Disusun Oleh :

Disusun Oleh :

Gelombang Elektromagnetik ii

Halaman Cover Depan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i

Halaman Cover Dalam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii

Daftar Isi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii

Bagian I. PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Bagian II. KAJIAN PUSTAKA ( PEMBAHASAN ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

A. Spektrum Gelombang Elektromagnetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

B. Karakteristik khusus masing-masing spektrum gelombang

elektromagnetik serta contoh dan penerapan masing-masing

gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari. . . . . . . . . . 7

Bagian III. KESIMPULAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

DAFTAR PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

LAMPIRAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Gelombang Elektromagnetik iii

PENEMUAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Pada zaman Newton, orang telah mengetahui bahwa cahaya merambat lurus. Orang juga telah

mengetahui bahwa ketika cahaya mengenai bidang batas antara dua medium tembus cahaya, cahaya tersebut

dibiaskan ( dibelokkan ). Untuk menjelaskan kedua fenomena cahaya ini, Newton menganggap bahwa benda-

benda bercahaya menembakkan sejumlah partikel ke segala arah. Partikel-partikel itu tidak bermassa

sehingga tidak dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Sesuai hukum I Newton, partikel-partikel cahaya ini dihentikan

oleh sebuah penghalang tak tembus cahaya, suatu bayangan tajam akan dibentuk pada penghalang tersebut.

Pada tahun 1804, Thomas Young ( 1773-1829 ), ilmuwan Inggris, berhasil mendemonstrasikan

interferensi cahaya, yaitu fenomena di mana dua sumber cahaya koheren yang dihasilkan oleh celah ganda

membentuk pita terang dan pita gelap secara bergantian pada layar.

Fenomena interferensi cahaya tidak dapat dijelaskan oleh teori partikel cahaya Newton. Jika cahaya

disusun oleh partikel-partikel, layar akan menerima partikel-partikel dari kedua celah. Daerah di mana partikel-

partikel saling bertumpukkan ( di sekitar daerah pusat P ) harusnya lebih terang secara seragam daripada di

sekitar daerah pinggiran ( di sekitar ujung Q dan R ). Fakta ini tidak terjadi. Sebagai gantinya, justru diamati

pita terang dan pita gelap saling bergantian di layar.

Augustin Fresnel ( 1788-1827 ), ilmuwan Perancis, melakukan percobaan yang mirip dengan

percobaan interferensi Young. Bahkan Fresnel-lah yang berjasa dalam memberikan teori matematika tentang

interferensi dan difraksi cahaya. Untuk kerjanya ini, Fresnel menerima penghargaan dari Paris Academy pada

tahun 1818.

Kegagalan teori partikel cahaya Newton menjelaskan interferensi cahaya menyebabkan Young dan

Fresnel mengemukakan teori gelombang transversal cahaya. Keduanya memandang cahaya sebagai

gelombang transversal yang merambat melalui suatu medium. Pada saat itu orang telah mengetahui cepat

rambat cahaya dalam vakum adalah c = 3 x 108 m/s.

Gelombang Elektromagnetik 1

Memandang cahaya sebagai gelombang transversal yang memerlukan medium untuk perambatan

sungguh menyulitkan para ilmuwan. Bagaimana orang dapat percaya bahwa medium ( disebut “eter” )

memenuhi semua angkasa, padahal orang mengetahui bahwa planet-planet bergerak bebas melalui angkasa

tepat seperti planet-planet tersebut bergerak melalui suatu vakum yang tanpa hambatan sama sekali. James

Clerk Maxwell ( 1831-1879 ), ilmuwan Skotlandia yang telah menekuni listrik dan magnet selama bertahun-

tahun, kemudian mengajukan suatu teori gelombang elektromagnetik.

Telah diketahui bahwa arus listrik ( medan listrik ) dapat menimbulkan medan magnetik ( fenomena

yang ditemukan oleh Oersted ). Fenomena kebalikkannya adalah perubahan medan magnetik dapat

menimbulkan arus listrik ( medan listrik ), disebut arus induksi ( ditemukan oleh Faraday ). Berdasarkan kedua

fenomena ini, Maxwell menyatakan bahwa suatu medan listrik yang berubah-ubah menginduksikan medan

magnetic yang juga berubah-ubah. Selanjutnya, medan listrik yang berubah-ubah tersebut menginduksikan

kembali medan listrik yang berubah-ubah. Demikian seterusnya sehingga diperoleh proses berantai dari

pembentukan medan listrik dan medan magnetik yang merambat ke segala arah. Hasilnya adalah kehadiran

gelombang elektromagnetik.

Bila kita melihat perambatan medan listrik dan medan magnetik pada satu arah saja, maka ukisan

perubahan medan listrik dan medan magnetik yang menghasilkan gelombang elektromagnetik. Energi

gelombang elektromagnetik terbagi sama dalam bentuk medan magnetik dan medan listrik. Medan listrik dan

medan magnetik selalu saling tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang.

Jadi, gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

Lebih lanjut dari persamaannya, Maxwell menemukan bahwa cepat rambat gelombang

elektromagnetik, c, dapat dinyatakan oleh :

Cepat rambat c = 1 .

gelombang elektromagnetik √μ0ε 0

dengan :

c = cepat rambat gelombang elektromagnetik ( m/s ).

μ0 = permeabilitas vakum = 4π x 10-7 Wb A-1 m-1

ε0 = permitivitas vakum = 8,85418 x 10-12 C2 N-1 m-2

Bila nilai μ0 dan ε0 kita masukkan ke persamaan di atas, maka akan diperoleh :

c = 1 .

√ [ ( 4π x 10-7 Wb A-1 m-1 ) ( 8,85418 x 10-12 C2 N-1 m-2 ) ]

c = 3,0 x 108 m s-1

Gelombang Elektromagnetik 2

Nilai c = 3,0 x 108 m s-1 tepat sama dengan cepat rambat cahaya dalam vakum. Maxwell tidk percaya

bahwa hasil hitungan persamaannya ini adalah kebetulan belaka. Karena itu, dengan yakin ia mengajukan

hipotesis bahwa cahaya adalah suatu gelombang elektromagnetik.

Hipotesis Maxwell akhirnya berhasil dibuktikan secara eksperimen oleh Heinrich Hertz ( 1857-1894 ),

fisikawan Jerman, pada tahun 1888. sayangnya, Maxwell tidak sempat menyaksikannya. Beliau dipanggil oleh

Tuhan karena penyakit kanker, delapan tahun sebelumnya, yaitu pada tahun 1879, saat berumur 48 tahun.

Orang yang sangat cerdas dengan keyakinan agama yang kuat dan perasaan humor yang menarik telah

berpulang. Beliau dipandang setara dengan Newton. Beliau juga memiliki bakat menulis puisi. Salah satu puisi

yang ditulisnya pada tahun 1867 untuk isteri yang sangat dicintainya, dikutip di bawah ini.

Semua tenaga pikiran, semua kekuatan hasrat, mungkin saja tertinggal dalam debu ketika kita mati,

tetapi cinta adalah milik kita, dan akan tetap milik kita sekalipun tanah dan laut sudah tiada.

Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu:

panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi

gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah

gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan

merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya),

panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah

frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.

Energi gelombang elektromagnetik :

--------------------------------- panjang gelombang ---------------------------------------

amplitudo

# Amplitudo : ditunjukkan dengan tinggi/lebar satu gunungan ataupun satu lembah gelombang.

Gelombang Elektromagnetik 3

Beberapa sifat gelombang elektromagnetik :

1. Dapat merambat dalam ruang hampa.

2. Merupakan gelombang transversal (arah getar ┴ arah rambat), jadi dapat mengalami polarisasi.3. Dapat mengalami refleksi, refraksi, interferensi dan difraksi.

4. Tidak dibelokkan dalam medan listrik maupun medan magnet.

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan magnet

den medan listrik secara berurutan, dimana arah getar vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak

lurus.

Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:

1. Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.

2. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang elektromagnetik (c)

tergantung dari permitivitas (ε ) dan permeabilitas ( μ ) zat.

Gelombang Elektromagnetik 4

A. Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Akan tetapi, spektrum gelombang elektromagnetik

masih terdiri dari berbagai jenis gelombang lainnya, yang dibedakan berdasarkan frekuensi atau panjang

gelombangnya. Spektrum gelombang elektromagnetik, menurut ITU berdasarkan besar frekwensinya dapat

dibagi menjadi : Extremely low frequency, very low frequency, low frequency, medium frequency, high

frequency, very high frequency (VHF), ultrahigh frequency (UHF), superhigh frequency (SHF), extremely high

frequency (EHF), and tremendously high frequency (THF). Gambar di bawah ini menunjukan pembagian band

frekwensi-frekwensi tersebut.

Gelombang Elektromagnetik 5

Spektrum elektromagnetik menggambarkan berbagai macam radiasi elektromagnetik; mereka bisa

dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung

berkaitan

Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300

MmHz

Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz

Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 μeVm

Semua gelombang elektromagnetik merambat dalam vakum dengan cepat rambat yang sama, yaitu :

c = 3,0 x 108 m/s

Gelombang Elektromagnetik 6

Kemudian, untuk semua gelombang elektromagnetik yang merambat dalam vakum, berlaku persamaan

dasar gelombang :

Persamaan dasar gelombang elektromagnetik :

c = λ f

Dengan : λ = panjang gelombang ( m ), f = frekuensi gelombang ( Hz ).

Misalnya sinar violet 400-450 nm memiliki lebar frekuensi :

f = c = 3 x 10 8 m/s sampai 3 x 10 8 m/s λ 400 x 10-9 450 x 10-9

f = 6,7 x 1014 sampai 7,5 x 1014 Hz

B. Karakteristik khusus masing-masing spektrum gelombang elektromagnetik serta contoh dan penerapan masing-masing gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari

1. Gelombang/Frekuensi radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang

gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30

KHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya.

Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat

penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang

radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula. Luas daerah yang hendak dicakup dan

panjang gelombang yang akan dihasilkan dapat ditentukan dengan tinggi rendahnya antena. Kita tak dapat

mendengar gelombang radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi

gelombang menjadi energi bunyi. Ukuran pemancar radio dan penerima radio sangatlah berbeda. Sebuah

pemancar radio dapat berukuran sedemikian kecil sehingga radio itu dapat ditanam dalam tubuh seekor

binatang. Sebuah antena penerima dapat berukuran sangat besar ( kira-kira sepanjang 400 m ) sehingga

mampu mendeteksi gelombang-gelombang radio dari jarak sangat jauh. Gelombang radio ini juga dapat

memberikan informasi tentang benda-benda luar angkasa, seperti tentang bintang-bintang.

Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang

dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk

meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta

3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan.

Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.

Gelombang Elektromagnetik 7

Lebar Frekuensi Panjang Gelombang Tertentu Beberapa Penggunaan

Low ( LF )

30 KHz – 300 KHz

Long wave

1500 mRadio gelombang panjang dan komunikasi melalui jarak jauh.

Medium ( MF )

300 KHz – 3 MHz

Medium wave

300 mGelombang medium lokal dan radio jarak jauh

High ( HF )

3 MHZ – 30 MHz

Short wave

30 mRadio gelombang pendek dan komunikasi, radio amatir, dan CB

Very High ( VHF )

30 MHz – 300 MHz

Very short wave

3 mRadio FM, polisi, dan pelayanan darurat.

Ultrahigh ( UHF )

300 MHz – 3 GHz

Ultra short wave

30 cmTV ( jalur 4,5 )

Super High ( SHF )

Di atas 3 GHz

Microwaves

3 cmRadar, komunikasi satelit, telepon, dan saluran TV.

Frekuensi radio menunjuk ke spektrum elektromagnetik di mana gelombang elektromagnetik dapat

dihasilkan oleh pemberian arus bolak balik ke sebuah antena. Frekuensi seperti ini termasuk bagian dari

spektrum di bawah ini:

Nama band Singkatan band ITU Frekuensi Panjang gelombang

< 3 Hz > 100,000 km

Extremely low frequency ELF 1 3–30 Hz 100,000 km – 10,000 km

Super low frequency SLF 2 30–300 Hz 10,000 km – 1000 km

Ultra low frequency ULF 3 300–3000 Hz 1000 km – 100 km

Very low frequency VLF 4 3–30 kHz 100 km – 10 km

Low frequency LF 5 30–300 kHz 10 km – 1 km

Medium frequency MF 6 300–3000 kHz 1 km – 100 m

High frequency HF 7 3–30 MHz 100 m – 10 m

Very high frequency VHF 8 30–300 MHz 10 m – 1 m

Ultra high frequency UHF 9 300–3000 MHz 1 m – 100 mm

Super high frequency SHF 10 3–30 GHz 100 mm – 10 mm

Extremely high frequency EHF 11 30–300 GHz 10 mm – 1 mm

Di atas 300 GHz < 1 mm

Catatan: di atas 300 GHz, penyerapan radiasi elektromagnetik oleh atmosfer Bumi begitu besar

sehingga atmosfer secara efektif menjadi "opak" ke frekuensi lebih tinggi dari radiasi elektromagnetik, sampai

atmosfer menjadi transparan lagi pada yang disebut jangka frekuensi infrared dan jendela optikal.

Gelombang Elektromagnetik 8

Band ELF, SLF, ULF, dan VLF bertumpuk dengan spektrum AF, sekitar 20–20,000 Hz. Namun, suara

disalurkan oleh kompresi atmosferik dan pengembangan, dan bukan oleh energi elektromagnetik. Penghubung

listrik didesain untuk bekerja pada frekuensi radio yang dikenal sebagai Penghubung RF. RF juga merupakan

nama dari penghubung audio/video standar, yang juga disebut BNC (Bayonet Neill-Concelman).

a. Perbandingan antara gelombang medium dengan gelombang VHF dan UHF

Gelombang radio dengan frekuensi sekitar 1 MHz ( 1 000 000 Hz ) disebut gelombang medium.

Gelombang ini dapat digunakan sebagai alat komunikasi yang dapat membawa informasi dari satu tempat ke

tempat lain. Gelombang ini mudah dipantulkan oleh lapisan atmosfer Bumi ( ionosfer ), sehingga tempat-

tempat yang jauh dari pemancar dapat dicapai. Informasi bunyi yang dibawa oleh gelombang medium adalah

dalam bentuk perubahan amplitudo atau modulasi amplitudo.

Gelombang TV ( UHF ) dan radio ( VHF ) tidak dipantulkan oleh lapisan atmosfer sehingga luas daerah

jangkauannya sempit. Karena dapat menembus lapisan atmosfer ( ionosfer ), gelombang ini sering digunakan

sebagai alat komunikasi dengan satelit-satelit. Pesawat TV dan radio FM menggunakan gelombang ini sebagai

pembawa informasi. Informasi bunyi dibawa dalam bentuk perubahan frekuensi atau modulasi frekuensi.

b. Modulasi Amplitudo dan Modulasi Frekuensi

Di dalam modulator pemancar radio terjadi penggabungan antara getaran listrik suara dengan getaran

gelombang pembawa frekuensi radio sehingga menghasilkan gelombang radio termodulasi.

Jika yang diproses dalam modulator adalah amplitude dari getaran-getaran pembawa dan get6aran

listrik suara, maka gelombang radio yang dihasilkan disebut gelombang Am ( Amplitude Modulation ).

Gelombang AM memiliki amplitude yang berubah-ubah sesuai dengan amplitude getaran listrik suara,

sedangkan frekuensinya tetap.

Jika yang diproses dalam modulator adalah frekuensi dari getaran-getaran gelombang pembawa dan

getaran listrik suara, maka gelombang radio yang dihasilkan disebut gelombang FM ( Frequency Modulation ).

Gelombang FM memiliki frekuensi yang berubah-ubah sesuai dengan frekuensi getaran listrik suara,

sedangkan amplitudonya tetap.

Pemancaran gelombang AM digunakan dalam penyiaran dengan gelombang medium dan gelombang

panjang. Suara yang dibawa oleh gelombang medium dalam bentuk gelombang AM dapat mencapai tempat

yang jauh. Hal ini terjadi karena gelombang medium mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer.

Pemancaran gelombang FM digunakan dalam penyiaran dengan gelombang VHF. Keunggulan

gelombang FM adalah bebas dari interferensi listrik sehingga suara musik yang dibawanya terdengar lebih

merdu. Suara yang dibawa oleh gelombang VHF dalam bentuk gelombang FM tidak dapat mencapai tempat

yang jauh karena gelombang VHF tidak dipantulkan oleh lapisan ionosfer.

Gelombang Elektromagnetik 9

c. Gelombang Mikro ( Microwave )

Gelombang mikro ( microwaves ) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi ( superhigh

frequency = SHF ), yaitu di atas 3 GHz ( 3 x 109 Hz ). Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka

kan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka

makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam

microwave oven ( oven microwave ) untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR ( Radio Detection and Ranging ). RADAR

berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan radar memanfaatkan sifat

pemantulan gelombang mikro. Antena radar bertindak sebagai pemancar dan penerima gelombang. Sebuah

antena memancarkan seberkas sinar tipis gelombang mikro dalam bentuk pulsa-pulsa pendek. Karena

panjang gelombangnya hanya beberapa sentimeter, gelombang dengan mudah dapat dipantulkan oleh benda-

benda dengan ukuran beberapa meter, seperti mobil, pesawat terbang, atau roket. Jika pulsa tadi mengenai

benda ( misalnya, pesawat terbang ), maka sebagian pulsa pantulan akan diterima kembali oleh antena radar.

Karena cepat rambat gelombang elektromagnetik c = 3,0 x 108 m/s, maka dengan mengamatai selang waktu

antara pemancaran dan penerimaa, misalnya Δt, kita dapat mengetahui jarak benda yang ditangkap oleh radar

s yang diberikan oleh :

s = c x Δ t 2

Angka pembagi 2 timbul karena pulsa gelombang harus menempuh jarak s pergi-pulang.

Pesawat radar saat ini banyak digunakan untuk membantu keamanan pendaratan pesawat terbang

komersial. Dengan menggunakan radar, cuaca yang buruk tidak lagi merupakan hambatan bagi pendaratan

pesawat di bandara-bandara besar.

Gelombang mikro juga digunakan dalam rangkaian televisi ( closed-circuit television ) untuk mengirim

laporan gambar hidup televisi dari kendaraan-kendaraan penyiar yang berada di lapangan ke studio, misalnya

untuk siaran langsung pertunjukan musik.

Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm. Penggunaannya terutama dalam

bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem Pengideraan Jauh

( PJ ) aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur

untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission’s

(TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari atmosfer bumi

untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.

Gelombang Elektromagnetik 10

Microwave (IEEE US)L band 1 to 2 GHzS band 2 to 4 GHzC band 4 to 8 GHzX band 8 to 12 GHzKu band 12 to 18 GHzK band 18 to 26 GHzKa band 26 to 40 GHzV band 40 to 75 GHzW band 75 to 111 GHz

# Band frekuensi yang memiliki nama :

Band III - 174–245 MHz

ISM band...... frekuensi tertentu bervariasi

Catatan: Gelombang radio dipakai sebagai gelombang pembawa sistem komunikasi karena mudah

dipantulkan oleh lapisan ionosfer.

# Ada 2 macam cara membawa gelombang bunyi:

1. Modulasi Amplitudo (AM)

Amplitudo gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan frekuensi tetap.

2. Modulasi Frekuensi (FM)

Frekuensi gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan amplitudo tetap.

3. Sistem FM lebih unggul daripada AM karena FM dapat mengurangi desau akibat kelistrikan diudara,

walaupun jangkauannya terbatas sekali.

2. Inframerah

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011 Hz sampai 1014 Hertz atau daerah panjang gelombang

10-14 cm sampai 10-1 cm. jika kita memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan

detector yang dihubungkan pada miliamperemeter, maka jarum amperemeter sedikit di atas ujung spektrum

merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.

Sinar inframerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda

dipanaskan. Jadi, setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Sesungguhnya setiap benda yang

bersuhu di atas nol Kelvin pasti memancarkan radiasi sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang

dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda. Dengan menggunakan pelat-pelat potret yang peka

terhadap inframerah, satelit pengamat sumber Bumi mampu mendeteksi tumbuh-tumbuhan yang tumbuh di

Bumi secara terinci. Ini disebabkan tumbuh-tumbuhan yang berbeda akan memancarkan jumlah dan frekuensi

inframerah yang berbeda.

Gelombang Elektromagnetik 11

Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto

inframerah khusus disebut termogram yang digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang

sendi, dan kanker. Sinar inframerah dihasilkan oleh getaran atom-atom dalam suatu molekul akan

memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi-frekuensi yang khas dalam daerah inframerah. Oleh

karena itu, spektroskopi inframerah dapat digunakan sebagai salah satu cara untuk mempelajari struktur

molekul. Energi yang terkandung dalam sinar ini tampil sebagai energi panas, dan memiliki daya untuk

menyembuhkan penyakit cacar dan encok. Cahaya yang kita terima dari Matahari sebagian besar

mengandung sinar ini.

Satu penggunaan populer dari radiasi inframerah pada saat ini adalah remote control untuk banyak

peralatan listrik seperti TV, AC, VCD, dan lain-lain. Unit remote control berkomunikasi dengan peralatan listrik

melalui radiasi inframerah yang dihasilkan oleh light emitting diode ( LED ) yang terdapat di dalam unit.

Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa

sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm.

Selain itu, gelombang inframerah juga dapat digunakan untuk mentransfer data yang biasanya

digunakan dalam telepon seluler atau handphone jenis tertentu.

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak,

tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang mikro. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra,

"bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah

memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm.

Radiasi infrared (IR) bisa dipancarkan dari sebuah obyek ataupun dipantulkan dari sebuah permukaan.

Pancaran infrared dideteksi sebagai energi panas dan disebut thermal infrared. Energi yang dipantulkan

hampir sama dengan energi sinar nampak dan disebut dengan reflected IR atau near IR karena posisinya

pada spektrum elektromagnetik berada di dekat sinar nampak. Panjang gelombang radiasi infrared berkisar

antara 0.7 – 300 _m, dengan spesifikasi: near IR atau reflected IR: 0.7 – 3 _m, dan thermal IR: 3 –15 _m

Infrared

Gelombang Elektromagnetik 12

3. Cahaya Tampak ( Spektrum optik )

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan

sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi ( dikenali ) oleh mata manusia.

Panjang gelombang cahaya tampak bervariasi bergantung pada warnanya, mulai dari panjang gelombang

kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet ( ungu ) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Beberapa penggunaan

cahaya telah didiskusikan sebelumnya. Salah satunya adalah penggunaan cahaya ( sinar laser ) dalam serat

optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

Spektrum optik (cahaya atau spektrum terlihat) adalah bagian dari elektromagnetik spektrum yang

terlihat bagi mata manusia. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik; mata normal manusia akan

dapat menerima panjang gelombang dari 400 sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima

panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm. Sebuah mata yang telah beradaptasi-cahaya biasanya memiliki

sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah kuning dari spektrum optik.

Panjang gelombang yang kasat mata didefinisikan oleh jangkauan spektral jendela optik, wilayah

spektrum elektromagnetik yang melewati atmosfer Bumi sebagian besar tanpa dikurangi (meskipun cahaya

biru dipencarkan lebih banyak dari cahaya merah, salah satu alasan mengapai langit berwarna biru). Radiasi

elektromagnetik di luar jangkauan panjang gelombang optik, atau jendela transmisi lainnya, hampir seluruhnya

diserap oleh atmosfer. Posisi sinar nampak pada spectrum elektromagnetik adalah di tengah. Tipe energi ini

bisa dideteksi oleh mata manusia, film dan detektor elektronik. Panjang gelombang berkisar antara 0.4 to 0.7

_m. Perbedaan panjang gelombang dalam kisaran ini dideteksi oleh mata manusia dan oleh otak

diterjemahkan menjadi warna. Di bawah adalah contoh komposit dari citra Landsat 7.

Citra landsat komposit

Gelombang Elektromagnetik 13

4. Sinar Ultraviolet ( Ultraungu )

Sinar ultraviolet memiliki frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang

gelombang 10-8 m sampai 10-7 m. sinar ultraviolet dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Energi

sinar ultraviolet kira-kira sama dengan energi yang diperlukan untuk reaksi kimia. Oleh karena itu, sinar

ultraviolet dapat memendarkan barium platina sianida dan menghitamkan pelat foto yang berlapis perak

bromide. Sinar ultraviolet dari matahari juga merangsang badan kita untuk menghasilkan vitamin D yang kita

perlukan untuk tulang yang sehat.

Sinar ultraviolet juga membunuh bakteri dan virus. Karena itu, sinar ultraviolet digunakan untuk

menyucihamakan ruangan operasi rumah sakit berikut instrumen-instrumen untuk pembedahan.

Matahari adalah sumber sinar ultraviolet. Sebelum cahaya dari matahari mengenai permukaan Bumi,

molekul ozon ( O3 ) yang terdapat di lapisan atmosfer berfungsi menyerap sinar ultraviolet berlebih, sehingga

sinar ultraviolet yang mengenai permukaan bumi tidak membahayakan kehidupan di bumi. Walaupun

demikian, jika kita terlalu sering terkena sinar matahari, maka sinar ultraviolet dapat menyebabkan perubahan

warna kulit menjadi kehitam-hitaman.

Bahan kimia tertentu berpendar ketika sinar ultraviolet jatuh pada bahan tersebut. Bahan itu menyerap

ultraviolet dan memancarkan cahaya tampak sehingga bersinar. Misalkan saja pada saat kita menarik uang

dari Bank. Teller bank menyinari buku tabungan dengan lampu khusus untuk memeriksa apakah tanda tangan

di kertas isian sama dengan tanda tangan dalam buku tabungan. Tanda tangan dalam buku tabungan tidak

terlihat oleh kita, tetapi di bawah sinar ultraviolet, tanda tangan kita akan bersinar.

Radiasi ultraungu (sering disingkat UV, dari bahasa Inggris: ultraviolet) adalah radiasi elektromagnetis

terhadap panjang gelombang yang lebih pendek dari daerah dengan sinar tampak, namun lebih panjang dari

sinar-X yang kecil.

Radiasi UV dapat dibagi menjadi hampir UV (panjang gelombang: 380–200 nm) dan UV vakum (200–

10 nm). Ketika mempertimbangkan pengaruh radiasi UV terhadap kesehatan manusia dan lingkungan, jarak

panjang gelombang sering dibagi lagi kepada UVA (380–315 nm), yang juga disebut "Gelombang Panjang"

atau "blacklight"; UVB (315–280 nm), yang juga disebut "Gelombang Medium" (Medium Wave); dan UVC (280-

10 nm), juga disebut "Gelombang Pendek" (Short Wave).

Istilah ultraviolet berarti "melebihi ungu" (dari bahasa Latin ultra, "melebihi"), sedangkan kata ungu

merupakan warna panjang gelombang paling pendek dari cahaya dari sinar tampak. Beberapa hewan,

termasuk burung, reptil, dan serangga seperti lebah dapat melihat hingga mencapai "hampir UV". Banyak

buah-buahan, bunga dan benih terlihat lebih jelas di latar belakang dalam panjang gelombang UV

dibandingkan dengan penglihatan warna manusia.

Gelombang Elektromagnetik 14

5. Sinar-X

Sinar-X mempunyai daerah frekuensi antara 1016 Hz sampai 1020 Hz. Panjang gelombangnya sangat

pendek, yaitu 10-10 cm sampai 10-6 cm. karena panjang gelombangnya sangat pendek, maka sinar-X memiliki

daya tembus yang kuat. Daya tembusnya bergantung pada frekuensi. Makin tinggi frekuensi, makin kuat daya

tembusnya. Daya tembusnya juga bergantung pada frekuensi. Makin tinggi frekuensi, makin kuat daya

tembusnya. Daya tembus tersebut juga bergantung pada jenis bahan yang ditembusnya. Dapat menembus

buku tebal, kayu setebal beberapa sentimeter, dan pelat aluminium setebal 1 cm, tetapi suatu lapisan besi,

tembaga, dan terutama timbal dengan ketebalan beberapa millimeter tidak dapat ditembus sama sekali.

Sinar-X adalah salah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang berkisar

antara 10 nanometer ke 100 picometer (mirip dengan frekuensi dalam jangka 30 PHz to 60 EHz). Sinar-X

umumnya digunakan dalam diagnosis gambar medikal dan Kristalografi sinar-X. Sinar-X adalah bentuk dari

radiasi ion dan dapat berbahaya.

6. Sinar gamma

Sinar gamma memiliki frekuensi dalam daerah antara 1020 Hz sampai 1025 Hz atau panjang gelombang

antara 10-15 cm sampai 10-10 cm. Daya tembusnya besar sekali sehingga dapat menembus pelat timbal atau

pelat besi yang tebalnya beberapa sentimeter. Daya tembus sangat besar ini menyebabkan efek yang serius

jika diserap oleh jaringan hidup. Dengan pengontrolan, sinar ini digunakan untuk membunuh sel-sel kanker

dan mensterilkan peralatan rumah sakit. Seperti sinar-X, sinar gamma dapat digunakan untuk memeriksa

cacat-cacat pada logam. Sinar gamma dibebaskan selama reaksi nuklir. Tingkat radiasinya dipantau oleh

tabung Geiger-Muller sebagai detector sinar gamma.

Sinar gamma (seringkali dinotasikan dengan huruf Yunani gamma, γ) adalah sebuah bentuk berenergi

dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya

seperti penghancuran elektron-positron.

Sinar gamma membentuk spektrum elektromagnetik energi-tertinggi. Mereka seringkali didefinisikan

bermulai dari energi 10 keV/ 2,42 EHz/ 124 pm, meskipun radiasi elektromagnetik dari sekitar 10 keV sampai

beberapa ratus keV juga dapat menunjuk kepada sinar X keras. Penting untuk diingat bahwa tidak ada

perbedaan fisikal antara sinar gamma dan sinar X dari energi yang sama -- mereka adalah dua nama untuk

radiasi elektromagnetik yang sama, sama seperti sinar matahari dan sinar bulan adalah dua nama untuk

cahaya tampak. Namun, gamma dibedakan dengan sinar X oleh asal mereka. Sinar gamma adalah istilah

untuk radiasi elektromagnetik energi-tinggi yang diproduksi oleh transisi energi karena percepatan elektron.

Karena beberapa transisi elektron memungkinkan untuk memiliki energi lebih tinggi dari beberapa transisi

nuklir, ada penindihan antara apa yang kita sebut sinar gamma energi rendah dan sinar-X energi tinggi.

Gelombang Elektromagnetik 15

Sinar gamma merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi; mereka lebih menembus dari radiasi

alpha atau beta (keduanya bukan radiasi elektromagnetik), tapi kurang mengionisasi.

Perlindungan untuk sinar γ membutuhkan banyak massa. 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 (0,4 inchi) "lead"

untuk mengurangi intensitasnya sebesar 50% jujga akan mengurangi setengah intensitasnya dengan konkrit 6

cm (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.

Gelombang Elektromagnetik 16

Dari uraian-uraian sebelumnya dapat disimpulkan bahwa : Maxwell menyatakan bahwa medan listrik dan medan magnetik selalu saling tegak lurus, dan keduanya

tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang. Jadi, gelombang elektromagnetik merupakan

gelombang transversal.

Lebih lanjut dari persamaannya, Maxwell menemukan bahwa cepat rambat gelombang elektromagnetik, c,

dapat dinyatakan oleh :

Cepat rambat c = 1 .

gelombang elektromagnetik √μ0ε 0

dengan :

c = cepat rambat gelombang elektromagnetik ( m/s ).

μ0 = permeabilitas vakum = 4π x 10-7 Wb A-1 m-1

ε0 = permitivitas vakum = 8,85418 x 10-12 C2 N-1 m-2

Bila nilai μ0 dan ε0 kita masukkan ke persamaan di atas, maka akan diperoleh :

c = 1 .

√ [ ( 4π x 10-7 Wb A-1 m-1 ) ( 8,85418 x 10-12 C2 N-1 m-2 ) ]

c = 3,0 x 108 m s-1

Beberapa sifat gelombang elektromagnetik :

1. Dapat merambat dalam ruang hampa.

2. Merupakan gelombang transversal (arah getar ┴ arah rambat), jadi dapat mengalami polarisasi.3. Dapat mengalami refleksi, refraksi, interferensi dan difraksi.

4. Tidak dibelokkan dalam medan listrik maupun medan magnet.

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan magnet den

medan listrik secara berurutan, dimana arah getar vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak

lurus.

Gelombang Elektromagnetik 17

Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:

Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.

Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang elektromagnetik (c)

tergantung dari permitivitas (ε ) dan permeabilitas ( μ ) zat.

Spektrum gelombang elektromagnetik, menurut ITU berdasarkan besar frekwensinya dapat dibagi menjadi:

Extremely low frequency, very low frequency, low frequency, medium frequency, high frequency, very high

frequency (VHF), ultrahigh frequency (UHF), superhigh frequency (SHF), extremely high frequency (EHF),

and tremendously high frequency (THF).

Spektrum gelombang elektromagnetik :

1. Gelombang/Frekuensi radio

2. Inframerah

3. Cahaya Tampak ( Spektrum optik )

4. Sinar Ultraviolet ( Ultraungu )

5. Sinar-X

6. Sinar gamma

Gelombang Elektromagnetik 18

SUMBER KEPUSTAKAAN :

Kanginan . Marthen. 2006. Fisika untuk SMA kelas X, Jilid 1, KTSP Standar Isi 2006. Jakarta : Penerbit Erlangga.

Tim Penyusun. 2004. Ensiklopedia Populer Anak jilid 3. Jakarta : PT Ichtiar Baru Van Hoeve.

SUMBER INTERNET :

http://id.wikipedia.org/wiki/Spektrum_elektromagnetik ( artikel pokok dan artikel-artikel turunan )

www.energyefficiencyasia.org

dan berbagai sumber artikel dari media internet lainnya.

Gelombang Elektromagnetik 19

Radiasi elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan

merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah

salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik disebut

elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.

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.

Spektrum elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum

elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini

secara langsung berkaitan (lihat juga tabel dan awalan SI):

Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz

Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz

Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 μeVm

Gelombang Elektromagnetik 20

Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma

gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang

gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis

yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi

spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam

panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (λ ≥ 0,5 mm). Istilah

"spektrum optik" juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun

sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 - 700 nm)[1].

Gelombang Elektromagnetik 21