Daftar isi
Gelombang dibedakan menjadi dua berdasarkan kebutuhan terhadap medium rambatan yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Kedua gelombang tersebut sangat penting untuk mengangkut energi dalam kehidupan di bumi.
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak membutuhkan medium untuk perambatannya. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa tipe seperti panjang gelombang, frekuensi, kecepatan dan amplitudo.
Medium merupakan materi yang merambat melalui gelombang. Pada gelombang mekanik, dibutuhkan medium untuk dapat merambat serta berpindah. Sementara gelombang elektromagnetik berbeda dengan gelombang mekanik dikarenakan gelombang ini tidak membutuhkan media untuk merambat. Oleh karena itu, sering disebut juga radiasi elektromagnetik.
Gelombang elektromagnetik dapat merambat tidak hanya melalui bahan padat dan udara namun juga melalui ruang hampa. Gelombang ini terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang secara terus-menerus berubah. Dengan kata lain, medan magnet dan medan listrik berada pada ruang dan waktu yang berbeda namun pada satu frekuensi yang sama.
Contoh gelombang elektromagnetik salah satunya adalah gelombang sinar matahari. Gelombang sinar matahari dapat mengantarkan cahaya meskipun tanpa medium diantara bumi dan matahari untuk merambatkan gelombang.
Teori yang menjelaskan tentang gelombang elektromagnetik dikemukakan pada tahun 1860 dan 1870-an oleh James Clerk Maxwell, seorang ilmuwan dari Skotlandia. Maxwell meneliti medan listrik dan medan magnet yang digabungkan secara bersama untuk membentuk gelombang elektromagnetik. Dari hal tersebut ditemukan persamaan Maxwell atau Maxwell’s Equations.
Teori Maxwell kemudian dikembangkan oleh seorang fisikawan dari Jerman yaitu Heinrich Hertz. Dari eksperimennya, Hertz mendemonstrasikan teori Maxwell secara konkrit dan menemukan cara membuat medan listrik dan medan magnet. Hertz menerapkan teori Maxwell tentang gelombang elektromagnetik pada produksi dan penerimaan gelombang radio sehingga satuan frekuensi gelombang radio diberi nama hertz.
Jenis gelombang elektromagnetik menyesuaikan pada spektrum gelombang elektromagnetik. Berikut jenis gelombang elektromagnetik:
pengguna list dibawh ini salah, Ini yang tepat, tolong di perbaiki
Spektrum elektromagnetik merupakan sifat umum dari gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik memiliki beberapa sifat. Berikut sifat gelombang elektromagnetik:
Spektrum elektromagnetik adalah bentang frekuensi gelombang elektromagnetik. Berikut spektrum elektromagnetik dari frekuensi paling rendah hingga yang tertinggi :
1. Gelombang Radio
Gelombang radio merupakan bagian dari spektrum elektromagnetik pada frekuensi yang lebih rendah daripada gelombang mikro dan gelombangnya yang terpanjang. Panjang gelombang radio berkisar dari ribuan meter hingga 30 cm dengan frekuensi serendah yaitu 3 Hz (hertz) dan setinggi 1 gigahertz.
Sinyal komunikasi gelombang radio merambat melalui udara dalam garis lurus kemudian memantul dari awan juga dapat diteruskan oleh satelit di ruang angkasa. Transmisi gelombang radio juga dapat mencapai di luar garis pandang melalui gelombang langit yang dipantulkan oleh ionosfer dan melalui gelombang tanah.
Gelombang radio secara umum digunakan untuk berbagai jenis sinyal komunikasi dan untuk mendeteksi sumber radio alami di radio dan ratar astronomi. Selain itu juga digunakan dalam siaran radio dan televisi standar, navigasi dan kontrol lalu lintas udara, radio gelombang pendek, telepon seluler dan lainnya.
2. Gelombang Mikro
Gelombang mikro merupakan gelombang dengan frekuensi lebih tinggi namun panjang gelombangnya lebih pendek daripada gelombang radio. Gelombang mikro atau microwave merupakan pembawa transmisi data berkecepatan tinggi antara stasiun di bumi dan stasiun darat, satelit dan antariksa.
Penggunaan gelombang mikro salah satunya adalah radar. Teknik yang digunakan pada radar yaitu teknik yang dapat mendeteksi jarak, karakteristik objek yang bergerak, dan kecepatan. Dalam kehidupan sehari-hari gelombang mikro dapat ditemukan penggunaannya pada oven microwave.
3. Sinar Inframerah
Rentang panjang gelombang sinar inframerah lebih pendek daripada gelombang radio dan gelombang mikro namun memiliki frekuensi yang lebih tinggi. Sinar inframerah diserap dan juga dipancarkan oleh getaran atom dan rotasi. Sebagai contoh pada kaca jendela yang tembus cahaya tampak menyerap radiasi inframerah melalui getaran atom penyusunnya.
Sinar inframerah juga dikenal sebagai gelombang panas. Hal ini menyebabkan inframerah dapat dideteksi oleh kulit dengan memancarkan rasa hangat namun tidak terlihat oleh mata. Sinar inframerah juga dapat diserap oleh air.
Gelombang inframerah dimanfaatkan para astronom untuk memungkinkan penelitian observasi objek cosmic. Sinar inframerah dapat menembus tubuh galaksi sehingga menunjukkan foto atau penelitian tentang galaksi bima sakti lebih jelas.
4. Visible Radiation
Visible radiation atau radiasi yang nampak merupakan bentuk radiasi elektromagnetik yang paling terkenal dan merupakan bagian dari spektrum yang peka terhadap mata. Pada visible radiation, frekuensi cahaya ungu memiliki gelombang yang sempit atau terpendek. Sementara cahaya merah frekuensinya dua kali lebih besar.
Visible radiation atau sinar tampak tersusun dari tujuh warna yang berbeda. Contohnya adalah warna-warna yang ada di pelangi yang dibiaskan oleh rintik air.
Kehidupan bumi sangat membutuhkan visible radiation yang mewakili puncak spektrum matahari dan setengah dari semua energi radiasi matahari. Visible radiation juga sangat penting untuk tanaman yaitu kebutuhan fotosintesis. Sumber daya alam seperti batu bara dan minyak merupakan sumber energi yang terakumulasi dari sinar matahari pada tumbuhan dan mikroorganisme.
Matahari sangat penting untuk kehidupan. Sinar matahari digunakan untuk menghasilkan listrik dan memanaskan suatu zat seperti air untuk menghasilkan uap yang dapat digunakan untuk menggerakkan generator. Energi matahari juga tidak akan habis dan tidak mencemari lingkungan.
5. Sinar Ultraviolet
Sinar ultraviolet ditemukan setelah penemuan gelombang inframerah. Johann Wilhelm Ritter menganalisa penemuan yaitu terdapat sinar tidak kasat mata yang yang menggelapkan perak klorida lebih efisien daripada visible radiation atau sinar tampak. Daerah spektral antara visible radiation sinar-x disebut ultraviolet.
Sinar Ultraviolet yang mengenai suatu bahan tertentu dapat menyebabkan cahaya berpendar atau memancarkan radiasi elektromagnetik dengan energi yang lebih rendah seperti pada visible radiation. Sinar Ultraviolet dapat diserap oleh hampir semua material dan gas oleh karena itu memerlukan refleksi optik di ruang hampa udara.
Radiasi ultraviolet dapat dideteksi oleh alat fotografi melalui efek fotolistrik dalam tabung pengganda foto. Fotokimia dihasilkan oleh energi sinar ultraviolet yang relatif tinggi. Sinar ultraviolet dalam jarak dekat dapat dilihat oleh serangga seperti kupu-kupu namun tidak dapat terlihat oleh mata manusia dan sebagian besar hewan vertebrata.
Semua gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi selain visible radiation merupakan peng-ion yang berbahaya bagi sel hidup, jaringan tubuh, dan DNA. Sinar ultraviolet memiliki efek berbahaya bagi manusia dan hewan karena dapat merusak sel-sel kulit. Paparan sinar ultraviolet yang berlebihan dapat menyebabkan katarak mata, kanker kulit, dan kerusakan sistem kekebalan tubuh.
Lapisan ozon di stratosfer yang melindungi kehidupan di bumi dari sinar ultraviolet. Lapisan ozon menyerap sinar ultraviolet Namun karena pemanasan global yang disebabkan salah satunya freon lapisan ozon menjadi rusak.
6. Sinar X (X-ray)
Wilhelm Conrad Rontgen, seorang fisikawan Jerman secara tidak sengaja menemukan sinar-X pada tahun 1895. Rontgen mengobservasi spektrum flouresense dan melacak sumber bentuk radiasi yang belum terdeteksi. Hal itu membuat Rontgen menyebut sinar tersebut dengan simbol X.
Walter Friedrich dan Paul Knipping berhasil mengidentifikasi sinar-X dengan radiasi elektromagnetik dan juga memprakarsai penggunaan sinar-x untuk mempelajari struktur atom kristal.
Sinar-X termasuk jenis radiasi pada energi tinggi yang dapat menembus berbagai jenis materi. Seperti pada X-ray medis atau radiograf yang digunakan untuk memperoleh gambar bagian dalam tubuh. X-ray dapat menunjukkan kerangka tulang dalam tubuh dan jaringannya.
Sinar-X dalam jumlah besar memiliki efek bahaya pada kesehatan karena dapat mengionisasi atom dan molekul yang dapat mengakibatkan kelainan pada DNA dan menyebabkan kanker serta cacat lahir pada janin.
7. Sinar Gamma
Dari semua jenis gelombang elektromagnetik, sinar gamma memiliki gelombang terpendek dan frekuensi terbesar. Sumber sinar gamma berasal dari reaksi nuklir dan radioaktivitas inti. Sinar gamma ditemukan bersama dengan sinar alfa dan beta.
Namun setelah dilakukan penelitian pada 1912, diketahui bahwa sinar gamma yang mampu menembus lebih jauh, memiliki semua sifat gelombang elektromagnetik.
Gelombang elektromagnetik sangat penting untuk kebutuhan semua makhluk hidup di bumi. Perkembangan teknologi juga sangat membutuhkan gelombang elektromagnetik untuk dapat berfungsi. Berikut manfaat gelombang elektromagnetik:
1. Gelombang Radio
2. Gelombang Mikro
3. Sinar Inframerah
4. Visible Radiation
5. Sinar-X
6. Sinar Gamma
Gelombang elektromagnetik dapat mengangkut energi untuk berpindah dari suatu tempat ke tampat yang lain. Contoh energi elektromagnetik yang sering ditemui dalam kehidupan sehari-hari misalnya pada panas yang berasal dari radiasi api dan panas dari lampu bohlam.
Aliran energi yang ada dalam gelombang elektromagnetik dibuktikan dalam laju energi yang mengalir dalam daya satuan luas atau per satuan luas. Persamaan ini merupakan bentuk 3 dimensi dari persamaan gelombang. Persamaan gelombang elektromagnetik merupakan turunan dari persamaan Maxwell.
Berikut persamaan umum gelombang elektromagnetik:
E=Emaks sin (k𝑥 -ωt)
B = Bmaks sin (k𝑥 -ωt)
E : medan listrik
B : Medan magnetik