APLIKASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
DALAM BIDANG KOMUNIKASI, INDUSTRI,
ASTRONOMI, KESEHATAN, DAN MILITER
1. KOMUNIKASI
Komunikasi
di dasar yang paling adalah proses transmisi informasi dari sumber ke
penerima. Transmisi informasi yang cepat jarak jauh dan akses mudah ke
informasi telah menjadi fitur penting dari dunia modern. Fisika dan
Fisikawan telah berada di garis depan revolusi teknologi ini.
Dalam
transmisi informasi dari sumber ke penerima, energi berubah dari satu
bentuk ke yang lain. Ketika kita menggunakan telepon tetap biasa,
gelombang suara menyebabkan diafragma bergetar dalam medan magnet.
Getaran ini dikonversi menjadi impuls listrik dan ditransmisikan
sepanjang kawat untuk penerima. Dalam penerima impuls listrik
menghasilkan variasi dalam medan magnet yang menyebabkan diafragma
bergetar dan mereproduksi suara asli. Energy telah berubah dari suara ke
mekanik untuk listrik dan kemudian kembali lagi dari listrik ke mekanik
terhadap suara.
Ketika
kita menggunakan telepon seluler, energi suara diubah menjadi energi
elektromagnetik (gelombang mikro - frekuensi radio gelombang tinggi) dan
ditransfer dari sumber ke penerima melalui pemancar radio. Energi
elektromagnetik ini kemudian diubah kembali menjadi energi suara oleh
penerima.
Penggunaan radiasi EM dan metode deduksi
Radiasi
EM memiliki banyak efek dan menggunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Sebagaimana disebutkan di atas, pita radio yang digunakan secara luas
untuk komunikasi dari semua jenis. The Ultra-High Frequency (UHF) band,
mulai dari 300 megahertz (MHz) untuk 3.000 MHz digunakan terutama untuk
komunikasi dengan peluru kendali, dalam navigasi pesawat terbang, radar,
dan dalam transmisi televisi. Stasiun radio FM menggunakan Sangat High
Frequency (VHF) band dari 30 MHz hingga 300 gelombang pendek radio.
MHz
menggunakan High Frequency (HF) band dari 3 MHz sampai 30 MHz karena
gelombang di band ini adalah mudah tercermin dari-Heaviside lapisan
Kennelly (E-lapisan) dari ionosfer, yang memungkinkan komunikasi jarak
jauh yang sangat oleh radio gelombang pendek menggunakan radio AM.
Siaran
Medium, Low dan Sangat Rendah Frekuensi (MF, LF, VLF) band dari 3000
kHz ke 3 kHz. Ionosfer juga mencerminkan gelombang ini. Perhatikan bahwa
alokasi yang tepat dari pita frekuensi bervariasi dari satu negara ke
negara dan biasanya dikontrol oleh otoritas pemerintah.
Gelombang radio
Gelombang
radio dapat dideteksi oleh kombinasi (i) udara untuk menerima gelombang
elektromagnetik dan mengubahnya menjadi osilasi listrik dan (ii) dioda
dalam sirkuit elektronik tepat didengarkan di penerima yang menghasilkan
sinyal audio-frekuensi.
Gelombang
radio banyak digunakan dalam bidang komunikasi. Gelombang radio dapat
mencapai tempat-tempat yang jauh karena gelombang ini mudah dipantulkan
oleh partikel bermuatan yang berada di lapisan atosfer bumi (ionosfer).
Oleh karena itu gelombang ini digunakan untuk membawa informasi baik
dalam bentuk modulasi amplitudo (AM) maupun modulasi frekuensi (FM).
Cara
AM biasanya lebih mudah terganggu akibat adanya peristiwa kelistrikan
(petir) di atmosfer, tetapi cara ini dapat menjangkau tempat yang sangat
jauh. Cara FM dapat memberi suara yang lebih baik, tetapi jangkauannya
lebih pendek karena frekuensi sekitar 108 Hz dapat menembus ionosfer,
pemancarannya lurus. Untuk itu diperlukan stasiun penghubung (stasiun
relay, satelit) untuk dapat mecapai tempat yang jauh. Modulasi FM
digunakan dalam komunikasi, radio FM dan TV
Gelombang
radio digunakan sebagai alat komunikasi yang memiliki daerah frekuensi
antara 104 sampai 107 hertz. Gelombang tersebut digunakan sebagai
pembawa informasi dari suatu tempat ke tempat lain yang berjauhan karena
memiliki sifat yang mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer bumi.
Oleh
karena itu, gelombang radio dapat mencapai tempat-tempat di bumi yang
jaraknya sangat jauh dari pemancar radio, asalkan energi yang
dipancarkan oleh pemancar cukup besar. Informasi berupa suara dikirimkan
melalui gelombang radio dalam sebuah paket gelombang sebagai perubahan
amplitudo yang disebut modulasi amplitudo, maupun sebagai perubahan
frekuensi yang disebut modulasi frekuensi. Pesawat televisi dan pesawat
radio FM menggunakan gelombang modulasi frekuensi tersebut sebagai
pembawa informasi.
Modulasi
frekuensi sebagai pembawa informasi lebih unggul dibandingkan dengan
modulasi amlitudo (AM). Hal tersebut disebabkan pada pemancar AM
terdengar derau sebagai akibat adanya peristiwa-peristiwa kelistrikan
dan kemagnetan di udara yang mengganggu amplitudo gelombang. Radiasi
frekunsi radio dalam radiasi gelombang elektromagnetik berada pada
daerah frekuensi 0,3 – 30 MHz. Sedangkan gelombang-mikro berada pada
daerah frekuensi 30 MHz – 300 GHz.
Cahaya tampak
Cahaya
tampak adalah cara dengan mana kita memandang dunia, terutama oleh
refleksi. Hal ini juga digunakan dalam komunikasi untuk mengangkut
volume besar informasi lebih besar jarak sangat oleh refleksi internal
cahaya dalam serat optik. Gelombang cahaya memiliki frekuensi tinggi dan
pembawa kapasitas informasi yang meningkat sinyal dengan frekuensi,
membuat cahaya yang sempurna untuk pekerjaan itu. Cahaya terdeteksi oleh
mata kita, oleh sel foto, kamera dan dioda peka cahaya.
Gelombang televisi
Dengan
frekuensi lebih tinggi daripada gelombang radio, gelombang televise
mermbat lurus sehingga tidak dapat dipantulkan oleh lapisan-lapisan
atmosfer bumi. Untuk menangkapsiaran televisi dari stasiun pemancar di
Jakarta, misalnya di wilayah Bukit Tinggi dibangun sebuah stasiun
penghubung (relay) yang letaknya di puncak Gunung Merapi dan untuk
wilayah Medan dibangun di daerah Bandar Baru.
Untuk daerah yang
lebih jauh lagi, misalnya untuk Indonesia bagian timur, diperlukan
sebuah satelit sebagai stasiun penghubung. Demikian pula jika ingin
melihat siaran langsung dari luar negeri, diperlukan satelit yang
bertindak sebagai stasiun penghubung.
2. INDUSTRI
Sinar
gamma merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi; mereka lebih
menembus dari radiasi. Sinar gamma mempunyai daya tembus yang sangat
besar, bahkan dapat menembus baja sehingga dalam bidang industri
dimanfaatkan untuk memotong baja dan memeriksa cacat-cacat pada logam.
Bahan yang digunakan untuk perisai harus diperhitungkan bahwa sinar
gamma diserap lebih banyak oleh bahan dengan nomor atom tinggi dan
kepadatan tinggi. Juga, semakin tinggi energi sinar gamma, makin tebal
perisai yang dibutuhkan.
Bahan
untuk menahan sinar gamma biasanya diilustrasikan dengan ketebalan yang
dibutuhkan untuk mengurangi intensitas dari sinar gamma setengahnya.
Misalnya, sinar gamma yang membutuhkan 1 cm (0,4inchi) "lead"untuk
mengurangi intensitasnya sebesar 50% jujga akan mengurangi setengah
intensitasnya dengan konkrit 6cm (2,4 inchi) atau debut paketan 9 cm
(3,6 inchi). Sinar gamma dari fallout nuklir kemungkinan akan
menyebabkan jumlah kematian terbesar dalam penggunaan senjata nuklir
dalam sebuah perang nuklir. Sebuah perlindungan fallout yang efektif
akan mengurangi terkenanya manusia 1000 kali. Sinar gamma memang kurang
mengionisasi dari sinar alpha atau beta. Namun, mengurangi bahaya
terhadap manusia membutuhkan perlindungan yang lebih tebal. Mereka
menghasilkan kerusakan yang mirip dengan yang disebabkan oleh sinar-X,
seperti terbakar, kanker, dan mutasi genetika.
Dalam
hal ionisasi, radiasi gamma berinteraksi dengan bahan melalui tiga
proses utama: efek fotoelektrik, penyebaran Compton, dan produksi
pasangan. Sinar gamma berasal dari radioaktivitas nuklir atau atom-atom
yang tidak stabil dalam waktu reaksi inti. Sinar gamma memiliki daya
tembus yang sangat kuat, sehingga mampu menembus logam yang memiliki
ketebalan beberapa sentimeter.
3. ASTRONOMI
Astronomi
adalah ilmu yang melibatkan pengamatan dan penjelasan kejadian yang
terjadi di luar bumi dan atmosfernya. Dalm astronomi, informasi sebagian
besar didapat dari deteksi dan analisis radiasi elektromagnetik, foton,
tetapi informasi juga dibawa oleh sinar kosmik, neutrino, dan dalam
waktu dekat gelombang gravitasional. Pembagian astronomi secara
tradisonal dibuat berdasarkan rentang daerah spektrum eloktromagnetik
yang diamati:
Sampai panjang daripada cahaya merah. Teleskop ruang angkasa digunakan
untuk mengatasi gangguan pengamatan yang berasal dari atmosfer.
Astronomi optikal menunjuk kepada teknik yangdipakai untukmengetahui
dan menganalisa cahaya pada daerah sekitar panjang gelombang yang bisa
dideteksi oleh mata. Alat yang bisa dipakai adalah teleskop, dengan CCD
dan spektograf.
Astronomi radio memakai alat yang betul-betul berbeda untuk mendeteksi
radiasi dengan panjang gelombang mm. Penerimanya mirip dengan yang
dipakai dalam pengiriman siaran radio.
Astronomi energi tinggi.
Astronomi
optik dan radio basa dilakukandi observatorium landas bumi, karena
atmosfer transparan pada panjang gelombang itu. Cahaya inframerah
benar-benar diserap oleh uap air, sehingga observatorium inframerah
terpaksa ditempatkan di tempat kering yang tinggi atau di angkasa.
Teleskop Satelit Inframerah
Teleskop
yang dilengkapi dengan piranti sinar inframerah, digunakan untuk
memindai kosmos, dan benda luar angkasa yang belum ditemukan, seperti
asteroid dan komet yang mungkin mengancam bumi. Kamera inframerah
digunakan untuk mendeteksi cahaya dan benda yang memancarkan panas.
4. KESEHATAN
Penggunaan Cahaya Tampak dalam Bidang Medis
Cahaya
tampak digunakan dalam kedokteran karena memungkinkan bagi fisikawan
mendapatkan informasi visual tentang pasien. Misalnya, warna dari
seseorang, adanya ketidaknormalan struktur tubuh seseorang. Yang paling
utama adalah kita dapat melihat berbagai peralatan seperti ophtalmoscope
untuk melihat ke bagian dalam mata, otoscope untuk melihat bagian dalam
telinga pada dasarnya menggunakan cahaya tampak yang difokuskan ke
bagian yang kita hendaki.
Demikian
halnya instrumen yang disebut dengan endoscope yang digunakan untuk
melihat bagian dalam rongga tubuh; cystoscope untuk mengamati blader;
practoscope untuk mengamati rectum; bronchoscope untuk mengamati udara
yang lewat ke dalam paru- paru. Beberapa endoscope adalah berupa tabung
(pipa) dengan sumber cahaya untuk illuminasi daerah yang diinginkan.
Dengan
teknik fiber-optic dapat dibuat endoscope yang lentur. Ini digunakan
untuk mendapatkan informasi pada tempat-tempat yang jauh seperti
intestine, untuk membuka/membuat kanal untuk menempatkan sampel pada
jaringan (biopsi) untuk pengamatan mikroskopis lebih lanjut.
Karena
cahaya membawa energi sehingga dapat mengakibatkan panas jika diserap.
Ini dimanfaatkan dalam endoscope. Pemanasan dapat dikurangi dengan
mengurangi cahaya infra-merah dari sumber cahaya dengan filter IR.
Transilluminasi
adalah mentransmisikan cahaya pada jaringan tubuh. Ini biasanya dengan
memberi kilatan cahaya melalui jari-jari untuk melihat pijaran cahaya
yang dihasilkan. Pijaran utama adalah merah karena warna lain diserap
oleh sel-sel darah merah.
Transilluminasi
digunakan dalam mendeteksi hydrocephalus (air-kepala) pada bayi. Karena
tengkorak bayi muda adalah belum sepenuhnya mengeras, cahaya dapat
menembus ke dalam tengkorak; jika terdapat kelebihan fluida
cerebrospinal (CSF) dalam tengkorak cahaya akan terhamburkan pada
bagian-bagian yang berbeda pada tengkorak dan menghasilkan pola
karakteristik dari hydrocephalus. Peralatan transilluminance ini
misalnya menggunakan sumber cahaya 15 W.
Transilluminansi
juga digunakan untuk mendeteksi pheumothorax dalam bayi. Cahaya yang
terang menembus permukaan dinding dada untuk mendeteksi pengempisan
paru-paru. Fisikawan dapat menempatkan jarum pada daerah penyempitan
sehingga terjadi perpindahan udara yang berada antara paru-paru dan
dinding dada.
Inframerah
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 membunyikan alarm.
Remote
control terkoneksi 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.
Sekitar
setengah dari energi dari mahatari adalah dalam daerah IR. Kehangatan
yang kita rasakan yang berasal dari matahari terutama diakibatkan
komponen-komponen IR. IR biasanya tidaklah berbahaya meskipun difokuskan
oleh kornea dan lensa masuk ke dalam retina. Lampu panas dapat
menghasilkan sejumlah besar cahaya IR denganλ ~ 1000 - 2000 nm dan
sering digunakan untuk terapi. Cahaya IR lebih mudah menembus jaringan
dari pada sinar tampak, oleh karenanya lebih baik untuk pemanasan
jaringan bagian dalam. Dalam bidang kedokteran sifat ini digunakan untuk
terapi dengan metode pemanasan.
Terdapat dua jenis
IR fotografi yang digunakan dalam kedokteran : fotografi refleksi IR dan
emisi IR. Fotografi emisi IR adalah menggunakan IR panjang (gelombang
panas) diemisikan oleh tubuh yang memberikan indikasi suhu tubuh. Ini
disebut dengan termografi. Fotografi refleksi IR, menggunakanλ ~ 700-900
nm untuk memperlihatkan pola vena di bawah kulit. Beberapa vena ini
tampak oleh mata, tetapi lebih banyak tampak jelas pada IR-dekat. Karena
suhu kulit adalah tergantung pada aliran darah lokal, suatu termogram
yang beresolusi baik dapat memperlihatkan pola vena dengan baik. Adanya
kanker dan penyakit lain dapat mengakibatkan pola dari vena berbeda dari
pola normalnya.
Cahaya
inframerah dapat dipancarkan dari benda yang panas, vibrasi tingkat
molekuler. Oleh karena itu cahaya inframerah digunakan dalam
instrumentasi spektroskopi iframerah. Peralatan ini digunakan untuk
analisis ikatan krbon, gugus fungsional dari suatu material. Dalam
bidang teknologi penginderaan jauh (remote sensing) sinar inframerah
digunakan dalam usaha untuk mendeteksi kondisi lingkungan bumi, seperti
adanya kebakaran hutan, perubahan yang terjadi di permukaan bumi,
pemetaan, penglihatan dalam gelap.
Ultraviolet
Sinar
ultraviolet merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai
frekuensi antara 1015 Hz sampai 1016 Hz. Sinar ultraviolet dihasilkan
dari atom dan molekul dalam nyala listrik. Sinar ini juga dapat
dihasilkan dari reaksi sinar matahari. Sinar UV diperlukan dalam
asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit. Sinar
ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang badan
Andamenghasilkan vitamin D.
Sinar X
Sinar-X
ditemukan oleh Whilthem Konrad Rontgen sehingga sinar-X sering disebut
sinar Rontgen. Sinar-X memiliki daya tembus yang kuat. Frekuensinya
antara1016 Hz – 1020 Hz. 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.
5. MILITER
Pada
bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat
ditempat yang gelap ataupun berkabut. Selain itu, sinar inframerah
dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi
meskipun terhalang oleh kabut atau awan.
Gelombang Mikro
Panjang
gelombang radiasi gelombang mikro berkisar antara 0,3 ± 300 cm.
Gelombang mikro merupakan gelombang radio dengan frekuensi paling
tinggi, yaitu dapat mencapai 3x109 Hz. Radar menggunakan gelombang
mikro. Antena radar dapat bertindak sebagai pemancar dan penerima
gelombang elektromagnetik. Pengiriman gelombang dilakukan secara terarah
berbentuk pulsa dalam selang waktu tertentu.
Jika
pulsa mengenai sasaran, misalnya sasaran berupa sebuah peluru
kendali,akan ada pulsa pantul yang sebagian akan diterima kembali oleh
antena radar dan dapat ditampilkan pada sebuah layar osiloskop.
Pada
sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan
refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai
contoh aplikasinya adalah Tropical Rainfall Measuring Mission¶s (TRMM)
Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan
dari Spektrum elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan,
kandungan air di awan dan intensitas hujan.
Gelombang
radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan
pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang
pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi
yang tepat.
1. Pengertian Gelombang Elektromagnetik
Gelombang Elektromagnetik adalah Perpaduan getaran medan listrik dan
medan magnetik yang bergetar secara sinusoidal dengan arah getar tegak
lurus dengan arah rambatan dan merambat tanpa memerluakan medium
perantara. Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali
dijelaskan pada 1873 oleh James Clerk Maxwell dalam papernya di Royal
Society mengenai teori dinamika medan elektromagnetik (bahasa Inggris: A
dynamical theory of the electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja
penelitiannya antara 1861 dan 1865.
Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama yang mengirimkan dan menerima gelombang radio ketika dia menemukan bahwa keseimbangan induksinya menyebabkan gangguan ke telepon buatannya. Dia mendemonstrasikan penemuannya kepada Royal Society pada 1880 tapi hanya dibilang itu cuma merupakan induksi.
Adalah Heinrich Rudolf Hertz yang, antara 1886 dan 1888, pertama kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi radio memiliki seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang Hertzian), dan menemukan bahwa persamaan elektromagnetik dapat diformulasikan ke persamaan turunan partial disebut persamaan gelombang.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.
Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hν, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J•s — dan ν adalah frekuensi gelombang. Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = hν.
Sifat-sifat gelombang elektromagnetik di antaranya dapat dijelaskan seperti berikut :
1. Gelombang elektromagnetik tidak membutuhkan medium dalam merambat. Dari sifat inilah dapat dijelaskan mengapa gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam suatu medium maupun di ruang hampa.
2. Gelombang elektromagnetik tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet. Sifat ini juga dapat membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik tidak bermassa dan tidak bermuatan karena medan magnet dan medan listrik hanya
mempengaruhi partikel yang bermuatan.
3. Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang tranversal. Seperti halnya gelombang tranversal lainnya, maka gelombang elektromagnetik akan memiliki sifat-sifat sebagai berikut :
a. dapat mengalami pemantulan (refleksi)
b. dapat mengalami pembiasan (refraksi)
c. dapat mengalami interferensi (gabungan atau superposisi)
d. dapat mengalami difraksi (pelenturan)
e. dapat mengalami polarisasi
4. Semua spektrum gelombang elektromagnetik memiliki kecepatan yang sama dan hanya tergantung pada mediumnya.
Dalam hukumnya, Maxwell menemukan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya dan memenuhi persamaan berikut.
ε0 = permitivitas vakum 8,85 × C² /Nm²
Seperti gelombang secara umum, kecepatan rambat gelombang ( c ) elektromagnetik juga memenuhi hubungan berikut.
λ = panjang gelombang (m)
f = frekuensi (Hz)
Spektrum Gelombang Elektromagnetik, antara lain :
1) Sinar Gamma
1. Sinar gamma dapat digunakan sebagai sistem perunut aliran suatu fluida ( misalnya aliran PDAM ). Tujuannya untuk mendeteksi adanya kebocoran pipa. Jika zat radioaktif di bawah ambang batas bahaya dialirkan dalam fluida maka saat terjadi kebocoran maka radiasi Sinar gamma akan dapat dideteksi.
2. Sinar gamma banyak digunakan sebagai bahan sterilisasi bahan makanan kaleng dan pendeteksi keretakan batang baja. Jika massa berlakunya masih aman maka tidak usah terlalu kawatir dengan kebersihannya. Kuman atau bateri penyebab penyakitnya telah disterilisasi dengan Sinar gamma. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.
3. Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, diantaranya untuk mengobati penyakit kanker dan mensterilkan peralatan rumah sakit. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.
2) Sinar X
Gambar 1.5 (a) Cara kerja sinar-X dan (b) Sinar-X digunakan untuk memotret tulang.
2. Bidang Industri, dimanfaatkan untuk menganalisis struktur kristal.
3) Sinar Ultraviolet / Sinar Ultra Ungu
2. Dalam perkembangannya sinar Ultraviolet diketahui dapat mempengaruhi kecepatan pertumbuhan sel, dapat digunakan untuk memicu perkembangan ternak seperti sapi dan babi.
3. Sinar ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang
badan Anda menghasilkan vitamin D .
4. Secara khusus, sinar ultra violet juga dapat diaplikasikan untuk membunuh kuman.
5. Bidang Perbankan, dimanfaatkan untuk memeriksa apakah
tanda tangan Anda di slip penarikan uang sama dengan tanda tangan dalam
buku tabungan.
4) Sinar Tampak atau Cahaya
seperti penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf. Sirkulasi darah dalam tubuh Anda dapat terlihat dengan menggunakan bantuan sinar inframerah
2. Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut. Hal ini mungkin karena sinar infra merah tidak banyak dihamburkan oleh partikel udara. Selain itu, sinar infra merah dibidang
militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan. Misalkan, Seorang tentara yang sedang berperang dapat melihat musuhnya dalam kegelapan dengan bantuan kacamata inframerah yang dapat melihat hawa panas dari seseorang. Dengan menggunakan kacamata ini dengan sangat mudah seseorang dapat ditemukan dalam ruangan gelap
3. Di bidang elektronika, infra merah dimanfaatkan pada remote kontrol peralatan elektronik seperti TV dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui reaksi yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED)
6) Gelombang Mikro
c = kecepatan gelombang elektromagnetik (3 × m/s), dan
Δt = selang waktu (s).
Angka 2 yang terdapat pada Persamaan (1.3) muncul karena pulsa
melakukan dua kali perjalanan, yaitu saat dipancarkan dan saat diterima.
SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
1. Osilasi listrik.2. menghasilkan sinar inframerah Sinar matahari ®.3. merkuri lampu menghasilkan ultra violet. ®4. Penembakan elektron dalam menghasilkan sinar-X (digunakan untuk x-ray) ® tabung. Vakum pada potongan logamSebuah inti atom tidak stabil menghasilkan sinar gamma.
Gambar-gambar Gelombang Elektrometik
Gambar 1. Gelombang Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah
Gambar 2. Gelombang Radar
Gambar 3. Gelombang Spektrum
Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama yang mengirimkan dan menerima gelombang radio ketika dia menemukan bahwa keseimbangan induksinya menyebabkan gangguan ke telepon buatannya. Dia mendemonstrasikan penemuannya kepada Royal Society pada 1880 tapi hanya dibilang itu cuma merupakan induksi.
Adalah Heinrich Rudolf Hertz yang, antara 1886 dan 1888, pertama kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi radio memiliki seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang Hertzian), dan menemukan bahwa persamaan elektromagnetik dapat diformulasikan ke persamaan turunan partial disebut persamaan gelombang.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.
Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hν, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J•s — dan ν adalah frekuensi gelombang. Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = hν.
Sifat-sifat gelombang elektromagnetik di antaranya dapat dijelaskan seperti berikut :
1. Gelombang elektromagnetik tidak membutuhkan medium dalam merambat. Dari sifat inilah dapat dijelaskan mengapa gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam suatu medium maupun di ruang hampa.
2. Gelombang elektromagnetik tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet. Sifat ini juga dapat membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik tidak bermassa dan tidak bermuatan karena medan magnet dan medan listrik hanya
mempengaruhi partikel yang bermuatan.
3. Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang tranversal. Seperti halnya gelombang tranversal lainnya, maka gelombang elektromagnetik akan memiliki sifat-sifat sebagai berikut :
a. dapat mengalami pemantulan (refleksi)
b. dapat mengalami pembiasan (refraksi)
c. dapat mengalami interferensi (gabungan atau superposisi)
d. dapat mengalami difraksi (pelenturan)
e. dapat mengalami polarisasi
4. Semua spektrum gelombang elektromagnetik memiliki kecepatan yang sama dan hanya tergantung pada mediumnya.
Dalam hukumnya, Maxwell menemukan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya dan memenuhi persamaan berikut.
c = (1.1)
μ0 = permeabilitas vakum × Ns²/C²ε0 = permitivitas vakum 8,85 × C² /Nm²
Seperti gelombang secara umum, kecepatan rambat gelombang ( c ) elektromagnetik juga memenuhi hubungan berikut.
c = λ f (1.2)
c = cepat rambat gelombang elektromagnetik di ruang hampa (udara) = 3 x m/sλ = panjang gelombang (m)
f = frekuensi (Hz)
Spektrum Gelombang Elektromagnetik, antara lain :
1) Sinar Gamma
- Dalam spektrumnya, sinar gamma menempati tingkatan dengan frekuensi terbesar yaitu Herz.
- Frekuensi yang tinggi berarti panjang gelombang sinar gamma pendek, karena frekuensi berbanding terbalik dengan panjang gelombang yang berkisar kurang dari 10 pm ( m)
- Sifat yang dimiliki sinar gamma adalah energi yang besar sehingga daya tembusnya sangat kuat. Sinar gamma ditemukan dari radiasi inti-inti atom tidak stabil yang merupakan pancaran zat radioaktif.
- Untuk Mendeteksi adanya sinar gamma dapat dipergunakan peralatan Geiger-Muller
- Jika terjadi ledakan nuklir, maka akan memunculkan Sinar Gamma yang sangat tinggi, sehingga dapat membunuh sel hidup.
1. Sinar gamma dapat digunakan sebagai sistem perunut aliran suatu fluida ( misalnya aliran PDAM ). Tujuannya untuk mendeteksi adanya kebocoran pipa. Jika zat radioaktif di bawah ambang batas bahaya dialirkan dalam fluida maka saat terjadi kebocoran maka radiasi Sinar gamma akan dapat dideteksi.
2. Sinar gamma banyak digunakan sebagai bahan sterilisasi bahan makanan kaleng dan pendeteksi keretakan batang baja. Jika massa berlakunya masih aman maka tidak usah terlalu kawatir dengan kebersihannya. Kuman atau bateri penyebab penyakitnya telah disterilisasi dengan Sinar gamma. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.
3. Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, diantaranya untuk mengobati penyakit kanker dan mensterilkan peralatan rumah sakit. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.
2) Sinar X
- Urutan kedua gelombang yang frekuensinya besar adalah Sinar X. Frekuensi Sinar X memiliki rentang frekuensi Hz – Hz.
- Sinar X pertama kali ditemukan oleh Wilhem Conrad Rontgen pada tahun 1895 sehingga sering di sebut juga sinar Rontgen.
- Sumber sinar X yang utama adalah dari radiasi tumbukan elektron berkecepatan tinggi pada atom-atom berat seperti timbal (Pb).Dengan berada pada rentang frekuensinya sinar X juga memiliki daya tembus besar.
- Manfaat Sinar X antara lain :
Gambar 1.5 (a) Cara kerja sinar-X dan (b) Sinar-X digunakan untuk memotret tulang.
2. Bidang Industri, dimanfaatkan untuk menganalisis struktur kristal.
3) Sinar Ultraviolet / Sinar Ultra Ungu
- Sinar Ultraviolet atau sinar Ultra Ungu merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi di atas sinar tampak (sinar ungu) dan di bawah Sinar X. Rentang frekuensi adalah antara – Hz
- Panjang Gelombang sinar Ultraviolet adalah 0,01 sampai 10 nm sinar ini selain dihasilkan oleh radiasi matahari, juga dapat dihasilkan dari tabung lucutan. Pada tabung lucutan dapat terjadi penembakan elektron pada atom-atom seperti gas Hidrogen, gas Neon, dan gas-gas mulia yang lain. Contoh yang sering kalian lihat adalah lampu TL (tabung lampu). Namun untuk lampu yang digunakan untuk penerangan telah dirancang dengan pancaran sinar Ultraviolet yang minimum.
- Terpapar sinar ultraviolet sangat lama menyebabkan kanker kulit
- Manfaat Sinar Ultraviolet antara lain :
2. Dalam perkembangannya sinar Ultraviolet diketahui dapat mempengaruhi kecepatan pertumbuhan sel, dapat digunakan untuk memicu perkembangan ternak seperti sapi dan babi.
3. Sinar ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang
badan Anda menghasilkan vitamin D .
4. Secara khusus, sinar ultra violet juga dapat diaplikasikan untuk membunuh kuman.
5. Bidang Perbankan, dimanfaatkan untuk memeriksa apakah
tanda tangan Anda di slip penarikan uang sama dengan tanda tangan dalam
buku tabungan.
4) Sinar Tampak atau Cahaya
- Cahaya tampak memiliki rentang yang pendek yaitu dengan panjang gelombang cm cm atau frekuensi 3 x Hz -Hz.
- Sesuai dengan spektrum yang cahaya tampak ada tujuh warna. Jika diurutkan dari frekuensi terbesar (panjang gelombang terkecil) adalah ungu, nilla, biru, hijau, kuning, jingga dan merah.
Gambar 1.7 Panjang Gelombang Sinar Tampak
Spektrum Warna
|
Panjang Gelombang
|
Frekuensi (x Hz)
|
Merah
Jingga
Kuning
Hijau
Biru
Ungu
|
620 – 780
590 – 620
570 – 597
492 – 577
455 – 495
390 – 455
|
4,82 – 4,60
5,03 – 4,82
5,20 – 5,03
6,10 – 5,20
6,59 – 6,10
7,69 – 6,59
|
- Sinar tampak atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat membantu dalam penglihatan.
- Contoh Sinar Tampak yaitu Pelangi
- Manfaat Sinar Tampak yaitu Membantu penglihatan manusia. Juga dimanfaatkan untuk sebagai penerangan, sinar tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan, rumah sakit, industri, dan telekomunikasi.
- Sinar infra merah mempunyai frekuensi antara sampai Hz.
- Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi khas.
- Manfaat Sinar Inframerah, antara lain :
seperti penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf. Sirkulasi darah dalam tubuh Anda dapat terlihat dengan menggunakan bantuan sinar inframerah
2. Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut. Hal ini mungkin karena sinar infra merah tidak banyak dihamburkan oleh partikel udara. Selain itu, sinar infra merah dibidang
militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan. Misalkan, Seorang tentara yang sedang berperang dapat melihat musuhnya dalam kegelapan dengan bantuan kacamata inframerah yang dapat melihat hawa panas dari seseorang. Dengan menggunakan kacamata ini dengan sangat mudah seseorang dapat ditemukan dalam ruangan gelap
3. Di bidang elektronika, infra merah dimanfaatkan pada remote kontrol peralatan elektronik seperti TV dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui reaksi yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED)
- Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency. merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar Hz. Panjang gelombangnya kira-kira 3 mm.
- Gelombang mikro dihasilkan olehperalatan elektronik khusus, misalnya dalam tabung Klystron
- Gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator.
- Gelombang mikro ini dimanfaatkan pada pesawat radar (radio detection and ranging). Gelombang radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.Selain itu, Gelombang ini dimanfaatkan dalam alat microwave, dan analisis struktur molekul dan atomik.
- Di pangkalan udara, radar digunakan untuk mendeteksi dan memandu pesawat terbang untuk mendarat dalam keadaan cuaca buruk. Antena radar memiliki dua fungsi, yaitu sebagai pemancar gelombang dan penerima gelombang. Gelombang mikro yang dipancarkan dilakukan secara terarah dalam bentuk pulsa. Ketika pulsa dipancarkan dan mengenai suatu benda, seperti pesawat atau roket pulsa akan dipantulkan dan diterima oleh antena penerima, biasanya ditampilkan dalam osiloskop. Jika diketahui selang waktu antara pulsa yang dipancarkan dengan pulsa yang diterima Δt dan kecepatan gelombang elektromagnetik c = 3× m/s, jarak antara radar dan benda yang dituju (pesawat atau roket), dapat dituliskan dalam persamaan berikut
s = (1.3)
dengan: s = jarak antara radar dan benda yang dituju (m),c = kecepatan gelombang elektromagnetik (3 × m/s), dan
Δt = selang waktu (s).
Angka 2 yang terdapat pada Persamaan (1.3) muncul karena pulsa
melakukan dua kali perjalanan, yaitu saat dipancarkan dan saat diterima.
SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
1. Osilasi listrik.2. menghasilkan sinar inframerah Sinar matahari ®.3. merkuri lampu menghasilkan ultra violet. ®4. Penembakan elektron dalam menghasilkan sinar-X (digunakan untuk x-ray) ® tabung. Vakum pada potongan logamSebuah inti atom tidak stabil menghasilkan sinar gamma.
Gambar-gambar Gelombang Elektrometik
Gambar 1. Gelombang Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah
Gambar 2. Gelombang Radar
Gambar 3. Gelombang Spektrum