Gelombang Elektromagnetik : Pengertian, Sifat, Macam, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Lengkap – Tahukah anda apa yang dimaksud dengan Gelombang Elektromagnetik ??? Jika anda belum mengetahuinya anda sempurna sekali mengunjungi gurupendidikan.com. Karena pada kesempatan kali ini akan membahas ihwal pengertian Gelombang Elektromagnetik, sifat Gelombang Elektromagnetik, macam Gelombang Elektromagnetik, dan rumus Gelombang Elektromagnetik beserta pola soalnya secara lengkap. Oleh lantaran itu marilah simak ulasan yang ada dibawah berikut ini.
Pengertian Gelombang Elektromagnetik
Gelombang Elektromagnetik yaitu gelombang yang sanggup merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa abjad yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo yaitu tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang yaitu jarak antara dua puncak. Frekuensi yaitu jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu.
Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik yaitu konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.
Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbedabeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik.
Menurut Christian Huygens (1629-1695) seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, menyatakan bahwa cahaya intinya sama dengan suara dan berupa gelombang. Perbedaan cahaya dan suara hanya terletak pada panjang gelombang dan frekuensinya. Pada teori ini Huygens menganggap bahwa setiap titik pada sebuah muka gelombang sanggup dianggap sebagai sebuah sumber gelombang yang gres dan arah muka gelombang ini selalu tegak lurus tehadap muka gelombang yang bersangkutan.
Pada teori Huygens ini insiden pemantulan, pembiasan, interferensi, ataupun difraksi cahaya sanggup dijelaskan secara tepat, namun dalam teori Huygens ada kesulitan dalam klarifikasi ihwal sifat cahaya yang merambat lurus.
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 (bahasa Inggris: A dynamical theory of the electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja penelitiannya antara 1861 dan 1865.
Percobaan James Clerk Maxwell (1831 – 1879) seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris (Scotlandia) menyatakan bahwa cepat rambat gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya yaitu 3×108 m/s, oleh lantaran itu Maxwell berkesimpulan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Kesimpulan Maxwell ini di dukung oleh :
- Seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman, Heinrich Rudolph Hertz (1857 – 1894) yang menandakan bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang tranversal. Hal ini sesuai dengan kenyataan bahwa cahaya sanggup memperlihatkan tanda-tanda polarisasi.
- Percobaan seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, Peter Zeeman (1852 – 1943) yang menyatakan bahwa medan magnet yang sangat kuat sanggup besar lengan berkuasa terhadap berkas cahaya.
- Percobaan Stark (1874 – 1957), seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman yang mengungkapkan bahwa medan listrik yang sangat kuat sanggup mempengaruhi berkas cahaya.
Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:
a. Perubahan medan listrik sanggup menghasilkan medan magnet.
b. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik.
Percobaan-percobaan yang teliti membawa kesimpulan :
- Pola gelombang elektromagnetik sama dengan pola gelombang transversal dengan vektor perubahan medan listrik tegak lurus pada vektor perubahan medan magnet.
- Gelombang elektromagnetik memperlihatkan gejala-gejala pemantulan, pembiasan, difraksi, polarisasi ibarat halnya pada cahaya.
- Diserap oleh konduktor dan diteruskan oleh isolator.
Gelombang elektromagnetik lahir sebagai paduan daya imajinasi dan ketajaman nalar pikiran berlandaskan keyakinan akan keteraturan dan kerapian aturan-aturan alam.
Hasil-hasil percobaan yang mendahuluinya telah mengungkapkan tiga aturan tanda-tanda kelistrikan , antara lain sebagai berikut.
- Hukum Coulomb : Muatan listrik menghasilkan medan listrik yang kuat.
- Hukum Biot-Savart : Aliran muatan (arus) listrik menghasilkan medan magnet disekitarnya.
- Hukum Faraday : Perubahan medan magnet (B) sanggup menjadikan medan listrik (E).
Sifat Gelombang Elektromagnetik
- Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi pada ketika yang bersamaan.
- Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.
- Kuat medan listrik dan magnet besarnya berbanding lurus satu dengan yang lain, yaitu berdasarkan relasi E = c.B.
- Arah perambatan gelombang elektromagnetik selalu tegak lurus arah medan listrik dan medan magnet.
- Gelombang elektromagnetik sanggup merambat dalam ruang hampa.
- Gelombang elektromagnetik merambat dengan laju yang hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnet medium.
- Laju rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa merupakan tetapan umum dan nilainyac = 3 x 108 m/s.
- Gelombang elektromagnetik yaitu berupa gelombang transversal.
- Gelombang elektromagnetik sanggup mengalami proses pemantulan, pembiasan, polarisasi, interferensi, dan difraksi (lenturan).
Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell memperlihatkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu.
Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat mata itu sanggup digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet yaitu contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari lewat hasil anutan Maxwell.
SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
- Osilasi listrik.
- Sinar matahari ® menghasilkan sinar infra merah.
- Lampu merkuri ® menghasilkan ultra violet.
- Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam ® menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen).
Inti atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma.
Saat ini hampir semua orang mempunyai peralatan yang satu ini. Dia begitu kecil yang bisa dengan nyaman diletakkan di dalam saku, namun dianggap mempunyai fungsi yang sangat besar terutama untuk berkomunikasi. Ya, benda itu yaitu sebuah ponsel (telepon seluler). Saat ini ponsel tidak hanya digunakan untuk menelpon saja tetapi juga untuk fungsi lain ibarat mengirim dan mendapatkan pesan singkat (sms), mendengarkan musik, atau mengambil foto. Bagaimana perangkat ponsel sanggup terhubung dengan perangkat ponsel yang lain padahal mereka saling berjauhan?
Macam-Macam Gelombang Elektromagnetik
1. Gelombang radio
Gelombang radio yaitu satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentuk ketika objek bermuatan listrik dari gelombang osilator (gelombang pembawa) dimodulasi dengan gelombang audio (ditumpangkan frekuensinya) pada frekuensi yang terdapat dalam frekuensi gelombang radio (RF) pada suatu spektrum elektromagnetik, dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan cara osilasi elektrik maupun 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)
Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, akan muncul imbas pemanasan pada benda tersebut. Jika masakan menyerap radiasi gelombang mikro, masakan menjadi panas dan masak dalam waktu singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam panggangan microwave.
Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada radar. Radar digunakan untuk mencari dan memilih jejak suatu benda dengan gelombang mikro denganfrekuensi sekitar 1010 Hz.
3. Sinar Inframerah (Infra Red)
Inframerah yaitu radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya (dari bahasa Latin infra, “bawah”), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah mempunyai jangkauan tiga “order” dan mempunyai panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari materi penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop.
Rumus Gelombang Elektromagnetik
Maxwell menyatakan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan :
Persamaan Kecepatan Gelombang Elektromagnetik
Dari rumus diatas ternyata kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada permitivitas listrik dan permeabilitas magnetik medium. Maka, secara umum persamaan kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik untuk banyak sekali medium adalah:
TEORI MAXWELL
Konsep yang bisa menjelaskan fenomena ini yaitu konsep gelombang elektromagnetik. Dan, konsep gelombang elektromagnetik ternyata sangat luas tidak hanya berkaitan dengan TV atau ponsel saja, melainkan banyak aplikasi lain yang bisa sering kita temukan sehari-hari di sekitar kita. Aplikasi tersebut meliputi microwave, radio, radar, atau sinar-x.
Dua aturan dasarnya yaitu yang menghubungkan tanda-tanda kelistrikan dan kemagnetan.
Pertama, arus listrik sanggup menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Ini dikenal sebagai tanda-tanda induksi magnet. Peletak dasar konsep ini yaitu Oersted yang telah menemukan tanda-tanda ini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh Ampere. Gejala induksi magnet dikenal sebagai Hukum Ampere.
Michael Faraday, penemu induksi elektromagnetik
Kedua, medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu sanggup menghasilkan (menginduksi) medan listrik dalam bentuk arus listrik. Gejala ini dikenal sebagai tanda-tanda induksi elektromagnet. Konsep induksi elektromagnet ditemukan secara eksperimen oleh Michael Faraday dan dirumuskan secara lengkap oleh Joseph Henry. Hukum induksi elektromagnet sendiri kemudian dikenal sebagai Hukum Faraday-Henry.
Dari kedua prinsip dasar listrik magnet di atas dan dengan mempertimbangkan konsep simetri yang berlaku dalam aturan alam, James Clerk Maxwell mengajukan suatu usulan. Usulan yang dikemukakan Maxwell, yaitu bahwa kalau medan magnet yang berubah terhadap waktu sanggup menghasilkan medan listrik maka hal sebaliknya boleh jadi sanggup terjadi. Dengan demikian Maxwell mengusulkan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu sanggup menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Usulan Maxwell ini kemudian menjadi aturan ketiga yang menghubungkan antara kelistrikan dan kemagnetan.
James Clerk Maxwell peletak dasar teori gelombang elektromagnetik
Jadi, prinsip ketiga yaitu medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu sanggup menghasilkan medan magnet. Prinsip ketiga ini yang dikemukakan oleh Maxwell intinya merupakan pengembangan dari rumusan aturan Ampere. Oleh lantaran itu, prinsip ini dikenal dengan nama Hukum Ampere-Maxwell.
Dari ketiga prinsip dasar kelistrikan dan kemagnetan di atas, Maxwell melihat adanya suatu pola dasar. Medan magnet yang berubah terhadap waktu sanggup membangkitkan medan listrik yang juga berubah-ubah terhadap waktu, dan medan listrik yang berubah terhadap waktu juga sanggup menghasilkan medan magnet.
Jika proses ini berlangsung secara kontinu maka akan dihasilkan medan magnet dan medan listrik secara kontinu. Jika medan magnet dan medan listrik ini secara serempak merambat (menyebar) di dalam ruang ke segala arah maka ini merupakan tanda-tanda gelombang. Gelombang semacam ini disebut gelombang elektromagnetik lantaran terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang merambat dalam ruang.
Pada mulanya gelombang elektromagnetik masih berupa ramalan dari Maxwell yang dengan intuisinya bisa melihat adanya pola dasar dalam kelistrikan dan kemagnetan, sebagaimana telah dibahas di atas. Kenyataan ini menjadikan J C Maxwell dianggap sebagai penemu dan perumus dasar-dasar gelombang elektromagnetik.
Teori Maxwell ihwal listrik dan magnet meramalkan adanya gelombang elektromgnetik
Beberapa kaidah ihwal kemagnetan dan kelistrikan yang mendukung perkembangan konsep gelombang elektromagnetik antara lain:
- Hukum Coulomb mengemukakan : “Muatan listrik statik sanggup menghasilkan medan listrik.”.
- Hukum Biot & Savart mengemukakan : “Aliran muatan listrik (arus listrik) sanggup menghasilkan medan magnet”.
- Hukum Faraday mengemukakan : “Perubahan medan magnet sanggup menghasilkan medan listrik”.
Berdasarkan Hukum Faraday, Maxwell mengemukakan hipotesa sebagai berikut: ”Perubahan medan listrik sanggup menjadikan medan magnet”. Hipotesa ini sudah teruji dan disebut dengan Teori Maxwell. Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:
- Perubahan medan listrik sanggup menghasilkan medan magnet.
- Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas (e) dan permeabilitas (μ) zat.
Menurut Maxwell, kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dirumuskan sebagai berikut :
Persamaan Kecepatan Gelombang Elektromagnetik
Dari rumus diatas ternyata kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada permitivitas listrik dan permeabilitas magnetik medium. Maka, secara umum persamaan kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik untuk banyak sekali medium adalah:
Ternyata perubahan medan listrik menjadikan medan magnet yang tidak tetap besarannya atau berubah-ubah. Sehingga perubahan medan magnet tersebut akan menghasilkan lagi medan listrik yang berubah-ubah.
Proses terjadinya medan listrik dan medan magnet berlangsung secara bahu-membahu dan menjalar kesegala arah. Arah getar vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus. Kaprikornus gelombang elektromagnetik yaitu gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan magnet dan medan listrik secara berurutan, dimana arah getar vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.
Bila dalam kawat PQ terjadi perubahan-perubahan tegangan baik besar maupun arahnya, maka dalam kawat PQ elektron bergerak bolak-balik, dengan kata lain dalam kawat PQ terjadi getaran listrik. Perubahan tegangan menjadikan perubahan medan listrik dalam ruangan disekitar kawat, sedangkan perubahan arus listrik menjadikan perubahan medan magnet. Perubahan medan listrik dan medan magnet itu merambat ke segala jurusan.
Karena rambatan perubahan medan magnet dan medan listrik secara periodik maka rambatan perubahan medan listrik dan medan magnet lazim disebut gelombang elektromagnetik. (GEM)
Percobaan-percobaan yang teliti membawa kesimpulan :
Pola gelombang elektromagnetik sama dengan pola gelombang transversal dengan vektor perubahan medan listrik tegak lurus pada vektor perubahan medan magnet.
- Gelombang elektromagnetik memperlihatkan gejala-gejala pemantulan, pembiasan, difraksi, polarisasi ibarat halnya pada cahaya.
- Diserap oleh konduktor dan diteruskan oleh isolator.
Ramalan Maxwell ihwal gelombang elektromagnetik ternyata benar-benar terbukti. Adalah Heinrich Hertz yang menandakan adanya gelombang elektromagnetik melalui eksperimennya. Eksperimen Hertz sendiri berupa pembangkitan gelombang elektromagnetik dari sebuah dipol listrik (dua kutub bermuatan listrik dengan muatan yang berbeda, positif dan negatif yang berdekatan) sebagai pemancar dan dipol listrik lain sebagai penerima. Antena pemancar dan peserta yang ada ketika ini memakai prinsip ibarat ini.
PERCOBAAN HERTZ TENTANG GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Heinrich Hertz yaitu orang yang pertama kali menguji hipotesis Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik. Eksperimen Hertz telah menandakan kebenaran hipotesis Maxwell. Maka karenanya nama dia ditetapkan sebagai satuan frekuensi dalam SI yaitu HERTZ (Hz).
Melalui eksperimennya ini Hertz berhasil membangkitkan gelombang elektromagnetik dan terdeteksi oleh potongan penerimanya. Eksperimen ini berhasil menandakan bahwa gelombang elektromagnetik yang awalnya hanya berupa rumusan teoritis dari Maxwell, benar-benar ada sekaligus mengukuhkan teori Maxwell ihwal gelombang elektromagnetik.
Sifat-Sifat gelombang elektromagnetik :
- Gelombang elektromagnetik sanggup merambat dalam ruang tanpa medium (Ruang Hampa)
- Merupakan gelombang transversal
- Tidak mempunyai muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam medan magnet maupun medan listrik
- Dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi)
- Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersamaan, sehingga medan listrik dan medan magnet sefase dan berbanding lurus
SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Hasil kali panjang gelombang (l) dengan frekuensi gelombang (f) sama dengan cepat rambat gelombang ( c ). Dirumuskan sebagai berikut.
c = λ . f
Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) meliputi kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, ibarat gelombang radio hingga ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi ibarat radiasi X-ray dan Gamma Ray.
Hubungan Frekuensi (f), Panjang Gelombang ( ), dan cepat rambat gelombang elektromagnetik (c):
Contoh Spektrum elektromagnetik:
Gelombang Radio
Gelombang radio dikelompokkan berdasarkan panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka niscaya frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektro yang disebut osilator.
Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak sanggup mendengar radio secara langsung, tetapi peserta radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.
Gelombang mikro
Gelombang mikro (mikrowaves) yaitu gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul imbas pemanasan pada benda itu. Jika masakan menyerap radiasi gelombang mikro, maka masakan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave panggangan untuk memasak masakan dengan cepat dan ekonomis.
Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan memilih jejak sebuah benda dengan memakai 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.
Antena radar sanggup berputar ke segala arah yang sanggup berfungsi sebagai pemancar dan sekaligus pemancar gelombang elektromagnetik. Apabila selang waktu pengiriman pulsa ke sasaran dan penerimaan pulsa pantulan dari sasaran yaitu ▲t, maka jarak sasaran ke pusatradar s dapat ditentukan dengan rumus:
s = c▲t
2
Sinar Inframerah
Sinar inframerah meliputi tempat frekuensi 1011Hz hingga 1014 Hz atau tempat panjang gelombang 10-4 cm hingga 10-1 cm. kalau kau menyidik 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 sanggup dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.
Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar lantaran benda diipanaskan. Kaprikornus setiap benda panas niscaya memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.
Sinar Tampak/ Cahaya
Sinar tampak atau cahaya yaitu sinar yang sanggup membantu penglihatan kita . Perbedaan sensasi pada mata akhir cahaya yang berbeda frekuensi atau panjang gelombangnya akan menjadikan warna yang berbeda. Spektrum warna cahaya berdasarkan urutan kenaikan panjang gelombang yaitu :
- Ungu (390nm-455nm)
- Biru (455nm-492nm)
- Hijau (492nm-577nm)
- Kuning (577nm-597nm)
- Jingga (597nm-622nm)
- Merah (622nm-780nm)
Sinar ultraviolet
Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam tempat 1015 Hz hingga 1016 Hz atau dalam tempat panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari yaitu 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.
Sinar X
Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz hingga 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm hingga 10 cm. meskipun ibarat itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, sanggup menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.
Sinar Gamma
Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz hingga 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm hingga 10 cm. Daya tembus paling besar, yang mengakibatkan imbas yang serius kalau diserap oleh jaringan tubuh.
Penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari :
- Radio
Radio energi yaitu bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer hingga kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak yaitu komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berkhasiat untuk mempelajari pola cuaca, badai, menciptakan peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di tempat kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.
- Microwave
Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah sasaran dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai pola aplikasi yaitu Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.
- Infrared
Kondisi-kondisi kesehatan sanggup didiagnosis dengan menyidik pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi duduk masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah sanggup juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita sanggup menyalakan TV dari jarak jauh dengan memakai remote control.
- Ultraviolet
Sinar UV diharapkan dalam asimilasi flora dan sanggup membunuh kuman-kuman penyakit kulit.
- Sinar X
Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang dalam tubuh terutama untuk memilih tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati alasannya yaitu jaringan sel-sel insan sanggup rusak akhir penggunaan sinar X yang terlalu lama.
Dari pembahasan di atas, sanggup disimpulkan bahwa begitu besar peranan gelombang elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita sadari keberadaannya.
Spektrum elektromagnetik yaitu rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik sanggup dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara pribadi berkaitan :
* Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz
* Energi dari foton yaitu 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1µeV/GHz
* Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton yaitu 1.24 µeVm
Spektrum elektromagnetik sanggup dibagi dalam beberapa tempat yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi hingga pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebetulnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan simpel yang secara historis berasal dari banyak sekali macam metode deteksi.
Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (? = 0,5 mm). Istilah “spektrum optik” juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebetulnya hanya meliputi sebagian rentang panjang gelombang saja (320 – 700 nm)[1].
Dan beberapa pola spektrum elektromagnetik ibarat :
Radar
(Radio Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan peserta gelombang.
Infra Merah
Dihasilkan dari getaran atom dalam materi dan dimanfaatkan untuk mempelajari struktur molekul
Sinar tampak
mempunyai panjang gelombang 3990 Aº – 7800 Aº.
Ultra ungu
dimanfaatkan untuk pengenalan unsur suatu materi dengan teknik spektroskopi.
Aplikasi Dan Manfaatnya Gelombang Elektromagnetik pada Kehidupan Sehari-hari
Beberapa pola aplikasi gelombang elektromagnetik pada kehidupan sehari-hari diuraikan sebagai berikut :
- Teleskop Satelit Inframerah
Sebuah teleskop infra merah Space Infrared Telescope Facility (SIRTF) atau Fasilitas Teleskop Infra Merah Ruang Angkasa. SIRTF yaitu sistem peneropongan bintang keempat yang diluncurkan NASA. Sebelumnya tubuh angkasa luar Amerika Sserikat itu telah meluncurkan Teleskop Angkasa Hubble, diorbitkan pesawat ulang alik tahun 1990; Gamma Ray Observatory, diluncurkan tahun 1991; dan Chandra X-Ray Observatory diluncurkan tahun 1999.
Masing-masing sistem peneropongan itu digunakan untuk mengamati cahaya-cahaya dengan warna yang berbeda, yang tidak sanggup dilihat dari permukaan Bumi. Masing-masing sistem juga mempunyai fungsi berbeda satu dengan lainnya.
Dengan Teleskop Hubble, para peneliti mencari obyek “paling merah” yang berarti jaraknya sangat jauh. Dengan SIRTF akan bisa melihat populasi bintang di dalam obyek sangat jauh tersebut lantaran SIRTF akan bekerja dalam gelombang cahaya infra merah.
Sebelum itu pada tahun 1983 kolaborasi antara Amerika Serikat, Belanda, dan Inggris telah meluncurkan IRAS (the Infrared Astronomical Satellite) atau Satelit Astronomi Inframerah, yang juga masih berfungsi hingga dengan sekarang.
- Diagnosa Menggunakan sinar X
Patah tulang, penyakit dalam sanggup dideteksi dan didiagnosa oleh dokter dengan akurat dengan dukungan sinar X atau sinar Röntgen.
Sejak ditemukan sinar X pada tahun 1895 oleh Wilhelm Conrad Röntgen , dunia medis mendapatkan kemajuan pesat untuk mengobati penyakit dalam atau sakit patah tulang. Dengan hasil images film sinar X tim dokter menerima informasi terang potongan mana yang harus mendapatkan penanganan.
- Teleskop Radio
Teleskop radio untuk menangkap gelombang radio dan mendeteksi sinyal-sinyal lain (pulsar) dari angkasa luar. Penemuan gelombang radio yang tiba dari angkasa luar dan berhasil dideteksi di bumi oleh Karl Jansky seorang insinyur listrik dari laboratorium Telepon Bell pada tahun 1931, telah berhasil membuatkan astronomi radio. Deretan teleskop radio sebanyak 27 buah dibangun bersahabat Socorro di New Meksiko.
Untuk beberapa dekade astronomi radio mengalami kemajuan pesat dan berhasil menawarkan citra ihwal alam semesta dengan banyak dideteksinya spektrum gelombang lain yang tiba dari angkasa luar seperti infa merah, ultraungu, sinar X, sinar gamma, dan pulsar-pulsar lain hingga berhasil ditemukannya bintang netron. Lebih jauh lagi bahkan berhasil menguak banyak hal ihwal sinar-sinar kosmik yang karenanya diteliti mendalam oleh ilmuwan-ilmuwan fisika inti khususnya partikel elementer.
- Pemanfaatan Solar Sel Untuk Menangkap Energi Cahaya Matahari
Gelombang elektromagnetik dari matahari dalam bentuk cahaya tampak pada siang hari sanggup ditangkap oleh sel surya yang terbuat dari materi semikonduktor contohnya silikon. Sel surya akan mengubah energi panas ini menjadi energi listrik dan sanggup menghasilkan tegangan listrik.
Pada siang hari tegangan listrik disimpan dalam baterei atau accumulator sehingga pada malam hari sanggup dimanfaatkan untuk menyalakan peralatan listrik atau memanaskan air. Solar sel juga dikembangkan untuk menggerakkan kendaraan beroda empat tanpa materi bakar migas.
- Oscilator Penghasil Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik telah diketahui keberadaannya. Permasalahannya dapatkah gelombang elektromagnetik diproduksi terus-menerus. Berdasarkan aturan Ampere dan aturan Faraday berhasil diketemukan bahwa rangkaian oscilasi listrik sanggup menghasilkan gelombang elektromagnetik terus menerus. Frekuensi yang dihasilkan gelombang elektromagnetik disebut frekuensi resonansi, untuk rangkaian LC dirumuskan
Prinsip ini digunakan dalam teknologi penyiaran baik gelombang TV , gelombang radar, gelombang mikro, maupun gelombang radio. Gambar 21 memperlihatkan rangkaian pengirim gelombang elektromagnetik. Di sisi lain gelombang elektromagnetik yang terpancar itu sanggup ditangkap melalui rangkaian peserta gelombang elektromagnetik
Contoh Soal
Gelombang elektromagnetik dalam suatu medium mempunyai kelajuan 2,8 x 108 m/s.Jika permitivitas medium 12,76 x 10–7 wb/Am, tentukanlah permeabilitas medium tersebut.
Jawaban:
Diketahui:
c = 2,8 x 108 m/s,
ε = 12,76 x 10–7 wb/Am.
Dengan memakai Persamaan Maxwell, diperoleh:
Penyelesaian
Itulah ulasan ihwal Gelombang Elektromagnetik : Pengertian, Sifat, Macam, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Lengkap Semoga apa yang diulas diatas bermanfaat. sekian dan Terima Kasih.
Baca juga refrensi artikel terkait lainnya disini :
- Pengertian, Rumus, Dan Satuan Energi Listrik Beserta Contoh Soalnya Lengkap.
- Pengertian Gelombang Dan Jenis Gelombang Terlengkap
- “Materi Fisika” Definisi intensitas & ( Rumus – Taraf Intensitas Bunyi – Penerapan Gelombang Bunyi )
Sumber aciknadzirah.blogspot.com