GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK (bahasa Indonesia)

Definisi
Gelombang elektromagnetik adalah salah satu gelombang yang diklasifikasi berdasarkan mediumnya, gelombang elektromagnetik sendiri termasuk kedalam gelombang yang dapat merambat baik melalui medium ataupun vakum (tanpa medium). Medan listrik dan medan magnetik selalu saling tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Oleh karena itulah, gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal, dan dapat mengalami polarisasi(terserapnya sebagian arah getar). Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz. Medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan (menginduksi) medan listrik dalam bentuk arus listrik. Gejala ini dikenal sebagai gejala induksi elektromagnet. Konsep induksi elektromagnet ditemukan secara eksperimen oleh Michael Faraday dan dirumuskan secara lengkap oleh Joseph Henry. Hukum induksi elektromagnet sendiri kemudian dikenal sebagai Hukum Faraday-Henry.

Michael Faraday, penemu induksi elektromagnetik

Persamaan dasar gelombang

Persamaan dasar gelombang elektromagnetik, yaitu:
c=λf
(Cepat rambat = panjang gelombang x frekuensi)
Dengan c=3,0×〖10〗^8 m/s.
Bentuk gelombang elektromagnetik
Bila kita melihat perambatan medan listrik dan medan magnetik satu arah saja, maka gambar medan listrik (yang berwarna merah) dan perubahan medan magnetik (yang berwarna biru) yang menghasilkan gelombang elektromagnetik ditunjukkan pada gambar 1.1. Seperti yang dikatakan diatas bahwa, Medan listrik dan medan magnetik selalu saling tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Oleh karena itulah, gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal, dan dapat mengalami polarisasi(terserapnya sebagian arah getar).

Gambar 1.1 Bentuk gelombang elektromagnetik. Medan listrik selalu tegak lurus dengan Medan magnet dan keduannya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

Sifat – sifat gelombang elektromagnetik
Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama.
Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduannya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang mengalami pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Serta mengalami polarisasi karena termasuk gelombang transversal.
Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yaang ditempuhnya.
Tidak disimpangkan dalam medan listrik maupun medan magnetik karena gelombang elektromagnetik tidak memiliki muatan listrik.
Spektrum gelombang elektromagnetik
Spektrum gelombang elektromagnetik terdiri dari berbagai jenis gelombang elektromagnetik yang dibedakan berdasarkan frekuensi(f) ataupun panjang gelombangnya(λ) yaitu mulai dari gelombang radio sampai sinar gamma. Perhatikan gambar berikut ini,

Gambar 1.2 Spektrum gelombang elektromagnetik
• Gelombang radio
Berdasarkan lebar frekuensi, gelombang radio dibagi menjadi 5 kelompok: Low Frequency (LF), Medium Frequency (MF), High Frequency (HF), Very High Frequency (VHF), dan Ultra High Frequency (UHF) (lihat tabel 1.1). Gelombang radio MF dan HF dapat mencapai tempat yang jauh dari permukaan bumi karena gelombang ini dapat dipantulkan oleh ionosfer yaitu lapisan atmosfer bagian atas. Gelombang LF diserap oleh ionosfer, sedangkan gelombang VHF dan UHF dapat menembus ionosfer, sehingga dapat dimanfaatkan untuk kominikasi jarak jauh dengan menggunakan satelit. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 1.3.

Lebar Frekuensi Panjang Gelombang Digunakan Pada
Low Frequency(LF)
30 kHz – 300 kHz 1500 m Radio gelombang panjang dan komunikasi jarak jauh
Medium Frequency(MF)
300 kHz – 3 MHz 300 m Gelombang medium lokal dan radio jarak jauh
High Frequency(HF)
3 MHz – 30 MHz 30 m Radio gelombang pendek dan komunikasi dan radio amatir
Very High Frequency(VHF)
30 MHz – 300 MHz 3 m Radio FM, polisi, dan pelayanan darurat
Ultrahigh Frequency(UHF)
300 MHz – 3 GHz 30 cm TV ( jalur 4, 5)
Super High Frequency(SHF)
> 3GHz 3 cm Radar, komunikasi satelit, telepon, dan saluran TV
Tabel 1.1 pengelompokkan gelombang radio

Gambar 1.3 VHF & UHF dapat melewati ionosfer sehingga sampai ke satelit, MF & HF tidak dapat melewati ionosfer tapi dipantulkan, sedangkan LF diserap oleh ionosfer.

Di dalam modulator pemancar radio, terjadi penggabungan antara getaran listrik suara dengan getaran gelombang pembawa frekuensi radio sehingga menghasilkan gelombang radio termodulasi. Jika yang diproses di dalamnya adalah amplitudo, maka gelombang yang dihasilakn adalah AM (Amplitude Modulation). Sedangkan, jika yang diproses di dalamnya adalah frekuensi, maka gelombang yang dihasilkan adalah FM (Frequency Modulation). Berikut ini contoh gambar radio Gambar 1.4.

Gambar 1.4 Salah satu contoh alat elektronik yang menggunakan manfaat gelombang elektromagnetik.

• Gelombang mikro
Gelombang mikro (micro waves) dalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi (Super High Frequency(SHF)). Gelombang mikro dihasilkan oleh pelaratan elektronik khusus, misalnya dalam tabung klystron. Gelombang mikro salah satunya dimanfaatkan dalam pemanas microwave.

Gambar 1.5 Cara kerja gelombang mikro pada pemanas microwave.
Radar (Radio Detection and Ranging)

Radar (Radio Detection and Ranging), yang berarti mencari dan menentukan jarak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro (frekuensi ± 〖10〗^10 Hz). Jarak pesawat dari radio ditentukan dengan persamaan :
c =cΔt/2
Angka pembagi 2 muncul karena pulsa gelombang mikro harus menempuh jarak s pergi-pulang. (lihat Gambar 1.6)

Gambar 1.6 Ilustrasi gambar cara kerja radar.

Sinar inframerah
Sinar inframerah memiliki rentang frekuensi 〖10〗^11-〖10〗^14 Hz. Sinar ini dibangkitkan oleh getaran elektron dalam molekul karena benda dipanaskan. Sinar ini dimanfaatkan untuk: terapi fisik(physical therapy), fotografi infra merah untuk keperluan mendiagnosa penyakit.

Gambar 1.7 Fotografi inframerah
Cahaya Tampak

Cahaya tampak adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Berdasarkan dari urutan frekuensi terkecil, cahaya tampak memiliki cahaya Merah, Jingga, Kuning, Hijau, Biru, Nila dan Ungu.

Gambar 1.8 Cahaya tampak

Sinar ultraviolet
Gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan-tumbuhan, dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit. Dan Matahari adalah sumber utama ultraviolet (UV) di permukaan bumi. Gambar 1.9 terdapat cara UV sampai di bumi.

Gambar 1.9 Sinar UV masuk ke bumi.
Sinar – X

Sinar – X dihasilkan oleh elektron – elektron yang berada di bagian dalam kulit elektron atom, atau pancaran yang terjadi karena elektron dengan kelajuan besar menumbuk logam. Sinar – X dapat digunakan untuk memotret kedudukan tulang yang patah.

Gambar 1.10 sinar-x digunakan untuk memotret kedudukan tulang