GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

A. Spektrum Gelombang Elektromagnetik


1. Penemuan Gelombang Elektromagnetik
Pada zaman Newton, orang telah , mengetahui bahwa cahaya merambat lurus. Orang juga telah mengetahui bahwa ketika cahaya mengenai bidang batas antara dua medium tembus cahaya, cahaya tersebut dibiaskan. Untuk menjelaskan kedua fenomena tersebut , Newton menganggap bahwa benda-benda bercahaya menembakkan sejumlah partikel ke segala arah. Partikel-partikel itu tidak bermassa, sehingga tidak dipengaruhi gaya gravitasi.
Pada tahun 1804, Thomas Young (1774-1829), ilmuwan Inggris, berhasil mendemonstrasikan interferensi cahaya, yaitu fenomena di mana dua sumber cahaya koheren yang dihasilkan oleh celah ganda membentuk pita terang dan pita gelap.
Augustin Fresnel (1788-1827), ilmuwan Perancis, melakukan percobaan yang mirip dengan percobaan interferensi Young. Bahkan, Fresnle-lag yang berjasa dalam memberikan teori matematika tentang interferensi dan difraksi cahaya.
Kegagalan teori partikel cahaya Newton menjelaskan interferensi cahaya menyebabkan Young dan Fresnel mengemukakan teori gelombang transversal cahaya. Keduanya memandang cahaya sebagai gelombang transversal yang merambat melalui suatu medium. Pada saat itu orang telah mengetahui bahwa cepat rambat cahaya dalam vakum adalah c=3x108m/s.
Bila kita melihat perambatan media listrik dan medan magnetik pada satu arah saja, lukisan perubahan medan listrik dan medan magnetik menghasilkan gelombang elektromagnetik. Medan listrik dan medan magnetik selalu saling tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang. Jadi, gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.
Maxwell menemukan bahwa cepat rambat gelombang elektromagnetik , c, dapat dinyatakan oleh


Dengan
c = cepat rambat gelombang elektromagnetik (m/s)
0 = permeabilitas vakum = 4µ x Wb A-1 m-1
ε0 = permitivitas vakum = 8,85418 x 10-12 C2 N-1 m-1




2. Spektrum Gelombang Elektromagnetik


Semua gelombang elektromagnetik meramabt dalam vakum denagn cepat rambat sama yaitu,
C = 3x108m/s
Kemudian,untuk semua gelombang elektromagnetik yang meramabat dalam vakum, berlaku
Persamaan dasar C = f
Gelombang elektromagnetik c = f


Dengan
C = 3 x 108 m/s (cepat rambat gelombang elektromagnetik)
= panjang gelombang (m)
f = frekuensi gelombang (Hz)


Contoh Soal
Berapakah lebar frekuensi sinar violet 400-450 nm?
Jawab:
Frekuensi gelombang, f, kita hitung dengan menggunakan persamaan (8-2)
C = f
= 400 nm = 400 x 10-9 = 4x10-7nm
f= c/ = 3 x 108 m/s =7,5 x 1014 Hz
4 x 10-7 m
= 450 nm=450x10-9m=4,5 x 10-7 m
f= c/ = 3 x 108 m/s = 6,7 x 1014 Hz
4,5 x 10-7 m
Jadi, lebar frukensi sinar violet : 6,7 x 1014 sampai 7,5 x 1014 Hz




B. Karakteristik dan Penerapan Tiap Gelombang Elektromagnetik


1. Gelombang Radio
Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frukensinya.
Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan- muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator.



2.Gelombang mikro juga digunakan dalam rangkaian televisi untuk mengirim laporan gambar hidup televisi dari kendaraan-kendaraan penyiar yang berada di lapangan ke studio, misalnya untuk siaran langsung pertunjukkan musik.



2. Sinar Inframerah
Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011 Hz sampai 1014 Hz. Jika kita memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliamperemeter, jarum amperemeter sedikit di atas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah. Sinar inframerah dihasilakan oleh elektrin dalam molekul-molekul yang begetar karena benda dipanaskan. Jadi, setiap benda panas pasti memancarka sinar inframerah. Sesungguhnya, setiap benda yang bersuhu di atas nol kelvin pasti memancarakan radiasi infra merah.
Satu penggunaan populer radiasi inframerah pada saat ini adalah remote control, seperti televisi, AC, DVD, dan lain-lain. Radiasi inframerah juga dapat digunakan dalam alarm pencuri.
Pemantulan sinar inframerah
Sebuah solder besi merupakan sebuah sumber infra merah. Jika sebua detektor diletakkan cukup dekat dengannya, detektor itu akan menunjukkan adanya pancaran sinar inframerah. Inframerah dapa dipantulkan kembali ke detektror.


3. 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.


4. Sinar Ultraviolet
Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz dalam daerah panjang gelombang 10-8 sampai 10-7 m. Energi sinar ultraviolet kira-kira sama dengan energi yang diperlukan untuk reaksi kimia. Oleh karena itu, sinar ultraviolet dapat memendarkan barium platina sianida dan menghitamkan pelat foto yang berlapis perak bromida.
Matahari adalah sumber sinar ultraviolet. Sebelum cahaya dari matahari mengenai permukaan Bumi, molekul ozon, yang terdapat di lapisan atmosfer berfungsi menyerap sinar ultraviolet berlebih, sehingga sinar ultraviolet yang mengenai permukaan Bumi tidak membahayakan kehidupan di bumo.
Bahan kimia tertentu berpendar ketika sinar ultraviolet jatuh pada bahan tersebut. Bahan itu menyerap ultraviole dan memancarakan cahaya tampak hingga bersinar.


5. Sinar-X
Sinar-X mempunyai daerah frekuensi anatara 1016Hz sampai 1020Hz. Panjang gelombangnya sangat pendek, yaitu 10-10 m sampai 10-6 m. Karena panjang gelombangnya sangat pendek, maka sinar-X memiliki daya tembus yang kuat. Daya tembus bergantung pada frekuensi. Makin tinggi frekuensi, makin kuat daya tembusnya. Daya tembusnya juga bergantung pada jenis bahan yang ditembusnya.


6. Sinar Gamma
Sinar gamma dibebaskan selama reaksi nuklir, mempunyai frekuensi dalam daerah antara 10-20Hz sampai 1025 Hz. Daya tembusnya besar sekali sehingga dapat menembus pelat timbel. Daya tembus yang sangat besar ini menyebabkan efek serius jika diserap oleh jaringan hidup.