Gelombang Elektromagnetik

# Pengertian 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 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.

# Ciri-ciri Gelombang Elektromagnetik :

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.      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.

# Jenis-Jenis Gelombang Elektromagnetik

1. Sinar Gamma

                Sinar Gamma yaitu gelombang elektromagnet dari pancaran inti atom zat zat radioaktif yang mempunyai panjang gelombang antara 1Å (10-10 m) sampai 10-4Å (10-14 m). sifat-sifat sinar gamma (γ) sebagai berikut :

-          Mempunyai daya tembus paling besar disbanding sinar radio aktif lainnya (α atau β).

-          Tidak dipengaruhi medan magnet dan medan listrik, karena tidak bermuatan.

-          Dapat mempengaruhi film.

-      Energinya mencapai 3MeV.

2. Sinar-X

                Sinar-X atau sinar Röntgen adalah salah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang berkisar antara 10 nanometer ke 100 picometer (mirip dengan frekuensi dalam jangka 30 PHz to 60 EHz). Sinar-X umumnya digunakan dalam diagnosis gambar medikal dan Kristalografi sinar-X. Sinar-X adalah bentuk dari radiasi ion dan dapat berbahaya.

3. Sinar Ultraviolet

                Sinar Ultraviolet (UV) adalah sinar tidak tampak yang merupakan bagian energi yang berasal dari matahari. Sinar UV dapat membakar mata, rambut, dan kulit jika bagian tubuh tidak dilindungi, atau jika mereka terlalu banyak terkena sinar matahari. Meskipun demikian, sinar UV sangat berguna dalam ekosistem kita.

Sinar UV membantu tubuh kita dalam membuat vitamin D, yang memperkuat tulang dan gigi dan membantu tubuh kita membangun kekebalan terhadap penyakit seperti rakhitis dan kanker usus besar.

4. Cahaya Tampak

                Cahaya Tampak adalah cahaya yang dapat ditangkap oleh mata manusia. Hal itu dikarenakan spektrum elektromagnetik yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang inilah yang nantinya disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja . Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik ini; mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm (atau dalam frekuensi 790-400 terahertz). Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm.

5. Sinar Inframerah

                Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih daripada cahaya nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi.

 Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni:

-          Near Infra Merah                     0.75 - 1.5 µm

-          Mid Infra Merah                       1.50 - 10 µm

-      Far Infra Merah                         10 - 100 µm

6. Gelombang Radio

                Gelombang radio adalah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentuk ketika objek bermuatan listrik dari gelombang osilator (gelombang pembawa) dimodulasi dengan gelombang audio (ditumpangkan frekuensinya) pada frekuensi yang terdapat dalam frekuensi gelombang radio (RF) pada suatu spektrum elektromagnetik, dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan cara osilasi elektrik maupun magnetik.

               

# Contoh penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari :

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Ultraviolet

 Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.

5. 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.

# Manfaat Gelombang Elektromagnetik

                1. Sinar Gamma.

• Frekuensinya : 1020 hz -sd- 1025 hz

• Mempunyai daya daya tembus sangat besar

• Manfaat:

- Industri untuk mengetahui struktur logam

- Pertanian untuk membuat bibit unggul

- Teknik nuklir untuk membuat radioisotope

- Kedokteran untuk terapi dan diagnosis

- Farmasi untuk sterilisasi

2. Sinar X.

• Frekuensinya : 1016 hz -sd- 1020 hz

• Daya tembus besar

• Manfaat:

- Dipakai untuk mendeteksi organ organ dalam tubuh (menentukan posisi tulang yang patah)

3. Ultra Violet.

• Frekuensinya : 1015 hz -sd- 1016 hz

• Sumber utamanya matahari

• Manfaat:

- Diperlukan pada proses asimilasi tumbuhan

- Membunuh beberapa jenis kuman penyakit kulit

- Digunakan untuk satelit

4. Cahaya Tampak.

• Satu-satunya GEM yang dapat dilihat (teramati mata manusia)

• Panjang gelombangnya : 430 nm -sd- 690 nm

• Manfaat:

- Membuat kita dapat melihat

5. Infra Merah.

• Frekuensinya : 1011 hz -sd- 1014 hz

• Manfaat:

- Digunakan pada fotografi (pemotretan dari udara atau satelit)

- Untuk pemetaan permukaan bumi dan sumber-sumber alam

- Dapat juga dipakai pada terapi fisik (physical therapy)

- Bisa digunakan untuk remote benda elektronik

6. Gelombang Radar atau gelombang mikro.

• Manfaat :

- Untuk mendeteksi pesawat yang bergerak mendekati/menjauhi pangkalan udara.

- Dapat juga dipakai pada sarana komunikasi.

7. Gelombang TV dan Gelombang Radio.

• Manfaat :

- Penggunaannya sebagian besar untuk pemancar radio dan TV

# Rumus

                Cepat rambat gelombang elektromagnetik ditentukan oleh permeabilitas dan permitivitas ruang hampa, dirumuskan sebagai berikut :

 

Keterangan :

μ0 = Permeabilitas ruang hampa ( 4π x 10­^-7 Wb/Am )

ε0 = Permivitas ruang hampa ( 8,85 x 10-¹² C²/Nm² )

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

Keterangan :

c = Cepat rambat gelombang elektromagnetik ( 3 x 10⁸ m/s )

λ = Panjang Gelombang (m)

f = frekuensi gelombang (Hz)