Gelombang Elektromagnetik

Diposting pada

Selamat datang di Pakdosen.co.id, web digital berbagi ilmu pengetahuan. Kali ini PakDosen akan membahas tentang Gelombang Elektromagnetik? Mungkin anda pernah mendengar kata Gelombang Elektromagnetik? Disini PakDosen membahas secara rinci tentang pengertian, sifat, jenis, ciri, manfaat, sumber, spektrum dan rumus. Simak Penjelasan berikut secara seksama, jangan sampai ketinggalan.

Gelombang Elektromagnetik

Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Spektrum Gelombang Elektromagnetik merupakan susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinyaSkema Gambar spektrum gelombang elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang, mencangkup kisaran energi yang rendah dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah. Hubungan antara kecepatan kecepatan rambat c, frekeunsi f, dan panjang gelombang elektromagnetik dituliskan sebagai berikut:

 c = f . λ

c = kecepatan rambat (3.10^8 m/s)

f = frekuensi (Hz)

λ = panjang gelombang (m)


Sifat Gelombang Elektromagnetik

Dibawah ini adalah 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

Jenis Gelombang Elektromagnetik

Jenis gelombang elektromagnetik berdasarkan gelombang dan frekuensinya dibedakan menjadi 7 macam yaitu: gelombang radio, gelombang mikro, gelombang inframerah, gelombang tampak, gelombang ultraviolet, sinar-x, dan sinar gamma. Adapun penjelasan dari jenis gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:

Gelombang Radio

Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi. Siaran radio meggunakan gelombang radio ada yang menggunakan sistem AM (Amplitudo Modulation) dan FM (Frequency Modulation). Kedua gelombang ini memiliki kelebihan dan kekurangannyamasing-masing. Kelebihan sistem AM yaitu jangkauan luas karena dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer, tetapi terpengaruh keadaan cuaca. Sedangkan kelebihan sistem FM adalah tidak terpengaruh keadaan cuaca, tetapi jangkauan tidak luas karena tidak dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer.


Gelombang Mikro

Gelombang mikro (mikrowaes) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi, yaitu diatas 3GHz. Gelombang mikro dapat disebut sebagai pendeteksi panas benda. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro,makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis. Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada alat-alat komunikasi, pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging). Radar berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Jika selang waktu pengiriman pulsa ke sasaran dan penerimaan pulsa pantulan dari sasaran adalah delta t maka jarak sasaran ke pusat radar dapat kamu tentukan melalui rumus: s dalam meter, c adalah kecepatan rambat gelombang (3.10^8 m/s), dan t dalam sekon.

Baca Lainnya :  √Demokrasi Liberal: Pengertian, Ciri, Kelebihan Serta Kekurangan

Sinar Inframerah

Sinar Inframerah dihasilkan oleh atom dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda dipanaskan. Getaran atom dalam suatu molekul akan memancarkan gelombang elektromagnetik pada rentang panjang gelombang yang khas dalam daerah inframerah. Setiap benda panas pasti memancarkan inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda. Sinar inframerah dapat dimanfaatkan dalam bidang medis, yaitu untuk diagnosa kesehatan tubuh. Pemotretan permukaan bumi juga menggunakan sinar inframerah. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm keamanan. Salah satu penggunaan populer dari sinar inframerah pada saat ini adalah remote control AC, TV, dan VCD. Secara umum inframerah banyak manfaat dalam bidang medis, industri, dan astronomi.


Cahaya Tampak

Cahaya tampak adalah bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia dan membantu penglihatan kita. Perbedaan sensasi pada mata akibat cahaya yang berbeda panjang gelombang dan frekuensinya menimbulkan warna berbeda.

Spektrum warna cahaya berdasarkan rentang panjang gelombang yang dimiliki adalah sebagai berikut:

  • Merah (622 nm – 780 nm)
  • Jingga (597 nm – 622 nm)
  • Kuning (577 nm – 597 nm)
  • Hijau (492 nm – 577 nm)
  • Biru (455 nm – 577 nm)
  • Ungu (390 nm – 455 nm)

biasanya disingkat dengan MeJiKuHiBiU. Salah satu penggunaan cahaya (sinar laser) adalah dalam serat optik pada bidang kedokteran dan telekomunikasi.


Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet adalah sinar yang dihasilkan oleh atom-atom dan molekul dalam nyala listrik. Sumber utama sinar ultraviolet adalah matahari. Sinar ultraviolet yang mengenai permukaan bumi tidak membahayakan kehidupan di bumi, karena sebelum cahaya dari matahari mengenai permukaan bumi telah diserap oleh lapisan ozon (O3) sehingga sinar ultraviolet yang mengenai permukaan bumi tidak berlebih. Pemanfaatan sinar ultraviolet lebih banyak pada bidang industri dalam proses sterilisasi, ultraviolet juga sering digunakan untuk menyucihamakan ruang operasi rumah sakit dan alat-alat pembedahan. Menepisnya lapisan ozon disebabkan peningkatan freon yang mengakibatkan meningkatnya ultraviolet yang menuju permukaan bumi. Hal ini dapat menyebabkan kanker kulit, katarak mata, mengurangi sistem kekebalan tubuh, dan menyebabkan berkurangnya produk ganggang yang menjadi bahan pangan bagi seluruh rantai makanan.


Sinar-X

Sinar-X dapat dihasilkan dari elektron yang ditumbuhkan pada permukaan logam dengan kecepatan tinggi. Sinar-X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen sekitar bulan November 1895, ketika ia sedang mempelajari sinar katoda, sehingga sinar-X juga sering disebut sinar Rontgen. Pemanfaatan sinar-X banyak digunakan dalam bidang kedokteran, yaitu dalam diagnosis dan terapi medis seperti pemotretan kedudukan atau letak tulang yang patah. Sinar-X juga dimanfaatkan dalam bidang industri, yaitu analisis struktur bahan.


Sinar-Gama

Sinar Gamma dihasilkan oleh inti-inti atom yang tidak stabil (^60Co atau ^137Cs), melalui reaksi nuklir, dan dari sinar kosmis. Sinar gamma memiliki daya tembus yang sangat besar hingga dapat menembus pelat timbal dengan ketebalan beberapa sentimeter karena sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi tertinggi. Sinar gamma jika diserap oleh jaringan tubuh dapat menimbulkan efek yang serius. Pemanfaatan sinar gamma adalah untuk membunuh sel-sel kanker dan menstrerilkan peralatan rumah sakit. Alat pendeteksi (detektor) keberadaan sinar gamma adalah detektor Geiger-Muller.

Baca Lainnya :  √15 Pengertian Yurisprudensi Menurut Para Ahli dalam Bukunya

Ciri-ciri gelombang elektromagnetik

Dari uraian tersebut diatas dapat disimpulkan beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:
  1. Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama.
  2. Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
  3. Dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.
  4. Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.
  5. Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya.

Manfaat Gelombang Elektromagnetik

Manfaat Gelombang Elektromagnetik dalam Kehidupan Sehari-hari yaitu:

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).

Gelombang radio (UHF dan VHF)

  • Untuk komunikasi satelit (memanfaatkan sifat gelombang  UHF dan VHF yang dapat menembus lapisan atmosfer (ionosfer), hingga dapat mencapai satelit).

Gelombang Mikro

  1. Untuk pemanas microwave
  2. Untuk komunikasi RADAR (Radio Detection and Ranging)
  3. Untuk menganalisa struktur atomik dan molekul
  4. Dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut
  5. Digunakan pada rangkaian Televisi
  6. 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.

Sinar Inframerah

  • Untuk terapi fisik, menyembuhkan penyakit cacar dan encok
  • Untuk fotografi pemetaan sumber daya alam, mendeteksi tanaman yang tumbuh di bumi dengan detail
  • Untuk fotografi diagnosa penyakit
  • Digunakan pada remote control berbagai peralatan elektronik (alarm pencuri)
  • Mengeringkan cat kendaraan dengan cepat pada industri otomotif
  • Pada bidang militer,dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut.
  • Sinar infra merah dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan.

Sinar tampak

  1. Membantu penglihatan mata manusia
  2. Salah satu aplikasi dari sinar tampak adalah penggunaan sinar laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi.

Sinar Ultraviolet

  1. Untuk proses fotosintesis pada tumbuhan
  2. Membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia
  3. Dengan peralatan khusus dapat digunakan untuk membunuh kuman penyakit, menyucihamakan ruangan operasi rumah sakit berikut instrumen-instrumen pembedahan
  4.   Untuk memeriksa keaslian tanda tangan di bank-bank.

Sinar X (Sinar Rontgen)

  • Dimanfaatkan di bidang kesehatan kedokteran untuk memotret organ-organ dalam tubuh (tulang), jantung, paru-paru, melihat organ dalam tanpa pembedahan, foto Rontgen
  • Untuk analisa struktur bahan / kristal
  • Mendeteksi keretakan / cacat pada logam
  • Memeriksa barang-barang di bandara udara / pelabuhan.

Sinar Gamma

  1. Dimanfaatkan dunia kedokteran untuk terapi kanker
  2. Dimanfaatkan untuk sterilisasi peralatan rumah sakit
  3. Untuk sterilisasi makanan, bahan makanan kaleng
  4. Untuk pembuatan varietas tanaman unggul tahan penyakit dengan produktivitas tinggi
  5. Untuk mengurangi populasi hama tananaman (serangga)
  6. Untuk medeteksi keretakan /cacat pada logam (seperti kegunaan sinar X juga)
  7. Untuk sistem perunut aliran suatu fluida (misalnya aliran PDAM), mendeteksi kebocoran.
Baca Lainnya :  Struktur Modal

Sumber Gelombang Elektromagnetik

Dibawah ini adalah sumber gelombang elektromagnetik yaitu:

  • Osolasi listrik
  • Sinar matahari menghasilkan sinar inframerah
  • Lampu merkuri menghasilkan sinar ultraviolet
  • Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen)
  • Inti atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Sebagai ciri suatugelombang, gelombang elektromagnetik juga memiliki panjang gelombang (λ), kecepatan perambatan gelombang (c) dan frekuensi (f). Secara matematis hubungan panjang gelombang, kecepatan, dan frekuensi dapat ditulis;

                                        C = f λ

Keterangan :

                 c          = kecepatan perambatan gelombang

                 f           = frekuensi (Hz)

                 λ          = panjang gelombang (m)


Karena cepat rambat gelombang elektromagnetik tidak bergantung pada medium rambatan dan mempunyai nilai tetap c maka yang berbeda pada gelombang elektromagnetik adalah f dan λ. Dari persamaan bentuk gelombang, yang dianalisis oleh Maxwell dapat diketahui nilai maksimum untuk gelombang medan listrik dan gelombang medan magnetic yaitu:

Gelombang elektromagnetik yang ada di alam dapat terjadi secara alami ataupun dihasilkan oleh sebuah alat. Sebagai contoh, generator arus bolak-balik menghhasilkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 108m,sedangkan alam menyediakan, inti atom yang dapat menghasilkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 10-17 m.


Para ahli kemudian mengamati lebih lanjut gelombang elektromagnetik yang ada dan mencatat panjang gelombang dan frekuensinya, yaitu dengan cara langsung dan tidak langsung. Sebagian besar dilakukan secara tidak langsung yaitu dengan cara menginteraksikan gelombang elektromagnetik dengan bahan atau alat yang sanggup mengubah energy gelombang elektromanetik menjadi energy lain, seperti energy listrik, energy panas, energy mekanik atau energy kimia. Dari bentuk energy inilah diperoleh panjang gelombang dan frekuensi gelombang elektromagnetik. Tapi hanya sebagian kecil saja dari spectrum gelombang elektrogmagnetik yang dapat diamati langsung oelh indera mata, yaitu cahaya, sedangkan bagian yang lain tidak dapt diamati secara langsung. Manusia memanfaatkan gelombang elektrogmagnetik berdasrkan frekuensinya.


Rumus Gelombang Elektromagnetik

Dibawah ini saya akan menjelaskan tentang rumus gelombang elektromagnetik menurut pernyataan Maxwell. Berdasarkan pendapatnya, jenis gelombang ini dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan yaitu:


Rumus Kecepatan Gelombang Elektromagnetik

Keterangan :
c = Laju gelombang elektromagnetik yang merambat pada ruang hampa.
μo = Permeabilitas pada ruang hampa, memiliki nilai 4π x 10⁻⁷ N s²/C².

εo = Permitivitas pada ruang hampa, memiliki nilai 8,85 x 10⁻ᴵ² C²/Nm².


Berdasarkan rumus gelombang elektromagnetik diatas, kita dapat menyimpulkan bahwa kecepatan gelombang tersebut dapat merambat karena dipengaruhi oleh permeabilitas magnetik medium dan permitivitas listrik. Maka dari kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik segala medium dapat ditulis menjadi persamaan seperti berikut ini:


Rumus Cepat Rambat Gelombang Elektromagnetik

Keterangan :
c = Laju perambatan gelombang elektromagnetik dalam medium.
μ = permeabilitas medium.
ε = Permitivitas medium.

Demikian Penjelasan Materi Tentang Gelombang Elektromagnetik: Pengertian, Sifat, Jenis, Ciri, Manfaat, Sumber, Spektrum dan Rumus  Semoga Materinya Bermanfaat Bagi Siswa-Siswi.