Materi Gejala Elektromagnetik

Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang memancar tanpa media rambat yang membawa muatan energi listrik dan magnet (elektromagnetik). Tidak seperti gelombang pada umumnya yang membutuhkan media rambat, gelombang elektromagnetik tidak memerlukan media rambat (sama seperti radiasi). Oleh karena tidak memerlukan media perambatan, gelombang elektromagnetik sering pula disebut sebagai radiasi eletromagnetik.Energi elektromagnetik merambat  dalam gelombang  dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang (wavelength), frekuensi, amplitude(amplitude)dan kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan pajang gelombang  adalah jarak antara dua puncak.  
frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui satu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari cepat rambatnya gelombang. Karena kecepatan elektromagnetik adalah konstan(kecepatan cahaya),panjang gelombang  dan frekuensi berbanding terbalik.  Semakin panjang suatu gelombang semakin rendah frekuensinya,dan semakin pendek suatu gelombang maka frekuensinya semakin tinggi.Energi  elektromagnetik dipancarkan atau dilepaskan oleh semua massa di alam semesta pada level yang berbeda-beda.Semakin tinggi level energi  dalam suatu sumber energi, semakin rendah gelombang dari energi dihasilkan dan semakin tinggi frekuensinya.Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik.

Sifat Gelombang Elektromagnetik

Bentuk gelombang elektromagnetik hampir sama seperti bentuk gelombang transversal pada umumnya, namun pada gelombang ini terdapat muatan energi listrik dan magnetik dimana medan listrik (E) selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) yang keduanya menuju ke arah gelombang seperti yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Dapat disimpulkan, sifat gelombang elektromagnetik sebagai berikut:

§  Tidak memerlukan media rambat

§ Termasuk gelombang transversal dan memiliki sifat yang sama seperti gelombang transversal

§  Tidak membawa massa, namun membawa energi

§  Enegi yang dibawa sebanding dengan besar frekuensi gelombang

§  Medan listrik (E) selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) dan sefase

§  Memiliki momentum

§  Dibagi menjadi beberapa jenis tergantung frekuensinya (atau panjang gelombangnya)

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik meliputi cahaya, gelombang radio, sinar X, sinar gamma, mikro gelombang, dan lain-lain. Berbagai gelombang elektromagnetik hanya berbeda dalam panjang gelombang dan frekuensinya. Lihat tabel dibawah untuk memberikan gambaran mengenai jenis-jenis spektrum gelombang elektromagnetik yang biasanya berhubungan dengan berbagai interval frekuensi dan panjang gelombang. Interval ini sering tidak terdefinisikan secara benar dan kadang-kadang tumpang-tindih. Misalnya, gelombang elektromagnetik yang kira-kira 0,1 nm biasanya disebut sinar X, tetapi jika gelombang ini berasal dari radioaktivitas nuklir, disebut sinar gamma.

Mata manusia peka terhadap radiasi atau gelombang elektromagnetik dari kira-kira 400 hingga 700 nm (nanometer), suatu jangka yang disebut cahaya tampak. Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelomabang yang sedikit kurang dari gelombang cahaya tampak disebut sinar ultraviolet yang umumnya berasal dari matahari, dan gelombang dengan panjang gelombang yang sedikit lebih panjang daripada gelombang cahaya tampak disebut gelombang inframerah. Tidak ada batas pada panjang gelombang elektromagnetik; dengan kata lain, semua panjang gelombang (atau frekuensi) secara teoritis mungkin.

Rumus Gelombang Elektromagnetik

Maxwell menyatakan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan :

Persamaan Kecepatan Gelombang Elektromagnetik

Dari rumus diatas ternyata kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada permitivitas listrik dan permeabilitas magnetik medium. Maka, secara umum persamaan kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik untuk berbagai medium adalah:

Manfaat Gelombang Elektromagnetik

Perbedaan pada panjang gelombang berbagai jenis gelombang elektromagnetik sangat penting. Seperti kita ketahui, perilaku gelombang sangat bergantung pada ukuran relatif panjang gelombang. Oleh karena perbedaan panjang gelombang yang menyebabkan perbedaan perilaku tiap jenis gelombang, gelombang elektromagnetik dimanfaatkan secara luas dengan tujuan pemanfaatan yang berbeda-beda tergantung jenis gelombangnya. Selain itu, panjang gelombang dan frekuensi juga penting  dalam menentukan jenis interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi.

Berikut ini berbagai manfaat yang berasal dari berbagai jenis gelombang elektromagnetik:

a.  Bidang Kesehatan

    Sinar X 
     memiliki panjang gelombang yang sangat pendek dan frekuensi yang tinggi, dapat dengan mudah menembus banyak bahan yang tak tertembus oleh gelombang cahaya dengan frekuensi lebih rendah yang diserap oleh bahan tersebut. Sinar X dipakai dokter untuk melihat organ dalam tubuh seperti tulang untuk mendiagnosa pasien. Berkat adanya sinar X, dokter tidak dapat melihat organ dalam tubuh pasien tanpa perlu melakukan pembedahan. Selain itu, sinar X juga dipakai di Bandara penerbangan untuk melihat isi tas/koper penumpang tanpa harus membukanya sehingga proses antrian dapat berlangsung dengan cepat.
   # Gelombang mikro (Micro Wave)

      Gelombang Mikro (Micro Wave) adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi super tinggi (Super High Frequency) yaitu diatas 3 GHz (3×109 Hz)

Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, makanan menjadi panas dan masak dalam waktu singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam oven microwave.Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada radar. Radar digunakan untuk mencari dan menentukan jejak suatu benda dengan gelombang mikro denganfrekuensi sekitar 1010 Hz.

§  Sinar inframerah (Infra Red)

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya (dari bahasa Latin infra, “bawah”), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga “order” dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop.

    Gelombang radio memiliki rentang yang cukup besar. Gelombang radio dimanfaatkan guna mentransmisikan sinyal untuk jarak yang sangat jauh yang tidak bisa dicapai oleh gelombang inframerah, akan tetapi besar energi yang ditransmisikan tidak sebesar yang dapat ditransmisikan oleh gelombang inframerah. Gelombang radio dipakai oleh stasiun TV, Radio, dan lainnya untuk mentransmisikan sinyal komunikasi. Selain itu gelombang radio dipakai oleh radar untuk memberitahu posisi benda-benda di atas permukaan bumi. Gelombang radio juga dipakai untuk pencitraan satelit ke bumi untuk membuat peta 3 dimensi.

b. Teknologi dan Telekomunikasi

§                  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.

§       Handphone

Telepon seluler atau ponsel yang banyak digunakan oleh masyarakat saat ini, memang sangat membantu dalam hal kemudahan berkomunikasi. Ukuran ponsel makin lama makin kecil agar lebih praktis mudah dimasukkan ke dalam saku dan kelebihannya makin lama makin canggih.

Kecanggihan dan kelebihan ponsel tidak lain adalah waktu selalu ditemukan hal yang baru. Akan tetapi satu hal yang perlu diingat bahwa pancaran sinyal dari emiter ponsel selalu mengikuti kaidah pancaran radiasi gelombang elektromagnetik

§       Antena Radar

Radar merupakan kependekan baru digunakan untuk radio pengesanan dan pengukur (radio detection andranging). Radar merupakan sistem untuk mengesan, mengukur (menentukan jarak) dan memeta objek seperti kapal terbang dan hujan. Gelombang radio yang kuat dipancarkan, dan penerima mendengar untuk gema yang terpesong. Dengan menganalisa signal, pemesong boleh ditemui dan kadang kala di kenal pasti. Walaupun jumlah signal dikembalikan kecil, signal radio boleh dikesan dengan mudah dan diperkuatkan.

Gelombang radar radio boleh dihasilkan dengan mudah pada kekuatan yang diingini, boleh dikesan walaupun dengan kuasa rendah, dan kemudiannya diperkuatkan beberapa kali ganda. Oleh itu, radar sesuai untuk mengesan objek pada jarak jauh di mana cara lain seperti bunyi, daya penglihatan, menjadi terlalu lemah untuk digunakan.

Set radar cuba memesongkan gelombang eletromegnet, terutamanya gelombang radio dan gelombang mikro, dari objek sasaran. Pemesongan ini kemudiannya dikesan dengan menggunakan penerima radio.

c.  Bidang Industri

§       Sinar Gamma

Seperti halnya dengan sinar – X, sinar gamma dapat digunakan untuk memeriksa cacat –cacat pada logam.

§       Sinar Inframerah

Sebuah solder besi merupakan sebuah sumber inframerah. Jika sebuah detector diletakan cukup dekat dengannya, detector itu akan menunjukkan adanya pancaran sinar inframerah. Inframerah dapat dipantulkan kembali ke dektektor dengan menyisipkan sebuah pemantul dan logam cekung di belakang solder besi. Ketika pemantul ini disisipkan, terjadi kenaikan jarum amperemeter.

Pemantul jenis ini digunakan pda pemanas listrik dalam rumah tangga. Ia juga digunakan dalam industry mobil untuk memantulkan inframerah dari lampu untuk mengeringkan cat mobil dengan cepat.

§        Sinar X

Sinar X dapat dihasilkan oleh sebuah tabung sinar X. Sifat tembus sinar ini sangat berguna untuk melihat bagian dalam benda tanpa harus membedahnya. Dalam Industri, sinar X didunakan untuk menyingkap cacat dan retak tersembunyi dari bagian – bagian logam.