Sejarah Penemuan Gelombang Elektromagnetik

1. MICHAEL FARADAY 1791-1867

Michael Faraday lahir pada tahun 1791 di Newington, Inggris. Di tahun 1831, Faraday

menemukan bahwa bilamana magnit dilalui lewat sepotong kawat, arus akan mengalir di

kawat sedangkan magnit bergerak. Keadaan ini disebut “pengaruh elektro magnetik,” dan

penemuan ini disebut “Hukum Faraday” dan pada umumnya dianggap penemuan Faraday yang

terpenting dan terbesar.

Hukum Faraday merupakan penemuan yang monumental, berdasarkan dua alasan berikut.

Pertama, “Hukum Faraday” mempunyai arti penting yang mendasar dalam hubungan dengan

pengertian teoritis tentang elektromagnetik.

Kedua, elektromagnetik dapat digunakan untuk menggerakkan secara terus-menerus arus

aliran listrik seperti diperagakan sendiri oleh Faraday lewat pembuatan dinamo listrik pertama.

Meski generator tenaga pembangkit listrik kita untuk mensuplai kota dan pabrik dewasa ini jauh

lebih sempurna ketimbang apa yang diperbuat Faraday, tetapi kesemuanya berdasar pada prinsip

serupa dengan pengaruh elektromagnetik.

2. JAMES CLERK MAXWELL 1831-1879

Maxwell dilahirkan di Edinburgh, Skotlandia, tahun 1831. James Clark Maxwel juga

merupakan ilmuan yang telah menelusuri keterkaitan antara gejala kelistrikan dan kemagnetan

dengan bertitik tolak pada dasarnya pengetahuan yang sudah ada pada saat itu yaitu:

1. Muatan listkik dapat menimbulkan medan listrik di sekitarnya besarnya kekuatan medan

listrik ini dapat diperlihatkan oleh hokum Coulomb.

2. Arus listrik atau mauatan listrik yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet di

sekitanya. Besarnya kekuatan medan listrik magnet diperlihatkan olrh hokum BiotSafart.

3. Perubahan medan magnet dapat menghasilkan medan listrik yang dapat dijelaskan oleh hukum

Faraday

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 (A dynamical theory of the electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja

penelitiannya antara 1861 dan 1865.

3. HEINRICH RUDOLF HERTZ

Kebenaran Hipotesa Maxwell tentang adanya gelombang elektromagnetik pada akhirnya

dibuktikan oleh “ Heinrich Rudolf Hertz” antara tahun 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.

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.

2. Pengaruh Gelombang Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia

Pada dasarnya kita hidup diatas bumi telah mendapatkan medan listrik dan medan magnit

natural yang disebabkan adanya lapisan ionosfer dan awan-awan yang bermuatan listrik Medan

listrik tinggal membedakan pengaruh gelombang elektromagnetik itu Panjang gelombang dan

frekuensi gelombang elektromagnetik memiliki rentang yang sangat besar. Seluruh rentang

panjang gelombang dan frekuensi tersebut dinamakan spektrum gelombang elektromagnetik.

Sebagian besar spektrum gelombang elektromagnetik tidak dapat dilihat, sehingga

pengamatannya dilakukan secara tidak langsung, yaitu dengan alat yang dapat mengubah

gelombang elektromagnetik menjadi bentuk energi lain, seperti energi listrik, kalor, energi kimia,

dll.

Gelombang elektromagnetik banyak dimanfaatkan dalam kehidupan di muka bumi.

Pemanfaatan itu ada dalam berbagai bidang, yaitu bidang kedokteran, bidang industri, bidang

astronomi, bidang seni, dan bidang sains fisika. Gelombang radio banyak dimanfaatkan oleh

manusia dalam bidang komunikasi yaitu digunakan sebagai alat komunikasi dan pembawa

informasi dari suatu tempat ke tempat yang lain. Salah satunya digunakan pada sistem siaran

televise, radio dan perangkat elektronik yang menghasilkan osilasi listrik.

Gelombang mikro digunakan dalam analisis struktur atom dan molekul serta digunakan

pula pada radar (radio detecting and ranging). Gelombang mokro juga digunakan dalam

komunikasi antarbenua dengan menggunakan bantuan satelit sehingga walaupun komunikasi

jarak jauh yang terhalang oleh gunung pun dapat dilakukan. Posisi satelit harus diperhatikan

karena posisi satelit mempengaruhi hubungan komunikasi seluruh dunia. Merry (2009)

menyatakan bahwa “Microwave oven menggunakan gelombang mikro dalam band frekuensi

ISM sekitar 2,45 GHz. … . Pemanasan dengan gelombang mikro mempunyai kelebihan yaitu

pemanasan lebih merata karena bukan mentrasfer panas dari luar tetapi membangkitkan panas

dari dalam bahan tersebut”.

Sinar inframerah tidak dapat dideteksi oleh mata telanjang tetapi masih dapat dirasakan

karena energi panas yang dihasilkan. Setiap hari manusia bisa merasakan sinar inframerah yang

berasal dari matahari yang sangat bermanfaat bagi tubuh manusia. Lala (2008) menyatakan

bahwa 80% cahaya matahari adalah sinar inframerah karena panjang jangkauan gelombang sinar

ini (4 sampai 1000 mikron).

Sinar inframerah banyak digunakan dalam bidang industri, bidang kesehatan atau

kedokteran, astronomi, dan dalam mempelajari struktur molekul. Foster (2004) menyatakan

bahwa dalam bidang kedokteran sinar inframerah dapat digunakan untuk mengurangi rasa sakit

pada rematik dan menghangatkan permukaan kulit. Sinar inframerah tidak banyak dihamburkan

oleh partikel-pertikel sehingga dalam bidang astronomi dengan menggunakan pelat-pelat film

yang peka terhadap sinar inframerah, pemotretan permukaan bumi oleh pesawat dari satelit dapat

dilakukan. Sinar inframerah dapat digunakan untuk mempelajari struktur molekul dengan

menggunakan alat spektroskop inframerah.

Cahaya tampak atau sinar tampak dapat membantu penglihatan mata kita. Dengan adanya

sinar tampak, mata kita dapat melihat benda-benda di sekeliling kita dan dapat dibedakan

macam-macam warnanya.

Sinar ultraviolet dapat digunakan untuk membunuh mikroorganisme, yaitu dengan radiasi

ultraviolet yang diserap akan menghancurkan mikroorganisme seperti hasil reaksi karena

ionosasi dan dissosiasi molekul. Sinar ini dapat mengubah molekul sterol dari provitamin D

menjadi vitamin D yang berguna untuk pertumbuhan tubuh manusia (Supriyono, 2006). Foster

(2004) menyatakan sinar ultraviolet juga dapat digunakan untuk mengetahui unsure-unsur dalam

dalam suatu bahan dengan teknik spektroskopi karena rentang frekuensi sinar ini antara 1015

hertz hingga 1016 hertz.

Selain memberikan keuntungan, sinar ultraviolet juga menyebabkan kerugian yang besar

dalam kehidupan. Sinar ultraviolet yang terdapat di dalam matahari dapat diserap oleh lapisan

ozon di atmosfer. Apabila lapisan ozon di atmosfer berlubang maka dapat meningkatkan sinar

ultraviolet yang sampai ke permukaan bumi dan dapat merusak jaringan kulit pada manusia

(Foster, 2004). Sinar ultraviolet membawa lebih banyak energi daripada gelombang cahaya lain.

Karena inilah gelombang ultraviolet dapat masuk dan membakar kulit sehingga kulit manusia

menjadi sensitif terhadap sinar ultraviolet matahari. Hal ini, dapat menimbulkan kanker pada

kulit (Anonim, 2009b).

Sinar-X disebut juga sinar rontgen. Dalam bidang kedokteran sinar ini digunakan untuk

memotret bagian tulang yang patah, batu ginjal, paru-paru, dan bagian tubuh lainnya. Di zaman

modern ini, Supriyono (2006) menyatakan bahwa sinar rontgen digunakan dalam operasi

pembedahan sehingga dokter dapat mengetahui bagian mana yang harus dibedah. Sinar gamma

sangat berbahaya untuk manusia karena dapat membunuh sel hidup terutama sinar gamma

dengan tingkat energi yang tinggi yang dilepaskan oleh reaksi nuklir seperti ledakan bom nuklir.

Foster (2009) menyatakan bahwa Ground Penetrating Radar merupakan metode

geofisika dengan menggunakan teknik elektromagnetik yang dirancang untuk mendeteksi objek

yang terkubur didalam tanah dan mengevaluasi kedalam objek tersebut.