Gelombang Elektromagnetik

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Dalam kehidupan sehari-hari kita telah memahami tentang gelombang yang terjadi pada tali, gelombang pada permukaan air, gelombang pada permukaan air laut maupun gelombang bunyi. Gelombang-gelombang ini disebut gelombang mekanik, gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan suatu medium untuk merambat. Dan kebalikannya yaitu gelombang elektromagnetik yaitu gelomboang yang tidak memerlukan mediumuntuk merambat. Sinar X atau rontgen merupakan salah satu contoh gelombang elektromagnetik.

Sifat-sifat gelombang elektromagnetik :

1. Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi pada saat yang bersamaan.
2. Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus
3. Kuat medan listrik dan medan magnet besarnya berbanding lurus satu dengan yang lain.
4. Arah perambatan gelombang elektromagnetik selalu tegak lurus arah medan listrik dan medan magnet.
5. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang hampa.
6. Gelombang elektromagnetik merambat dengan laju yang hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnet medium.
7. Laju rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa merupakan tatapan umum dan nilainya c = 3 x 10⁸ m/s.
8. Gelombang elektromagnetik adalah berupa gelombang transversal
9.gelombang elektromagnetik dapat mengalami proses pemantulan, pembiasan, polarisasi, interferensi dan difraksi (lenturan).
10. Gelombang elektromagnetik merambat dalam arah garis lurus.
11. Gelombang elektromagnetik tidak disimpangkan oleh medan listrik maupun medan magnet karena tidak bermuatan listrik.
            Gelombang elektromagnetik terdiri atas bermacam-macam gelombang yang frekuensi dan Panjang gelombangnya berbeda, tetapi semua gelombang-gelombang penyusun ini mempunyai kecepatan rambat yang sama yaitu c = 3 x 10⁸ m/s. hubungan antara frekuensi gelombang f atau v, Panjang gelombang  dan kecepatan perambatan c adalah sebagai berikut :

Spektrum gelombang elektromagnetik diurutkan mulai Panjang gelombang paling pendek sampai paling Panjang adalah sebagai berikut :
- Sinar gamma
- Sinar X (Rontgen)
- Sinar Ultraungu (UV)
- Sinar tampak (cahaya tampak)
- Sinar inframerah (IR)
- Gelombang radar (gelombang mikro)
- Gelombang TV
- Gelombang radio

Energi Gelombang Elektromagnetik
Jikalau kita berada di tepi pantai, kita melihat ombak air laut menghantam karang di pantai dan mendengar deburan ombak. Kita mengetahui bagaimana bencana alam, tsunami (gelombang air laut) merobohkan bangunan-bangunan yang diterjangnya. Kita terkena cahaya matahari, kita merasakan kepanasan artinya kita menerima energi panas. Hal itu menunjukkan bahwa gelombang laut membawa energi. Bagaimana dengan gelombang elektromagnetik?
            gelombang elektromagnetik ini juga membawa energi yaitu dalam bentuk medan listrik dan medan magnet. Suatu gelombang elektromagnetik yang menjalar kearah sumbu x maka medan listrik dan medan magnet sesaatnya dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

Keterangan :
c = laju perambatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa (c = 3 x 10⁸ m/s)
            Perbandingan antara amplitudo medan listrik dengan amplitudo medan magnetic dari suatu geloombang elektromagnetik selalu sama dengan laju perambatan cahaya dalam ruang hampa.

Contoh soal :
            Gelombang elektromagnetik mempunyai amplitudo medan E = 1000 V/m. berapa amplitude medan magnetiknya ?
Jawab :

Suatu gelombang elektromagnetik mempunyai medan listrik dan medan magnet, sehingga gelombang elektromagnetik ini juga membawa tenaga atau rapat energi (besar energi per satuan volume). Rapat energi listrik dapat dinyatakan sebagai berikut :

Keterangan :

Rapat energi magnet per satuan volume, dinyatakan sebagai berikut :

Aplikasi Gelombang elektromagnetik pada kehidupan sehari-hari

            Berdasarkan kenyataan bahwa gelombang elektromagnetik terdiri atas banyak jenis sinar gamma, sinar X, sinar ultraviolet, sinar tampak, sinar inframerah, gelombang radar, gelombang televisi, dan gelombang radio.

Sinar gamma 

            Sinar gamma termasuk gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi antara 10²⁰ Hz – 10²⁵ Hz. Sinar gamma merupakan hasil reaksi yang terjadi dalam inti atom yang tidak stabil. Sinar gamma mempunyai daya tembus yang paling kuat disbanding gelombang-gelombang yang masuk dalam kelompok gelombang elektromagnetik. Sinar gamma dapat menembus pelat besi yang tebalnya beberapa cm. penyerap yang baik untuk sinar gamma adalah timbal.
            aplikasi sinar gamma dalam bidang kesehatan adalah untuk mengobati pasien yang menderita penyakit tumor atau kanker. Sumber radiasi yang sering digunakan pada pengobatan penyakit-penyakit ini adalah Cobalt-60 atau sering ditulis Co-60. Salah satu alat untuk mendeteksi sinar gamma adalah detektor Geiger – Muller. 

Sinar X (Rontgen)

            Sinar-X mempunyai frekuensi antara 10¹⁶ Hz – 10²⁰ Hz. Sinar X adalah hasil transisi electron-elektron di kulit bagian dalam, transisi terjadi dalam atom. Sinar-X mempunyai daya tembus terbesar kedua setelah sinar gamma. Sinar-X dapat menembus daging manusia. Sinar sering digunakan dalam bidang kesehatan untuk mengecek pasien yang mengalami patah tulang. Si pasien diambil fotonya dengan sinar-X. sinar-X juga digunakan di bandara pada pengecekan barang-barang penumpang di pesawat.

Sinar Ultraungu (UV)

            Sinar ultraungu merupakan gelombang yang mempunyai frekuensi antara 10¹⁵ Hz-10¹⁶ Hz. Sinar ultraungu ini merupakan hasil transisi electron-elektron pada kulit atom atau molekul. Sinar ultraviolet tidak tampak dilihat oleh mata telanjang tetapi sinar ini dapat dideteksi dengan menggunakan pelat-pelat film tertentu yang peka terhadap gelombang ultraungu. Matahari merupakan sumber radiasi ultraungu yang alami. Aplikasi sinar ultraungu ini banyak dipakai di laboratium pada penelitian bidang spketroskopi, salah satu contohnya untuk mengetahui unsur-unsur yang ada dalam bahan tertentu.

Sinar Tampak

            sinar tampak sering disebut sebagai cahaya. Sinar tampak memiliki frekuensi antara 4,3 x 10¹⁴ Hz – 7 x 10 ¹⁴ Hz. Sinar ultraungu ini merupakan hasil transisi electron-elektron pada kulit atom atau molekul. Matahari merupakan sumber cahaya tampak yang alami. Sinar tampak ini juga terdiri dari beberapa warna seperti contohnya warna pelangi (Merah, Jingga, Kuning, Hijau, Biru, dan Ungu).

Sinar Inframerah (IR)

            Sinar inframerah merupakan hasil transisi vibrasi atau rotasi pada molekul. Sinar inframerah termasuk gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi dibawah 4,3 x 10¹⁴ Hz sampai sekitar 3 Ghz. Sinar inframerah tidak tampak dilihat oleh mata telanjang tetapi sinar inframerah dapat dideteksi dengan menggunakan pelat-pelat film tertentu yang peka terhadap gelombang inframerah. Pesawat udara yang terbang tinggi ataupun satelit-satelit dapat membuat potret-potret permukaan bumi, dengan menggunakan gelombang inframerah.

Gelombang Radar (Gelombang Mikro)

            Gelombang mikro (microwave) mempunyai frekuensi 3 GHz. Gelombang mikro ini dapat digunakan untuk alat komunikasi, memasak, dan radar. Radar adalah singkatan dari Radio Detection and Ranging. Antenna radar dapat bertindak sebagai pemancar dan penerima gelombang elektromagnetik. Di pangkalan udara, antenna pemancar radar dapat berputar ke segala arah untuk mendeteksi adanya pesawat terbang yang menuju atau meninggalkan pangkalan udara. Dalam bidang transportasi, gelombang radar dipakai untuk membantu kelancaran lalu lintas pesawat di pangkalan udara atau bandara. Gelombang radar digunakan juga pada bidang pertahanan yaitu untuk melengkapi pesawat tempur sehingga bisa mengetahui keberadaan pesawat musuh.

Gelombang Televisi

            Gelombang televisi mempunyai frekuensi yang lebih tinggi dari gelombang radio. Gelombang televisi ini merambat lurus, tidak dapat dipantulkan oleh lapisan-lapisan atmosfer bumi. Gelombang televisi banyak digunakan dalam bidang komunikasi dan siaran. Pada proses penangkapan siaran televisi sering diperlukan stasiun penghubung agar penangkapan gambar dan suara lebih baik.

Gelombang Radio

            Gelombang radio ini dipancarkan dari antenna pemancar dan diterima oleh antenna penerima. Luas daerah yang didcakup dan Panjang gelombang yang dihasilkan dapat ditentukan dengan tinggi rendahnya antenna. Gelombang radio tidak dapat secara langsung didengar, tetapi energi gelombang ini harus diubah menjadi energi bunyi oleh pesawat 

If A is a success in life, then A equals x plus y plus z. Work is x; y is play; and z is keeping your mouth shut. ~Albert Einstein~