Well...kali ini yang akan dibahas bab ke tiga yaitu gelombang elektromagnetik..
apa itu gelombang elektromagnetik..??
let's jangan lama-lama..mari kita belajar sama-sama :D
James Clerk Maxwell (1831-1879), adalah orang pertama
yang menghitung besar laju rambatan gelombang elektro-magnet dalam ruang hampa.
Cahaya termasuk gelombang elektro-magnetik. Cepat rambat gelombang
elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas (ε ) dan permeabilitas ( µ)
zat.
Jadi,Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat
merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam
gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang
gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo
adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua
puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu
satuan waktu. 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.
Energi
elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta
pada level yang berbeda-beda. 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.
B. KEGUNAAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Saat ini hampir semua manusia memiliki peralatan yang satu ini. Dia begitu kecil yang
bisa dengan nyaman diletakkan di dalam saku, namun dianggap memiliki fungsi
yang sangat besar terutama untuk berkomunikasi. Ya, benda itu adalah sebuah
ponsel (telepon seluler). Saat ini ponsel tidak hanya digunakan untuk menelpon
saja tetapi juga untuk fungsi lain seperti mengirim dan menerima pesan singkat
(sms), mendengarkan musik, atau mengambil foto. Bagaimana perangkat ponsel
dapat terhubung dengan perangkat ponsel yang lain padahal mereka saling
berjauhan?
Konsep yang bisa menjelaskan fenomena
ini adalah 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.
Sebagaimana yang telah dibahas
sebelumnya bahwa ada dua hukum dasar yang menghubungkan gejala kelistrikan dan
kemagnetan.
Pertama, arus listrik dapat menghasilkan
(menginduksi) medan magnet. Ini dikenal sebagai gejala induksi magnet. Peletak
dasar konsep ini adalah Oersted yang telah menemukan gejala ini secara
eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh Ampere. Gejala induksi magnet
dikenal sebagai Hukum Ampere.
C. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Gelombang elektromagnetik yang dirumuskan oleh Maxwell
ternyata terbentang dalam rentang frekuensi yang luas. Sebagai sebuah gejala
gelombang, gelombang elektromagnetik dapat diidentifikasi berdasarkan frekuensi
dan panjang gelombangnya. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik
sebagaimana gelombang radio atau sinar-X.
Masing-masing memiliki penggunaan yang berbeda meskipun mereka secara fisika menggambarkan gejala yang serupa, yaitu
gejala gelombang, lebih khusus lagi gelombang elektromagnetik.
Cahaya
merupakan gelombang elektromagnetik. Akan tetapi, spektrum gelombang
elektromagnetik masih terdiri dari berbagai jenis gelombang lainnya, yang
dibedakan berdasarkan frekuensi atau panjang gelombangnya. Spektrum gelombang
elektromagnetik, menurut ITU berdasarkan besar frekuensinya dapat dibagi
menjadi: Extramely low freguency, Very low freguncy, low freguency, medium
freguensi, high freguency, very high freguency (VHF), ultrahigh freguency (UHF),
superhigh freguency (SHF), extremely high freguency (EHF), dan tremendously
high freguency (THF).
D. PEMANFAATAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
1. Sinar Gamma
Sinar gamma merupakan salah satu spektrum gelombang
elektromagnetik yang memiliki frekuensi paling besar atau panjang gelombang
terkecil. Frekuensi yang dimiliki sinar gamma berada dalam rentang 1020
Hz sampai 1025 Hz. Sinar gamma dihasilkan dari peristiwa peluruhan
inti radioaktif. Inti atom unsur yang tidak stabil meluruh menjadi inti atom
unsur lain yang stabil dengan memancarkan sinar radioaktif, di antaranya sinar
alfa, sinar beta, dan sinar gamma. Di antara ketiga sinar radioaktif ini, yang
termasuk gelombang elektromagnetik adalah sinar gamma. Sementara dua lainnya
merupakan berkas partikel bermuatan listrik. Jika dibandingkan dengan sinar
alfa dan sinar beta, sinar gamma memiliki daya tembus yang paling tinggi
sehingga dapat menembus pelat logam hingga beberapa sentimeter. Sekarang, 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
Sinar-X, dikenal juga sebagai sinar Röntgen. Nama ini
diambil dari penemunya, yaitu Wilhelm C. Röntgen (1845 – 1923). Sinar-X
dihasilkan dari peristiwa tumbukan antara elektron yang dipercepat pada beda
potensial tertentu. Sinar-X digunakan dalam bidang kedokteran, seperti untuk
melihat struktur tulang yang terdapat dalam tubuh manusia. Jika Anda pernah
mengalami patah tulang, sinar ini dapat membantu dalam mencari bagian tulang
yang patah tersebut. Hasil dari sinar ini berupa sebuah film foto yang dapat
menembus hingga pada bagian tubuh yang paling dalam. Orang yang sering merokok
dengan yang tidak merokok akan terlihat bedanya dengan cara menyinari bagian
tubuh, yaitu paru-paru. Paru-paru orang yang merokok terlihat bercak-bercak
berwarna hitam, sedangkan pada normalnya paru-paru manusia cenderung utuh tanpa
bercak.
3 3. Sinar Ultraviolet
Sinar ultraviolet dihasilkan dari radiasi sinar Matahari.
Selain itu, dapat juga dihasilkan dari transisi elektron dalam orbit atom.
Jangkauan frekuensi sinar ultraviolet, yaitu berkisar diantara 105
hertz sampai dengan 1016 hertz. Sinar ultraviolet dapat berguna dan
dapat juga berbahaya bagi kehidupan manusia. Sinar ultraviolet dapat
dimanfaatkan untuk mencegah agar bayi yang baru lahir tidak kuning warna
kulitnya. Selain itu, sinar ultraviolet yang berasal dari Matahari dapat
merangsang tubuh manusia untuk memproduksi vitamin D yang diperlukan untuk
kesehatan tulang. Sinar ultraviolet tidak selamanya bermanfaat. Lapisan ozon di
atmosfer Bumi (pada lapisan atmosfer) berfungsi untuk mencegah supaya sinar
ultraviolet tidak terlalu banyak sampai ke permukaan Bumi. Jika hal
tersebut terjadi, akan menimbulkan berbagai penyakit pada manusia, terutama
pada kulit.
4. Sinar Tampak
Sinar tampak atau cahaya merupakan gelombang
elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat membantu dalam penglihatan. Anda
tidak akan dapat melihat apapun tanpa bantuan cahaya. Sinar tampak memiliki
jangkauan panjang gelombang yang sempit, mulai dari 400 nm sampai dengan 700
nm. Sinar tampak terdiri atas tujuh spektrum warna, jika diurutkan dari
frekuensi terkecil ke frekuensi terbesar, yaitu merah, jingga, kuning, hijau,
biru, nila, dan ungu (disingkat mejikuhibiniu). Sinar tampak atau cahaya
digunakan sebagai penerangan ketika di malam hari atau ditempat yang gelap.
Selain sebagai penerangan, sinar tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan,
rumah sakit, industri, dan telekomunikasi.
5. Sinar Inframerah
Sinar inframerah memiliki jangkauan frekuensi antara 1011
hertz sampai 1014 hertz. Sinar inframerah dihasilkan dari transisi
elektron dalam orbit atom. Benda yang memiliki temperatur yang lebih relatif
terhadap lingkungannya akan meradiasikan sinar inframerah, termasuk dari dalam
tubuh manusia. Sinar ini dimanfaatkan, di antaranya untuk pengindraan jarak
jauh, transfer data ke komputer, dan pengendali jarak jauh (remote control).
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. Sinar inframerah dapat digunakan juga dalam
bidang kedokteran, seperti diagnosa kesehatan. Sirkulasi darah dalam tubuh Anda
dapat terlihat dengan menggunakan bantuan sinar inframerah. Selain itu,
penyakit seperti kanker dapat dideteksi dengan menyelidiki pancaran sinar
inframerah dalam tubuh Anda.
6. Gelombang Mikro
Gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang
disebut osilator. Frekuensi gelombang mikro sekitar 1010 Hz.
Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency.
Gelombang mikro digunakan, di antaranya untuk komunikasi jarak jauh, radar
(radio detection and ranging), dan memasak (oven). 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 × 108 m/s, jarak antara radar dan benda yang
dituju (pesawat atau roket), dapat dituliskan dalam persamaan berikut
s = ½ c.Δt
dengan: s = jarak antara radar dan benda yang dituju (m),
c = kecepatan gelombang elektromagnetik (3 × 108 m/s),
dan
Δt = selang waktu (s).
Angka 2 yang terdapat pada Persamaan muncul karena pulsa
melakukan dua kali perjalanan, yaitu saat dipancarkan dan saat diterima. Saat
ini radar sangat membantu dalam pendaratan pesawat terbang ketika terjadi cuaca
buruk atau terjadi badai. Radar dapat berguna juga dalam mendeteksi adanya pesawat
terbang atau benda asing yang terbang memasuki suatu wilayah tertentu.
7. 7. Gelombang Radio
Mungkin Anda sudah tahu atau pernah mendengar gelombang
ini. 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.
Rentang Frekuensi Gelombang Radio, berikut nama band,
singkatan, frekuensi, panjang gelombang, dan Contoh Penggunaan:
1. Extremely
Low Frequency(ELF)=(3 – 30GHz),(105 – 104km),Komunikasi dengan bawah laut
2. Super Low
Frequency(SLF)=(30 – 300GHz),(104 – 103km),Komunikasi dengan bawah laut
3. Ultra Low
Frequency(ULF)=(300 – 3000Hz),(103 – 102km),Komunikasi dalam pertambangan
4. Very Low
Frequency(VLF)=(3 – 30GHz),(102 – 104km),Komunikasi di bawah laut
5. Low
Frequency(LF)=(30 – 300GHz),(10 – 1km) Navigasi
6. Medium
Frequency(MF)=(300 – 3000GHz),(1 – 10–1km),Siaran radio AM
7. High Frequency(HF)=(3
– 30GHz),(10–1 – 10–2km),Radio amatir
8. Very High
Frequency(VHF)=(30 – 300GHz),(10–2 – 10–3km),Siaran radio FM dan televisi
9. Ultra High
Frequency(UHF)=(300 – 3000Hz),(10–3 – 10–4km),Televisi dan handphone
10. Super High
Frequency(SHF)=(3 – 30GHz),(10–4 – 10–5km),Wireless LAN
11.
ExtremelyHighFrequency(EHF)=(30 – 300GHz),(10–5 – 10–6km),Radio astronomi
Manfaat Gelombang Elektromagnetik di bidang teknologi
(Fisika):
Perlu diketahui. Rentang/spektrum Gelombang
Elektromagnetik (GEM). Terdiri dari beberapa urutan, yakni sinar gamma, sinar
X, ultra violet, cahaya tampak, infra merah, gelombang mikro, gelombang TV dan
gelombang radio, dst dalam urutan ini frekuensinya makin kecil, tapi panjang
gelombangnya makin besar.
0 komentar:
Posting Komentar