Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari

Makalah

BAB I

PENDAHULUAN

 
 A.    Latar Belakang

Kemajuan teknologi saat ini semakin meningkat berikut dalam penggunaan gelombang elekromagnetik dalam kehidupan sehari-hari. Kemajuan ini disebabkan oleh salah seorang ahli fisikawan meneliti tentang Gelombang elektromagnetik yaitu Hipotesis Maxwell, Hipotesis ini yang melahirkan/ memunculkan gagasan baru tentang gelombang elektromagnetik. Keberhasilan Maxwell dalam menemukan teori gelombang elektromagnetik membuka cakrawala baru di dunia komunikasi.

Keberhasilannya dapat dilihat dari Sistem komunikasi radio, televisi, telepon genggam, dan radar yang merupakan keberhasilan Oleh Maxwell. Dunia terasa begitu kecil sehingga berbagai peristiwa yang terjadi di belahan bumi, tidak peduli jauhnya, dapat segera diketahui dan disebarluaskan melalui sarana yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik, bahkan dunia di luar bumi.

Dewasa ini, kegunaan Elektromagnetik tidak hanya bermanfaat di bidang teknologi, tetapi merambah ke bidang kehidupan lainnya, antara lain yaitu bidang kedokteran, bidak industri, bidang pangan, dan lain-lain.

B.     Rumusan Masalah

1.      Apakah yang dimaksud Gelombang Elektromagnetik ?

2.      Apa saja Spektrum dari Gelombang Elektromagnetik ?

3.      Apa saja Karasteristik Gelombang Elektromagnetik ?

4.      Bagaimana peranan Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari ?

 

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang Elektromagnetik adalah Perpaduan getaran medan listrik dan medan magnetik yang bergetar secara sinusoidal dengan arah getar tegak lurus dengan arah rambatan dan merambat tanpa memerluakan medium perantara.

B.     Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Sifat-sifat gelombang elektromagnetik di antaranya dapat dijelaskan seperti berikut :

1.          Gelombang elektromagnetik tidak membutuhkan medium dalam merambat. Dari sifat inilah dapat dijelaskan mengapa gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam suatu medium maupun di ruang hampa.

2.          Gelombang elektromagnetik tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet. Sifat ini juga dapat membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik tidak bermassa dan tidak bermuatan karena medan magnet dan medan listrik hanya mempengaruhi partikel yang bermuatan.

3.          Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang tranversal. Seperti halnya gelombang tranversal lainnya, maka gelombang elektromagnetik akan memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

a.       dapat mengalami pemantulan (refleksi)

b.      dapat mengalami pembiasan (refraksi)

c.       dapat mengalami interferensi (gabungan atau superposisi)

d.      dapat mengalami difraksi (pelenturan)

e.       dapat mengalami polarisasi

4.         Semua spektrum gelombang elektromagnetik memiliki kecepatan yang sama dan hanya tergantung pada mediumnya.

Dalam hukumnya, Maxwell menemukan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya dan memenuhi persamaan berikut. c =                  (1.1)

μ0 = permeabilitas vakum  ×   Ns²/C²

ε0 = permitivitas vakum 8,85 ×  C² /Nm²

Seperti gelombang secara umum, kecepatan rambat gelombang ( c ) elektromagnetik juga memenuhi hubungan berikut.

c = λ f      (1.2)

c = cepat rambat gelombang elektromagnetik di ruang hampa (udara) = 3

  x  m/s

λ = panjang gelombang (m)

f = frekuensi (Hz)

Spektrum Gelombang Elektromagnetik, antara lain :

1.      Sinar Gamma

a.       Dalam spektrumnya, sinar gamma menempati tingkatan dengan frekuensi terbesar yaitu   Herz.

b.      Frekuensi yang tinggi berarti panjang gelombang sinar gamma pendek, karena frekuensi berbanding terbalik dengan panjang gelombang yang berkisar kurang dari 10 pm ( m)

c.       Sifat yang dimiliki sinar gamma adalah energi yang besar sehingga daya tembusnya sangat kuat. Sinar gamma ditemukan dari radiasi inti-inti atom tidak stabil yang merupakan pancaran zat radioaktif.

d.      Untuk Mendeteksi adanya sinar gamma dapat dipergunakan peralatan Geiger-Muller

e.       Jika terjadi ledakan nuklir, maka akan memunculkan Sinar Gamma yang sangat tinggi, sehingga dapat membunuh sel hidup.

Manfaat Sinar Gamma yaitu :

a.       Sinar gamma dapat digunakan sebagai sistem perunut aliran suatu fluida ( misalnya aliran PDAM ). Tujuannya untuk mendeteksi adanya kebocoran pipa. Jika        zat radioaktif di bawah ambang batas bahaya dialirkan dalam fluida maka saat terjadi kebocoran maka radiasi Sinar gamma akan dapat dideteksi.

b.      Sinar gamma banyak digunakan sebagai bahan sterilisasi bahan makanan kaleng dan pendeteksi keretakan batang baja. Jika massa berlakunya masih aman maka tidak usah terlalu kawatir dengan kebersihannya. Kuman atau bateri penyebab penyakitnya telah disterilisasi dengan Sinar gamma.  Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.

c.       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.

2.      Sinar X

a.       Urutan kedua gelombang yang frekuensinya besar adalah Sinar X. Frekuensi  Sinar X memiliki rentang frekuensi  Hz –  Hz.

b.      Panjang Gelombang Sinar X adalah  sampai meter

c.       Sinar X pertama kali ditemukan oleh Wilhem Conrad Rontgen pada tahun 1895 sehingga sering di sebut juga sinar Rontgen.

d.      Sumber sinar X yang utama adalah dari radiasi tumbukan elektron berkecepatan tinggi pada atom-atom berat seperti timbal (Pb).Dengan berada pada rentang frekuensinya sinar X juga memiliki daya tembus besar.

Manfaat Sinar X antara lain :

a.       Bidang Kedokteran, Sinar X dapat dimanfaatkan dalam bidang radiologi yaitu mendeteksi organ-organ tubuh seperti tulang, jantung, paru-paru, ginjal, dan organ lainnya. Pemanfaatan inilah yang kita kenal foto Rontgen.

b.      Bidang Industri, dimanfaatkan untuk menganalisis struktur kristal.

3.      Sinar Ultraviolet / Sinar Ultra Ungu

a.       Sinar Ultraviolet atau sinar Ultra Ungu merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi di atas sinar tampak (sinar ungu) dan di bawah Sinar X. Rentang frekuensi adalah antara –  Hz

b.      Panjang Gelombang sinar Ultraviolet adalah 0,01 sampai 10 nm

c.       Sinar ini selain dihasilkan oleh radiasi matahari, juga dapat dihasilkan dari tabung lucutan. Pada tabung lucutan dapat terjadi penembakan elektron pada atom-atom seperti gas Hidrogen, gas Neon, dan gas-gas mulia yang lain. Contoh yang sering kalian lihat adalah lampu TL (tabung lampu). Namun untuk lampu yang digunakan untuk penerangan telah dirancang dengan pancaran sinar Ultraviolet yang minimum.

d.      Terpapar sinar ultraviolet sangat lama menyebabkan kanker kulit

Manfaat Sinar Ultraviolet antara lain :

a.       Sinar Ultraviolet dapat digunakan dalam teknik spektroskopi yaitu untuk mengetahui kandungan unsur-unsur pada suatu bahan.

b.      Dalam perkembangannya sinar Ultraviolet diketahui dapat mempengaruhi kecepatan pertumbuhan sel, dapat digunakan untuk memicu perkembangan ternak seperti sapi dan babi.

c.       Sinar ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang badan Anda menghasilkan vitamin D .

d.      Secara khusus, sinar ultra violet juga dapat diaplikasikan untuk membunuh  kuman.

e.       Bidang Perbankan, dimanfaatkan untuk memeriksa apakah tanda tangan Anda di slip penarikan uang sama dengan tanda tangan dalam buku tabungan.

4.      Sinar Tampak atau Cahaya

a.       Cahaya tampak memiliki rentang yang pendek yaitu dengan panjang gelombang  cm   cm atau frekuensi 3 x  Hz -Hz.

b.      Sesuai dengan spektrum yang  cahaya tampak ada tujuh warna. Jika diurutkan dari frekuensi terbesar (panjang gelombang terkecil) adalah ungu, nilla, biru, hijau, kuning, jingga dan merah.

Gambar 1.7 Panjang Gelombang Sinar Tampak

Spektrum Warna	Panjang Gelombang	Frekuensi (x Hz)
Merah Jingga Kuning Hijau Biru Ungu	620 – 780 590 – 620 570 – 597 492 – 577 455 – 495 390 – 455	4,82 – 4,60 5,03 – 4,82 5,20 – 5,03 6,10 – 5,20 6,59 – 6,10 7,69 – 6,59

c.       Sinar tampak atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat membantu dalam penglihatan. Contoh Sinar Tampak yaitu Pelangi

d.      Manfaat Sinar Tampak yaitu Membantu penglihatan manusia. Juga dimanfaatkan untuk sebagai penerangan, sinar tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan, rumah sakit, industri, dan telekomunikasi.

5.      Sinar Inflamerah

a.       Sinar infra merah mempunyai frekuensi antara  sampai  Hz.

b.      Panjang gelombangnya lebih panjang/besar dari pada sinar tampak, yaitu  sampai  meter

c.       Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi khas.

Manfaat Sinar Inframerah, antara lain :

a.       Di bidang kedokteran, radiasi inframerah diaplikasikan sebagai terapi medis seperti penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf. Sirkulasi darah dalam tubuh Anda dapat terlihat dengan menggunakan bantuan sinar inframerah

b.      Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut. Hal ini mungkin karena sinar infra merah tidak banyak dihamburkan oleh partikel udara. Selain itu, sinar infra merah dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan. Misalkan, Seorang tentara yang sedang berperang dapat melihat musuhnya dalam kegelapan dengan bantuan kacamata inframerah yang dapat melihat hawa panas dari seseorang. Dengan menggunakan kacamata ini dengan sangat mudah seseorang dapat ditemukan dalam ruangan gelap

c.       Di bidang elektronika, infra merah dimanfaatkan pada remote kontrol peralatan elektronik seperti TV dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui reaksi yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED)

6.      Gelombang Mikro

a.       Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency. merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar  Hz. Panjang gelombangnya kira-kira 3 mm.

b.      Gelombang mikro dihasilkan olehperalatan elektronik khusus, misalnya dalam tabung Klystron

c.       Gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator.

d.      Gelombang mikro ini dimanfaatkan pada pesawat radar (radio detection and ranging). Gelombang radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.Selain itu, Gelombang ini dimanfaatkan dalam alat microwave, dan analisis struktur molekul dan atomik.

e.       Di pangkalan udara, radar digunakan untuk mendeteksi dan memandu pesawat terbang untuk mendarat dalam keadaan cuaca buruk. Antena radar memiliki dua fungsi, yaitu sebagai pemancar gelombang dan penerima gelombang. Gelombang mikro yang dipancarkan dilakukan 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 c = 3×  m/s, jarak antara radar dan benda yang dituju (pesawat atau roket), dapat dituliskan dalam persamaan berikut

s =     (1.3)

dengan: s = jarak antara radar dan benda yang dituju (m),

c = kecepatan gelombang elektromagnetik (3 ×  m/s), dan

Δt = selang waktu (s).

Angka 2 yang terdapat pada Persamaan (1.3) muncul karena pulsa melakukan dua kali perjalanan, yaitu saat dipancarkan dan saat diterima.

7.      Gelombang Radio

a.       Gelombang radio mempunyai frekuensi antara  Hz sampai  Hz.

b.      Gelombang ini diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari satu tempat ke tempat lain.

c.       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.

d.      Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Kenyataannya arus bolak-balik yang terdapat pada kawat ini, dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik.

e.       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. Nama-nama band frekuensi beserta kegunaannya dapat Anda lihat pada tabel berikut ini.

Jenis-jenis Gelombang Radio :

a.       Gelombang Radio AM (Amplitudo Mudulation)

Informasi yang dipancarkan oleh antena yang berupa suara dibawa gelombang radio berupa perubahan amplitudo yang disebut amplitudo modulasi (AM). Gelombang AM mempunyai frekuensi antaraHz sampai  Hz. Gelombang tersebut memiliki sifat mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer bumi, sehingga mampu mencapai jangkauan yang sangat jauh dari stasiun pemancar radio.

Kelemahan gelombang radio AM adalah sering terganggu oleh gejala kelistrikan di udara, sehingga gelombang yang ditangkap pesawat radio kadang terdengar berisik.

b.      Gelombang Radio FM (Frequency Modulation)

Gelombang radio FM dan mempunyai frekuensi sekitar  Hz. Radio FM menggunakan gelombang ini sebagai pembawa berita/informasi. Informasi dibawa dengan cara frekuensi modulasi (FM). Pemancar FM lebih jernih jika dibandingkan dengan pemancar AM. Hal ini dikarenakan gelombang radio FM tidak terpengaruh oleh gejala kelistrikan di udara. Gelombang radio FM tidak dapat dipantulkan oleh ionosfer bumi, sehingga tidak dapat menjangkau tempat-tempat yang jauh di permukaan bumi. Supaya jangkauan gelombang jauh diperlukan stasiun penghubung (relay), yang ditempatkan di satelit atau di permukaan bumi.

c.       Gelombang Televisi

Gelombang televisi lebih tinggi frekuensinya dari gelombang radio FM. Sebagaimana gelombang radio FM, gelombang televisi membawa informasi gambar dan suara. Gelombang ini tidak dipantulkan oleh ionosfer bumi, sehingga diperlukan penghubung dengan satelit atau di permukaan bumi untuk tempat yang sangat jauh. Misalnya di wilayah Bukittinggi dibangun sebuah stasiun penghubung (relay) yang letaknya dipuncak Gunung Marapi.

 

BAB III

KESIMPULAN

Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa begitu besar peranan gelombang elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita sadari keberadaannya.

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 :

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

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

3.      Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 µeVm

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.

DAFTAR PUSTAKA

1.      http://www.slideshare.net/FitriyanaMigumi/makalah-gelombang-elektromagnetik

2.      http://brigittalala.wordpress.com/pesan-dan-kesan-mengikuti-pree-test-fisika/gelombang-elektromagnetik/

3.      http://www.scribd.com/doc/16680182/gelombang-elektromagnetik

CONTOH SOAL

1.      Suatu berkas cahaya laser He – Ne mempunyai frekuensi 4,7 x  Hz (warna merah). Hitunglah panjang gelombang cahaya laser tersebut.

Penyelesaian:

Hubungan panjang gelombang dengan frekuensi ditunjukkan pada persamaan (1.2) :           yaitu: c = f λ atau dapat dituliskan ,

dengan c = 3 x

Untuk cahaya merah: f = 4,7 x Herzλ = 3 x  / 4,7 x = 6,32 x  m = 632 nm

Jadi panjang gelombang berkas laser He-Ne adalah 632 nm.

2.      Seseorang mengukur kedalaman laut dengan cara mengirimkan gelombang mikro sampai ke dasar laut dan kemudian mengamati pantulan gelombang mikro tersebut. Jika gelombang mikro yang dipantulkan terdeteksi dalam waktu 6 􀁐s, maka hitunglah kedalaman laut tersebut!

Penyelesaian :

Laju rambat gelombang mikro adalah tetap, sehingga jarak yang ditempuh

s = c ∆t, dengan ∆t waktu perambatan gelombang. Jarak yang ditempuh:

s = 2 x kedalaman laut (h), sehingga kedalaman laut:

h = c x ∆t / 2 = 3 x  x 6 x   / 2 = 900 meter