Kemajuan
teknologi saat ini semakin meningkat berikut dalam penggunaan gelombang
elekromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
Seperti apakah gelombang elektromagnetik, apa contoh
gelombang elektromagnetik itu?
Gelombang
elektromagnetik sebenarnya selalu ada disekitar kita, salah satu contohnya
adalah sinar matahari, gelombang ini tidak memerlukan medium perantara dalam
perambatannya. Contoh lain adalah gelombang radio. Tetapi spektrum gelombang
elektromagnetik masih terdiri dari berbagai jenis gelombang lainnya, yang
dibedakan berdasarkan frekuensi atau panjang gelombangnya. Untuk itu disini
kita akan mempelajari tentang rentang spektrum gelombang elektromagnetik,
karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spectrum
dan contoh dan penerapan masing-masing gelombang elektromagnetik dalam
kehidupan sehari-hari.
GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
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 berbedabeda. 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.
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.
Cahaya
yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi
elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gelombang
elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia
punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoritis ini
secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan
menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu.
Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak
terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga
menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi,
sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari
radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari lewat hasil pemikiran
Maxwell.
SUMBER GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
Osilasi listrik.
Sinar matahari menghasilkan sinar
infra merah.
Lampu merkuri menghasilkan ultra
violet.
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
Susunan
semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan
frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik
di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m)
mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan
frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi,
dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan
Gamma Ray.
Contoh spektrum elektromagnetik
Gelombang Radio
Gelombang
radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang
gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi
gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar
frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang
dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh
rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan
dari antena dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio
secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi
gelombang menjadi energi bunyi.
Gelombang mikro
Gelombang
mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu
diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul
efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro,
maka 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 pesawat RADAR (Radio
Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda
dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan
gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s,
maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.
Sinar Inframerah
Sinar
inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang
gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan
oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter,
maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak
dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi
inframerah.
Sinar
infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena
benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah.
Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.
Cahaya tampak
Cahaya
tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat
didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat
dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung
warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet
(ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah
penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.
Sinar ultraviolet
Sinar
ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam
daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan
molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan
sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas
atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar
ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.
Sinar X
Sinar X
mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat
pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai
daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan
pelat aluminium setebal 1 cm.
Sinar Gamma
Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10
Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus
paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan
tubuh.
Contoh penerapan
gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari :
Radio
Radio
energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran
panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter.
Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan
sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta
3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan
memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.
Microwave
Panjang
gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm. Penggunaannya
terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang
terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave
ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari
karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall
Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi
microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik
atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas
hujan.
Infrared
Kondisi-kondisi
kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh.
Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah
sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga
digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan
menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan
TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting
Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak
jauh dengan menggunakan remote control.
Ultraviolet
Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan
dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.
Sinar X
Sinar X
ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang
dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan
sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat
penggunaan sinar X yang terlalu lama.
KESIMPULAN
Dari
pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa begitu besar peranan gelombang
elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita
sadari keberadaannya.
Spektrum
elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin.
Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi,
atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan :
* Panjang
gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu
300 MmHz
* Endrgi dari
foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1µeV/GHz
* Panjang
gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 µeVm
Spektrum
elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar
gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan
gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini
sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara
historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam
mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt
untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk
energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (? = 0,5 mm). Istilah
“spektrum optik” juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum
elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang
gelombang saja (320 – 700 nm)[1].
Dan beberapa contoh spektrum elektromagnetik seperti :
Radar
(Radio Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan
penerima gelombang.
Infra Merah
Dihasilkan dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan
untuk mempelajari struktur molekul
Sinar tampak
mempunyai panjang gelombang 3990 Aº – 7800 Aº.
Ultra ungu
dimanfaatkan untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan
teknik spektroskopi.