Gelombang Elektromagnetik

Kompetensi
Kompetensi Dasar & Indikator
Standar Kompetensi
Memahami konsep dan prinsip gelombang elektromagnetik
Kompetensi Dasar
  1. Mendeskripsikan spektrum gelombang elektromagnetik
  2. Menjelaskan aplikasi gelombang elektromagnetik pada kehidupan sehari-hari
Indikator
  1. Mendeskripsikan spektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan matahari
  2. Mengidentifikasi karakteristik spektrum gelombang elektromagnetik
  3. Menyusun deret gelombang elektromagnetik berdasarkan frekuensi atau panjang gelombang
  4. Mengidentifikasi penggunaan gelombang elektromagnetik dalam komunikasi
  5. Mengidentifikasi penggunaan gelombang elektromagnetik (seperti infra merah, ultra violet, sinar laser, dan lain-lain) dalam kesehatan dan industrri
  6. Menjelaskan perbedaan penggunaan rentang frekuensi pada komunikasi radio, radar, telepon dan lain-lain
Materi
Pendahuluan

Cahaya, microwaves, x-rays, TV dan transmisi radio adalah salah satu jenis dari gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik atau electromagnetic wave adalah perambatan osilasi (getaran) medan listrik dan medan magnet.
Pada tahun 1845 Faraday menemukan bahwa sudut polarisasi dari sebuah sinar cahaya ketika sinar tersebut masuk melewati material pemolarisasi dapat diubah dengan medan magnet. Ini adalah bukti pertama kalau cahaya berhubungan dengan Elektromagnetisme.
Faraday mengusulkan pada tahun 1847 bahwa cahaya adalah getaran elektromagnetik berfrekuensi tinggi yang dapat bertahan walaupun tidak ada medium.
Teori ini diusulkan oleh James Clerk Maxwell pada akhir abad ke-19, menyebut bahwa gelombang cahaya adalah gelombang elektromagnet jadi tidak memerlukan medium untuk merambat. Teori elektromagnet menunjukkan sinar yang kasat mata adalah sebagian daripada spektrum elektromagnet. Teknologi pengantaran radio dicipta berdasarkan teori ini dan masih digunakan.
Konsep Gelombang Elektromagnetik
James Clerk Maxwell (1831-1879), adalah orang pertama yang menghitung besar laju rambatan gelombang elektro-magnet dalam ruang hampa. Cahaya termasuk gelombang elektro-magnetik. Cepat rambat gelombang elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas (ε ) dan permeabilitas ( µ) zat.
εr = permeabilitas relatif
εo = permeabilitas udara
Untuk medium hampa udara, Untuk medium hampa udara, εr dan µr masing-masing sama dengan 1. Cepat rambat gelombang elektromagnetik dengan εo= 8,85 x 10-12 dan µo = 4x 10-7 diperoleh sebesar c = 3 x 108 m/s. Dengan demikian dapat dihitung cepat rambat gelombang elektromagnetik pada suatu medium, jika diketahui permitifitas dan permeabilitas relatifnya.
Hubungan panjang gelombang () dan frekuensi gelombang (f) dinyatakan dengan rumus
C = cepat rambat gelombang
 = panjang gelombang
f = frekuensi
Hubungan antara medan listrik (E), medan magnet (B), dan arah rambatan (c) gelombang elektromagnetik dapat ditentukan dengan menggunakan aturan tangan kiri.


Anda dapat mengklik pilihan untuk mengubah medan magnet dan medan listrik
Contoh Soal :

Karakteristik Gelombang Elektromagnetik
        
Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal yang memiliki sifat:
1. dapat dipantulkan
2. dapat dibiaskan
3. dapat berinterferensi
4. dapat berdifraksi, dan
5. mengalami gejala polarisasi


Pemantulan Gelombang Elektromagnetik
Cahaya yang jatuh pada bidang batas dua bahan mengalami pemantulan dengan sudut pantul yang persis sama dengan sudut datang. Kedua sudut ini diukur dari arah tegak lurus bidang batas medium (atau disebut garis normal).
Dalam hal pemantulan cahaya, terdapat beberapa fenomena
yang menarik untuk kita perhatikan.
  • Bila bahan kedua tidak dapat ditembus oleh cahaya, maka cahaya hanya mengalami pemantulan.
  • Bila bahan kedua dapat ditembus oleh cahaya, maka cahaya mengalami pemantulan dan pembiasan.
  • Bila bahan kedua memiliki indeks bias lebih kecil daripada bahan pertama dan cahaya datang dengan sudut lebih besar daripada sudut kritis, maka cahaya dipantulkan seluruhnya.
Sifat pemantulan cahaya, yaitu sudut datang sama dengan sudut pantul memunculkan fenomena pemantulan yang berbeda antara permukaan batas yang rata dan tidak rata.
  • Bila berkas cahaya sejajar jatuh pada bidang batas yang rata, maka berkas cahaya yang dipantulkan juga sejajar. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan teratur.
  • Bila berkas cahaya sejajar jatuh pada bidang batas yang tidak sejajar (tidak teratur), maka berkas cahaya pantul memiliki arah yang tidak teratur pula. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan bias (difus).

Spektrum Gelombang Elektromagnet
Spektrum Gelombang Elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau energi per foton
Gelombang Radio
                               Gelombang radio memiliki beberapa nama sesuai dengan panjang gelombangnya. Nama–nama gelombang radio tersebut yaitu :
  • Gelombang radio panjang ( λ>103 m)
  • Gelombang radio menengah (102 <λ< 103 m)
  • Gelombang radio pendek (101 <λ< 102 m)
Pada tahun 1901, Guglielmo Marconi berhasil mengirim gelombang radio dengan frekuensi 1 MHz melintasi Samudera Atlantik. Gelombang tersebut merambat mengikuti kelengkungan bumi karena mengalami pemantulan oleh lapisan konduktif di atmosfer, yaitu lapisan ionosfer. Sekarang gelombang radio dipancarkan dari stasiun radio dan televise untuk mengirimkan informasi ke pemirsa.
Pada tahun 1932, Karl Guthe Jansky menyimpulkan bahwa “gangguan gelombang radio” yang seringkali muncul bersumber dari pusat galaksi kita. Dan saat itu merupakan awal kelahiran radio astronomi.
Ada 2 macam cara membawa gelombang radio :
1. Modulasi Amplitudo (AM)
Amplitudo gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan frekuensi tetap.
2. Modulasi Frekuensi (FM)
Frekuensi gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan amplitudo tetap.
Gelombang Mikro (10-3 <λ< 10-1 m)
Pada tahun 1946, Percy Le Baron Spencer mengamati bahwa bongkahan gula yang terdapat di saku celananya meleleh ketika ia sedang bekerja dengan gelombang mikro. Setahun kemudian perusahaannya berhasil membuat dan memasarkan oven microwave pertama.
Selain digunakan untuk oven microwave, gelombang mikro juga digunakan untuk memancarkan sinyal televise dan telepon melalui cakram logam yang dipasang di pemancar – pemancar. Sementara itu, di alam semesta masih terdapat radiasi latar belakang gelombang mikro yang merupakan sisa dari proses ledakan besar (big bang) yang terjadi miliaran tahun lalu.