GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Gelombang elektromagnetik merupakan radiasi dari percepatan muatan listrik dalam medan listrik dan medan magnet yang bersesuaian. Energi dianggap sebagai gelombang yang merambat tanpa medium yang melibatkan osilasi medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang saling tegak lurus dengan arah rambat gelombang. Dalam ruang hampa (vakum) cepat ramba gelombang elektromagnetik adalah 2,9979 x 108 m/s atau sering dibulatkan 3 x 108 m/s. Hertz membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik dapat menunjukan gejala polarisasi, sama seperti gelombang cahaya, sehingga cahaya maupun gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal. Kelajuan akan menurun jika memasuki medium atau suatu zat.

Sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah sbb :
1. Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan sehingga kedua medan magnet memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama
2. Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang
3. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal
4. Mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi juga dapat mengalami polarisasi karena suatu gelombang transversal.
5. Besar medan listrik dan medan magnet berbanding lurus satu sama lain (E = cB)
6. Tidak dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnetik karena tidak mempunyai muatan
7. Dalam ruang hanya bergerak dengan cepat rambat 3 x 108 m/s

Klasifikasi gelombang elektromagnetik :
a. Gelombang radio dan televisi
b. Gelombang mikro
c. Sinar ultraviolet (UV)
d. Cahaya tampak
e. Sinar Infrared(IR)
f. Sinar-X
g. Sinar Gamma

Penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan
No Lebar Frekuensi Panjang gelombang Manfaat
1. Low Frekuensi (LF)
30 kHz-300 kHz Long Wave
1500 m Radio gelombang panjang dan komunikasi jarak jauh
2. Medium Frekuensi (MF)
300 kHz-3 MHz Medium Wave
300 m Gelombang medium lokal dan radio jarak jauh
3. High Frekuensi
3 MHz-30 MHz Short Wave
30 m Radio gelombang pendek dan komunkasi
4. Very High Frekuensi (VFH)
30 MHz-300 MHz Very Short Wave
3 m Radio FM, radio mobil polisi, komunikasi pesawat udara
5. Ultra High Frekuensi (UHF)
300 MHz-3GHz Ultra Short Wave
30 cm Televisi, komunikasi jarak pendek
6. Super High Frekuensi (SHF)
> 3 GHz Microwave
3 cm Radar dan komunikasi lewat satelit

a. Gelombang Radio Dan TV
Ada dua jenis gelombang bunyi, yaitu :
1. Modulasi Amplitudo (AM)
Modulasi amplitude adalah suatu teknik dengan cara amplitudo gelombang radio disesuaikan dengan amplitudo gelombang bunyi dengan frekuensi tetap.
2. Modulasi Frekuensi (FM)
Modulasi Frekuensi adalah cara penyesuaian frekuensi gelombang radio dengan gelombang bunyi dengan amplitudo tetap. Sistem FM ini banyak mengurangi derau (noise) akibat kelistrikan di udara sehingga suara yang diterima menjadi lebih jernih. Namun sistem ini memiliki jangkuan terbatas sehingga dibutuhkan stasiun-stasiun penghubung agar jangkuan lebih luas.
Gelombang bunyi dan radio ini dapat diterima oleh sebuah alat pemisah yang memisahkan kedua gelombang, sehingga bunyi dapat dialirkan melalui corong suara yang menghasilkan bunyi.

b. Gelombang mikro
Gelombang mikro merupakan gelombang radio dengan frekuensi sangat tinggi, yaitu 3 GHz. Gelombang ini dapat menimbulkan efek pemanasan pada benda yang menyerapnya.
Hal ini dimanfaatkan dalam ofen dan pada RADAR pesawat (Radio Detection and Ranging). Pesawat radar bekerja menggunakan sifat pemantulan mikro. Antena pesawat radar bertindak sebagai pemancar sekaligus sebagai penerima gelombang elektromagnetik yang dipancarkan. Karena panjang gelombangnya hanya beberapa cm, gelombang ini mudah dipantulkan oleh pesawat udara dan roket karena ukurannya hanyabeberapa meter. Bila selang waktu antara pengiriman pulsa ke sasaran dan penerimaan pulsa pantulan dari sasaran adalah c∆t jarak sasaran ke pusat radar s dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut :

s = c∆t
2

c. Ultraviolet (UV)
Ultraviolet atau ultraungu merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang 400 nm s.d. 200 nm. Pada gelombang 400nm s.d. 300 nm, dinamakan ultraviolet dekat, 300nm s.d 200 nm dinamakan ultraviolet jauh, dan dibawah 200 nm dinamakan ekstrim. Penghasil ultraviolet yang paling besar adalah matahari, namun yang mencapai permukaan bumi hanyalah ultraviolet dekat karena gelombang 290 nm habis diserap oleh ozon dalam atmosfer. Sumber sinar ultrviolet selain matahari adalah lampu merkuri. Ozon ialah sejenis gas yang terdiri dari tiga atom oksigen yang terletak dilapisan stratosfer bumi. Ozon terbentuk apabila molekul oksigen terurai menjadi atom oksigen dan membentuk molekul ozon dengan adanya gas nitrogen.
Ozon dapat terurai menjadi molekul karena adanya oksida nitrogen yang dibebaskan oleh kapal terbang super sonik atau atom klor dari CFC (cloro flour carbon). CFC atau freon ini digunakan untuk pendingin ruangan (AC) dan kulkas. Reaksi antar atom klor dengan ozon akan mengembalikan oksida nitrogen sdan atom klor keluar atmosfer setelah molekul ozon habis, sehingga lapisan ozon semakin tipis.
Ultraviolet juga dapat merubah pro vitain D menjadi vitamin D yang merupakan vitamin penting bagi pertumbuhan tulang. Sinar ultraviolet juga dapat digunakan untuk memendarkan barium platina sianida, menghitamkan pelat foto yang berlapis perak bromida, dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit terutama penyakit kulit. Penyinaran ultraviolet yang terlalu banyak menambah resiko terjangkitnya penyakit dan mengurangi keberhasilan vaksinasi, selain itu dapat menyebabkan penyakit kanker.

d. Cahaya Tampak
Cahaya tampak merupakan gelombang elektromagnet yang memiliki panjang gelombang 700 nm sampai 400 nm. Cahaya tampak merupakan cahaya polikromatik, karena dapat terdispresi menjadi beberapa cahaya monokromatik.
Panjang gelombang dan nama cahaya monokromatik

No Panjang gelombang (nm) Warna
1.
2.
3.
4.
5.
6. 400 s.d. 440
440 s.d 480
480 s.d 560
560 s.d 590
590 s.d 630
630 s.d 700 Ungu
Biru
Hijau
Kuning
Jingga
Merah

Laser bisa digunakan untuk menghasilkan koheren monokromatik dalam daerah infrared, cahaya tampak, dan ultraungu. Radiasinya koheren karena memilki amplitudo dan beda fase gelombang yang tetap.

Sifat Sinar Laser sbb :
1. Monokromatik (ekawarna)
2. Koheren artinya sefase dengan yang lainnya
3. Memiliki satu arah tertentu (berkasnya tidak menyebar)
4. Intesitasnya sangat tinggi, jauh lebih tinggidari cahaya sumber lannya

Jenis-jenis laser dibedakan berdasarkan bahan yang digunakan dalam pembangkit Sinar Laser adalah sebagai berikut :
a. Laser zat padat, menggunakan ruby atai batu delima dengan bahan dasar kristal alumunium, warna sinarnya merah tua
b. Laser semikonduktor, menggunakan bahan gas yang berasal dari unsur Ga dan As
c. Laser zat cair, menggunakan larutan kriptosianida
d. Laser gas, menggunakan bahan karbondioksida atau helium neon

e. Infrared atau Infra merah
Infrared(IR) atau Infra merah merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih panjang dari gelombang merah, namun lebih pendek dari gelombang radio, yakni 0,7 µm s.d. 1 mm. Gelombang Infra merah dekat (Near Infrared(NIR) memiliki panjang gelombang 0,7 µm s.d. 2,5 µm. Radiasi pertama ditemukan oleh William Herschel (1738-1822).
Sinar Infra merah memiliki jangkauan frekuensi 1011 Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 . Apabila suatu benda dipanaskan, akan memancarkan sinar Infra merah yang jumlah sinarnya bergantung pada suhu dan warna benda. Dengan menggunakan prinsip ini, suatu pengamat dapat mendeteksi tumbuh-tumbuhan atau hal lain yang ada di daerah tertentu.
Energi yang terkandung dalam sinar Infra merah ini tampil sebagai energi panas dan mempunyai daya untuk menyembuhkan penyakit cacar dan encok. Sumber sinar Infra merah matahari, tanur, dan api.

f. Sinar-X
Sinar-X adalah radiasi sinar gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih pendek dari ultraviolet, yaitu antara 10-11 m dan 10-9. sinar ini dihsilkan dari penembakan atom-atom dengan partikel-pertikel berenergi tinggi. Atom setiap unsur akan memancarkan spektrum sinar-X yang khas apabila atom tersebut ditembaki elektron. Foton sinar-X akan dipancarkan bila elektron datang menumbuk sebuah elektron dari orbital sebelah dalam sehingga keluar dari atom. Bila ini terjadi , elektron dari orbital luar akan jatuh ke kulit sebelah dalam untuk menggantikannya, sehingga kehilangan energi dalam memancarkan energi dengan memancarkan foton yang disebut sinar-X.sinar-X juga disebut sinar Roentgen. Sinar-X menggunakan tembaga sebagai anoda, maka panjang gelombang sinar-X. Panjang sinar-X karakteristik 154 pm atau 1,54 Å untuk Kα dan 138 pm atau 1,38 Å untuk Kβ.

Persamaaan
2d sin Ө = nλ
Keterangan
d = jarak antar bidang
Ө = sudut difraksi
N = orde
λ = panjang gelombang sinar-X
g. Sinar Gamma
Sinar Gamma merupakan radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh inti atom tereksitasi pada saat proses perpindahan atom tersebut ke keadaan tersiktasi yang lebih rendah.
Deekstasi nikel ini biasa diikuti dengan pemancaran Sinar Gamma yang memiliki energi 1,17 MeV dan 1,33 MeV.
Sinar Gamma dapat dimanfaatkan dalam bidang pertanian, misalnya rekayasa genetika, yaitu penyinaran gamma untuk menghasilkan bibit unggul.

About these ads