Informasi dan Tips – informasitips.com

Gelombang Elektromagnetik

informasitips.com – Apabila suatu saat seorang pecinta alam terpesona melihat keindahan alam sekitar, sebetulnya jiwanya saat itu sedang mencerna semua informasi yang ia dapatkan dari lingkungan. Mencerna semua yang ia lihat, hijaunya daun-daun dan birunya langit. Mencerna semua yang ia dengar, desiran halus angin sejuk, kicauan burung di pepohonan. Tetapi pernahkah kita berpikir bagaimana semua informasi itu sampai kepada kita?

Informasi selalu dikirimkan dalam bentuk energi. Di alam ini hanya ada dua cara pengiriman energi, yaitu menggunakan materi atau gelombang. Orang mengirim kabar dengan surat (materi) atau dengan radio (gelombang). Secara ilmiah semua makhluk dilengkapi dengan alat penerima informasi dari lingkungannya, yaitu alat indera. Kita punya mata untuk menangkap semua sinyal dalam bentuk cahaya yang bersifat gelombang. Kita punya telinga untuk menangkap semua berita dalam bentuk bunyi yang juga bersifat gelombang. Bahkan kita punya pita suara untuk berkomunikasi dengan dunia luar juga dengan menggunkan gelombang.

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi tidak ketinggalan ikut meramaikan suasana, alat pengirim dan penerima informasi semakin banyak jenisnya. Semua alat itu pada prinsipnya sama cara kerjanya, mengirim atau menerima gelombang. Memang kalau dipikir-pikir semua makhluk dimuka bumi ini hidup dalam lautan gelombang. Sinar matahari, sinar kosmis yang setiap saat menghujani bumi, bunyi-bunyi yang bising di jalanan, sampai gelombang radio dari pemancar seluruh dunia, berkelebatan tak henti-hentinya di depan setiap makhluk di bumi ini. Sayangnya, hanya sedikit gejala gelombang yang betul-betul kelihatan, seperti gelombang laut, atau gelombang diam yang terjadi pada senar gitar. Tentu saja watak-watak gelombang baik yang kelihatan maupun yang tidak adalah sama. Jadi tidak perlu dipusingkan bagaimana menjelaskan hal-hal yang tidak kelihatan.

Spektrum gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang dalam perambatannya tidak memerlukan medium. Jika kita akan mempelajari tentang gelombang elektromagnetik, maka kita memulai dengan membahas hokum Maxwell, dimana hukum Maxwell merupakan landasan bagi pemahaman konsep hubungan antara medan listrik dan medan magnetik. Setelah itu kita akan membahas percobaan Hertz yang membuktikan adanya gelombang elektromagnetik seperti yang diramalkan oleh Maxwell. Penemuan gelombang elektromagnetik ini telah membuka jalan bagi penemuan teknologi komunikasi seperti radar, televisi, dan radio.

Teori Maxwell tentang gelombang elektromagnetik, gejala-gejala kelistrikan dan kemagnetan erat hubungannya satu sama lain. Hal ini tampak pada gejala-gejala sebagai berikut :

  1. Muatan listrik dapat menghasilkan medan listrik disekitarnya, yang besarnya diperlihatkan oleh hukum Coulomb.
  2. Arus listrik atau muatan yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet di sekitarnya yang besar dan arahnya ditunjukkan oleh hukum Bio-Savart atau hokum ampere.
  3. Perubahan medan magnetik dapat menimbulkan GGL induksi yang dapat menghasilkan medan listrik dengan aturan yang diberikan oleh hukum induksi Faraday.
Dua buah isolator bermuatan digetarkan menghasilkan gelombang elektromagnetik

Dua buah isolator bermuatan digetarkan menghasilkan gelombang elektromagnetik

James Clark Maxwell (1831 – 1879), seorang ahli fisika asal Scotlandia menelusuri masalah ini lebih dalam. Jika Faraday menemukan bahwa perubahan medan magnetik haruslah menghasilkan medan magnet, maka menurut Maxwell, perubahan medan listrik haruslah menghasilkan medan magnetik. Berdasarkan anggapan itulah pada tahun 1864 Maxwell mengemukakan suatu hipotesis : karena perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik, maka sebaliknya, perubahan medan listrik pun akan dapat menimbulkan medan magnet.

Jalan pikiran Maxwell dapat dijelaskan dengan gambar berikut :

Perambatan gelombang elektromagnetik pada sumbu x

Gambar 2. Perambatan gelombang elektromagnetik pada sumbu x

Kedua bola isolator yang bermuatan listrik digetarkan pada pegas untuk menimbulkan perubahan medan magnet dan medan listrik sehingga dipancarkanlah gelombang elektromagnetik.

Bila kita melihat perambatan medan listrik dan medan magnetik pada satu arah tertentu, maka gelombang elektromagnetik ditunjukkan seperti Gambar 2 . Medan listrik dan medan magnetik selalu saling tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang. Jadi, gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.
Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik ditentukan oleh permeabilitas vakum μ_0 dan permitivitas vakum ε_0 sesuai dengan hubungan :

Hubungan cepat rambat gelombang elektromagnetik dengan permeabilitas vakum dan permitivitas vakum

Dengan memasukkan nilai μ= 4π x 10-7 Wb/Am dan ε_0= 8,85 x 10-12 C/Nm2 ke persamaan di atas, diperoleh c = 2,998 x 108 m/s.

Karena cepat rambat gelombang elektromagnetik ini tepat sama dengan cepat rambat cahaya dalam vakum, maka disimpulkan bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik.


Percobaan Hertz tentang gelombang elektromagnetik, Maxwell belum dapat membuktikan hipotesisnya semasa hidupnya. Orang yang pertama kali menguji hipotesa Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik ini adalah Heinrich Hertz pada tahun 1887. Hertz menggunakan peralatan dengan rangkaian seperti pada gambar di bawah ini.

Diagram skematik peralatan Hertz untuk membangkitkan dan mendeteksi gelombang elektromagnetik

Diagram skematik peralatan Hertz untuk membangkitkan dan mendeteksi gelombang elektromagnetik

Dengan menggetarkan sakelar S, kumparan Ruhmkorf akan menginduksikan pulsa tegangan pada kedua elektroda bola di sisi A sehingga terjadi percikan bunga api karena adanya pelepasan muatan. Ternyata kedua elektroda pada loop kawat kedua di sisi B juga menampakkan percikan bunga api. Ini berarti terjadi pemindahan energy gelombang elektromagnetik dari sisi A yang berfungsi sebagai loop pengirim ke sisi B yang berfungsi sebagai penerima.

Dalam percobaan-percobaan yang dilakukannya, Hertz juga berhasil mengukur bahwa radiasi gelombang elektromagnetik frekuensi radio (100 MHz) yang dibangkitakn memiliki kecepatan rambat sesuai dengan nilai yang diramalkan oleh Maxwell. Di samping ini, eksperimen Hertz ini juga menunjukkan sifat-sifat gelombang dari cahaya, yaitu pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan polarisasi. Dengan demikian, hipotesis Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik telah terbukti kebenarannya melalui eksperimen Hertz. Untuk menghargai jasa beliau, satuan frekuensi dalam SI ditetapkan dalam Hertz (Hz).

Berdasarkan uraian di atas, dapat ditulis beberapa sifat gelombang elektromagnetik sebagai berikut :
1. Dapat merambat dalam ruang hampa
2. Merupakan gelombang transversal
3. Dapat mengalami polarisasi
4. Dapat mengalami pemantulan (refleksi)
5. Dapat mengalami pembiasan (refraksi)
6. Dapat mengalami interferensi
7. Dapat mengalami lenturan atau hamburan (difraksi)
8. Merambat dalam arah lurus

Rentang spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang elektromagnetik terdiri dari bermacam-macam gelombang yang berbeda frekuensi dan panjang gelombangnya, tetapi kecepatannya di ruang hampa adalah sama, yaitu c = 3 x 108 m/s. Urutan spectrum gelombang elektromagnetik diurutkan mulai dari frekuensi terkecil hingga frekuensi terbesar adalah:

1. Gelombang radio
2. Gelombang televisi
3. Gelombang mikro (radar)
4. Sinar inframerah
5. Sinar tampak (cahaya)
6. Sinar ultraviolet
7. Sinar – X
8. Sinar gamma

Rentang spektrum gelombang elektromagnetik ditunjukkan pada gambar berikut:

Rentang spketrum gelombang elektromagnetik

Rentang spketrum gelombang elektromagnetik

Hubungan antara frekuensi f, panjang gelombang λ, dan cepat rambat gelombang elektromagnetik c adalah c = f λ

Energi gelombang elektromagnetik, seperti semua jenis gelombang, gelombang elektromagnetik dapat membawa energi dari satu tempat ke tempat lain. Cahaya dari suatu bohlam lampu dan panas yang diradiasikan oleh api merupakan contoh energi yang mengalir dengan bantuan gelombang elektromagnetik. Aliran energi dalam gelombang elektromagnetik biasanya dinyatakan dalam suku laju energi yang mengalir persatuan luas atau sama dengan daya persatuan luas. Besar dan arah yang menyatakan aliran energi ini dinyatakan dalam bentuk vektor yang dinamakan vektor penunjuk S (pointing vector), yang didefinisikan sebagai:

Densitas energi yang dibungkan dengan medan listrik dan medan magnet

Vektor S E dan BVektor E dan B menyatakan medan listrik dan medan magnetik pada suatu tertentu dalam ruang dan S menyatakan vektor penunjuk pada titik tersebut. Arah vektor penunjuk yang menunjukkan arah rambat gelombang dapat dicari dengan kaidah tangan kanan

Copyright secured by Digiprove © 2012

Related Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

JOIN US ON

NEWSLETTER

Mau berlangganan artikel Kami? Tulis Email Anda pada form di bawah ini.

Cek Email Anda setelahnya untuk mengaktifkan layanan newsletter. Terimakasih