makalah gelombang elektromagnetik

5/11/2018 Makalah gelombang elektromagnetik - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-gelombang-elektromagnetik-55a2332c344b6 1/12

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini dalam ilmu fisika banyak sekali materi yang terdapat didalamnya.

Materi-materi tersebut keluar atau ada tidak secara tiba-tiba. Ilmu fisika

sangat mempertahankan sifat empiriknya. Materi-materi tersebut muncul

karena adanya penelitian yang dilakukan oleh ilmuan-ilmuan zaman dulu.

Mereka mencari masalah dan menyelesaikannya dengan menyelidiki apa

yang berpengaruh didalamnya. Mereka membuktikannya melalui

percobaan-percobaan. Percobaan yang mereka lakukan tidak cukup 1 atau

2 kali, untuk memperoleh hasil yang jelas dan dapat dibuktikan

kebenarannya mereka harus berulang-ulang kali melakukan percobaan

hingga akhirnya mereka mengeluarkan hukum-hukum yang berlaku di

fisika hingga saat ini.

Materi-materi yang terdapat pada ilmu fisika diantaranya

gelombang,mekanika kuantum, mekanika klasik, optik, termodinamika,

relativitas, radioaktif dan lain sebagainya. Gelombang elektromagnetik

merupakan gelombang yang dapat merambat tanpa menggunakan medium

perantara. Gelombang elektromagnetik tersebut ditemukan oleh Heinrich

Hertz. Untuk tahu lebih jelasnya bagaimana sejarah perkembangannya

maka makalah ini dibuat.



1.2 Tujuan

Tujuan pembuatan makalah ini adalah bertujuan agar pembaca dapat

mengetahui bagaimana sejarah perkembangan dari gelombang

elektromagnetik.



BAB II

ISI

Menurut Christian Huygens (1629-1695) seorang ilmuwan berkebangsaan

Belanda, menyatakan bahwa cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi

dan berupa gelombang. Perbedaan cahaya dan bunyi hanya terletak pada

panjang gelombang dan frekuensinya. Pada teori ini Huygens menganggap

bahwa setiap titik pada sebuah muka gelombang dapat dianggap sebagai

sebuah sumber gelombang yang baru dan arah muka gelombang ini selalu

tegak lurus tehadap muka gelombang yang bersangkutan. Pada teori

Huygens ini peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, ataupun

difraksi cahaya dapat dijelaskan secara tepat, namun dalam teori Huygens

ada kesulitan dalam penjelasan tentang sifat cahaya yang merambat lurus.

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 (bahasa Inggris:

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

penelitiannya antara 1861 dan 1865.

Percobaan James Clerk Maxwell (1831 – 1879) seorang ilmuwan

berkebangsaan Inggris (Scotlandia) menyatakan bahwa cepat rambat

gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya yaitu 3×108

m/s, oleh karena itu Maxwell berkesimpulan bahwa cahaya merupakan

gelombang elektromagnetik. Kesimpulan Maxwell ini di dukung oleh :

Seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman, Heinrich Rudolph Hertz

(1857 – 1894) yang membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik

merupakan gelombang tranversal. Hal ini sesuai dengan kenyataan

bahwa cahaya dapat menunjukkan gejala polarisasi.



Percobaan seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, Peter Zeeman

(1852 – 1943) yang menyatakan bahwa medan magnet yang sangat

kuat dapat berpengaruh terhadap berkas cahaya.

Percobaan Stark (1874 – 1957), seorang ilmuwan berkebangsaan

Jerman yang mengungkapkan bahwa medan listrik yang sangat kuat

dapat mempengaruhi berkas cahaya.

Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:

a. Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.

b. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik.

Percobaan-percobaan yang teliti membawa kesimpulan :

1. Pola gelombang elektromagnetik sama dengan pola gelombang

transversal dengan vektor perubahan medan listrik tegak lurus pada

vektor perubahan medan magnet.

2. Gelombang elektromagnetik menunjukkan gejala-gejala pemantulan,

pembiasan, difraksi, polarisasi seperti halnya pada cahaya.

3. Diserap oleh konduktor dan diteruskan oleh isolator.

Gelombang elektromagnetik lahir sebagai paduan daya imajinasi dan

ketajaman akal pikiran berlandaskan keyakinan akan keteraturan dan

kerapian aturan-aturan alam.

Hasil-hasil percobaan yang mendahuluinya telah mengungkapkan

tiga aturan gejala kelistrikan , antara lain sebagai berikut.

Hukum Coulomb : Muatan listrik menghasilkan medan listrik

yang kuat.

Hukum Biot-Savart : Aliran muatan (arus) listrik menghasilkan

medan magnet disekitarnya.

Hukum Faraday : Perubahan medan magnet (B) dapat

menimbulkan medan listrik (E).



Didorong oleh keyakinan atas keteraturan dan kerapian hukum-hukum

alam, Maxwell berpendapat bahwa masih ada kekurangan satu aturan

kelistrikan yang masih belum terungkap secara empirik. Jika perubahan

medan magnet dapat menimbulkan perubahan medan listrik maka

perubahan medan listrik pasti dapat menimbulkan perubahan medan

magnet, demikianlah keyakinan Maxwell.

Dengan pengetahuan matematika yang dimilikinya, secara cermat

Maxwell membangun teori yang dikenal sebagai teori gelombang

elektromagnetik. Baru setelah bertahun-tahun Maxwell tiada, teorinyadapat diuji kebenarannya melalui percobaan-percobaan. Menurut

perhitungan secara teoritik, kecepatan gelombang elektromagnetik hanya

bergantung pada permitivitas ruang hampa ( εo) dan permeabilitas ruang

hampa (µo ).

Dengan memasukkan 12 C2/N.m2 danεo= 8,85 . 10 7 Wb/A.mμo =

4π.10 diperoleh nilai c = 3.108 m/s, nilai yang sama dengan kecepatan

cahaya. Oleh sebab itu Maxwell mempunyai cukup alasan untuk

menganggap cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu

konsep gelombang elektromagnetik ini merupakan penyokong teori

Huygens tentang cahaya sebagai gerak gelombang.

Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama yang mengirimkan

dan menerima gelombang radio ketika dia menemukan bahwa

keseimbangan induksinya menyebabkan gangguan ke telepon buatannya.

Dia mendemonstrasikan penemuannya kepada Royal Society pada 1880

tapi hanya dibilang itu cuma merupakan induksi.



Heinrich Rudolf Hertz (1886-1888), 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.

Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Rudolf Hertz.

Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi

elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena)

menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkanpada 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.

Hertz adalah ahli fisika terkenal dari Jerman setelah Maxwell, pada

zamannya. Hertz menunjukkan keberadaan gelombang radio pada akhir

tahun 1880-an. Dia menggunakan alat yang disebut kumparan induksi

untuk menghasilkan tegangan tingi. Salah satu transmitter pertama

ciptaannya terdiri atas dua kumparan kecil dengan celah bunga api. Arus

yang berbolak-balik cepat dalam bunga api di ujung-ujung kumparan

menghasilkan gelombang radio. Untuk mendeteksi gelombang tersebut,

Hertz menggunakan receiver yang terdiri atas dua batang dengan celah

bunga api sebagai antena penerima. Bunga api melompati celah dimana

gelombang tersebut diambil.



Hertz menunjukkan bahwa sinyal-sinyal tersebut bersifat gelombang

elektromagnetik. Hertz menjadi orang terkenal setelah melakukan

percobaan tersebut. Untuk menghormatinya, nama Hertz dipakai untuk

satuan frekuensi.

Kemajuan teknologi berdampak pula terhadap siaran radio. Dulu kita

hanya dapat menikmati siaran radio dengan gelombang AM (amplitude

modulation). Namun, kini pendengar pun dimanjakan oleh kemunculan

gelombang radio FM ( frequency modulation) yang bersuara lebih jernih.

Orang yang berjasa menemukan gelombang FM adalah Edwin Howard

Armstrong yang dikenal sebagai ―Bapak penemu radio FM‖.

Amstrong dilahirkan pada tanggal 18 Desember 1890 di New York City,

Amerika Serikat (AS). Kepintaran dan keuletannya sudah tampak sejak

kecil. Bahkan, ketika usianya baru menginjak 14 tahun, ia telah bercita-

cita ingin menjadi seorang penemu. Ketika menginjak remaja, dia mulai

mencoba menjadi tukang servis alat-alat rumah tangga tanpa kabel

(nirkabel), dan ketika duduk di bangku SMA, dia telah mulai

mengadakan uji coba dengan membuat tiang antena di depan rumahnya

untuk mempelajari teknologi nirkabel yang kala itu sering mengalami

gangguan.

Dia dengan cepat dapat memahami permasalahan pada alat komunikasi

tersebut. Ia juga dapat menemukan kelemahan sinyal pada penerima

akhir transmisi komunikasi. Padahal, tidak ada cara lain untuk

memperkuat tenaga pada pengiriman akhir.

Untuk mengembangkan pengetahuannya pada masalah gelombang

komunikasi, setelah tamat SMA, Amstrong masuk ke Universitas

Columbia jurusan teknik. Di universitas itulah ia melanjutkan

penelitiannya di bidang nirkabel. Pada tahun ketiga di Universitas

Columbia, Armstrong memperkenalkan temuannya, berupa penguat

gelombang radio pertama (radio amplifier ). Radio sendiri sebenarnya

sudah ditemukan terlebih dahulu oleh Lee De Forest yang menggunakan



Tabung Audion yang diberi nama tabung Lee De Forest. Namun,

gelombang yang dipancarkannya masih terlalu lemah.

Armstrong mempelajari cara kerja tabung Lee DeForest dan kemudian

mendesain ulang dengan mengambil gelombang elektromagnetik yang

datang dari sebuah transmisi radio dan dengan cepat memberi sinyal

balik melalui tabung. Hanya sesaat, kekuatan sinyal akan meningkat

sebanyak 20.000 kali per detik. Fenomena ini oleh Armstrong disebut

dengan ―regenerasi radio‖, yang merupakan penemuan penting dan per lu

saat radio pertama kali ada.

Dengan pengembangan ini, para teknisi radio tidak memerlukan 20 ton

generator lagi agar stasiun radio mereka mengudara. Desain sirkuit

tunggal temuan Armstrong menjadi kunci kelangsungan gelombang

transmiter yang menjadi inti operasional radio. Dan dia lulus sarjana

teknik tahun 1913. Atas temuannya tersebut, Armstrong mematenkan

ciptaannya dan memberi lisensinya pada Marconi Corporation tahun

1914.

Enam tahun kemudian, Westinghouse membeli hak paten Armstrong atas

penerima superheterodyne, dan memulai kiprahnya menjadi stasiun radio

pertama bernama KDKA di Pittsburgh. Mulailah radio menjadi sangat

populer pada saat itu, mulai dari hiburan sampai berita penting, tidak ada

yang tidak memakai jasa radio. Setelah itu, bermunculan terus

gelombang radio lainnya. RCA (The Radio Corporation of America)

segera membeli seluruh hak paten radio begitu juga radio lain ikutmembelinya.

Setelah Perang Dunia I usai, Armstrong kembali ke Universitas

Columbia dan bekerja sebagai profesor di universitas tersebut. Tahun

1923 dia menikah dengan Marion Mac Innes, sekretaris dari Presiden

RCA, David Sarnoff. Pada dekade tersebut dia terlibat dalam perang

perusahaan dalam mengendalikan hak paten radio. Hal ini berlanjut

sampai awal tahun 1930, dan Armstrong kalah di pengadilan. Meski



demikian, dia terus melanjutkan penelitian untuk memecahkan masalah

statistik radio. Ia berkesimpulan, hanya ada satu solusi agar karyanya

yang telah dicuri orang bisa dihargai, yaitu merancang sistem yang sama

sekali baru.

Penelitian demi penelitian pun terus dia lakukan untuk lebih

menyempurnakan suara radio tersebut. Pada 1933 Amstrong

memperkenalkan sistem radio FM ( frequency modulation), yang

memberi penerimaan jernih meskipun ada badai dan menawarkan

ketepatan suara yang tinggi yang sebelumnya belum ada. Sistem tersebut

juga menyediakan sebuah gelombang tunggal membawa dua programradio dengan sekali angkut. Pengembangan ini disebut dengan

multiplexing.

Mengenai perbedaan antara gelombang AM dan FM, bisa dijelaskan

sebagai berikut. Sinyal suara tidak dapat langsung dipancarkan karena

sinyal suara bukan gelombang elektromagnetik. Jika sinyal suara tersebut

diubah menjadi gelombang elektromagnetik sekalipun, berapa panjang

antena yang dibutuhkan. Untuk dapat mengirimkan sinyal suara dengan

lebih mudah, sinyal suara tersebut terlebih dahulu ditumpangkan pada

sinyal radio dengan frekuensi yang lebih tinggi dari sinyal suara tersebut.

Metode untuk menumpangkan sinyal suara pada sinyal radio disebut

modulasi. Modulasi yang sering dipakai radio adalah modulasi amplitudo

(AM – amplitude modulation) dan modulasi frekuensi (FM – frequency

modulation)

Beda utama antara gelombang AM dengan FM adalah cara memodulasi

suaranya. Gelombang FM mempunyai range tambahan sebesar plus 455

KHz. Jadi, jika ada frekeensi radio 88.00 FM, sebenarnya dia

menggunakan frekuensi 88.00 MHz + 455 KHz. Mengapa ada tambahan

455 KHz? Nah, gelombang FM itu memodulasi suara secara digital. Jadi,

gelombang suara audio itu dicacah secara digital sesuai frekuensi audio

(batas ambang telinga antara 6 Hz – 20 KHz). Setelah dicacah secara



digital (tambahan 455 KHz tadi, sebagai digital audio buffer ), sinyal

digital tsb. di-mix dengan gelombang radio (carrier ) yang berfrekuensi

88.0 MHz tadi, kemudian dilempar ke udara terbuka. Bagaian yang

penting dari sistem pemancar FM adalah antena, saluran transmisi, dan

pemancar itu sendiri.

Untuk memperkenalkan temuannya pada dunia, pada tahun 1940

Armstrong mendapat izin untuk mendirikan stasiun radio FM pertama

yang didirikan di Alpine, New Jersey. Berkat temuannya tersebut , pada

1941, Institut Franklin memberi penghargaan kepada Armstrong berupa

medali Franklin, yang merupakan salah satu penghargaan tertinggikomunitas ilmuwan. Kekalahannya dalam sengketa selama bertahun-

tahun dengan perusahaan yang telah memanfaatkan hak ciptanya, tak

berpengaruh terhadap pemberian medali Franklin tersebut.

Armstrong harus mengakhiri hidupnya dengan cara tragis. Sang penemu

gelombang radio FM tersebut diketemukan mati bunuh diri di tahun

1954. Istrinya, Marion MacInnes, yang menjadi pewaris hasil temuan

Armstrong melanjutkan perjuangan suaminya bertempur di persidangan

dan memenangkan jutaan dolar. Atas kejernihan suara yang

dihasilkannya di awal ’60-an, saluran FM mendominasi sistem radio, dan

bahkan digunakan untuk komunikasi antara bumi dan luar angkasa oleh

Badan Antariksa Nasional Amerika, NASA.



BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Christian Huygens (1629-1695) seorang ilmuwan berkebangsaan

Belanda, menyatakan bahwa cahaya pada dasarnya sama dengan

bunyi dan berupa gelombang.

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 (bahasa Inggris: A dynamical theory of the

electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja penelitiannya

antara 1861 dan 1865.

Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama yang

mengirimkan dan menerima gelombang radio ketika dia

menemukan bahwa keseimbangan induksinya menyebabkan

gangguan ke telepon buatannya.

Heinrich Rudolf Hertz (1886-1888), pertama kali membuktikan

teori Maxwell melalui eksperimen.

Orang yang berjasa menemukan gelombang FM adalah Edwin

Howard Armstrong yang dikenal sebagai ―Bapak penemu radio

FM‖.



DAFTAR PUSTAKA

http://klipingut.wordpress.com/2008/01/02/edwin-howard-armstrong-

1890-1954-penemu-gelombang-radio-fm/

http://sobatbaru.blogspot.com/2008/06/penemu-gelombang-elektromagnetik.html

http://klipingut.wordpress.com/2008/01/02/edwin-howard-armstrong-1890-1954-penemu-gelombang-radio-fm/









makalah gelombang elektromagnetik

Documents