Gelombang Elektromagnetik

A.Teori Gelombang Elektromagnetik

                Faraday telah menyelidiki hubungan kelistrikan dan kemagnetan sehingga menemukan bahwa perubahan medan magnet dapat menghasilkan medan listrik. Kemudian Maxwell mengemukakan hipotesis bahwa apabila perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik, maka sebaliknya perubahan medan listrik pun akan dapat menimbulkan medan magnet.

                Gelombang elektromagnetik terdiri dari medan listrik (E) dan medan magnetic (B) yang berubah secara periodic dan serempak dengan arah getar tegak lurus satu sama lain dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambatan gelombang.

                Cepat rambat gelombang elektromagnetik ditentukan oleh permeabilitas dan permitivitas ruang hampa.

                Sifat-sifat gelombang elektromagnetik antara lain sebagai berikut:

1.Dapat merambat dalam ruang hampa

2.Merupakan gelombang transversal

3.Merambat dalam arah lurus

4.Dapat mengalami pembiasan (refraksi)

5.Dapat mengalami pemantulan (refleksi)

6.Dapat mengalami perpaduan (interferensi)

7.Dapat mengalami pelenturan (difraksi)

8.Dapat mengalami pengkutuban (polarisasi)

B.Spektrum Gelombang Elektromagnetik

                Spektrum gelombang elektromagnetik terdiri dari bermacam-macam gelombang yang dibedakan berdasarkan frekuensi atau panjang gelombangnya. Jenis-jenis gelombang elektromagnetik ada;ah sebagai berikut:

Jenis Gelombang	Panjang Gelombang (m)
Gelombang radio	>103
Gelombang mikro	10-3 – 10-1
Sinar inframerah	7 x 10-7 – 10-3
Cahaya tampak	4 x 10-7 – 7 x 10-7
Sinar ultraviolet	10-8 –  4 x 10-7
Sinar - X	5 x 10-11 – 10-8
Sinar gamma	<5 x 10-11

                Persamaan yang menunjukan hubungan c, λ, dan f pada gelombang elektromagnetik dirumuskan sebagai berikut:

C = λ . f

Keterangan:

C = cepat rambat gelombang elektromagnetik (3 x 10⁸ m/s)

λ = panjang gelombang (m)

f= Frekuensi gelombang (Hz)

Penggunaan gelombang elektromagnetik antara lain sebagai berikut:

1.Gelombang Radio dan Televisi

                Gelombang televise yang mempunyai frekuensi sedikit lebih tinggi dari gelombang radio dapat merambat secara lurus dan tidak dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer ( suatu lapisan dalam atmosfer bumi ). Agar dapat ditangkap atau diterima disuatu daerah yang jauh dari pemancarnya diperlukan adanya stasiun relai atau stasiun penghubung. Gelombang radio dan televise dihasilkan dari osilasi listrik dalam rangkaian.

                Gelombang radio dapat dibedakan ke dalam tiga daerah sebagai berikut:

Daerah Gelombang Radio	Rentang Panjang Gelombang (m)
Gelombang radio pendek	10 – 100
Gelombang radio menengah	100 – 1.000
Gelombang radio panjang	>1.000

                Pada system radio komersial biasanya digunakan dua jenis system modulasi, yaitu AM (Amplitudo Modulation) dan FM (Frequency Modulation).

                Sistem AM memiliki jangakauan yang luas karena dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer, tetapi dapat terpengaruh oleh gejala kelistrikan dan kemagnetan di udara sehingga akan menimbulkan derau. Sistem FM memilik jaringan yang sempit karena tidak dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer, tetapi tidak terpengaruh oleh gejala kelistrikan dan kemagnetan di udara sehingga menghasilkan suara yang jernih.

2.Gelombang Mikro

                Gelombang mikro merupakan gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi (SHF=Super High Frequency), yaitu 3 GHz. Gelombang mikro dapat dengan mudah diserap oleh molekul air dalam makanan. Apabila suatu makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan tersebut menjadi panas dalam waktu yang sangat singkat.

                Gelombang mikro dihasilkan oleh peralatan elektronika khusus, misalnya tabung klystron. Hal ini dapat dimanfaatkan oleh oven (microwave oven) untuk memasak makanan dengan cepat dan lebih ekonomis.

                Kegunaan lain dari gelombang mikro adalah pada pesawat radar (radio detection and ranging). Pesawat radar bekerja menggunakan sifat pemantulan gelombang mikro frekuensi 10¹⁰ Hz.

3.Sinar Inframerah

                Sinar inframerah dapat dihasilkan oleh electron dalam molekul yang bergetar karena dipanaskan. Apabila

Suatu benda dipanaskan akan memancarkan sinar inframerah yang jumlah sinarnya bergantung pada suhu dan warna benda. Dengan menggunakan prinsip ini, suatu satelit pengamat dapat mendeteksi tumbuh-tumbuhan (atau benda lain) yang ada di suatu daerah.

                Sinar inframerah dapat dihasilkan oleh molekul-molekul dan benda panas yang dapat dimanfaatkan dalam bidang industry, medis, dan astronomi. Pemotretan permukaan bumi dari pesawat udara maupun satelit biasanya menggunakan sinar inframerah karena tidak banyak dihamburkan oleh partikel-partikel udara.

Sinar inframerah dapat dibedakan ke dalam tiga daerah seperti pada tabel berikut:

Daerah Inframerah	Rentang Panjang Gelombang (m)
Inframerah dekat	7,8 x 10-7 – 3 x 10-6
Inframerah sedang	3 x 10-6 – 3 x 10-5
Inframerah jauh	3 x 10-5 – 10-3

4.Cahaya atau Sinar Tampak

                Cahaya atau sinar tampak merupakan sinar yang dapat membantu penglihatan kita. Cahaya tampak dapat dihasilkan oleh benda yang suhunya cukup tinggi, misalnya matahari dan filamen pada lampu. Cahaya tampak juga dapat dihasilkan dari perpindahan electron dalam atom dari keadaan berenergi tinggi ke keadaan berenergi rendah. Cahaya yang berbeda frekuensi atau panjang gelombangnya akan menyebabkan terjadinya perbedaan sensasi pada mata, sehingga menimbulkan warna yang berbeda. Spektrum warna cahaya berdasarkan urutan kenaikan panjang gelombang adalah sebagai berikut:

Spektrum Warna	Panjang Gelombang (nm)
Ungu	390 – 455
Biru	455 – 492
Hijau	492 – 577
Kuning	577 – 597
Jingga	597 – 622
Merah	622 – 780

5.Sinar Ultraviolet

                Sinar ultraviolet mempunyai daerah frekuensi 10¹⁵ Hz sampai 10¹⁶ Hz. Jenis gelombang elektromagnetik ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam loncatan atau nyala listrik. Dengan energy yang hamper sama pada energy yang diperlukan dalam suatu reaksi kimia, maka sinar ultraviolet dapat digunakan untuk memendarkan barium platina sianida, menghitamkan pelat foto yang berlapis perak bromide, dan memiliki daya pembunuh kuman (terutama untuk kuman-kuman penyakit kulit). Sumber-sumber sinar ultraviolet adalah busur karbon, lampu merkuri, dan sinar matahari.

                Matahari merupakan sumber utama dari sinar ultraviolet. Sinar ultraviolet dari matahari dapat mengionisasi partikel-partikel atmosfer yang berada pada ketinggian sekitar 80 km yang disebut lapisan ionosfer. Lapisan ozon (O₃) di atmosfer dapat menyerap sinar ultraviolet sehingga tidak sampai ke permukaan bumi. Berlubangnya lapisan ozon dapat menyebabkan meningkatnya sinar ultraviolet yang sampai ke permukaan bumi sehingga akan mengancam mahkluk hidup di permukaan bumi.

6.Sinar-X/Sinar Rontgen

                Sinar-X mempunyai daerah frekuensi 10¹⁶ Hz sampai 10²⁰ Hz. Sinar-X dihasilkan oleh electron-elektron yang terletak dibagian dalam kulit electron atau juga pancaran radiasi yang keluar ketika electron berkecepatan tinggi menumbuk permukaan logam.

                Dengan panjang gelombang yang pendek dan frekuensi yang besar, sinar-X mempunyai daya tembus yang kuat. Sinar-X dapat digunakan untuk memotret susunan tulang dalam tubuh, misalnya untuk menentukan letak tulang yang retak.

7.Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai daerah frekuensi 10²⁰ Hz sampai 10²⁵ Hz. Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki daya tembus sangat kuat sehingga dapat menembus pelat besi dengan ketebalan sampai beberapa sentimeter. Sinar yang dihasilkan oleh inti-inti yang tidaj stabil ini banyak digunakan untuk membunuh sel-sel kanker dan sterilisasi alat-alat kedokteran. Radiasi sinar gamma dapt diketahui dengan suatu alat yang disebut dengan detector Gaiger-Muller.