GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat. Gelombang radio dan Sinar X atau Rontgen merupakan salah satu contoh gelombang elektromagnetik. Manfaat gelombang elektromagnetik sangat banyak diantaranya sebagai media komunikasi dan dimanfaatkan dalam bidang kesehatan seperti sinar X tersebut.
Teori Gelombang Elektromagnetik
Faraday menemukan bahwa perubahan medan magnet dapat menghasilkan gaya gerak listrik terinduksi atau medan listrik. Maxwell berpendapat bahwa perubahan medan listrik akan menimbulkan medan magnet. Perubahan medan magnet dijelaskan pada gambar berikut :
G.1. Perubahan medan magnet yang dapat menghasilkan gelombang elektromagnetik
Perubahan magnet listrik dan medan magnet ditimbulkan dengan cara dua bola isolator bermuatan positif dan negatif digetarkan sehingga jaraknya berubah-ubah sesuai dengan frekuensi getaran tersebut. Perubahan medan magnet tersebut juga menimbulkan medan listrik. Timbulnya medan listrik ini ditandai dengan dipancarkannya gelombang elektromagnetik. Pada gambar dibawah ditunjukkan perubahan medan listrik dan medan magnet yang menimbulkan adanya gelombang elektromagnetik.
G.2. Perambatan gelombang elektromagnetik yang tegak lurus arah medan listrik dan magnet
Dari gambar diatas dijelaskan bahwa arah medan magnet selalu saling tegak lurus terhadap arah medan listrik, sedang arah rambat gelombang elektromagnetik selalu tegak lurus baik terhadap medan listrik mampu terhadap medan magnet sehingga gelombang elektromagnetik ini termasuk gelombang transversal. Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik ini ditentukan oleh mediumnya yaitu :
G.3. Rumus Laju Gelombang Elektromagnetik
dengan:
μo = permeabilitas ruang hampa,
εo = permitivitas ruang hampa,
c = laju perambatan gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa.
Sebagai contoh perhitungan kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik ini diperoleh dengan memasukkan nilai μo = 4 x 10-7 Wb/Am (tetapan yang sering muncul pada hukum Gauss) dan nilai εo = 8,85 x 10-12 C/Nm2 (tetapan yang sering muncul pada hukum Biot-Savart dan hukum Ampere) ke persamaan diatas sehingga diperoleh nilai:
c = 2,998 x 108 m/s atau sering didekati dengan 3 x 108 m/s.
Nilai kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik ini ternyata sama dengan nilai kecepatan perambatan cahaya dalam ruang hampa, dan menerka dengan benar bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik.
Percobaan Gelombang Elektromagnetik
Sampai akhir hayatnya ternyata Maxwell belum bisa membuktikan hipotesa tentang teori gelombang elektromagnetiknya.
Pada tahun 1887, Heinrich Hertz ilmuwan fisika yang pertama kali menguji hipotesa Maxwell ini dengan kumparan Ruhmkorf seperti ditunjuk-kan pada gambar berikut.
G.4. Kumparan Ruhmkorf untuk membangkitkan dan mendeteksi gelombang elektromagnetik
Jika sakelar S digetarkan maka kumparan Ruhmkorf akan menginduksikan pulsa tegangan pada kedua elektrode bola di sisi A sehingga terjadi percikan api karena adanya pelepasan muatan. Percikan bunga api di sisi A diikuti percikan bunga api pada kedua elektrode bola di sisi B. Berdasarkan pengamatan ini, disimpulkan terjadi pengiriman tenaga gelombang elektro-magnetik dari sisi A (loop pengirim) ke sisi B (loop penerima).
Dalam percobaan-percobaan selanjutnya, Hertz berhasil mengukur bagian gelombang elektromagnetik yang lain, seperti gelombang elektromagnetik frekuensi radio dengan nilai frekuensi 100 MHz. Dengan nilai kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik ini seperti yang diramalkan oleh Maxwell. Sifat-sifat cahaya seperti pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi dan polarisasi telah dibuktikan oleh Hertz terjadi juga pada gelombang elektromagnetik. Untuk menghargai jasa-jasa Hertz maka nama Hertz dipakai sebagai satuan frekuensi dalam sistem SI.
Berdasarkan pada uraian di atas, dapat disimpulkan beberapa sifat gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut: [1]
Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi pada saat yang bersamaan. [1] Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.
Kuat medan listrik dan magnet besarnya berbanding lurus satu dengan yang lain, yaitu menurut hubungan E = c.B.
Arah perambatan gelombang elektromagnetik selalu tegak lurus arah medan listrik dan medan magnet.
Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang hampa.
Gelombang elektromagnetik merambat dengan laju yang hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnet medium.
Laju rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa merupakan tetapan umum dan nilainya c = 3 x 108 m/s.
Gelombang elektromagnetik adalah berupa gelombang transversal.
Gelombang elektromagnetik dapat mengalami proses pemantulan, pembiasan, polarisasi, interferensi, dan difraksi (lenturan).
Gelombang elektromagnetik merambat dalam arah garis lurus.
Gelombang elektromagnetik tidak disimpangkan oleh medan listrik maupun medan magnet karena tidak bermuatan listrik.
Spektrum Gelombang Elektromagnet
Gelombang elektromagnet terdiri atas bermacam-macam gelombang yang frekuensi dan panjang gelombangnya berbeda, tetapi semua gelombang-gelombang penyusun ini mempunyai kecepatan rambat yang sama yaitu :
c = 3 x 108 m/s. Hubungan antara frekuensi gelombang f atau u, panjang gelombang λ dan kecepatan perambatan c adalah sebagai berikut :
c = f . λ
Spektrum gelombang elektromagnetik diurutkan mulai panjang gelombang paling pendek sampai paling panjang adalah sebagai berikut :
Sinar gamma (γ)
Sinar (rontgen)
Sinar ultra violet (UV)
Sinar tampak (cahaya tampak)
Sinar infra merah (IR)
Gelombang radar (gelombang mikro)
Gelombang televisi
Gelombang radio
Spektrum gelombang elektromagnetik ditunjukkan pada gambar berikut :
G.5. Spektrum gelombang elektromagnetik
Energi Gelombang Elektromagnetik
Kalau kita berada di tepi pantai, kita melihat ombak air laut menghantam karang di pantai dan mendengar deburan ombak. Kita mengetahui bagaimana bencana alam, tsunami (gelombang air laut) merobohkan bangunan-bangunan yang diterjangnya. Kita kena cahaya matahari, kita merasakan kepanasan artinya kita menerima energi panas. Hal ini menunjukkan bahwa gelombang laut membawa energi. Bagaimana halnya dengan gelombang elektromagnetik ini?
Gelombang elektromagnetik ini juga membawa energi yaitu dalam bentuk medan listrik dan medan magnet, seperti ditunjukkan pada gambar perambatan gelombang elektromagnetik diatas. Kita tinjau suatu gelombang elektromagnetik yang menjalar ke arah sumbu x maka medan listrik dan medan magnet sesaatnya dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.
E = Em sin (kx – ωt)
B = Bm sin (kx – ωt)
dengan:
Em = amplitudo medan listrik,
Bm = amplitudo medan magnet,
k = tetapan angka gelombang,
ω = frekuensi sudut, ω = 2 πf
Maxwell berhasil menemukan hubungan antara amplitudo medan listrik dan amplitudo medan magnet yaitu:
G.6. Hubungan antara amplitudo medan listrik dan medan magnet
dengan:
c = laju perambatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa. (c = 3 x 108 m/s).
Perbandingan antara amplitudo medan listrik dengan amplitudo medan magnetik dari suatu gelombang elektromagnetik selalu sama dengan laju perambatan cahaya dalam ruang hampa.
HIPOTESIS MAXWELL
Hipotesis Maxwell memberikan kesimpulan tentang hubungan listrik danmedan magnet. Gejala-gejala kelistrikan dan kemagnetan erat hubungannya satu sama lain. Hipotesis Maxwell mengamati tentang gejala-gejala sebagai berikut :
Muatan medan listrik dapat menghasilkan medan listrik disekitarnya, yang besarnya diperlihatkan oleh hukum Coulumb.
Arus listrik atau muatan yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet disekitarnya yang besar dan arahnya ditunjukkan oleh hukum Bio-Savart atau hukum Ampere.
Perubahan medan magnetik dapat menimbulkan GGL induksi yang dapat menghasilkan medan listrik dengan aturan yang diberikan oleh hukum induksi Faraday.
Pada ketiga teori ini terdapat hubungan antara listrik dengan medan magnet. Muatan listrik yang diam menghasilkan medan magnet. Muatan listrik yang bergerak dapat menghasilkan medan magnetik. Perubahan medan magnetik akan menghasilkan medan listrik. Dinamo yang digerakkan dapat menghasilkan aliran listrik yang digunakan untuk menyalakan lampu.
Dinamo tersusun atas magnet dan lilitan kawat di sekelilingnya. Ketika magnet bergerak di sekitar lilitan, maka menyebabkan arus mengalir. Coba kita amati jarum kompas yang didekatkan pada aliran listrik, jarum kompas akan menyimpang dari kedudukan semula. Hal ini berarti jarum kompas mendapat gaya/tarikan magnet dari kabel yang berarus listrik.
Hipotesis Maxwell
Maxwell mengemukakan sebuah hipotesis bahwa perubahan medan magnet pada dinamo dapat menimbulkan medan listrik dan sebaliknya perubahan medan listrik dapat menimbulkan medan magnet. Adapun percobaan yang digunakan Maxwell dalam hipotesanya adalah dua bolam isolator yang diikat pada ujung pegas. Kedua bolam diberi muatan listrik berbeda, yaitu muatan positif dan negatif. Perubahan listrik yang diberikan pada pegas terhadap waktu akan menghasilkan medan magnet yang berbeda pula.
Proses berantai dari perubahan medan listrik dan medan magnet yang berbentuk gelombang menjalar ke segala arah. Gelombang ini disebut gelombang elektromagnetik. Gelombang ini dapat berupa cahaya gelombang radio, sinar-X, sinar gamma atau yang lainnya. Hal ini dapat diilustrasikan sebagai bak air yang tenang diberi sentuhan sedikit, maka terjadi gelombang menyebar ke segala arah. Gelombang elektromagnetik tersusun atas perambatan medan listrik E dan medan magnet B yang saling tegak lurus satu sama lain. Perhatikan gambar berikut :
Gambar 1
Persamaan Matematis Dalam Hipotesis Maxwell
Menurut perhitungan Maxwell, kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada dua besaran, yaitu permitivitas listrik (εo) dan permeabilitas magnet (μo). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
Gambar 2
kita ketahui bahwa, nilai εo sebesar 8,85 × 10–12 C2/Nm2 dan nilai μo sebesar 12,60 x 10–6 wb/Am. Jika kedua nilai ini kita masukkan ke persamaan di atas, maka diperoleh nilai kecepatan gelombang elektromagnetik sebesar 3 × 1018 m/s. Besar kecepatan ini sama dengan besar kecepatan perambatan cahaya di ruang hampa berdasarkan hipotesis maxwell.
PERUBAHAN MEDAN LISTRIK MENIMBULKAN MEDAN MAGNET
Perubahan medan listrik menimbulkan medan magnet pada dasarnya telah diketahui oleh fisikawan pada abad ke 19. Akan tetapi perubahan medan listrik menimbulkan medan magnet baru digambarkan secara pasti oleh James Clerk Maxwell. Maxwell menunjukkan bahwa fenomena listrik dan magnet dapat digambarkan dengan menggunakan persamaan yang melibatkan medan listrik dan medan magnet. Persamaan yang dinamakan persamaan Maxwell merupakan persamaan dasar untuk elektromagnet.
Hipotesis Maxwell Tentang Perubahan Medan Listrik Menimbulkan Medan Magnet
Hipotesis yang dikemukakan oleh Maxwell, mengacu pada tiga aturan dasar listrik-magnet berikut ini :
Muatan listrik dapat menghasilkan medan listrik di sekitarnya (Hukum Coulomb).
Arus listrik atau muatan listrik yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet di sekitarnya (Hukum Biot-Savart).
Perubahan medan magnet dapat menghasilkan medan listrik (Hukum Faraday).
Berdasarkan aturan tersebut, Maxwell mengemukakan sebuah hipotesis sebagai berikut: “Karena perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik, maka perubahan medan listrik pun akan dapat menimbulkan perubahan medan magnet”. Hipotesis tersebut digunakan untuk menerangkan terjadinya gelombang elektromagnet.
Percobaan Maxwell Tentang Perubahan Medan Listrik Menimbulkan Medan Magnet
Maxwell melakukan eksperimen pada dua buah isolator, masing-masing diikat pada ujung pegas dan diberi muatan yang berbeda (positif dan negatif ). Kemudian, pegas digetarkan sehingga jarak antara kedua muatan berubahubah, yang mengakibatkan kedua muatan tersebut menimbulkan medan listrik yang berubah-ubah. Perubahan medan listrik tersebut akan menimbulkan medan magnet yang berubah-ubah pula. Dan dari perubahan medan magnet yang terjadi, akan menimbulkan kembali medan listrik. Demikian seterusnya sehingga terjadi proses yang tidak terputus. Perambatan medan listrik E dan medan magnet B tegak lurus satu sama lain secara bersamaan disebut gelombang elektromagnet.
G.1. Medan yang dihasilkan oleh muatan yang mengalir ke konduktor
Bila kita perhatikan dua batang penghantar yang difungsikan sebagai sebuah “antena” tampak seperti pada gambar (a) diatas. Jika kedua ujung antena tersebut dihubungkan dengan kutub-kutub sebuah sumber tegangan (misalnya baterai) melalui sebuah sakelar, ketika sakelar ditutup, batang atas bermuatan positif dan bawah bermuatan negatif, sehingga medan listrik akan terbentuk, seperti yang ditunjukkan oleh garis-garis pada gambar (b) diatas. Ketika muatan mengalir, muncul arus yang arahnya ditunjukkan oleh tanda panah. Oleh karena itu, di sekitar antena akan muncul medan magnet. Garis-garis medan magnet (B) tersebut mengelilingi kawat sehingga pada bidang gambar, B masuk (⊗) pada bagian kanan dan keluar (Θ) di bagian kiri. Medan magnet dan medan listrik samasama menyimpan energi, dan energi ini tidak bisa dipindahkan ke tempat yang jauh dengan kecepatan tak terhingga.
G.2. Medan magnet dan medan listrik yang menyebar keluar
Selanjutnya, kita perhatikan bila antena dihubungkan dengan generator AC, tampak seperti pada gambar diatas. Pada gambar (a) diatas hubungan baru saja terkoneksi dan tanda (+) dan (-) menunjukkan jenis muatan pada setiap batang. Tanda panah menunjukkan arah arus. Medan listrik ditunjukkan oleh garis-garis pada bidang gambar, sedangkan medan magnet sesuai dengan kaidah tangan kanan yaitu mengarah ke dalam (⊗) atau ke luar (Θ) bidang gambar. Pada gambar (b) diatas, arah ggl generator AC telah berubah sehingga arus jadi terbalik dan medan magnet baru memiliki arah yang berlawanan. Dengan demikian, perubahan medan magnet menghasilkan medan listrik dan perubahan medan listrik menghasilkan medan magnet.
Nilai E dan B pada medan radiasi diketahui berkurang terhadap jarak dengan perbandingan 1/r. Energi yang dibawa oleh gelombang elektromagnetik (gelombang pada umumnya) sebanding dengan kuadrat amplitudo (E2 atau B2), sehingga intensitas gelombang berkurang sebanding dengan 1/r2.
G.3. Kuat Medan Listrik dan Medan Magnet
Bila ggl sumber berubah secara sinusoidal, kuat medan listrik dan medan magnet pada medan radiasi juga akan berubah secara sinusoidal. Sifat sinusoidal gelombang elektromagnetik ditunjukkan pada gambar diatas, yang menunjukkan kuat medan yang digambarkan sebagai fungsi posisi. Arah getaran B dan E tegak lurus satu sama lain, dan tegak lurus terhadap arah rambatannya. Gelombang ini disebut gelombang elektromagnetik (EM). Gelombang elektromagnetik termasuk jenis gelombang transversal. Gelombang elektromagnetik dihasilkan oleh muatan listrik yang berosilasi, yang mengalami percepatan. Secara umum dapat dikatakan bahwa muatan listrik yang dipercepat menimbulkan gelombang elektromagnetik. Kecepatan atau cepat rambat gelombang elektromagnetik di udara atau ruang hampa dirumuskan:
G.4. Cepat Rambat Gelombang
Persamaan diatas tersebut, diturunkan sendiri oleh Maxwell, kemudian dengan memasukkan nilai dari ε0 = 8,85 x 10-12 C2/M.m2, dan μ0 = 4π × 10-7 N.s2/C2 didapatkan :
v = 1 / √ ε0. μ0
v = 2,99792458 × 108 m/s ≈ 3,00 × 108 m/s
Nilai v ≈ 3,00 × 108 m/s tersebut sama dengan laju cahaya yang diukur. Di mana ε0 adalah tetapan permitivitas ruang hampa dan μ0 adalah tetapan permeabilitas ruang hampa. Hipotesis dan percobaan maxwell tersebut diatas membuktikan perubahan medan listrik mlenimbulkan medan magnet.
CAHAYA ADALAH GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Cahaya adalah gelombang elektromagnetik, hal ini berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan Maxwell, kecepatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa adalah sebesar 3 × 108 m/s, yang nilainya sama dengan laju cahaya terukur. Hal ini membuktikan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Pernyataan Maxwell diperkuat oleh Heinrich Hertz (1857-1894).
Cahaya Adalah Gelombang Elektromagnetik
Dalam eksperimennya, Hertz menggunakan perangkat celah bunga api di mana muatan digerakkan bolak-balik dalam waktu singkat, membangkitkan gelombang berfrekuensi sekitar 109 Hz. Ia mendeteksi gelombang tersebut dari jarak tertentu dengan menggunakan loop kawat yang bisa membangkitkan ggl jika terjadi perubahan medan magnet. Gelombang ini dibuktikan merambat dengan laju 3 × 108 m/s, dan menunjukkan seluruh karakteristik cahaya (pemantulan, pembiasan, dan interferensi).
Panjang gelombang cahaya tampak mempunyai rentang antara 4,0 × 10-7 m hingga 7,5 × 10-7 m (atau 400 nm hingga 750 nm). Frekuensi cahaya tampak dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut ini.
c = f.λ atau f = c / λ
dengan:
f = frekuensi gelombang (Hz)
λ = panjang gelombang (m)
c = laju cahaya ( ≈ 3 × 108 m/s)
Berdasarkan persamaan (8.3), kita dapat menentukan frekuensi cahaya tampak bernilai antara 4,0 × 1014 Hz hingga 7,5 × 1014 Hz.
Cahaya tampak hanyalah salah satu jenis gelombang elektromagnetik yang terdeteksi dalam interval yang lebar, dan dikelompokkan dalam spektrum elektromagnetik, yaitu daerah jangkauan panjang gelombang yang merupakan bentangan radiasi elektromagnetik. Gelombang radio dan gelombang mikro dapat dibuat di laboratorium menggunakan peralatan elektronik. Gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang lebih tinggi sangat sulit dibuat secara elektronik. Gelombang elektromagnetik dapat terbentuk secara alamiah, seperti pancaran dari atom, molekul, dan inti atom. Misalnya, sinar-X dihasilkan oleh elektron berkecepatan tinggi yang diperlambat secara mendadak ketika menumbuk logam. Cahaya tampak yang dihasilkan melalui suatu pijaran juga disebabkan karena elektron yang mengalami percepatan di dalam filamen panas.
Radiasi inframerah memegang peranan penting pada efek pemanasan Matahari. Matahari tidak hanya memancarkan cahaya tampak, tetapi juga inframerah (IR) dan ultraviolet (UV) dalam jumlah yang tetap. Manusia menerima gelombang elektromagnetik dengan cara yang berbeda-beda tergantung pada panjang gelombangnya.
Spektrum Gelombang Elektromagnetik Cahaya
Mata kita mendeteksi panjang gelombang antara 4 × 10-7 m sampai 7 × 10-7 m (cahaya tampak), sedangkan kulit kita mendeteksi panjang gelombang yang lebih besar. Banyak gelombang elektromagnetik yang tidak dapat kita deteksi secara langsung.
G.1. Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Cahaya Adalah Gelombang Elektromagnetik
1. Gelombang Radio
Gelombang radio terdiri atas osilasi (getaran) cepat pada medan elektrik dan magnetik. Berdasarkan lebar frekuensinya, gelombang radio dibedakan menjadi Low Frequency (LF), Medium Frequency (MF), High Frequency (HF), Very High Frequency (VHF), Ultra High Frequency (UHF), dan Super High Frequency (SHF).
G.2. Klasifikasi gelombang radio
Gelombang radio MF dan HF dapat mencapai tempat yang jauh di permukaan bumi karena gelombang ini dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer. Gelombang LF diserap oleh ionosfer, sedang gelombang VHF dan UHF menembus ionosfer, sehingga dapat digunakan untuk komunikasi dengan satelit.
2. Gelombang Mikro
Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang dalam selang antara 10-3 dan 0,03 m. Gelombang mikro dihasilkan oleh peralatan elektronik khusus, misalnya dalam tabung Klystron. Gelombang ini dimanfaatkan dalam alat microwave, sistem komunikasi radar, dan analisis struktur molekul dan atomik.
3. Sinar Infra Merah
Radiasi inframerah merupakan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih panjang daripada panjang gelombang cahaya merah, namun lebih pendek daripada panjang gelombang radio. Dengan kata lain radiasi pada selang panjang gelombang 0,7 [1]
[1] hingga 1 mm. Sinar inframerah dapat dimanfaatkan dalam fotografi inframerah untuk keperluan pemetaan sumber alam dan diagnosis penyakit.
4. Cahaya Tampak
Cahaya tampak merupakan radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Cahaya tampak memiliki kisaran panjang gelombang antara 4 × 10-7 m hingga 7 × 10-7 m.
5. Sinar Ultraviolet (1015 Hz – 1016Hz)
Gelombang ultraviolet mempunyai panjang gelombang yang pendek. Matahari merupakan pemancar radiasi ultraviolet yang kuat, dan membawa lebih banyak energi daripada gelombang cahaya yang lain. Karena inilah gelombang ultraviolet itu dapat masuk dan membakar kulit. Kulit manusia sensitif terhadap sinar ultraviolet matahari. Meskipun begitu, atmosfer bumi dapat menghambat sebagian sinar ultraviolet yang merugikan itu. Terbakar sinar matahari juga merupakan risiko yang dapat menimbulkan kanker kulit.
6. Sinar-X (1016 Hz – 1020 Hz)
Sinar-X merupakan radiasi elekromagnetik yang dihasilkan dari penembakan atom-atom dengan partikel-partikel yang memiliki energi kuantum tinggi. Panjang gelombang sinar-X berkisar antara 10-11 m hingga 10-9 m. 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. Sinar-X dapat melintas melalui banyak materi sehingga digunakan dalam bidang medis dan industri untuk menelaah struktur bagian dalam. Sinar-X dapat dideteksi oleh film fotografik, karena itu digunakan untuk menghasilkan gambar benda yang biasanya tidak dapat dilihat, misalnya patah tulang.
7. Sinar Gama (1020 hz – 1025 Hz)
Sinar atau gelombang gamma, yang merupakan bentuk radioaktif yang dikeluarkan oleh inti-inti atom tertentu, mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek. Sinar ini membawa energi dalam jumlah besar dan dapat menembus logam dan beton. Sinar ini sangat berbahaya dan dapat membunuh sel hidup, terutama sinar gamma tingkat tinggi yang dilepaskan oleh reaksi nuklir, seperti ledakan bom nuklir.
Jenis-jenis cahaya diatas merupakan bukti cahaya adalah gelombang elektromagnetik.
APLIKASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Aplikasi gelombang elektromagnetik dalam kehidupan manusia dapat kita temui dalam berbagai bidang. Diantaranya Dengan memanfaatkan gelombang elektromagnetik, manusia dapat melakukan pengiriman informasi jarak jauh.
Aplikasi Gelombang Elektromagnetik Dibidang Telekomunikasi
Guglielmo Marconi (1874 – 1937) pada tahun 1890-an menemukan dan mengembangkan telegraf tanpa kabel. Dengan alat ini, pesan dapat dikirim sejauh ratusan kilometer tanpa memerlukan kabel. Sinyal yang pertama hanya terdiri atas pulsa panjang dan pendek yang dapat diterjemahkan menjadi kata-kata melalui kode, seperti “(.)” dan “(-)” dalam kode Morse.
G.1. Kunci morse buatan Samuel Morse pada tahun 1838
Aplikasi Gelombang Elektromagnetik Untuk Radio
Pada dekade berikutnya dikembangkan tabung vakum, sehingga tercipta radio dan televisi. Proses pengiriman (kata-kata atau suara) oleh stasiun radio ditunjukkan pada gambar berikut.
G.2. Diagram blok pemancar radio
Informasi suara (audio) diubah menjadi sinyal listrik dengan frekuensi sama oleh mikrofon atau head tape recorder. Sinyal listrik ini dinamakan sinyal frekuensi audio (AF), karena frekuensi berada di dalam interval audio ( 20 Hz – 20.000 Hz). Sinyal ini diperkuat secara elektronis, kemudian dicampur dengan sinyal frekuensi radio (RF) yang ditentukan oleh nilai L dan C dalam rangkaian resonansi RLC, dan dipilih sedemikian rupa hingga menghasilkan frekuensi khas dari setiap stasiun, dinamakan frekuensi pembawa (carrier).
Pencampuran frekuensi audio dan pembawa dilakukan dengan dua cara, yaitu modulasi amplitudo dan modulasi frekuensi. Pada modulasi amplitudo (AM), amplitudo gelombang pembawa yang frekuensinya lebih tinggi dibuat bervariasi mengikuti sinyal audio, tampak seperti pada gambar (a) berikut :
G.3. Bentuk gelombang pada modulasi AM dan FM
Sementara itu, modulasi frekuensi (FM), frekuensi gelombang pembawa diubah-ubah mengikuti sinyal audio, tampak seperti pada gambar (b) diatas. Pemancar televisi, bekerja dengan cara yang sama dengan pemancar radio dengan menggunakan modulasi frekuensi (FM), tapi yang dicampur dengan frekuensi pembawa adalah sinyal audio dan video.
Selain dibidang telekomunikasi, aplikasi gelombang elektromagnetik diantaranya juga kita temuai dibidang pengobatan dan navigasi.
=> Materi berisi video pembelajaran berikut ini adalah sebagai materi tambahan di atas.
PETUNJUK :
1. Setelah kalian membaca dan mempelajari materi diatas tentang RADIASI ELEKTROMAGNETIK, silahkan kalian langsung mengerjakan uji kompetensi berikut!
2. Nilai hasil uji kompetensi langsung tampil, jika nilai hasil uji kompetensi masih dibawah KKM, maka silahkan dikerjakan ulang.