Kamis, 28 Februari 2008

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK


PENDAHULUAN

Terima kasih Cristian Huygens dan Thomas Young yang telah menyatakan bahwa cahaya adalah sebagai gelombang. Berkat pernyataan tersebut kita bisa membedakan jenis gelombang berdasarkan media perantaranya yaitu: gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang permukaan air dan gelombang pada tali merupakan contoh gelombang mekanik .
Seperti apakah gelombang elektromagnetik, apa contoh gelombang elektromagnetik itu?
Gelombang elektromagnetik sebenarnya selalu ada disekitar kita, salah satu contohnya adalah sinar matahari, gelombang ini tidak memerlukan medium perantara dalam perambatannya. Contoh lain adalah gelombang radio. Tetapi spektrum gelombang elektromagnetik masih terdiri dari berbagai jenis gelombang lainnya, yang dibedakan berdasarkan frekuensi atau panjang gelombangnya. Untuk itu disini kita akan mempelajari tentang rentang spectrum gelombang elektromagnetik, karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spectrum dan contoh dan penerapan masing-masing gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
EKSPLORASI

Bagaimana gelombang elektromagnetik itu dapat dibangkitkan?
Untuk menjawab pertanyaan itu guru melakukan demonstrasi sebagai berikut :
Ada dua buah penghantar yang difungsikan sebagai sebuah antena, kedua batang dihubungkan oleh saklar ke kutub yang berlawanan pada suatu baterai. Pada saat saklar ditutup, batang atas bermuatan positif dan batang bawah bermuatan negatif. Medan listrik akan terbentuk seperti yang ditunjukkan oleh garis-garis pada gambar dibawah:

Pada saat SMP kamu telah mempelajari bahwa arus listrik adalah aliran muatan listrik positif pada suatu penghantar. Muatan listrik mengalir karena ada perbedaan tegangan. Baterai merupakan sumber tegangan yang menyebabkan timbulnya beda tegangan. Dengan adanya arus listrik, disekitar antena akan muncul medan magnet. Jadi bisa dikatakan suatu perubahan medan listrik akan membangkitkan medan magnetik. Untuk lebih memahami demonstrasi tersebut kita melakukan kegiatan yaitu bekerja secara kelompok untuk mendiskusikan tentang karakteristik gelombang elektromagnetik dan contoh penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
Kegiatan I
Siswa berkelompok untuk berdiskusi sesuai dengan LKS yang telah disediakan.

EKSPLANASI

Jika perubahan medan magnetik sinusoida maka dibangkitkan medan listrik yang juga berubah secara sinusoida. Selanjutnya perubahan medan listrik secara sinusoida ini membangkitkan medan magnetik yang berubah secara sinusoida. Demikian seterusnya terjadi proses berantai pembentukan medan listrik dan medan magnetik yang merambat ke segala arah. Merambatnya medan listrik dan medan medan magnet ke segala arah inilah yang disebut gelombang elektomagnetik. Jika perambatan medan listrik dan medan magnetik pada satu arah saja maka lukisan perubahan medan listrik E dan perubahan medan magnetik B yang menghasilkan gelombang elektromagnetik yang ditunjukkan oleh gambar dibawah. Medan listrik dan medan magnetik selalu saling tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Oleh karena itu gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal.

Menghitung cepat rambat gelombang elektromagnetik.
Selain mengemukakan hipotesa tentang terjadinya gelombang elektromagnetik Maxwell juga berhasil menghitung cepat rambat gelombang elektromagnetik. Persamaan yang berhasil diturunkannya untuk menghitung cepat rambat gelombang elektromagnetik adalah:
Jika nilai permebialitas magnetik vakum dan permitivitas listrik vakum dimasukkan kedalam persamaan diatas maka diperoleh untuk mempermudah sering dinyatakan .
Hasil hitungan cepat rambat gelombang elektromagnetik dalam vakum c oleh maxwell ini tepat sama dengan cepat rambat yang telah diukur untuk gelombang cahaya dalam vakum. Hasil ini tidak tepat jika dinyatakan terjadi secara kebetulan, sehingga maxwell menyimpulkan bahwa cahaya termasuk salah satu spektrum dari gelombang elektromagnetik.

Ciri-ciri gelombang elektromagnetik
Dari uraian tersebut diatas dapat disimpulkan beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:
1.perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama.
2.arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
3.dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.
4.seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.
5.cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditmpuhnya. Cepat rambat gelombang elektromagnetik dalam vakum merupakan suatu tetapan umum dan nilainya adalah

Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik mempunyai rentang frekuensi yang sangat besar. Gelombang elektromagnetik dikelompokkan berdasarkan frekuensi ini dinamakan spektrum gelombang elektromagnetik. Cahaya tampak adalah salah satu contoh spektrum gelombang elektromagnetik. Frekuensi cahaya mulai dari 4,0 X 1014 Hz untuk cahaya merah sampai dengan 7,9 X 1014 Hz untuk cahaya violet (ungu). Gambar di bawah menunjukkan urut urutan frekuensi menaik dari frekuensi rendah yang digunakan dalam komunikasi radio sampai dengan frekuensi tinggi yang diperoleh pada sinar-X dan sinar gamma.

Gelombang 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. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.
Pengelompokan gelombang radio.
Lebar Frekuensi
Panjang Gelombang Tertentu
Beberapa Penggunaannya
Low (LF)
30 kHz – 300 kHz
Long wave 1500 m
Radio gelombang panjang dan komunikasi melalui jarak jauh
Medium (MF)
300 kHz – 3 MHz
Medium wave 300 m
Gelombang mediu lokal dan radio jarak jauh
High (HF)
3MHz – 30 MHz
Short wave 30m
Radio gelombang pendek dan komunikasi radio amatir, dan CB
Veri high (VHF)
30 MHz – 300 MHz
Very short wave 3m
Radio FM, polisi dan pelayanan darurat
Ultrahigh (UHF)
300 MHz – 3 GHz
Ultra short wave 30 cm
TV (jalur 4,5)
Super high (SHF)
Diatas 3 GHz
Microwaves 3cm
Radar, komunikasi satelit, telepon, dan saluran TV
Gelombang mikro
Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan 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 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 gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan, misalnya kamu dapat mengetahui jarak benda yang ditangkap oleh radar s yang diberikan oleh


Sinar Inframerah
Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.
Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.
Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuaanya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm.
Cahaya tampak
Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

Sinar ultraviolet
Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Sinar uv diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.
Matahari adalah sumber utama yang memancaarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.
Sinar X
Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.

Sinar Gamma
Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh.

APLIKASI

Dalam kehidupan kita sehari-hari dengan sistem kerja gelombang elektromagnetik ini banyak sekali dihasilkan berbagai peralatan yang membua kehidupan kita jadi lebih baik. Misalnya anda tahu apa itu Oven Microwave?................
Oven microwave adalah salah satu alat Bantu dalam memasak. Microwaves atau gelombang-gelombang mikro dihasilkan oleh magnetron, yang cara kerjnya mirip dengan tabung TV . suatu tegangan tinggi membangkitkan arus besar yang kemudian diubah menjadi microwaves. Microwaves ini diarahkan sepanjang penuntun gelombang yang berongga untuk masuk keseluruh ruang kompartemen. Microwaves dalam kompartmen dengan mudah masuk kedalam makanan. Energi microwaves menguncang molekul-molekul air dalam makanan sehingga molekul-molekul ini menjadi panas . dengan demikian energi panas dipindahkan dari molekul-molekul air ke molekul air disekitarnya sehingga menyebabkan makanan masak dari dalam bukan dari luar seperti pada oven konvensional. Contoh lain adalah mengapa kita bisa menyalakan TV dari jarak jauh hanya dengan memencet tombol pada remote control ?...... ternyata remote control berkomunikasi dengan TV tersebut melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit.

*Arsip Tugas Kuliah

5 komentar:

arief_rivai mengatakan...

hai... salam kenal..
makasih ya atas materinya...
visit ke blogku ya...

nylLa mengatakan...

hai haerunisa ...
lam kenal nEh ..
thanks ya...
dah ngebantu aku ngerjain tugasna hehe..

cutE,,, mengatakan...

hy,,,,


thx bgt y materi na,,,,


ngebantu bgt,,,,

onengbawel mengatakan...

thank's iakh bwaad materii naa.
ngebntu bnged. ^_^



cbyum naa.
claam knaal iakh.
marii berkwaand. =)

Ahmad mengatakan...

Thaks y... dh pblikasi'n materi ini. Jg susah" lagi dh ngrjain tugas dri skolah. Thanks bgt y... n Slam knal...