Gelombang Elektromagnetik: Pengertian – Sifat dan Spektrum

Menonton TV, main PS, dan rontgen saat di rumah sakit merupakan kegiatan kita sehari-hari yang tidak terlepas oleh gelombang elektromagnetik.

Tapi tahukah kamu darimana gelombang elektromagnetik itu berasal? Mari simak pembahasan berikut ini.

Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik atau gelombang EM adalah gelombang yang dibuat sebagai hasil getaran antara medan listrik dan medan magnet.

Dengan kata lain, gelombang EM terdiri dari medan magnet dan listrik yang berosilasi.

Gelombang elektromagnetik terbentuk ketika medan listrik bersentuhan dengan medan magnet.

Karenanya dikenal sebagai gelombang ‘elektromagnetik’. Medan listrik dan medan magnet gelombang elektromagnetik saling tegak lurus dan juga tegak lurus terhadap arah gelombang EM.

Sifat Gelombang Elektromagnetik

Gelombang EM bergerak dengan kecepatan konstan 3,00 x 108 ms-1 dalam ruang hampa.

Mereka tidak dibelokkan oleh medan listrik, maupun medan magnet. Namun, mereka mampu menunjukkan gangguan atau difraksi.

Gelombang elektromagnetik dapat melakukan perjalanan melalui apa saja – baik itu udara, bahan padat atau vakum.

Tidak perlu media untuk menyebar atau melakukan perjalanan dari satu tempat ke tempat lain.

Gelombang mekanis (seperti gelombang suara atau gelombang air), di sisi lain, membutuhkan media untuk melakukan perjalanan.

Gelombang EM adalah gelombang ‘transversal’. Ini berarti bahwa mereka diukur oleh amplitudo (tinggi) dan panjang gelombang (jarak antara titik tertinggi / terendah dari dua gelombang berurutan).

Maka dapat ditarik kesimpulan mengenai sifat Gelombang Elektromagnetik:

• Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi pada saat yang bersamaan.
• Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.
• Kuat medan listrik dan magnet besarnya berbanding lurus satu dengan yang lain, yaitu menurut hubungan E = c.B.
• Arah perambatan gelombang elektromagnetik selalu tegak lurus arah medan listrik dan medan magnet.
• Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang hampa.
• Gelombang elektromagnetik merambat dengan laju yang hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnet medium.
• Laju rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa merupakan tetapan umum dan nilainyac = 3 x 108 m/s.
• Gelombang elektromagnetik adalah berupa gelombang transversal.
• Gelombang elektromagnetik dapat mengalami proses pemantulan, pembiasan, polarisasi, interferensi, dan difraksi (lenturan).

Manfaat Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik digunakan untuk mengirimkan gelombang radio panjang / pendek / FM, dan sinyal / energi TV / telepon / nirkabel.

Serta bertanggung jawab untuk mentransmisikan energi dalam bentuk gelombang mikro, radiasi inframerah (IR), cahaya tampak (VIS), sinar ultraviolet (UV), sinar-X, dan sinar gamma.

Berikut ini manfaat lainnya:

• Sinar X
  Memiliki panjang gelombang yang sangat pendek dan frekuensi yang tinggi, dapat dengan mudah menembus banyak bahan yang tak tertembus oleh gelombang cahaya dengan frekuensi lebih rendah yang diserap oleh bahan tersebut. Contoh : Pemakaian Sinar X di Rumah Sakit dan Bandara.
• Gelombang mikro
  Memiliki panjang gelombang yang berorde beberapa centimeter dan frekuensi yang mendekati frekuensi resonansi alami molekul air dalam zat padat dan cairan. Dengan demikian gelombang mikro dapat dengan mudah diserap oleh molekul air dalam makaman, yang merupakan mekanisme pemanasan dalam pemanggang gelombang mikro. Contoh : Oven microwave.
• Sinar inframerah
  Tidak dapat dilihat namun dapat dideteksi diatas spektrum cahaya merah yang biasanya dipakai untuk memindahkan satu bentuk enegi yang tidak terlalu besar. Contoh : Remote TV dan Konsol Game PS3
• Gelombang radio
  Memiliki rentang yang cukup besar. Gelombang radio dimanfaatkan guna mentransmisikan sinyal untuk jarak yang sangat jauh yang tidak bisa dicapai oleh gelombang inframerah, akan tetapi besar energi yang ditransmisikan tidak sebesar yang dapat ditransmisikan oleh gelombang inframerah. Contoh : Pemakaian Gelombang Radio pada stasium TV, Radio, dan satelit di angkasa.

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Titik tertinggi gelombang dikenal sebagai ‘puncak’, sedangkan titik terendah dikenal sebagai ‘palung’.

Gelombang elektromagnetik dapat dipecah menjadi berbagai frekuensi. Ini dikenal sebagai spektrum elektromagnetik.

Spektrum gelombang elektromagnetik adalah spektrum kontinu di mana masing-masing jenis gelombang elektromagnetik yang berbeda didefinisikan dalam rentang panjang gelombang tertentu.

Spektrum gelombang elektromagnetik terdiri dari gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, cahaya tampak, sinar ultraviolet, sinar-X, dan sinar Gamma.

Sumber Gelombang Elektromagnetik

Sumber-sumber gelombang elektromagnetik:

• Osilasi listrik.
• Sinar matahari, menghasilkan suatu sinar infra merah.
• Lampu merkuri, menghasilkan ultra violet.
• Penembakan elektron dalam tabung hampa di keping logam, menghasilkan sinar x.
• Inti atom tidak stabil, menghasilkan sinar gamma.

Contoh Gelombang Elektromagnetik

Contoh gelombang elektromagnetik diantaranya:

1. Gelombang radio

Gelombang radio adalah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentuk ketika objek bermuatan listrik dari gelombang osilator (gelombang pembawa) dimodulasi dengan gelombang audio (ditumpangkan frekuensinya).

Pada frekuensi yang terdapat dalam frekuensi gelombang radio (RF) pada suatu spektrum elektromagnetik, dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan cara osilasi elektrik maupun magnetik.

2. Gelombang Mikro (Micro Wave)

Gelombang Mikro (Micro Wave) adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi super tinggi (Super High Frequency) yaitu diatas 3 GHz (3×109 Hz).

Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut.

Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, makanan menjadi panas dan masak dalam waktu singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam oven microwave.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada radar. Radar digunakan untuk mencari dan menentukan jejak suatu benda dengan gelombang mikro denganfrekuensi sekitar 1010 Hz.

3. Sinar Inframerah (Infra Red)

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio.

Namanya berasal dari bahasa Latin infra, “bawah” merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang.

Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga “order” dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm.

Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop.

4. Cahaya Tampak

Cahaya tampak memiliki spektrum elektromagnetik yang bisa dideteksi. Contohnya penggunaan laser dalam serat optic yaitu pada remote TV dalam mentransmisikan data dalam bentuk energi.

5. Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet akan membuat kulit yang terkena sinar akan sakit, karena sinar tersebut membuat pigmen kulit berubah menjadi hitam.

6. Sinar X

Sinar ini merupakan sinar yang paling sering digunakan pada rumah sakit dan Bandara.

7. Sinar Gamma

Sinar Gamma memiliki frekuensi sangat tinggi dan mempunyai daya tembus paling besar.

Salah satu  penggunaan sinar gama adalah pembangkit tenaga listrik.

Rumus menghitung Gelombang Elektromagnetik

Rumus Gelombang elektromagnetik yang dirumuskan oleh Maxwell adalah sebagai berikut:

Contoh soal dan Pembahasan

Soal 1

Gelombang elektromagnetik dalam sebuah medium mempunyai kelajuan 2,8 x 10⁸ m/s. Apabila permitivitas medium adalah 12,76 x 10^–7 wb/Am, maka berapakah permeabilitas medium tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
c = 2,8 x 10⁸ m/s
ε = 12,76 x 10^–7 wb/Am

Jawaban :

Soal 2

Gelombang elektromagnetik yang merambat pada suatu medium dengan kecepatannya 14 m/s. Berapa besar permeabilitas medium jika permitivitas mediumnya ialah 6 wb/Am?

Jawaban :

c = 1/sqrt (μ ε)
14 = 1/sqrt (μ 6)
μ = 1/142 6
μ = 0.00085 wb/Am

Jadi, permeabilitas mediumnya adalah 0.00085 wb/Am.