumi untuk tempat yang sangat jauh. Misalnya di wilayah Bukittinggi
dibangun sebuah stasiun penghubung (relay) yang letaknya dipuncak Gunung
Marapi.
CONTOH
SOAL
1. Suatu berkas cahaya laser He – Ne
mempunyai frekuensi 4,7 x Hz (warna merah). Hitunglah panjang
gelombang cahaya laser tersebut.
Penyelesaian:
Hubungan panjang gelombang dengan
frekuensi ditunjukkan pada persamaan (1.2)
: yaitu: c = f λ
atau dapat dituliskan ,
dengan c = 3 x
Untuk cahaya merah: f = 4,7
x Herz
λ = 3 x / 4,7 x
= 6,32 x m
= 632 nm
Jadi panjang gelombang berkas laser
He-Ne adalah 632 nm.
2. Seseorang mengukur kedalaman laut
dengan cara mengirimkan gelombang
mikro sampai ke dasar laut dan
kemudian mengamati pantulan gelombang
mikro tersebut. Jika gelombang mikro
yang dipantulkan terdeteksi dalam
waktu 6 s, maka hitunglah
kedalaman laut tersebut!
Penyelesaian :
Laju rambat gelombang mikro adalah
tetap, sehingga jarak yang ditempuh
s = c ∆t, dengan ∆t
waktu perambatan gelombang. Jarak yang ditempuh:
s = 2 x kedalaman laut (h), sehingga
kedalaman laut:
h = c x ∆t / 2
= 3 x x 6 x / 2
= 900 meter
DAFTAR
PUSTAKA
- Karyono. BSE Fisika kelas 10
- Nurachmandani, setya. BSE Fisika kelas 10
- Handayani, sri. BSE Fisika kelas 10
- Sumarno, joko. BSE Fisika kelas 10
- Aipsarifudin. BSE Fisika kelas 10
- Maezaroh, Retno Dwi, dkk. Fisika Paket C. P.T Perca : 2007
- Kamajaya. Cerdas Belajar Fisika kelas 10. Grafindo :2007
- Chasanah, chuswatun, dkk. LKS Kreatif Fisika kelas 10 Semester 2/. Viva Pakirando
- Kanginan, Marthen. SeribuPena FISIKA kelas 10. Erlangga : 2008
Tidak ada komentar:
Posting Komentar