Gelombang Elektromagnetik
Definisi
Gelombang Elektromagnetik
Orang
yang pertama kali menguji hipotesis Maxwall mengenai gelombang elektromagnetik
adalah Heinrich Hertz, pada tahun 1887 (Foster, 2004). Percobaan-percobaan yang
dilakukan oleh Hertz memberikan definisi gelombang elektromagnetik. Supriyono
(2006) menyatakan bahwa “gelombang elektromagnetik terdiri atas medan magnetik
dan medan listrik yang berubah secara periodik dan serempak, dengan arah getar
tegak lurus satu sama lain, dan masing-masing medan tegak lurus arah rambat
gelombang”.
Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik
Dari
beberapa percobaan yang telah dilakukan, Hertz berhasil mengukur bahwa radiasi
gelombang elektromagnetik frekuensi radio (100 MHz) yang dibangkitkan memiliki
kecepatan rambat sesuai dengan nilai yang diramalkan oleh Maxwell. Di samping
itu, eksperimen Hertz ini juga menunjukkan sifat-sifat gelombang dari cahaya,
yaitu pemantuan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan polarisasi. Dengan
demikian, hipotesis Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik telah terbukti
kebenarannya melalui eksperimen Hertz. Dari uraian ini, dapat ditulis
sifat-sifat gelombang elektromagnetik yaitu:
a.
Dapat merambat dalam ruang hampa,
b.
Merupakan gelombang transversal,
c.
Dapat mengalami polarisasi,
d.
Dapat mengalami pemantulan
(refleksi),
e.
Dapat mengalami pembiasan
(refraksi),
f.
Dapat mengalami interferensi,
g.
Dapat mengalami lenturan atau
hamburan (difraksi),
h.
Merambat dalam arah
lurus.Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan Maxwell, kecepatan gelombang
elektromagnetik diruang hampa adalah sebesar 3 x 108 m/s yang
nilainya sama dengan laju cahaya terukur (Supriyono, 2006).
Foster
(2004) menyatakan bahwa panjang gelombang cahaya tampak mempunyai rentangan
antara 400 nm hingga 750 nm. Anonim (2009) menyatakan bahwa frekuensi cahaya
tampak dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut :
c = f x λ
Keterangan:
c
= laju cahaya (3 x 108),
f
= frekuensi gelombang (Hz),
λ
= panjang gelombang (m).
Berdasarkan
persamaan tersebut, kita dapat menentukan frekuensi cahaya tampak bernilai
antara 4 x 1014 Hz hingga 7,5 x 1014 Hz.
Definisi Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Spektrum
gelombang elektromagnetik adalah susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik
berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya. Frekuensi terendah atau panjang
gelombang terbesar adalah gelombang radio dan frekuensi tertinggi atau
gelombang terkecil adalah sinar gamma.
Macam-Macam Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Gelombang
elektromagnetik terdiri atas bermacam-macam gelombang yang berbeda frekuensi
dan panjang gelombang. Tetapi, kecepatannya di ruang hampa adalah sama (Foster,
2004). Urutan spektrum gelombang elektromagnetik diurutkan mulai dari frekuensi
terkecil hingga frekuensi terbesar adalah a) gelombang radio, b) gelombang televisi,
c) gelombang mokro (radar), d) sinar inframerah, e) sinar tampak, f ) sinar
ultraviolet, g) sinar-X, dan h) sinar gamma.
a.
Gelombang
Radio
Panjang
gelombang radio frekuensi terentang dari beberapa kilometer sampai 0,3 meter. Frekuensi gelombang radio terentang
sekitar beberapa hertz dan energi foton bergerak dari sekitar 0 sampai 10 eV.
Anonim (2009a) menyatakan bahwa berdasarkan lebar frekuensinya, gelombang radio
dibedakan menjadi Low Frequency (LF), Medium Frequency (MF), High
Frequency (HF), Very High Frequency (VHG), Ultra High Frequency
(UHF), dan Super High Frequency (SHF).
Foster
(2004) menyatakan “modulasi frekuensi sebagai pembawa informasi lebih unggul
dibandingkan dengan modulasi amplitudo (AM) sebab pada pemancar AM akan
terdengar daru akibat adanya peristiwa-peristiwa kelistrikan dan kemagnetan di
udara yang dapat mengganggu amplitudo gelombang”.
b.
Gelombang
Televisi
Frekuensi
gelombang televisi sedikit lebih tinggi dari gelombang radio. Gelombang ini
merambat lurus dan tidak dapat dipantulkan oleh lapisan-lapisan atmosfer bumi
sehingga untuk menangkap siaran televisi, diperlukan sebuah stasiun penghubung,
misalnya stasiun Jakarta, maka di wilayah Bandung diperlukan sebuah stasiun
penghubung yang terletak di puncak gunung Tangkuban Perahu sedangkan untuk
Indonesia bagian timur memerlukan stasiun penghubung berupa satelit (Foster,
2004).
c.
Gelombang
Mikro
Supriyono,
(2006) menyatakan bahwa panjang gelombang mikro terentang dari 0,3 meter hingga
0,001 meter dengan frekuensi terentang dari 109 hertz hingga 3 x 1011
hertz. Daerah gelombang mikro ditandai sebagai UHF yang berarti frekuensi ultra
tinggi relatife terhadap frekuensi radio. Gelombang ini dihasilkan oleh
peralatan elektronik khusus, misalnya dalam tabung klystron.
d.
Inframerah
Supriyono,
(2006) menyatakan bahwa panjang gelombang inframerah terentang dari 10-3
meter sampai 7,8 x 10-7 meter dengan rentang frekuensi inframereh
dari 3 x 1011 hertz sampai 4 x 1014 hertz. Lala (2008)
menyatakan sinar infra merah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul
yang bergetar karena benda dipanaskan. Jadi, setiap benda panas memancarka
sinar inframerah dengan sinar yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna
benda.
e.
Cahaya
Tampak
Cahaya
tampak merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat oleh
mata manusia. Supriyono (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang cahaya
terentang dari 7,8 x 10-7 meter (warna merah) sampai 3,8 x 10-7
meter (warna ungu) dengan frekuensi cahaya dari 4 x 1014 hertz
sampai 8 x 1014 hertz. Cahaya ini dihasilkan oleh atom dan molekul
yang diakibatkan kerena adanya perubahan internal gerakan elektron.
i.
Sinar
Ultraviolet
Matahari
merupakan sinar ultraviolet yang memiliki radiasi ultraviolet yang tinggi.
Supriyono (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang sinar ultraviolet terentang
dari 3,8 x 10-7 meter hingga 6 x 10-10 meter dengan
rentang frekuensi dari 8 x 1014 hertz sampai sekitar 3 x 1017
hertz. Sinar ultraviolet dihasilkan oleh atom dan molekul yang bermuatan
listrik.
j.
Sinar-X
Sinar-X
memiliki panjang gelombang berkisar antara 10-11 meter sampai 10-9
meter dengan rentang frekuensi 1016 hertz hingga 1020
hertz sehingga sinar ini memiliki daya tembus yang cukup kuat yang dapat
menembus buku tebal, kayu tebal, dan bahkan pelat aliminium setebal 1 cm
(Anonim, 2009c). Anonim (2009b) menyatakan bahwa “sinar-X dihasilkan oleh
elektron-elektron yang berada di bagian dalam kulit elektron atom, atau
pancaran yang terjadi karena elektron dengan kelajuan besar menumbuk logam”.
Supriyono (2006) menyimpulkan bahwa sinar-X memiliki sifat-sifat, yaitu:
a.
Merambat menurut lurus,
b.
Dapat menghitamkan pelat film,
c.
Dapat mengionkan gas karena memiliki
energi tinggi,
d.
Dapat menembus logam tipis,
e.
Tidak dapat dibelokkan oleh medan
listrik maupun medan magnet,
f.
Dipancarkan ketika sinar katode
menumbuk logam,
g.
Dapat mengeluarkan elektron-elektron
foto dari permukaan logam yang ditumbukkan.
h.
Sinar
Gamma
Sinar
gamma memiliki pajang gelombang 10-10 meter sampai 10-12 meter
dengan frekuensi 1018 hingga 1020 (Supriyono, 2006).
Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi
terbesar dan bentuk radioaktif yang dikeluarkan inti-inti atom tertentu.
Gelombang ini memiliki energi yang besar yang dapat menembus logam dan beton.
Peranan Gelombang Elektromagnetik dalam Kehidupan
Gelombang
elektromagnetik banyak dimanfaatkan dalam kehidupan di muka bumi. Pemanfaatan
itu ada dalam berbagai bidang, yaitu bidang kedokteran, bidang industri, bidang
astronomi, bidang seni, dan bidang sains fisika. Banyak sekali keuntungan yang
diperoleh dari pemanfaatan gelombang elektromagnetik ini. Tetapi, gelombang
elektromagnetik ini juga dapat memberikan dampak negatif yang dapat mengganggu
kehidupan di muka bumi.
Gelombang
radio banyak dimanfaatkan oleh manusia dalam bidang komunikasi yaitu digunakan
sebagai alat komunikasi dan pembawa informasi dari suatu tempat ke tempat yang
lain. Salah satunya digunakan pada sistem siaran televise, radio dan perangkat
elektronik yang menghasilkan osilasi listrik.
Peranan
elektronik dalam sarana komunikasi dapat memberikan dampak negatif. Hal ini
terletak pada gelombang elektromagnetik yang dihasilkan. Taufik (2009)
menyebutkan bahwa gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh alat
elektronik dapat menyebabkan cacat mental karena saraf otak kita terganggu oleh
gelombang tersebut. Selain itu, jika ada yang menghubungi pada saat mengisi
bensin maka daerah SPBU itu dapat menjadi berbahaya karena gelombang
elektromagnetik tersebut dapat memicu ledakan dari SPBU. Oleh karena itu, kita harus
berhati-hati bila berada di derah SPBU.
Supriyono
(2006) menyatakan bahwa gelombang yang dipancarkan dari stasiun radio pemancar
dipantulkan oleh lapisan atmosfer bumi. Lapisan atmosfer tersebut mengandung
pertikel-partikel bermuatan listrik, yaitu lapisan ionosfer sehingga dapat
mencapai tempat-tempat di bumi yang jaraknya jauh dari pemancar. Gelombang
radio dapat menembus lapisan ionosfer pada energi foton sekitar 108 Hz.
Gelombang yang membawa informasi diteruskan oleh lapisan ionosfer. Informasi yang
berbentuk suara dibawa oleh gelombang pendukung sebagai perubahan frekuensi dan
disebut sebagai modulasi frekuensi (FM).
Gelombang
mikro digunakan dalam analisis struktur atom dan molekul serta digunakan pula
pada radar (radio detecting and ranging). Gelombang mokro juga digunakan
dalam komunikasi antarbenua dengan menggunakan bantuan satelit sehingga
walaupun komunikasi jarak jauh yang terhalang oleh gunung pun dapat dilakukan.
Posisi satelit harus diperhatikan karena posisi satelit mempengaruhi hubungan
komunikasi seluruh dunia. Merry (2009) menyatakan bahwa “Microwave oven
menggunakan gelombang mikro dalam band frekuensi ISM sekitar 2,45 GHz. … .
Pemanasan dengan gelombang mikro mempunyai kelebihan yaitu pemanasan lebih
merata karena bukan mentrasfer panas dari luar tetapi membangkitkan panas dari
dalam bahan tersebut”.
Sinar
inframerah tidak dapat dideteksi oleh mata telanjang tetapi masih dapat
dirasakan karena energi panas yang dihasilkan. Setiap hari manusia bisa
merasakan sinar inframerah yang berasal dari matahari yang sangat bermanfaat
bagi tubuh manusia. Lala (2008) menyatakan bahwa 80% cahaya matahari adalah
sinar inframerah karena panjang jangkauan gelombang sinar ini (4 sampai 1000
mikron).
Sinar
inframerah banyak digunakan dalam bidang industri, bidang kesehatan atau
kedokteran, astronomi, dan dalam mempelajari struktur molekul. Foster (2004)
menyatakan bahwa dalam bidang kedokteran sinar inframerah dapat digunakan untuk
mengurangi rasa sakit pada rematik dan menghangatkan permukaan kulit. Sinar
inframerah tidak banyak dihamburkan oleh partikel-pertikel sehingga dalam
bidang astronomi dengan menggunakan pelat-pelat film yang peka terhadap sinar
inframerah, pemotretan permukaan bumi oleh pesawat dari satelit dapat
dilakukan. Sinar inframerah dapat digunakan untuk mempelajari struktur molekul
dengan menggunakan alat spektroskop inframerah.
Cahaya
tampak atau sinar tampak dapat membantu penglihatan mata kita. Dengan adanya
sinar tampak, mata kita dapat melihat benda-benda di sekeliling kita dan dapat
dibedakan macam-macam warnanya.
Sinar
ultraviolet dapat digunakan untuk membunuh mikroorganisme, yaitu dengan radiasi
ultraviolet yang diserap akan menghancurkan mikroorganisme seperti hasil reaksi
karena ionosasi dan dissosiasi molekul. Sinar ini dapat mengubah molekul sterol
dari provitamin D menjadi vitamin D yang berguna untuk pertumbuhan tubuh
manusia (Supriyono, 2006). Foster (2004) menyatakan sinar ultraviolet juga
dapat digunakan untuk mengetahui unsure-unsur dalam dalam suatu bahan dengan
teknik spektroskopi karena rentang frekuensi sinar ini antara 1015 hertz hingga
1016 hertz.
Selain
memberikan keuntungan, sinar ultraviolet juga menyebabkan kerugian yang besar
dalam kehidupan. Sinar ultraviolet yang terdapat di dalam matahari dapat
diserap oleh lapisan ozon di atmosfer. Apabila lapisan ozon di atmosfer
berlubang maka dapat meningkatkan sinar ultraviolet yang sampai ke permukaan
bumi dan dapat merusak jaringan kulit pada manusia (Foster, 2004). Sinar
ultraviolet membawa lebih banyak energi daripada gelombang cahaya lain. Karena
inilah gelombang ultraviolet dapat masuk dan membakar kulit sehingga kulit
manusia menjadi sensitif terhadap sinar ultraviolet matahari. Hal ini, dapat
menimbulkan kanker pada kulit (Anonim, 2009b).
Sinar-X
disebut juga sinar rontgen. Dalam bidang kedokteran sinar ini digunakan untuk
memotret bagian tulang yang patah, batu ginjal, paru-paru, dan bagian tubuh
lainnya. Di zaman modern ini, Supriyono (2006) menyatakan bahwa sinar rontgen
digunakan dalam operasi pembedahan sehingga dokter dapat mengetahui bagian mana
yang harus dibedah. Pada bidang industri sinar ini digunakan untuk menemukan
cacat las dan bungkus logam karena sinar ini dapat dapat menembus logam. Pada
bidang seni, sinar-X digunakan untuk melihat bagian dalam patung yang tidak
terlihat dari luar. Pada bidang sains fisika, sinar-X digunakan untuk
mempelajari pola-pola difraksi pada struktur atom suatu bahan sehingga dapat
digunakan untuk menentukan struktur bahan tersebut.
Sinar
gamma sangat berbahaya untuk manusia karena dapat membunuh sel hidup terutama
sinar gamma dengan tingkat energi yang tinggi yang dilepaskan oleh reaksi
nuklir seperti ledakan bom nuklir.
Foster
(2009) menyatakan bahwa Ground Penetrating Radar merupakan metode
geofisika dengan menggunakan teknik elektromagnetik yang dirancang untuk
mendeteksi objek yang terkubur didalam tanah dan mengevaluasi kedalam objek
tersebut.
Silahkan coment yang sopan ....