Materi Pelajaran
Gelombang Elegtromagnetik
Anatomy of an Electromagnetic Wave
Energi, ukuran kemampuan untuk melakukan pekerjaan, datang dalam berbagai bentuk dan dapat berubah dari satu tipe ke tipe lainnya. Contoh energi yang tersimpan atau potensial termasuk baterai dan air di belakang bendungan. Objek yang bergerak adalah contoh energi kinetik. Partikel bermuatan — seperti elektron dan proton — menciptakan medan elektromagnetik ketika mereka bergerak, dan medan ini mengangkut jenis energi yang kita sebut radiasi elektromagnetik, atau cahaya.
Gelombang klasik mentransfer energi tanpa mengangkut materi melalui medium. Gelombang di kolam tidak membawa molekul air dari satu tempat ke tempat lain; alih-alih energi gelombang mengalir melalui air, meninggalkan molekul-molekul air di tempatnya, mirip seperti serangga yang terombang-ambing di atas riak air.
Ketika sebuah balon digosokkan ke kepala rambut, muatan listrik astatik dibuat menyebabkan rambut masing-masing saling tolak. Kredit: Ginger Butcher
GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Listrik bisa statis, seperti energi yang dapat membuat rambut Anda berdiri. Magnet juga bisa statis, seperti di magnet kulkas. Medan magnet yang berubah akan menginduksi medan listrik yang berubah dan sebaliknya — keduanya terhubung. Bidang yang berubah ini membentuk gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik berbeda dari gelombang mekanik karena mereka tidak membutuhkan medium untuk diperbanyak. Ini berarti bahwa gelombang elektromagnetik dapat melakukan perjalanan tidak hanya melalui udara dan material padat, tetapi juga melalui ruang hampa udara.
Pada tahun 1860-an dan 1870-an, seorang ilmuwan Skotlandia bernama James Clerk Maxwell mengembangkan teori ilmiah untuk menjelaskan gelombang elektromagnetik. Dia memperhatikan bahwa medan listrik dan medan magnet dapat berpasangan untuk membentuk gelombang elektromagnetik. Dia merangkum hubungan antara listrik dan magnet ini menjadi apa yang sekarang disebut sebagai "Persamaan Maxwell."
Heinrich Hertz, seorang fisikawan Jerman, menerapkan teori Maxwell pada produksi dan penerimaan gelombang radio. Unit frekuensi gelombang radio - satu siklus per detik - dinamai hertz, untuk menghormati Heinrich Hertz.
Eksperimennya dengan gelombang radio memecahkan dua masalah. Pertama, dia menunjukkan dalam beton, apa yang Maxwell hanya berteori - bahwa kecepatan gelombang radio sama dengan kecepatan cahaya! Ini membuktikan bahwa gelombang radio adalah bentuk cahaya! Kedua, Hertz menemukan cara membuat medan listrik dan magnet melepaskan diri dari kabel dan menjadi bebas seperti gelombang Maxwell - gelombang elektromagnetik.
Heinrich Hertz, seorang fisikawan Jerman, menerapkan teori Maxwell pada produksi dan penerimaan gelombang radio. Unit frekuensi gelombang radio - satu siklus per detik - dinamai hertz, untuk menghormati Heinrich Hertz.
Eksperimennya dengan gelombang radio memecahkan dua masalah. Pertama, dia menunjukkan dalam beton, apa yang Maxwell hanya berteori - bahwa kecepatan gelombang radio sama dengan kecepatan cahaya! Ini membuktikan bahwa gelombang radio adalah bentuk cahaya! Kedua, Hertz menemukan cara membuat medan listrik dan magnet melepaskan diri dari kabel dan menjadi bebas seperti gelombang Maxwell - gelombang elektromagnetik.
WAVES OR PARTICLES? YES!
Cahaya terbuat dari paket energi yang disebut foton. Foton membawa momentum, tidak memiliki massa, dan bergerak dengan kecepatan cahaya. Semua cahaya memiliki sifat seperti partikel dan gelombang. Bagaimana instrumen dirancang untuk merasakan pengaruh cahaya yang mana dari sifat-sifat ini diamati. Instrumen yang mendifraksi cahaya menjadi spektrum untuk analisis adalah contoh mengamati sifat cahaya seperti gelombang. Sifat cahaya seperti partikel diamati oleh detektor yang digunakan dalam kamera digital — masing-masing foton membebaskan elektron yang digunakan untuk mendeteksi dan menyimpan data gambar.
POLARIZATION
Salah satu sifat fisik cahaya adalah dapat dipolarisasi. Polarisasi adalah pengukuran penyelarasan medan elektromagnetik. Pada gambar di atas, medan listrik (merah) terpolarisasi vertikal. Pikirkan tentang melemparkan Frisbee di pagar kayu. Dalam satu orientasi akan melewati, di lain orientasi akan ditolak. Ini mirip dengan bagaimana kacamata hitam dapat menghilangkan silau dengan menyerap bagian cahaya yang terpolarisasi.
DESCRIBING ELECTROMAGNETIC ENERGY
Istilah cahaya, gelombang elektromagnetik, dan radiasi semuanya merujuk pada fenomena fisik yang sama: energi elektromagnetik. Energi ini dapat digambarkan dengan frekuensi, panjang gelombang, atau energi. Ketiganya terkait secara matematis sehingga jika Anda tahu satu, Anda dapat menghitung dua lainnya. Radio dan gelombang mikro biasanya dijelaskan dalam hal frekuensi (Hertz), inframerah dan cahaya tampak dalam hal panjang gelombang (meter), dan sinar-x dan sinar gamma dalam hal energi (volt elektron). Ini adalah konvensi ilmiah yang memungkinkan penggunaan unit yang nyaman yang memiliki angka yang tidak terlalu besar atau terlalu kecil.
FREQUENCY
Jumlah puncak yang melewati titik tertentu dalam satu detik digambarkan sebagai frekuensi gelombang. Satu gelombang — atau siklus — per detik disebut Hertz (Hz), setelah Heinrich Hertz yang memantapkan keberadaan gelombang radio. Gelombang dengan dua siklus yang melewati titik dalam satu detik memiliki frekuensi 2 Hz.
WAVELENGTH
Gelombang elektromagnetik memiliki puncak dan palung yang serupa dengan gelombang laut. Jarak antara puncak adalah panjang gelombang. Panjang gelombang terpendek hanyalah sebagian kecil dari ukuran atom, sedangkan panjang gelombang terpanjang yang dipelajari para ilmuwan bisa lebih besar dari diameter planet kita!
ENERGY
Gelombang elektromagnetik juga dapat dijelaskan dalam hal energinya — dalam satuan ukuran yang disebut electron volts (eV). Volt elektron adalah jumlah energi kinetik yang diperlukan untuk memindahkan elektron melalui potensial satu volt. Bergerak di sepanjang spektrum dari panjang gelombang panjang ke pendek, energi meningkat seiring panjang gelombang lebih pendek. Pertimbangkan tali lompat dengan ujungnya ditarik ke atas dan ke bawah. Lebih banyak energi diperlukan untuk membuat tali memiliki lebih banyak gelombang.
sumberv: http://science.nasa.gov/ems/02_anatomy