• Dapat merambat dalam ruang hampa (tidak memerlukan medim merambat)
• Tidak bermuatan listrik
• Merupakan gelombang transversal, yaitu arah getar tegak lurus dengan arah perambatannya
• Arah perambatannya tidak dibelokkan, baik pada medan listrik, maupun medan magnet
• Memiliki sifat umum gelombang, pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), interfrerensi, dan lenturan (difraksi)

Hubungan frekuensi, panjang gelombang, dan kecepatan cahaya

C = λ.f

Keterangan :

• c = kecepatan cahaya (m/s)
• λ = panjang gelombang (m)
• f = frekuensi gelombang (Hz)

Berikut ini Jenis-jenis gelombang elektromagnetik dari frekuensi tinggi ke frekuensi rendah.

1. Sinar Gamma

Sinar gamma merupakan salah satu spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi paling besar atau panjang gelombang terkecil. Frekuensi sinar gamma berada dalam rentang 10²⁰Hz – 10²⁵Hz dan memiliki panjang gelombang 10^-10 m -10^-14m.

Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran diantaranya untuk mengobati penyakit kanker dan mensterilkan peralatan rumah sakit. Selain itu, dapat juga digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.

Bahaya dari sinar gamma yaitu dapat menyebabkan mandul dan kanker jika diserap pada jaringan makhluk hidup secara berlebihan.

Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran diantaranya untuk mengobati penyakit kanker dan mensterilkan peralatan rumah sakit. Selain itu, dapat juga digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.

2. Sinar -X

Sinar X Sinar ini memiliki nama lain yakni sinar rontgen. Merupakan salah satu bentuk dari radiasi elektromedik. Frekuensi sinar x berada dalam rentang 10 Hz-10 Hz memiliki panjang gelombang 10^-8 m -10^-12m.

Sinar x memiliki daya tembus yang sangat luar biasa dibandingkan dengan ultra ungu. Sinar x dapat menembus struktur lunak seperti daging dan kayu. Sinar x ditemukan oleh Wilhelm Rontgen (1823-1923) dengan melakukan uji coba dengan hamburan elektron bertegangan tinggi.

Sinar x digunakan dalam bidang kedokteran, seperti untuk melihat struktur tulang yang terdapat dalam tubuh manusia. Apabila digunakan secara berlebihan pada tubuh akan mengakibatkan kanker dan juga kerusakan kulit serta kerontokan pada rambut.

3. Sinar ultraviolet

Sinar ultraviolet atau cahaya ultra ungu adalah spektrum warna yang memiliki panjang gelombang pendek. Frekuensi sinar ultraviolet berada dalam rentang 10Hz – 10Hz dan memiliki panjang gelombang 4×10^-7m-6×10^-10m.

Cahaya ultra ungu memiliki daya tembus yang jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan warna lainnya. Cahaya ultra ungu mampu menembus kulit manusia dan dapat mengubah struktur sel dalam tubuh. Cahaya ultra ungu juga mampu membentu vitamin D akan tetapi dalam kadar tinggi dapat menimbulkan kanker kulit.

Sinar ultraviolet dgunakan untuk merangsang tubuh manusia untuk memproduksi vitamin D yang diperlukan bagi kesehatan tulang. Paparan sinar ultraviolet yang berlebihan dapat mengakibatkan timbulnya kanker kulit.

4. Sinar tampak

Sinar tampk atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat membantu dalam penglihatan. Sinar tampak terdiri atas tujuh spektrum warna, jika diurutkan dari frekuensi terkecil ke frekuensi terbesar, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

Sinar tampak atau cahaya digunakan sebagai penerangan di malam hari atau ditempati yang gelap. Dampak negatifnya yaitu pada pointer laser apabila sampai mengenai mata akan mengakibatkan kerusakan retina. Sinar tampak atau cahaya digunakan sebagai penerangan di malam hari atau di tempat yang gelap.

Dampak negatif penggunaan laser adalah pointer laser, apabila sampai mengenai mata akan mengakibatkan kerusakan retina.

5. Sinar inframerah

Inframerah merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih panjang di bandingkan dengan cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari gelombang radio. Frekuensi sinar ultrviolet berada dalam rentang 10Hz – 10 Hz dan memiliki panjang gelombang 10^-3m-7×10^-7m. Gelombang inframerah memiliki jangkauan 1000nm dan 1mm.

Sinar inframerah menghasilkan elektron yang ada di dalam molekul-molekul terurai yang telah dipanaskan. Jadi, setiap benda panas tentunya memiliki pancaran gelombang inframerah.

Sinar inframerah dimanfaatkan untuk penginderaan jarak jauh, transfer data ke komputer, dan pengendali jarak jauh (remote control). Radiasi inframerah dapat mengacaukan gelombang otak, menyebabkan sakit kepala, kelelahan, dan hilang memori. Pemakaian handphone bisa menyebabkan kanker otak.

6. Gelombang mikro

Gelombang mikro (microwave) merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang sangat tinggi yaitu 3 GHz (3×109 Hz). Frekuensi sinar ultraviolet berada dalam rentang 20 Hz – 10Hz dan memiliki panjang gelombang 0,3 m – 10⁴m.

Apabila gelombang mikro telah diserap oleh suatu benda, seperti molekul dan atom pada suatu benda akan bergetar sehingga muncul panas. Jika makanan terserap radiasi gelombang mikro, makanan akan menjadi panas dan masaknya pun dalam waktu cepat.

Biasanya, gelombang mikro ini di gunakan sebagai radar. Radar digunakan untuk mencari dan sebagai penentu jejak suatu benda melalui gelombang mikro. Gelombang mikro digunakan untuk komunikasi jarak jauh, radar dan memasak (oven).

Gelombang mikro dapat mengakibatkan orang kehilangan memori, ketidakmampuan belajar, sakit kepala, cepat letih, dan gangguan mikro.

7. Gelombang radio

Gelombang radio terbentuk ketika bunyi atau audio yang berubah menjadi sinyal listrik melalui gelombang osilator (gelombang pembawa). Gelombang radio sebagai alat komunikasi ini ditemukan pertama kali oleh Heinrich Hertz dan digunakan oleh Marconi sebagai media komunikasi.

Frekuensi sinar ultraviolet berada dalam rentang 10Hz – 10 Hz dan memiliki panjang gelombang 10⁴m – 0,1m. Gelombang radio digunakan terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti handphone, televisi, dan radio.

The post 7 Jenis Gelombang Elektromagnetik dan Manfaatnya appeared first on HaloEdukasi.com.

Apa Itu Gelombang Elektromagnetik

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

Jenis gelombang elektromagnetik menyesuaikan pada spektrum gelombang elektromagnetik. Berikut jenis gelombang elektromagnetik:

pengguna list dibawh ini salah, Ini yang tepat, tolong di perbaiki

1. Gelombang Radio
2. Gelombang Mikro
3. Sinar Inframerah
4. Visible Radiation (Cahaya Tampak)
5. Sinar Ultraviolet
6. Sinar-X
7. Sinar Gamma

Sifat Gelombang Elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik merupakan sifat umum dari gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik memiliki beberapa sifat. Berikut sifat gelombang elektromagnetik:

1. Termasuk Gelombang Transversal
2. Merambat Tanpa Medium atau Merambat dalam ruang hampa
3. Mengalami refleksi, refraksi, interferensi, difraksi dan polarisasi
4. Medan magnet dan medan listrik tidak dapat membelokkan arah perambatannya
5. Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi atau berlangsung secara terus-menerus.
6. Gelombang elektromagnetik memiliki kecepatan konstan di ruang hampa
7. Gelombang elektromagnetik dapat mengangkut energi dari satu tempat ke tempat lainnya

Spektrum 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.

Manfaat 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

• Digunakan untuk berbagai jenis sinyal komunikasi seperti radio dan stasiun TV
• Pencitraan satelit ke bumi
• Sumber radar astronomi

2. Gelombang Mikro

• Digunakan untuk alat memasak yaitu microwave
• Berkomunikasi dengan radar
• Mendeteksi jarak, karakteristik objek bergerak dan kecepatan objek

3. Sinar Inframerah

• Para astronom menggunakan spektrum elektromagnetik untuk mempelajari berbagai benda langit yang ada di galaksi Bimasakti
• Mampu menembus debu galaksi sehingga memudahkan untuk mempelajari galaksi bima sakti.

4. Visible Radiation

• Mewakili spektrum matahari untuk menyinari bumi
• Untuk fotosintesis
• Matahari dapat menjadi sumber energi listrik

5. Sinar-X

• Untuk diagnosis medis radiograf
• Untuk quality control atau pengecekan kualitas produk pada manufaktur

6. Sinar Gamma

• Dimanfaatkan dan digunakan untuk radioterapi dalam pengobatan penyakit kanker dan tumor.
• Digunakan untuk memahami struktur membuat radioisotop.
• Untuk alat medis seperti CT-Scan
• Radiasi sinar gamma dalam operasi bedah syaraf
• Mampu membunuh bakteri dan virus

Energi Gelombang Elektromagnetik

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=E_maks sin (k𝑥 -ωt)

B = B_maks sin (k𝑥 -ωt)

E : medan listrik

B : Medan magnetik

The post Gelombang Elektromagnetik: Pengertian, Jenis, Sifat dan Manfaat appeared first on HaloEdukasi.com.

Foton

Sifat dualisme gelombang elektromagnetik menjelaskan bahwa selain memiliki sifat gelombang yang bisa mengalami difraksi (lenturan), interferensi (perpaduan), dan polarisasi (pengutuban), gelombang elektromagnetik juga dapat bertingkah laku sebagai partikel.

Partikel yang terbentuk merupakan paket-paket energi yang disebut foton. Besarnya energi dalam sebuah foton dirumuskan dengan:

E = h.f

yang mana:
E = energi foton (J)
h = konstanta Planck (6,626x10-34 J.det)
f = frekuensi (Hz)

Frekuensi dapat didefinisikan sebagai perbandingan kecepatan terhadap panjang gelombang, sehingga:

E = h(c/λ)

yang mana:
c = kecepatan cahaya (3x108 m/det)
λ = panjang gelombang cahaya (m)

Massa foton yang diam adalah 0, sedangkan momentumnya diperoleh dengan formula sebagai berikut:

p = h/λ

yang mana:
p = momentum foton (kg.m/det)

Sifat cahaya sebagai gelombang elektromagnetik yang bisa bertingkah laku sebagai partikel menimbulkan gejala fotolistrik dan gejala compton.

Gejala Fotolistrik

Fotolistrik adalah gejala terlepasnya elektron suatu logam karena logam tersebut dijatuhi gelombang elektromagnetik. Elektron terlepas dari logam karena ia menyerap energi dari gelombang elektromagnetik tersebut.

Sebuah galvanometer mula-mula menunjukkan pembacaan nol, tetapi begitu katoda disinari oleh gelombang elektromagnetik (misalnya cahaya), jarum galvanometer mulai menunjukkan adanya arus.

Munculnya arus listrik suatu rangkaian disebabkan oleh adanya perpindahan elektron dari katoda ke anoda. Elektron dari katoda bisa berpindah karena adanya pemicu yakni gelombang elektromagnetik tadi sehingga terciptalah arus yang terukur di galvanometer.

Jika frekuensi sinar yang datang diperbesar, maka arus yang timbul pun semakin besar, begitu sebaliknya. Tiap logam berbeda jenis masing-masing mempunyai frekuensi ambang (frekuensi minimum) yang memungkinkan elektron keluar.

Elektron-elektron tersebut telah menyerap energi dari gelombang elektromagnetik yang datang, yang mana besar energinya adalah:

E = h.f

Setiap logam memiliki energi ikat terhadap elektron di dalamnya. Inilah yang disebut energi ambang (W). Apabila energi yang mengikat elektron tersebut sangat kuat, maka elektron tidak mudah lepas. Namun apabila energi dari luar lebih besar daripada energi ikat tersebut maka elektron akan mudah lepas.

Karena logam katoda disinari cahaya, energi gelombang elektromagnetik dipancarkan terhadap katoda sehingga tercipta energi di luar katoda. Energi gelombang elektromagnetik tadi harus lebih besar daripada energi ikat logam terhadap elektron (energi ambang), sehingga elektron bisa lepas.

Ek = h.f - W
W  = h.f0

Terlepasnya elektron itulah yang memunculkan keberadaan energi kinetik (Ek).

Gejala Compton

Ketika X-ray (Sinar X) ditembakkan ke elektron bebas yang diam, maka akan terjadi hamburan X-ray yang mana panjang gelombang hamburan tersebut menjadi lebih besar daripada panjang gelombang sebelumnya. Peristiwa ini disebut dengan gejala Compton, sesuai dengan nama penemunya yakni Arthur H. Compton.

Gambar di bawah ini menunjukkan sketsa terjadinya gejala compton. Sudut θ menunjukkan sudut hambur X-ray. Selisih panjang gelombang sinar tersebut setelah dan sebelum ditembakkan dirumuskan dengan formula berikut:

λ'- λ = [h/(m0.c)] . (1 - cosθ)

yang mana:
h  = Konstanta Planck
m0 = massa diam elektron
c  = kecepatan cahaya 

Gejala compton mendukung pendapat bahwa gelombang elektromagnetik dapat bertingkah laku sebagai partikel, sebab jika gelombang elektromagnetik hanya bersifat sebagai gelombang saja, panjang gelombang X-ray terhambur harus sama dengan panjang gelombang X-ray yang datang.

Contoh Soal

1. Berapa elektron volt (eV) energi foton berkas sinar inframerah dengan panjang gelombang 1000nm dan berapa momentumnya?

  λ = 1000 nm = 10-6 m
  E = h(c/λ) = 6,626x10-34 . (3x108/10-6)
             = 1,9878x10-19 J
  1 eV adalah 1,6x10-19 J, maka
             = 1,9878x10-19/1,6x10-19
             = 1,24 eV
  p = h/λ
    = 6,626x10-34/10-6
    = 6,626x10-28 kg.m/det

2. Berapa kecepatan elektron yang berenergi kinetik sama dengan energi foton dengan panjang gelombang 5000 Angstrom?

  λ = 5000 Å  = 5000x10-10 m = 5x10-7 m
  E = h.(c/λ) = 6,626x10-34.(3x108/5x10-7)
              = 3,976x10-19 J
  E = Ek = 1/2.m.v2
  3,976x10-19 = 1/2.9,1x10-31.v2
           v2 = 8,74x1011
           v = 9,35x105 m/det

3. Berapa % perubahan panjang gelombang Sinar X 0,4 Angstrom yang terhambur 90^o pada gejala compton?

  λ = 0,4 Å = 4x10-11 m
  λ'- λ = [h/(m0.c)] . (1 - cosθ)
        = [6,626x10-34/(9,1x10-31 . 3x108)] . (1 - cos90o)
        = 2,43x10-12 Å
  %  = [(λ'- λ)/λ].100%
     = [2,43x10-12/4x10-11].100%
     = 6,07%

The post Sifat Partikel Cahaya beserta Contoh Soal appeared first on HaloEdukasi.com.

1. Sebutkan sifat-sifat dari gelombang elektromagnetik!
2. Sebutkan spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi besar ke frekuensi yang kecil!
3. Sebutkan spektum cahaya tampak dari panjang gelombang terbesar ke yang terkecil!
4. Sebutkan pembagian kelompok dari gelombang radio!
5. Sebutkan manfaat gelombang mikro!
6. Sebutkan manfaat inframerah!
7. Sebutkan manfaat dan bahaya dari ultraviolet!
8. Apa yang dimaksud dengan benda hitam?
9. Sebutkan tokoh-tokoh yang menjelaskan mengenai radiasi beda hitam!
10. Berilah contoh dalam kehidupan sehari-hari tentang aplikasi konsep radiasi benda hitam!

Pembahasan

1. Sifat-Sifat dari Gelombang Elektromagnetik

• Dapat merambat dalam ruang hampa
• Gelombang transversal
• Mengalami polarisasi
• Refleksi (mengalami pemantulan)
• Refraksi (mengalami pembiasan)
• Mengalami Interferensi
• Merambat dalam arah lurus
• Mengalami difraksi (lenturan/ hamburan)

2. Spektrum Gelombang Elektromagnetik dari Frekuensi Besar ke Kecil

• Sinar Gamma
• Sinar X atau sinar rontgen
• Sinar ultraviolet
• Sinar tampak
• Sinar inframerah
• Gelombang RADAR
• Gelombang TV/ Gelombang mikro
• Gelombang radio

3. Spektrum Cahaya Tampak dari Panjang Gelombang Besar ke Panjang Gelombang Kecil

• Cahaya Ungu
• Cahaya Nila
• Cahaya Biru
• Cahata Hijau
• Cahaya Kuning
• Cahaya Jingga
• Cahaya Merah

4. Kelompok Gelombang Radio

Berdasarkan Rentang Frekuensi:

• Frekuensi rendah (30 kHz – 300 kHz)
• Frekuensi sedang (300 kHz – 3MHz)
• Frekuensi tinggi (3Mhz – 30Mhz)
• Frekuensi sangat tinggi (30Mhz – 300 Mhz)
• Frekuensi ultratinggi (300Mhz – 3GHz)
• Frekuensi super tinggi ( >3Ghz)

Berdasarkan Panjang Gelombang:

• Gelombang panjang (1500 m)
• Gelombang sedang (300 m)
• Gelombang pendek (30 m)
• Gelombang sangat pendek (3 m)
• Gelombang ultrapendek (30 cm)
• Gelombang mikro (3cm)

5. Manfaat dari Gelombang Mikro

• Sistem pemanasan alat (microware)
• Sistem telekomunikasi Wi-fi
• Sistem radar dan navigasi

6. Manfaat dari Inframerah

• Remote televisi
• Transfer data dari satu perangkat ke perangkat lainnya
• Mengatur pH darah agar menjadi darah bersih
• Meningkatkan metabolisme tubuh untuk mengeluarkan racun dalam tubuh
• Alarm keamanan jarak jauh

7. Manfaat dan Bahaya Ultraviolet

Manfaat Ultraviolet:

• Sumber vitamin D
• Membunuh bakteri, virus dan jamur
• Menmbantu proses deteksi makanan
• Fotosintesis
• Meningktkan kemampuan darah dalam menyebarkan oksigen

Bahaya Ultraviolet:

• Penyebab terjadinya kanker kulit apabila ultraviolet memapar tubuh secara berlebihan
• Dapat membakar kulit
• Mempercepat penuaan dini
• Merusak sistem kekebalan tubuh

8. Pengertian benda hitam

Benda hitam adalah benda yang memiliki kemampuan menyerap semua kalor atau mampu memencarkan seluruh energi yang dimilikinya dengan sempurna.

9. Tokoh yang membahas mengenai benda hitam

• Steffan-Boltzman

Hukumnya dituliskan Steffan-Boltzman adalah “Energi yang di radiasikan oleh suatu permukaan benda hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu sebanding dengan luas permukaan dan sebanding dengan pangkat 4 suhu mutlak permukaan benda tersebut”

• Willhem Wien

Gagasan benda hitam yang dibut oleh Willhem Wien dikenal sebagai Hukum pergeseran Wien yang menyatakan bahwa “Panjang gelombang untuk intensitas cahaya maksimum berkurang dengan meningkatnya suhu”

Jika suatu benda hitam dipanaskan dan terus dipanaskan hingga mencapai suhu tinggi, maka warna pijarnya akan berubah dari pijar merah, kuning, hijau, hingga ke biru ungu

• Raylight – Jeans

Raylight – Jeans menjelaskan radiasi termal berdasarkan modus vibrasi (getaran) pada ronggra benda hitam.

• Max Planck

Max Planck menyatakan teori Wien dan Raylight – Jeans yaitu, energi yang diradiasikan benda hitam berlaku untuk semua spektrum Gelombang elektromagnetik.

Energi yang diradiasikan berupa paket-paket energi (diskrit) yang disebut juga dengan kuantum atau foton.

10. Aplikasi benda hitam

• Penggunaan warna pakaian di terik dan malam hari

Penggunaan pakaian merupakan salah satu aplikasi dari benda hitam. Seperti yang kita tahu bahwa ketika kita menggunakan pakaian hitam di terik akan membuat tubuh terasa panas. Hal tersebut dikarenakan warna hitam adalah penyerap kalor yang baik. Sedangkan warna cerah adalah pemancar kalor yang baik.

• Penggunaan termos minuman

Seperti yang kita tahu bahwa permukaan dalam termos dibuat mengkilat. Hal tersebut berfungsi untuk mencegah perpindahan kalor yang berlebih sehingga air yang panas yang berada di dalam termos lebih tahan lama dibandingkan air panas yang tidak menggunakan termos.

• Panel surya

Panel surya menggunakan lapisan luar yang berwarna gelap. Hal tersebut berfungsi agar penyerapan terhadap kalor dapat terjadi secara maksimal. Sehingga perpindahan p-n dapat berlangsung dengan baik.

The post 10 Contoh Soal Radiasi Gelombang Elektromagnetik dan Pembahasannya appeared first on HaloEdukasi.com.

Pengertian Medan Listrik

Medan listrik didefinisikan sebagai gaya listrik per muatan unit. Arah medan dianggap sebagai arah gaya yang diberikan pada muatan uji positif.

Medan listrik secara radial keluar dari muatan positif dan radial ke arah muatan titik negatif.

Medan listrik mengelilingi muatan listrik dan memberi gaya pada muatan lain, menarik atau menolaknya.

Medan listrik diciptakan oleh muatan listrik atau oleh medan magnet. Medan listrik dan medan magnet adalah manifestasi dari gaya elektromagnetik, salah satu dari empat kekuatan fundamental.

Medan listrik penting dalam banyak bidang fisika dan dieksploitasi secara praktis dalam teknologi kelistrikan.

Pada skala atom, medan listrik bertanggung jawab atas gaya tarik menarik antara inti atom dan elektron yang menyatukan atom dan gaya antara atom yang menyebabkan ikatan kimia.

Medan listrik didefinisikan secara matematis sebagai bidang vektor yang menghubungkan ke setiap titik dalam gaya ruang per unit muatan yang diberikan pada muatan uji positif sangat kecil saat diam pada titik tersebut.

Sejarah ditemukannya Medan Listrik

Tahun 1821 Hans Christian Ørsted mempublikasikan fenomena elektromagnetisme.

Dari penemuan tersebut, Faraday kemudian memulai awal penelitiannya yang bertujuan untuk membuat alat yang dapat menghasilkan rotasi elektromagnetik.

Alat yang berhasil diciptakan adalah homopolar motor, pada alat ini terjadi gerakan melingkar terus-menerus yang ditimbulkan oleh gaya lingkaran magnet mengelilingi kabel yang diperpanjang hingga ke dalam genangan merkuri.

Di mana sebelumnya sudah diletakkan sebuah magnet pada genangan tersebut, maka kabel akan berputar mengelilingi magnet apabila dialiri arus listrik dari baterai.

Penemuan inilah yang menjadi dasar dari teknologi elektromagnetik saat ini.

Siapa Penemu Medan Listrik?

Michael Faraday adalah penemu medan listrik yang pada saat itu membuat terobosan baru.

Ia melilitkan dua kumparan kabel yang terpisah dan menemukan bahwa kumparan pertama akan dilalui oleh arus, sedangkan kumparan kedua di aliri arus.

Inilah yang saat ini dikenal sebagai induksi timbal-balik.

Hasil percobaan ini menghasilkan bahwa perubahan pada medan magnet dapat menghasilkan medan listrik yang kemudian dibuat model matematikanya oleh James Clerk Maxwell dan dikenal sebagai Hukum Faraday.

Kuat Medan Listrik

Kuat Medan Listrik merupakan hitungan besaran yang menyatakan gaya coloumb per satuan muatan di suatu titik.

Kuat medan listrik suatu titik didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan listrik di titik tersebut.

Kuat medan listrik dinyatakan dengan lambang E. Kuat medan listrik dipengaruhi oleh besarnya muatan sumber dan jarak benda (muatan yang diuji).

Kuat medan listrik di rumuskan sebagai besarnya gaya Coulomb untuk setiap satuan muatan. Berikut rumusannya :

Keterangan:
E = kuat medan listrik (N/C)
F = gaya coulomb (F)
q = muatan uji (C).

Rumus menghitung Medan Listrik 

Rumus asal dari medan listrik cukup sederhana. Rumusnya : E = F/q. Simbol E merupakan kuat medan listrik.

Satuannya seperti yang telah dijelaskan di awal yaitu N/C. Lalu F merupakan simbol dari gaya coulomb. Sedangkan simbol q merupakan muatan uji.

Jika sudah diketahui rumus gaya coulomb maka ada perubahan rumus dari medan listrik.

F = K.Q.q/r².

Maka persamaan tersebut jika dimasukkan ke rumus akan menjadi

E = K.Q/r²

Dengan penjelasan Q merupakan muatan sumber dan r merupakan jarak muatan uji.

Contoh soal dan Pembahasan

Soal 1

Jika Sebuah muatan uji +25.10⁵ C diletakkan dalam sbuah medan listrik. Apabila gaya yang bekerja pada muatan uji tersebut adalah 0,5 N. Berapa besar medan listrik pada muatan uji tersebut?

F= 0,5 N
q = +25. 10⁵ C

Jawaban :

E = F/q
E = 0,5/25. 105 C
E = 5. 104 / 25 = 2000 N/C

Soal 2

F = 0,6 N
Q = 15 x 10^-5

Jawaban :

E = F/q
E = 0,6 /  15 x 10-5
E = 4000 N/C

Jadi, besar medan listrik pada muatan uji adalah 4000 N/C.

Soal 3

Sepotong pecahan kaca bermassa 5 mg bermuatan 2 μC. Kuat medan listrik yang dibutuhkan untuk menahan agar potongan keca tersebut dapat terapung di udara adalah…

A. 10 V/m
B. 1,8 V/m
C. 25 V/m
D. 100 V/m
E. 19,5 V/m

Jawaban :
Agar potongan kaca terapung di udara, maka:

⇒ Gaya berat = gaya listrik
⇒ W = Fc
⇒ m.g = q.E
⇒ (5 x 10-6)(10) = (2 x 10-6) E
⇒ E = 50/2
⇒ E = 25 V/m

Jawaban : C.

The post Medan Listrik: Pengertian – Rumus dan Contoh Soal appeared first on HaloEdukasi.com.

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.

The post Gelombang Elektromagnetik: Pengertian – Sifat dan Spektrum appeared first on HaloEdukasi.com.