Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik yang dirumuskan
oleh Maxwell ternyata terbentang dalam rentang frekuensi yang luas. Sebagai
sebuah gejala gelombang, gelombang elektromagnetik dapat diidentifikasi
berdasarkan frekuensi dan panjang gelombangnya. Cahaya merupakan gelombang
elektromagnetik sebagaimana gelombang radio atau sinar-X. Masing-masing
memiliki penggunaan yang berbeda meskipun mereka secara fisika menggambarkan
gejala yang serupa, yaitu gejala gelombang, lebih khusus lagi gelombang
elektromagnetik. Mereka dibedakan berdasarkan frekuensi dan panjang
gelombangnya.
Spektrum gelombang
elektromagnetik terdiri atas tujuh macam gelombang yang dibedakan berdasarkan
frekuensi serta panjang gelombang tetapi cepat rambat di ruang hampa adalah
sama. Yaitu c =3 x 108 m/s. Seperti yang sudah dibahas dalam teori Maxwell
tentang gelombang elektromagnetik. frekuensi gelombang terkecil adalah
gelombang cahaya serta panjang gelombang terbesar sedangkan frekuensi terbesar
adalah sinar gamma serta panjang gelombang terpendek.
Urutannya adalah:
- gelombang radio dan televise
- gelombang mikro
- infra merah
- cahaya tampak
- ultraviolet
- sinar x
- sinar gamma
Gelombang Radio
Tentu kamu
sering menonton TV, mendengarkan radio, atau menggunakan ponsel untuk
berkomunikasi, bukan? Nah, semua peralatan elektronik itu menggunakan gelombang
radio sebagai perambatan sinyalnya.
Gelombang radio
merupakan gelombang yang memiliki frekuensi paling kecil atau panjang gelombang
paling panjang. Gelombang radio berada dalam rentang frekuensi yang luas
meliputi beberapa Hz sampai gigahertz (GHz atau orde pangkat 9). Gelombang ini
dihasilkan oleh alat-alat elektronik berupa rangkaian osilator (variasi dan
gabungan dari komponen Resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C)). Oleh
karena itu, gelombang radio banyak digunakan dalam sistem telekomunikasi.
Siaran TV, radio, dan jaringan telepon seluler menggunakan gelombang dalam
rentang gelombang radio ini.
Suatu sistem
telekomunikasi yang menggunakan gelombang radio sebagai pembawa sinyal
informasinya pada dasarnya terdiri dari antena pemancar dan antena penerima.
Sebelum dirambatkan sebagai gelombang radio, sinyal informasi dalam berbagai
bentuknya (suara pada sistem radio, suara dan data pada sistem seluler, atau
suara dan gambar pada sistem TV) terlebih dahulu dimodulasi. Modulasi
di sini secara sederhana dinyatakan sebagai penggabungan antara getaran listrik
informasi (misalnya suara pada sistem radio) dengan gelombang pembawa frekuensi
radio tersebut. Penggabungan ini menghasilkan gelombang radio termodulasi.
Gelombang inilah yang dirambatkan melalui ruang dari pemancar menuju penerima.
Oleh karena
itu, kita mengenal adanya istilah AM dan FM. Amplitudo modulation (AM) atau
modulasi amplitudo menggabungkan getaran listrik dan getaran pembawa berupa
perubahan amplitudonya. Adapun frequency modulation (FM) atau modulasi
frekuensi menggabungkan getaran listrik dan getaran pembawa dalam bentuk
perubahan frekuensinya.
Gelombang
Mikro
oven microwave
Pernahkah kamu mendengar tentang
alat elektronik berupa oven microwave? Atau, kamu mungkin sudah pernah
menggunakannya untuk memasak? Oven microwave menggunakan sifat-sifat gelombang
mikro (microwave) berupa efek panas untuk memasak. Selain itu, gelombang
mikro juga digunakan dalam sistem komunikasi radar dan analisis struktur atom
dan molekul.
Rentang
frekuensi gelombang mikro membentang dari 3 GHz hingga 300 GHz. Frekuensi
sebesar ini dihasilkan dari rangkaian osilator pada alat-alat elektronik.
Gelombang mikro dapat diserap oleh suatu benda dan menimbulkan efek pemanasan
pada benda tersebut. Sebuah sistem pemanas berbasis microwave dapat
memanfaatkan gejala ini untuk memasak benda. Sistem semacam ini digunakan dalam
oven microwave yang dapat mematangkan makanan di dalamnya secara merata dan
dalam waktu singkat (cepat).
Dalam suatu
sistem radar, gelombang mikro dipancarkan terus menerus ke segala arah oleh
pemancar. Jika ada objek yang terkena gelombang ini, sinyal akan dipantulkan
oleh objek dan diterima kembali oleh penerima. Sinyal pantulan ini akan
memberikan informasi bahwa ada objek yang dekat yang akan ditampilkan oleh
layar radar.
antena radar
Dari waktu pemancaran sinyal sampai
diterima kembali oleh radar, jarak objek yang terdeteksi dapat diketahui. Tentu
kamu dapat membayangkan rumus yang dapat dipakai untuk menghitung jarak ini,
bukan? Ya, jarak adalah kecepatan dikali waktu, dan karena kecepatan gelombang
adalah konstan, maka dengan mengetahui waktu, jarak pun dapat dihitung. Jangan
lupa bahwa pembagian dengan faktor 2 diperlukan karena sinyal menempuh jarak
pulang pergi. Coba kamu tuliskan rumusnya.
Sistem radar
banyak dimanfaatkan oleh pesawat terbang dan kapal selam. Dengan adanya radar,
pesawat terbang dan kapal selam mampu mendeteksi keberadaan objek lain yang
dekat dengan mereka. Di saat cuaca buruk di mana terjadi badai dan gangguan
cuaca yang dapat mengganggu pengelihatan, keberadaan radar dapat membantu
navigasi pesawat terbang untuk mengetahui arah dan posisi mereka dari tempat tujuan
pendaratan.
Sinar
Inframerah
Bagaimana remote TV dapat
digunakan untuk mematikan atau menyalakan TV? Di sini remote menggunakan
pemancar dan penerima sinar inframerah. Tahukah kamu bahwa ada ponsel yang
dilengkapi dengan inframerah untuk transfer data dari atau menuju ponsel?
Sinar
inframerah (infrared/IR) termasuk dalam gelombang elektromagnetik dan berada
dalam rentang frekuensi 300 GHz sampai 40.000 GHz (10 pangkat 13). Sinar
inframerah dihasilkan oleh proses di dalam molekul dan benda panas. Telah lama
diketahui bahwa benda panas akibat aktivitas (getaran) atomik dan molekuler di
dalamnya dianggap memancarkan gelombang panas dalam bentuk sinar inframerah.
Oleh karena itu, sinar inframerah sering disebut radiasi panas.
Foto inframerah
yang bekerja berdasarkan pancaran panas suatu objek dapat digunakan untuk
membuat lukisan panas dari suatu daerah atau objek. Hasil lukisan panas dapat
menggambarkan daerah mana yang panas dan tidak. Suatu lukisan panas dari satu
gedung dapat digunakan untuk mengetahui daerah mana dari gedung itu yang
menghasilkan panas berlebihan sehingga dapat dilakukan perbaikan-perbaikan yang
diperlukan.
Dalam bidang
kesehatan, pancaran panas berupa pancaran sinar inframerah dari organ-organ
tubuh dapat dijadikan sebagai informasi kondisi kesehatan organ tersebut. Ini
sangat bermanfaat bagi dokter dalam diagnosis dan keputusan tindakan yang
sesuai buat pasien. Selain itu, pancaran panas dalam intensitas tertentu
dipercaya dapat digunakan untuk proses penyembuhan penyakit seperti cacar dan
encok.
Dalam teknologi elektronik, sinar
inframerah telah lama digunakan sebagai media transfer data. Ponsel dan laptop
dilengkapi dengan inframerah sebagai salah konektivitas untuk menghubungkan
atau transfer data dari satu perangkat dengan perangkat lain. Fungsi inframerah
pada ponsel dan laptop dijalankan melalui teknologi Irda (infra red data
acquitition).
Cahaya
atau sinar tampak
Dalam rentang spektrum gelombang
elektromagnetik, cahaya atau sinar tampak hanya menempati pita sempit di atas
sinar inframerah. Spektrum frekuensi sinar tampak berisi frekuensi dimana mata
manusia peka terhadapnya. Frekuensi sinar tampak membentang antara 40.000 dan
80.000 GHz (10 pangkat 13) atau bersesuaian dengan panjang gelombang antara 380
dan 780 nm (10 pangkat -9). Cahaya yang kita rasakan sehari-hari berada dalam
rentang frekuensi ini. cahaya juga dihasilkan melalui proses dalam skala atom
dan molekul berupa pengaturan internal dalam konfigurasi elektron.
Pembahasan
tentang cahaya begitu luas dan membentuk satu disiplin ilmu fisika tersendiri,
yaitu optik.
Sinar
Ultraviolet
Rentang frekuensi sinar
ultraviolet (ultraungu) membentang dalam kisaran 80.000 GHz sampai puluhan juta
GHz (10 pangkat 17).
Sinar ultraungu
atau disebut juga sinar ultraviolet datang dari matahari berupa radiasi
ultraviolet memiliki energi yang cukup kuat dan dapat mengionisasi atom-atom
yang berada di lapisan atmosfer. Dari proses ionisasi atom-atom tersebut
dihasilkan ion-ion, yaitu atom yang bermuatan listrik. Lapisan yang terdiri
dari ion-ion ini membentuk lapisan khusus dalam atmosfer yang disebut ionosfer.
Lapisan ionosfer yang terisi dengan atom-atom bermuatan listrik ini dapat
memantulkan gelombang elektromagnetik frekuensi rendah (berada dalam spektrum
frekuensi gelombang radio medium) dan dimanfaatkan dalam transmisi radio.
Karena
energinya yang cukup kuat dan sifatnya yang dapat mengionisasi bahan, sinar
ultraviolet tergolong sebagai radiasi yang berbahaya bagi manusia (terutama
jika terpancar dalam intensitas yang besar). Untungnya, atmosfer bumi memiliki
lapisan yang dapat menahan dan menyerap radiasi ultraviolet dari matahari
sehingga sinar matahari yang sampai ke bumi berada dalam taraf yang tidak
berbahaya. Tentu kamu sudah tahu lapisan apakah itu? ya, lapisan ozon.
Penggunaan bahan kimia baik untuk
pendingin (lemari es dan AC) berupa freon maupun untuk penyemprot (parfum
bentuk spray dan pilok/penyemprot cat), dapat menyebabkan kebocoran
lapisan ozon. Hal ini menyebabkan sinar ultraviolet dapat menembus lapisan ozon
dan sampai ke permukaan bumi, suatu hal yang sangat berbahaya buat manusia.
Jika semakin banyak sinar ultraviolet yang terpapar ke permukaan bumi dan
mengenai manusia, efek yang tidak diinginkan bagi manusia dan lingkungan dapat
timbul.
Kanker kulit dan penyakit gangguan
penglihatan seperti katarak dapat ditimbulkan dari radiasi ultraviolet yang
berlebihan. Ganggang hijau sebagai sumber makanan alami dan mata rantai pertama
dalam rantai makanan dapat berkurang akibat radiasi ultraviolet ini. ini dapat
mengganggu keseimbangan alam dan merupakan sesuatu yang sangat merugikan buat
kehidupan makhluk hidup di Bumi.
Sinar
ultraviolet juga dapat dihasilkan oleh proses internal atom dan molekul. Sinar
ultraviolet juga dapat dimanfaatkan dalam proses sterilisasi makanan dimana
kuman dan bakteri berbahaya di dalam makanan dapat dimatikan.
Sinar-X
Sinar-X dikenal luas dalam
dunia kedokteran sebagai sinar Rontgen. Dipakai untuk memeriksa organ bagian
dalam tubuh. Tulang yang retak di bagian dalam tubuh dapat terlihat menggunakan
sinar-X ini.
Sinar-X berada
pada rentang frekuensi 300 juta GHz (10 pangkat 17) dan 50 miliar GHz (10
pangkat 19). Penemuan sinar-X dianggap sebagai salah satu penemuan penting
dalam fisika. Sinar-X ditemukan oleh ahli fisika Jerman bernama Wilhelm Rontgen
saat sedang mempelajari sinar katoda. Cara paling umum untuk memproduksi
sinar-X adalah melalui mekanisme yang disebut bremstrahlung atau radiasi
perlambatan. Mekanisme ini yang ditempuh oleh Rontgen saat pertama kali
menghasilkan sinar-X. Dalam teori radiasi gelombang elektromagnetik diketahui
bahwa muatan listrik yang dipercepat (atau diperlambat) akan menghasilkan
gelombang elektromagnetik. Selain melalui radiasi perlambatan, sinar-X juga
dihasilkan dari proses transisi internal elektron di dalam atom atau molekul.
Sinar Gamma
Sinar gamma merupakan gelombang
elektromagnetik yang memiliki frekuensi (dan karenanya juga energi) yang paling
besar. Sinar gamma memiliki rentang frekuensi dari 10 pangkat 18 sampai 10
pangkat 22 Hz. Sinar gamma dihasilkan melalui proses di dalam inti atom
(nuklir).
Silahkan coment yang sopan ....