gelombang elektromagnetik

Materi

Standar Kompetensi 3. Menerapkan Prinsip Kerja Alat-alat Optik

Komptensi Dasar

3.1 Menganalisis alat-alat optik secara kualitatif dan kuantitatif

Mendeskripsikan fungsi dan bagian alat optik mata dan kacamata, lup, mikroskop, dan teropong Menganalisis pembentukan bayangan pada lup, kaca mata, mikroskop, dan teropong Membedakan pengamatan tanpa akomodasi dan akomodasi maksimum Menentukan kekuatan lensa kacamata pada penderita miopi , hipermetropi dan presbiopi Menghitung perbesaran lup, mikroskop, dan teropong

3.2 Menerapkan alat-alat optik dalam kehidupan sehari-hari Mengidentifikasi penerapan berbagai alat optik dalam kehidupan sehari-hari Merancang dan membuat teropong sederhana

BAB

4

Kompetensi Dasar 6.1. Mendeskripsikan Spektrum Gelombang Elektromagnetik6.2. Menjelaskan Aplikasi gelombang elektromagnetik pada kehidupan sehari-hari

Indikator Mencari dan menelusuri literatur tentang teori gelombang elektromagnetik Menjelaskan urutan spektrum gelombang elektomagnetik berdasarkan frekuensi/panjang gelombang Menjelaskan sifat-sifat gelombang elektromagnetik Mengidentifikasi penggunaan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari Menjelaskan perbedaan penggunaan rentang frekuensi/panjang gelombang pada komunikasi

radio,radar,telpon dan lain-lain

4.1. TEORI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

I. Pengertian gelombang elektromagnetikPada pelajarn di SMP sudah dibahas mengenai gelombang mekanik, yaitu

gelombang yang merambat melalui zat perantara (medium). Gelombang mekanik tidak dapat merambat dalam vakum (hampa udara), misalnya gelombang bunyi, gelombang tali dan gelombang pada permukaan air. Selain gelombang mekanik ada gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang merambat tanpa memerlukan medium (zat perantara). Berikut akan dibahas mengenai gelombang elektromagnetik.

Teori Maxwell Tentang Gelombang Elektromagneti

Pada tahun 1864, James Chark Maxwell mengemukakan suatu hipotesa : “Jika perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik, maka sebaliknya perubahan medan listrik pun akan dapat menimbulkan perubhan medan magnet”, sehingga terjadi proses berantai.

B

A : Teori Maxwell A B : Faraday

Hipotesis inilah yang akan dipakai untuk menerangkan terjadinya gelombang elektromagnetik.Lukisan medan magnet dan medan listrik yang terjadi seperti pada gambar :

Ket. Gambar :E : medan listrikB : medan magnetV : Arah rambatE B V

Gelombang Elektromagnetik73

Medan listrikMedan magnet

BAB

4

Diagram skematik peralatan Hertz untuk membangkitkan dan mendeteksi gelombang elektromagnetik

Perambatan medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang satu sama lain saling tegak lurus terhadap arah perambatannya (V)dinamakan gelombang elektromagnetik.

Menurut perhitungan, kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada dua besaran, yaitu permitivitas listrik (ε) dan permeabilitas magnet (μ0).Perumusannya :

Keterangan ε0 = 8,85 x 10-12 coulomb/Nm2

μ0 = 12,56 x 10-7 weber/Am c = kecepatan perambatan gelombang Elektromagnetik

= 3 x 108 m/sSetelah James Chark Maxwell meninggal dunia, hipotesa yang dikemukakan

ini dibuktikan kebenarannya oleh Heinrich Rudolfh Hertz dengan eksprimennya sebagai berikut

- Jika pemutus arus (S) digetarkan, maka akan terjadi getaran pada rangkaian kawat Q (rangkai sekunder) yang nampak sebagai loncatan bunga api A.

- Jika kawat B yang tidak bermuatan didekatkan dengan A ternyata di B terjadi juga loncatan bunga api. Ini menunjukkan bahwa ada pemindahan energi (perambatan) elektromagnetik dari A ke B.

Dengan demikian, hasil percobaan “Hertz meyakinkan adanya gelombang elektromagnetik seperti hipotesa Maxwell, yang merambat dengan kecepatan cahaya dan memiliki sifat-sifat yang sama seperti cahaya. Jadi gelombang elektromagnetik tidak hanya gelombang cahaya yang memiliki sifat-sifat (berinterferensi, difraksi, polarisasi serta berlaku hukum-hukum pembiasan dan pemantulan) tetapi juga meliputi gelombang infra merah, gelombang ultraviolet dan gelombang elektromagnetik lainnya juga merupakan gelombang transversal.


4.2. Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik

Seperti halnya dengan sifat cahaya, gelombang elektromagnetik mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :1. Dapat merambat dalam ruang hampa (vakum) dengan cepat rambat 3 x 108 m/s2. Merupakan gelombang transversal, yaitu arah getarnya tegak lurus dengan arah

perambatannya.3. Dapat mengalami peristiwa : pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi),

interferensi, polarisasi, dan difraksi (lenturan).4. Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi pada saat yang bersamaan.5. Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.6. Besar medan listrik dan medan magnet berbanding lurus satu sama lain.7. Tidak dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnet karena tidak mempunyai

muatan.Secara umum, panjang gelombang, frekuensi dan kecepatan perambatan

gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan :

C = f . λ

Ket : C = kelanjutan cahaya divakum/udara (3 x 108 m/s)λ = panjang gelombang (m)f = frekuensi (Hz).

4.3. Spektrum Gelombang ElektromagnetikSpektrum gelombang elektromagnetik terdiri atas bermacam-macam

gelombang berdasarkan frekuensi atau panjang gelombangnya.Urutan spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi terkecil sampai frekuensi terbesar adalah sebagai berikut :

1. Gelombang radio 2. gelombang Televisi3. gelombang radar4. sinar inframerah 5. cahaya tampak5. sinar ultra violet7. sinar – X8. sinar gammaSemua gelombang elektromagnetik memiliki kecepatan sama, yaitu C = 3 x 108 m/s ketika divakum/diruang hampa.

4.4. Penerapan Gelombang Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik dimanfaatkan dalam berbagai bidang kehidupan,

berikut ini akan dijelaskan berbagai manfaat gelombang elektromagnetik :

a. Gelombang Radio dan TV

Gelombang radio meliputi daerah frekuensi antara 104 – 108 Hz dan panjang gelombangnya antara 10 – 104 m. Gelombang radio dan televisi banyak digunakan dalam bidang telekomunikasi, misalnya radiofon merupakan telepon yang tidak menggunakan kabel, tetapi memanfaatkan satelit komunikasi, sehingga gelombang yang dikirim berupa gelombang radio. Gelombang radio dibedakan menjadi dua, yaitu FM dan radio AM. Gelombang AM (amplitudo modulation) dapat mencapai tempat yang sangat jauh dibelahan bumi karena gelombang ini dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer(lapisan udara yang banyak mengandung partikel-partikel listrik). Adapun gelombang FM (frekuemsi modulation) banyak digunakan pada pemancar radio FM


Gelombang mikro

Semakin kebawah frekuensi dan energi semakin besar

dan pemancar televisi. Kelebihan gelombang FM dibandingkan dengan gelombang AM karena gelombang FM tidak terganggu oleh perubahan kelistrikan di udara sehingga suaranya jernih, tetapi tidak dapat mencapai tempat-tempat yang jauh karena gelombang ini tidak dipantulkan oleh lapisan ionosfer.

b. Gelombang Radar (Radio Detection and Ranging)

Gelombang radar meliputi daerah frekuensi 1010 Hz. Radar banyak digunakan dalam pertahanan (mendeteksi sasaran) dan keamanan (keamanan pendaratan pesawat).

c. Gelombang Mikro

Gelombang mikro merupakan gelombang radio dengan frekuensi 3 x 109 Hz. Gelombang mikro banyak digunakan pada peralatan masak rumah tangga, seperti oven microwave. Dengan oven microwave, makanan (daging) dapat dimasak lebih cepat dan bersih. Hal ini disebabkan karena oven microwave memanfaatkan energi gelombang pendek (microwave).

d. Sinar Infra Merah

Sinar infra merah mempunyai frekuensi antara 1011 – 1014 Hz. Contoh penggunaan sinar infra merah adalah untuk menyelidiki suatu penyakit dalam tubuh dengan pancaran infra merah, untuk remote control, untuk peralatan elektronik seperti TV, dan VCD player.e. Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet meliputi daerah frekuensi 1015 – 1016 Hz. Selain bermanfaat untuk kesehatan, sinar ultraviolet juga bersifat merusak dan merugikan kesehatan.

f. Sinar X

Sinar X mempunyai frekuensi antara 1016 – 1020 Hz. Sinar X sering disebut dengan sinar rontgen. Sinar X banyak digunakan dalam bidang kedokteran maupun dalam bidang industri.

g. Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 1020 – 1025 Hz. Merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi terbesar. Sinar gamma ini dihasilkan oleh inti-inti atom yang tidak stabil.

Tugas Kelompok1. Jelaskan pengertian gelombang elektromagnetik berdasarkan teori Maxwell yang

dibuktikan oleh teori Hertz !2. Tuliskan 8 sifat-sifat gelombang elektromagnetik3. Tuliskan persamaan hubungan antara panjang gelombang, frekuensi dan kecepatan

perambatan gelombang elektromagnetik.4. Seberkas cahaya memiliki frekuensi 2 x 1016 Hz, hitung panjang gelombangnya 5. Gelombang elektromagnetik terjadi dari perubahan-perubahan medan listrik dan medan

magnet yang satu sama lain saling tegak lurus, mengapa gelombang elektromagnetik tersebut :a. Arah rambatannya tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun oleh medan magnet ?


b. Dapat mengalami polarisasi ?

6. Tuliskan urutan spektrum gelombang elektromagnetik dan frekuensi terkecil sampai frekuensi terbesar.

7. Tuliskan urutan spektrum gelombang elektromagnetik dari panjang gelombang terkecil sampai panjang gelombang terbesar.

8. Dari spektrum gelombang elektromagnetik, manakah yang memiliki :a. gelombang terkecilb. daya tembus paling besar.

9. Sebutkan gelombang yang digunakan untuk remote control TV !10. Sebutkan masing-masing 2 manfaat sinar laser pada bidang :

a. Kedokteranb. Industric. Elektronikad. Pendidikan

Soal-soal Pilihan Ganda

1. Perubahan medan listrik dapat menimbulkan perubahan medan magnet, pernyataan ini merupakan hipotesa :a. Fraday c. Biot-Savart e. Wienb. Maxwell d. Coulomb

2. Sifat-sifat gelombang elektromagnetik antara lain :1. kelajuannya sama dengan kelajuan cahaya2. bermuatan listrik3. dapat merambat diruang hampa4. membelok ketika masuk medan magnetPernyataan yang benar adalah ....a. 1,2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 saja e. 1,2,3 dan4

3. Kelajuan perambatan gelombang elektromagnetik tergantung pada ....a. frekuensi c. Frekuensi dan panjang gelombangb. panjang gelombang d. Jenis gelombang e. Medium yang dilalui

4. Urutan spektrum gelombang elektromagnetik yang benar untuk variasi frekuensi besar ke frekuensi kecil adalah ....a. cahaya biru, cahaya hijau, sinae inframerah, dan gelombang radarb. cahaya hijau, cahaya biru, sinar X, dan sinar gammac. sinar inframerah, sinar ultraviolet, cahaya hijau, cahaya cahaya biru.d. gelombang radar, cahaya hijau, cahaya biru, dan gelombang radioe. sinar X, sinar gamma, cahaya biru, dan cahaya hijau

5. Dilihat dari arah getar dan arah rambat, gelombang cahaya termasuk gelombang :1. mekanik 2. elektromagnetik 3. longitudinal 4. transversalPernyataan yang benar adalah ....a. 1,2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 saja e. 1,2,3 dan 4

6. Salah satu stasiun televisi menggunakan frekuensi 750 MHz untuk mengudara, maka panjang gelombang yang digunakan adalah ....a. 4 cm b. 25 cm c. 40 cm d. 250 cm e. 400 cm

7. Remote control yang biasa digunakan untuk menghidupkan atau memindahkan channel stasiun pada pesawat televisi menggunakan gelombang ....a. radio b. Mikro c. Ultroviolet d. Cahaya tampak e. Inframerah


8. Gelombang yang digunakan untuk memotret permukaan bumi dari satelit adalah ....a. inframerah b. Mikro c. Ultraviolet d. Cahaya tampak e. Radio

9. Yang memiliki energi paling besar dari spektrum gelombang elektromagnetik di bawah ini adalah ....a. sinar X b. Cahaya merah c. Cahaya biru d. Sinar gamma e. Sinar ultra violet

10. Berikut merupakan sifat-sifat sinar X, kecuali ....a. energi besarb. menghitamkankan plat filmc. berdaya tembus besard. dapat menembus logam yang tipise. menyimpang di daerah medan magnet dan medan listrik


0o

gelombang elektromagnetik

Documents