Sistem komunikasi radio, televisi, telepon genggam, satelit dan radar merupakan beberapa contoh penggunaan gelombang elektromagnetik.
Dengan penggunaan gelombang elektromagnetik, informasi dapat segera disebarluaskan. Dunia sekarang hanya sejangkauan jari.
Maxwell menemukan bahwa perubahan medan listrik dan perubahan medan magnetik akan menghasilkan gelombang medan listrik dan gelombang medan magnetik yang dapat merambat di ruang hampa.
A. Hipotesis Maxwell
Maxwell menemukan bahwa perubahan medan listrik dan perubahan medan magnetik akan menghasilkan gelombang medan listrik dan gelombang medan magnetik yang dapat merambat di ruang hampa.
Gelombang medan listrik (E) dan medan magnetik (B) inilah yang kemudian dikenal dengan nama gelombang elektromagnetik.
Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada permitivitas listrik dan permeabilitas magnetik medium.
Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada permitivitas listrik dan permeabilitas magnetik medium.
Maxwell menyatakan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan: \[\small c=\frac{1}{\sqrt{\mu_{o}\varepsilon _{o} }}\] dengan:
- $\small ε_{o}$ = permitivitas listrik medium,
- $\small μ_{o}$ = permeabilitas magnetik medium di ruang hampa,
- $\small ε_{o} = 8,85 × 10^{-12} C^{2} / Nm^{2}$
- $\small μ_{o} = 4\pi × 10^{-7 }Ns^{2}/C^{2}$.
Besar kecepatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa sama dengan kecepatan cahaya yang terukur.
Berdasarkan data eksperimen, Sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut.
Jika diurutkan dari frekuensi terbesar hingga frekuensi terkecil, yaitu: sinar gamma, sinar-X, sinar ultraviolet, sinar tampak (cahaya), sinar inframerah, gelombang mikro (radar), gelombang televisi, dan gelombang radio.
B. Sifat-sifat gelombang elektromagnetik
Berdasarkan data eksperimen, Sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut.
- Merupakan perambatan getaran medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus terhadap arah rambatnya dan termasuk gelombang transversal,
- Tidak bermuatan listrik sehingga tidak dipengaruhi atau tidak dibelokkan oleh medan listrik atau medan magnet,
- Tidak bermassa dan tidak dipengaruhi medan gravitasi,
- Merambat dalam lintasan garis lurus,
- Dapat merambat di ruang hampa,
- Dapat mengalami pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, serta polarisasi, dan
- Kecepatannya di ruang hampa sebesar $\small 3 × 10^{8}$ m/s.
C. Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Jika diurutkan dari frekuensi terbesar hingga frekuensi terkecil, yaitu: sinar gamma, sinar-X, sinar ultraviolet, sinar tampak (cahaya), sinar inframerah, gelombang mikro (radar), gelombang televisi, dan gelombang radio.
Gelombang-gelombang ini disebut spektrum gelombang elektromagnetik.
Jangkauan frekuensi spektrum gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut.
Sinar gamma merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi paling besar atau panjang gelombang terkecil.
Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, diantaranya untuk mengobati penyakit kanker dan mensterilkan peralatan rumah sakit. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.
Sinar gamma adalah gelombang pendek yang memiliki frekuensi yang tinggi. Sinar ini dapat membunuh sel dan dapat digunakan untuk mensterilkan peralatan medis dengan membunuh kuman yang terdapat di dalamnya.
Sinar-X, dikenal juga sebagai sinar Röntgen, diambil dari nama penemunya, yaitu Wilhelm C. Röntgen (1845 – 1923).
1. Sinar Gamma
Sinar gamma merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi paling besar atau panjang gelombang terkecil.
Frekuensi yang dimiliki sinar gamma berada dalam rentang 1020 Hz sampai 1025 Hz. Sinar gamma dihasilkan dari peristiwa peluruhan inti radioaktif.
Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, diantaranya untuk mengobati penyakit kanker dan mensterilkan peralatan rumah sakit. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.
Sinar gamma adalah gelombang pendek yang memiliki frekuensi yang tinggi. Sinar ini dapat membunuh sel dan dapat digunakan untuk mensterilkan peralatan medis dengan membunuh kuman yang terdapat di dalamnya.
2. Sinar-X
Sinar-X, dikenal juga sebagai sinar Röntgen, diambil dari nama penemunya, yaitu Wilhelm C. Röntgen (1845 – 1923).
Sinar-X dihasilkan dari peristiwa tumbukan antara elektron yang dipercepat pada beda potensial tertentu.
Sinar-X digunakan dalam bidang kedokteran, seperti untuk melihat struktur tulang yang terdapat dalam tubuh manusia. Hasil dari sinar ini berupa sebuah film foto yang dapat menembus hingga pada bagian tubuh yang paling dalam.
Sinar ultraviolet dihasilkan dari radiasi sinar Matahari. Selain itu, dapat juga dihasilkan dari transisi elektron dalam orbit atom.
Sinar-X digunakan dalam bidang kedokteran, seperti untuk melihat struktur tulang yang terdapat dalam tubuh manusia. Hasil dari sinar ini berupa sebuah film foto yang dapat menembus hingga pada bagian tubuh yang paling dalam.
3. Sinar Ultraviolet
Sinar ultraviolet dihasilkan dari radiasi sinar Matahari. Selain itu, dapat juga dihasilkan dari transisi elektron dalam orbit atom.
Jangkauan frekuensi sinar ultraviolet, yaitu berkisar diantara 105 hertz sampai dengan 1016 hertz.
Sinar ultraviolet dapat dimanfaatkan untuk mencegah agar bayi yang baru lahir tidak kuning warna kulitnya.
Sinar ultraviolet dapat dimanfaatkan untuk mencegah agar bayi yang baru lahir tidak kuning warna kulitnya.
Selain itu, sinar ultraviolet yang berasal dari Matahari dapat merangsang tubuh manusia untuk memproduksi vitamin D yang diperlukan untuk kesehatan tulang.
Lapisan ozon di atmosfer Bumi (pada lapisan atmosfer) berfungsi untuk mencegah supaya sinar ultraviolet tidak terlalu banyak sampai ke permukaan Bumi. Jika hal tersebut terjadi, akan menimbulkan berbagai penyakit pada manusia, terutama pada kulit.
Sinar tampak memiliki jangkauan panjang gelombang yang sempit, mulai dari 400 nm sampai dengan 700 nm. Sinar tampak terdiri atas tujuh spektrum warna, jika diurutkan dari frekuensi terkecil ke frekuensi terbesar, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu (disingkat mejikuhibiniu)
Sinar tampak atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat membantu dalam penglihatan.
Lapisan ozon di atmosfer Bumi (pada lapisan atmosfer) berfungsi untuk mencegah supaya sinar ultraviolet tidak terlalu banyak sampai ke permukaan Bumi. Jika hal tersebut terjadi, akan menimbulkan berbagai penyakit pada manusia, terutama pada kulit.
4. Sinar Tampak
Sinar tampak memiliki jangkauan panjang gelombang yang sempit, mulai dari 400 nm sampai dengan 700 nm. Sinar tampak terdiri atas tujuh spektrum warna, jika diurutkan dari frekuensi terkecil ke frekuensi terbesar, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu (disingkat mejikuhibiniu)
Sinar tampak atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat membantu dalam penglihatan.
Kita tidak akan dapat melihat apapun tanpa bantuan cahaya.
Sinar inframerah memiliki jangkauan frekuensi antara 1011 hertz sampai 1014 hertz. Sinar inframerah dihasilkan dari transisi elektron dalam orbit atom.
5. Sinar Inframerah
Sinar inframerah memiliki jangkauan frekuensi antara 1011 hertz sampai 1014 hertz. Sinar inframerah dihasilkan dari transisi elektron dalam orbit atom.
Benda yang memiliki temperatur yang lebih relatif terhadap lingkungannya akan meradiasikan sinar inframerah, termasuk dari dalam tubuh manusia.
Sinar ini dimanfaatkan, di antaranya untuk pengindraan jarak jauh, transfer data ke komputer, dan pengendali jarak jauh (remote control). Kacamata inframerah dapat melihat hawa panas dari seseorang sehingga dengan menggunakan kacamata ini dengan sangat mudah seseorang dapat ditemukan dalam ruangan gelap.
Sinar inframerah dapat digunakan juga dalam bidang kedokteran, seperti diagnosa kesehatan seperti sirkulasi dalam tubuhm mendeteksi kanker.
Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator. Frekuensi gelombang mikro sekitar 1010 Hz.
Gelombang mikro Gelombang mikro digunakan, di antaranya untuk komunikasi jarak jauh, radar (radio detection and ranging), dan memasak (oven).
Dengan menggunakan radar, gelombang mikro yang dipancarkan secara terarah dalam bentuk pulsa. Ketika pulsa dipancarkan dan mengenai suatu benda, seperti pesawat atau roket pulsa akan dipantulkan dan diterima oleh antena penerima, biasanya ditampilkan dalam osiloskop.
Jika diketahui selang waktu antara pulsa yang dipancarkan dengan pulsa yang diterima Δt dan kecepatan gelombang elektromagnetik $\small c = 3 × 10^{8}$ m/s, jarak antara radar dan benda yang dituju (pesawat atau roket), dapat dituliskan dalam persamaan berikut: \[\small S=\frac {1}{2}c.\Delta t\] dengan:
Gelombang radio banyak digunakan, terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti handphone, televisi, dan radio.
Di antara spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan memiliki frekuensi paling kecil.
Sinar ini dimanfaatkan, di antaranya untuk pengindraan jarak jauh, transfer data ke komputer, dan pengendali jarak jauh (remote control). Kacamata inframerah dapat melihat hawa panas dari seseorang sehingga dengan menggunakan kacamata ini dengan sangat mudah seseorang dapat ditemukan dalam ruangan gelap.
Sinar inframerah dapat digunakan juga dalam bidang kedokteran, seperti diagnosa kesehatan seperti sirkulasi dalam tubuhm mendeteksi kanker.
6. Gelombang Mikro
Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator. Frekuensi gelombang mikro sekitar 1010 Hz.
Gelombang mikro Gelombang mikro digunakan, di antaranya untuk komunikasi jarak jauh, radar (radio detection and ranging), dan memasak (oven).
Dengan menggunakan radar, gelombang mikro yang dipancarkan secara terarah dalam bentuk pulsa. Ketika pulsa dipancarkan dan mengenai suatu benda, seperti pesawat atau roket pulsa akan dipantulkan dan diterima oleh antena penerima, biasanya ditampilkan dalam osiloskop.
Jika diketahui selang waktu antara pulsa yang dipancarkan dengan pulsa yang diterima Δt dan kecepatan gelombang elektromagnetik $\small c = 3 × 10^{8}$ m/s, jarak antara radar dan benda yang dituju (pesawat atau roket), dapat dituliskan dalam persamaan berikut: \[\small S=\frac {1}{2}c.\Delta t\] dengan:
- s = jarak antara radar dan benda yang dituju (m),
- c = kecepatan gelombang elektromagnetik ($\small c = 3 × 10^{8}$m/s), dan
- Δt = selang waktu (s).
7. Gelombang Radio
Gelombang radio banyak digunakan, terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti handphone, televisi, dan radio.
Di antara spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan memiliki frekuensi paling kecil.
Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver).
Jika dibedakan berdasarkan frekuensinya, gelombang radio dibagi menjadi beberapa band frekuensi antara lain:
Jika dibedakan berdasarkan frekuensinya, gelombang radio dibagi menjadi beberapa band frekuensi antara lain:
|
No |
Nama Band |
Singkat |
Frekuensi |
Contoh Penggunaan |
|
1. |
Extremely
Low Frequency |
ELF |
(3
– 30) Hz |
Komunikasi
di bawah laut |
|
2. |
Super
Low Frequency |
SLF |
(30
– 300) Hz |
|
|
3. |
Ultra
Low Frequency |
ULF |
(300
– 3000) Hz |
Komunikasi
pertambangan |
|
4. |
Very
Low Frequency |
VLF |
(3
– 30) KHz |
Komunikasi
di bawah laut |
|
5. |
Low
Frequency |
LF |
(30
– 300) KHz |
Navigasi |
|
6. |
Medium
Frequency |
MF |
(300
– 3000) KHz |
Siaran
radio AM |
|
7. |
High
Frequency |
HF |
(3
– 30) MHz |
Radio
amatir |
|
8. |
Very
High Frequency |
VHF |
(30
– 300) MHz |
Radio
FM dan televisi |
|
9. |
Ultra
High Frequency |
UHF |
(300
– 3000) MHz |
Televisi
dan handphone |
|
10. |
Super
High Frequency |
SHF |
(3
– 30) GHz |
Wireless
LAN |
|
11. |
Extremely
High Frequency |
EHF |
(30
– 300) GHz |
Radio
astronomi |
