√ Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Oleh Diposting pada

Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik – acara TV atau radio yang Anda nikmati berasal dari stasiun pemancar. Gelombang elektromagnetik seperti sinyal radio dan TV, dapat dikirim dan diterima melalui antena. Gambar di atas merupakan sebuah Antena radio di bukit Eifel, Jerman, yang dapat dikemudikan. Antena ini berfungsi mengirim sinyal dan menerima sinyal dari luar angkasa.

Tsunami yang terjadi di Aceh merupakan hasil dari gerakan lempeng bumi. Gerakan ini menyebabkan getaran yang energinya merambat ke permukaan air, yang menyebabkan gelombang sangat besar. Gelombang ini disebut gelombang mekanik. Gelombang mekanik merupakan gelombang yang memerlukan medium untuk perambatannya.

Selain gelombang mekanik, terdapat gelombang yang dalam perambatannya tidak memerlukan medium, yaitu gelombang elektromagnetik. Cahaya merupakan contoh gelombang elektromagnetik. Untuk mengawali pembahasan gelombang elektromagnetik, terlebih dahulu Anda harus tahu tentang 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.

  1. Hipotesis Maxwell

Gejala-gejala kelistrikan dan kemagnetan erat hubungannya satu sama lain. hal ini tampak pada gejala-gejala sebagai berikut.

  1. Muatan medan listrik dapat menghasilkan medan listrik disekitarnya, yang besarnya diperlihatkan oleh hukum Coulumb.
  2. Arus listrik atau muatan yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet disekitarnya yang besar dan arahnya ditunjukkan 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.

Pada ketiga teori ini terdapat hubungan antara listrik dengan medan magnet. Muatan listrik yang diam menghasilkan medan magnet. Muatan listrik yang bergerak dapat menghasilkan medan magnetik. Perubahan medan magnetik akan menghasilkan medan listrik. Dinamo yang digerakkan dapat menghasilkan aliran listrik yang digunakan untuk menyalakan lampu.

Dinamo tersusun atas magnet dan lilitan kawat di sekelilingnya. Ketika magnet bergerak di sekitar lilitan, maka menyebabkan arus mengalir. Coba Anda amati jarum kompas yang didekatkan pada aliran listrik, jarum kompas akan menyimpang dari kedudukan semula. Hal ini berarti jarum kompas mendapat gaya/tarikan magnet dari kabel yang berarus listrik.

Maxwell mengemukakan sebuah hipotesis bahwa perubahan medan magnet pada dinamo dapat menimbulkan medan listrik dan sebaliknya perubahan medan listrik dapat menimbulkan medan magnet. Adapun percobaan yang digunakan Maxwell dalam hipotesanya adalah dua bolam isolator yang diikat pada ujung pegas. Kedua bolam diberi muatan listrik berbeda, yaitu muatan positif dan negatif.

Perubahan listrik yang diberikan pada pegas terhadap waktu akan menghasilkan medan magnet yang berbeda pula. Proses berantai dari perubahan medan listrik dan medan magnet yang berbentuk gelombang menjalar ke segala arah. Gelombang ini disebut gelombang elektromagnetik. Gelombang ini dapat berupa cahaya gelombang radio, sinar-X, sinar gamma atau yang lainnya.

Hal ini dapat diilustrasikan sebagai bak air yang tenang diberi sentuhan sedikit, maka terjadi gelombang menyebar ke segala arah. Gelombang elektromagnetik tersusun atas perambatan medan listrik E dan medan magnet B yang saling tegak lurus satu sama lain. Perhatikan gambar berikut:

  1. Sifat dan Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Sebagaimana gelombang mekanik, gelombang elektromagnetik juga memiliki sifat yang kurang lebih hampir sama. Adapun sifat dari gelombang elektromagnetik, antara lain, dapat merambat di ruang hampa, merupakan gelombang transversal, mengalami pemantulan (refleksi), mengalami pembiasan(refraksi), mengalami interferensi, mengalami lenturan (difraksi), dan arah rambatannya tidak ditentukan oleh medan listrik maupun medan magnet.

Cahaya, gelombang radio, sinar-X, dan sinar gamma adalah contoh dari gelombang elektromagnetik. Berbagai jenis gelombang elektromagnetik tersebut hanya berbeda dalam frekuensi dan panjang gelombangnya. Hubungan kecepatan perambatan gelombang, frekuensi, dan panjang gelombang dinyatakan sebagai berikut.

Perbedaan interval/jarak panjang gelombang dan frekuensi gelombang yang disusun dalam bentuk tabel panjang gelombang dan frekuensi secara berurutan disebut spektrum gelombang elektromagnetik. Gelombang radio memiliki frekuensi terendah, sedangkan sinar gamma memiliki frekuensi tertinggi. Perhatikan Gambar 8.2 dan Tabel 8.1 berikut!

  • Karakteristik dan Aplikasi Gelombang Elektromagnetik

Spektrum gelombang elektromagnetik tampak memiliki warna yang berbeda-beda. Warna ini disebabkan perbedaan frekuensi gelombang. Berdasarkan frekuensi gelombang inilah dapat diketahui sifat/karakteristik gelombang. Rentang frekuensi tertinggi (sinar gamma) hingga frekuensi rendah (radio) serta aplikasi setiap spektrum gelombang elektronik adalah sebagai berikut.

  • Gelombang Sinar Gamma

Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi tertinggi dalam spektrum gelombang elektromagnetik, yaitu antara 1020Hz sampai 1025 Hz. Panjang gelombangnya berkisar antara 10–5 nm sampai 0,1 nm. Sinar gamma berasal dari radioaktivitas nuklir atau atom-atom yang tidak stabil dalam waktu reaksi inti. Sinar gamma memiliki daya tembus yang sangat kuat, sehingga mampu menembus logam yang memiliki ketebalan beberapa sentimeter. Jika diserap pada jaringan hidup, sinar gamma akan menyebabkan efek yang serius seperti mandul dan kanker.

  • Sinar-X

Sinar-X mempunyai frekuensi antara 1016Hz sampai 1020 Hz. Panjang gelombangnya 10–11 sampai 10–8 m. Sinar –X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen pada tahun 1895. Untuk menghormatinya sinar-X juga disebut sinar rontgen. Sinar-X dihasilkan dari elektron-elektron yang terletak di bagian dalam kulit elektron atom atau dapat dihasilkan dari elektron dengan kecepatan tinggi yang menumbuk logam.

Sinar-X banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran seperti untuk memotret kedudukan tulang, dan bidang industri dimanfaatkan untuk menganalisis struktur kristal. Sinar-X mempunyai daya tembus yang sangat kuat. Sinar ini mampu menembus zat padat seperti kayu, kertas, dan daging manusia. Pemeriksaan anggota tubuh dengan sinar-X tidak boleh terlalu lama, karena membahayakan.

  • Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi antara 1015 Hz sampai dengan 1016 Hz. Panjang gelombangnya antara 10 nm sampai 100 nm. Sinar ultraviolet dihasilkan dari atom dan molekul dalam nyala listrik. Sinar ini juga dapat dihasilkan dari reaksi sinar matahari.

Sinar ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang badan Anda menghasilkan vitamin D . Secara khusus, sinar ultra violet juga dapat diaplikasikan untuk membunuh kuman. Lampu yang menghasilkan sinar seperti itu digunakan dalam perawatan medis. Sinar ultraviolet juga dimanfaatkan dalam bidang perbankan, yaitu untuk memeriksa apakah tanda tangan Anda di slip penarikan uang sama dengan tanda tangan dalam buku tabungan

  • Cahaya atau Sinar Tampak

Cahaya atau sinar tampak mempunyai frekuensi sekitar 1015 Hz. Panjang gelombangnya antara 400 nm sampai 800 nm. Mata manusia sangat peka terhadap radiasi sinar tersebut, sehingga cahaya atau sinar tampak sangat membantu penglihatan manusia.

Panjang gelombang sinar tampak yang terpendek dalam spektrum bersesuaian dengan cahaya violet (ungu) dan yang terpanjang bersesuaian dengan cahaya merah. Semua warna pelangi terletak di antara kedua batas tersebut. Perhatikan tabel berikut!

Salah satu aplikasi dari sinar tampak adalah penggunaan sinar laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi.

  • Sinar Infra Merah

Sinar infra merah mempunyai frekuensi antara 1011 Hz sampai 1014 Hz. Panjang gelombangnya lebih panjang/besar dari pada sinar tampak. Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi khas. Di bidang kedokteran, radiasi inframerah diaplikasikan sebagai terapi medis seperti penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf.

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. 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).

  • Radar atau Gelombang Mikro

Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar 1010 Hz. Panjang gelombangnya kira-kira 3 mm. 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.

Misalnya, jika radar memancarkan gelombang mikro mengenai benda, maka gelombang mikro akan memantul kembali ke radar. Selang waktu antara pemancaran dan penerimaan radar adalah ∆ t, , kecepatan perambatan radar c, maka jarak sasaran dari pemancar radar dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

  • Gelombang Radio dan Televisi

Gelombang radio mempunyai frekuensi antara 104 Hz sampai 109 Hz. Gelombang televisi frekuensinya sedikit lebih tinggi dari gelombang radio. Gelombang ini diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari satu tempat ke tempat lain.

  • Gelombang Radio AM

Informasi yang dipancarkan oleh antena yang berupa suara dibawa gelombang radio berupa perubahan amplitudo yang disebut amplitudo modulasi (AM). Gelombang AM mempunyai frekuensi antara 10 4 Hz sampai 10 7 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.

  • Gelombang Radio FM

Gelombang radio FM dan mempunyai frekuensi sekitar 108 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 (relai), yang ditempatkan di satelit atau di permukaan bumi.

  • 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.

Demikianlah artikel dari dosenmipa.com mengenai Spektrum Gelombang Elektromagnetik , semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya.

baca juga :

Posting terkait: