Pengertian Gelombang Elektromagnetik dan Contoh Soal

Pengertian Gelombang Elektromagnetik dan Contoh Soal

Pengertian Gelombang Elektromagnetik dan Contoh Soal

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.


Pengertian Gelombang Elektromagnetik dan Contoh Soal
Pengertian Gelombang Elektromagnetik dan Contoh Soal

Teori gelombang elektromagnetik pertama kali dikemukakan oleh James Clerk Maxwell (1831–1879). Hipotesis yang dikemukakan oleh Maxwell, mengacu pada tiga aturan dasar listrik-magnet berikut ini.
1.Muatan medan listrik dapat menghasilkan medan listrik disekitarnya,yang besarnya diperlihatkan oleh hukum Coulumb.
2.Arus listrik atau muatan yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet disekitarnya yang besar dan arahnya ditunjukkan oleh hukum Bio-Savart atau hukum Ampere.
3.Perubahan medan magnetik dapat menimbulkan GGL induksi yang dapat menghasilkan medan listrik dengan aturan yang diberikan oleh hukum induksi Faraday.

Berdasarkan aturan tersebut, Maxwell mengemukakan sebuah hipotesis sebagai berikut:

“Karena perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik, maka perubahan medan listrik pun akan dapat menimbulkan perubahan medan magnet”
Hipotesis tersebut digunakan untuk menerangkan terjadinya gelombang elektromagnet.
Menurut Maxwell, ketika terdapat perubahan medan listrik (E), akan terjadi perubahan medan magnetik (B).Perubahan medan magnetik ini akan menimbulkan kembali perubahan medan listrik dan seterusnya. Maxwell menemukan bahwa perubahan medan listrik dan perubahan medan magnetik ini menghasilkan gelombang medan listrik dan gelombang medan magnetik yang dapat merambat di ruang hampa.

Gelombang medan listrik (E) dan medan magnetik (B) inilah yang kemudian dikenal dengan nama gelombang ektromagnetik.
Arah getar dan arah rambat gelombang medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus (dapat dilihat pada Gambar berikut) sehingga gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal.
Ciri-ciri dan Pengertian Gelombang Elektromagnetik
Ciri-ciri dan Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Maxwell menyatakan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan :

Persamaan Kecepatan Gelombang Elektromagnetik
Persamaan Kecepatan Gelombang Elektromagnetik
Dari rumus diatas ternyata kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada permitivitas listrik dan permeabilitas  magnetik  medium. Maka, secara umum persamaan kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik untuk berbagai medium adalah:

persamaan kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik
Persamaan kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik

Contoh soal:

Gelombang elektromagnetik dalam suatu medium memiliki kelajuan 2,8 x 108 m/s.Jika permitivitas medium 12,76 x 10–7 wb/Am, tentukanlah permeabilitas medium tersebut.

Jawaban:

Diketahui:
c = 2,8 x 108 m/s,
ε = 12,76 x 10–7 wb/Am.
Dengan menggunakan Persamaan Maxwell, diperoleh:
Penyelesaian
Penyelesaian

Percobaan Gelombang Elektromagnetik

Sampai akhir hayatnya ternyata Maxwell belum bisa membuktikan hipotesa tentang teori gelombang elektromagnetik. Pada tahun 1887, Heinrich Hertz ilmuwan fisika yang pertama kali menguji hipotesa Maxwell ini dengan kumparan Ruhmkorf seperti ditunjukkan pada Gambar berikut.

Kumparan Ruhmkorf untuk membangkitkan dan mendeteksi gelombang elektromagnetik
Kumparan Ruhmkorf

Jika sakelar S digetarkan maka kumparan Ruhmkorf akan menginduksikan pulsa tegangan pada kedua elektrode bola di sisi A sehingga terjadi percikan api karena adanya pelepasan muatan.
Percikan bunga api di sisi A diikuti percikan bunga api pada kedua elektrode bola di sisi B. Berdasarkan pengamatan ini, disimpulkan terjadi pengiriman tenaga gelombang elektromagnetik dari sisi A (loop pengirim) ke sisi B (loop penerima).

Dalam percobaan-percobaan selanjutnya, Hertz berhasil mengukur kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik ini seperti yang diramalkan oleh Maxwell, yakni 3 x 108 m/s.
Sifat-sifat gelombang elektromagnetik yang didasarkan dari eksperimen adalah sebagai berikut.
1. Merupakan perambatan getaran medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus terhadap arah rambatnya dan termasuk gelombang transversal,
2. Tidak bermuatan listrik sehingga tidak dipengaruhi atau tidak dibelokkan oleh medan listrik atau medan magnet,
3. Tidak bermassa dan tidak dipengaruhi medan gravitasi,
4. Merambat dalam lintasan garis lurus,
5. Dapat merambat di ruang hampa,
6. Dapat mengalami pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, serta polarisasi,
7. Kecepatannya di ruang hampa sebesar 3 x 108 m/s.

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Berbagai jenis gelombang elektromagnetik hanya berbeda dalam frekuensi dan panjang gelombangnya. Hubungan kecepatan perambatan gelombang, frekuensi, dan panjang gelombang dinyatakan sebagai berikut.
c = f x λ
Keterangan:
c = kecepatan perambatan gelombang (m/s)
f = frekuensi gelombang (Hz)
λ = panjang gelombang (m)

Contoh soal :

Sebuah gelombang elektromagnetik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3 x 108 m/s. Jika panjang gelombangnya 30 m, maka tentukan frekuensi gelombang tersebut?

Penyelesaian :
Diketahui :
c = 3 × 108 m/s
λ = 30 m/s
Ditanyakan : f = ... ?

Jawaban:

Pengertian Gelombang Elektromagnetik dan Contoh Soal
Pengertian Gelombang Elektromagnetik dan Contoh Soal

Perbedaan interval/jarak panjang gelombang dan frekuensi gelombang yang disusun secara berurutan disebut spektrum gelombang elektromagnetik.

Spektrum gelombang elektromagnetik diurutkan mulai panjang gelombang paling pendek sampai paling panjang adalah sebagai berikut:

Sinar gamma (γ)

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh. 

Sinar X (rontgen)

Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.   

Sinar ultra violet (UV)

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.

Sinar tampak (cahaya tampak)

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

Sinar infra merah (IR)

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.

Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.

Gelombang radar (gelombang mikro)

Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat Radar (Radio Detection and Ranging) radar berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.

Gelombang televisi

Gelombang televisi mempunyai frekuensi yang lebih tinggi dari gelombang radio. Gelombang televisi ini merambat lurus, tidak dapat dipantulkan oleh lapisan-lapisan atmosfer bumi. Gelombang televisi banyak dipakai dalam bidang komunikasi dan siaran.

Gelombang radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.

Energi Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik membawa energi dalam bentuk medan listrik dan medan magnet. Kita tinjau suatu gelombang elektromagnetik yang menjalar ke arah sumbu x, maka medan listrik dan medan magnet sesaatnya dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.
Energi Gelombang Elektromagnetik
Energi Gelombang Elektromagnetik

Maxwell berhasil menemukan hubungan antara amplitudo medan listrik dan amplitudo medan magnet yaitu:

hubungan antara amplitudo medan listrik dan amplitudo medan magnet
Hubungan antara amplitudo medan listrik dan amplitudo medan magnet

Suatu gelombang elektromagnetik mempunyai medan listrik dan medan magnet, sehingga gelombang elektromagnetik ini juga membawa tenaga atau rapat energi (besar energi per satuan volume).

Rapat energi listrik dinyatakan sebagai berikut:

Rapat Energi Listrik
Rapat Energi Listrik
Rapat Energi Listrik
Rapat Energi Listrik

Ir. Tri Surawan, MSi

"Hendaknya kesibukan kita lebih berfokus pada penyempurnaan penunaian kewajiban-kewajiban kita kepada Tuhan, sebab Dia, Tuhan yang sekaligus Pemberi Rejeki pasti akan membalas penunaian kewajiban tersebut dengan anugrah-Nya yang akan mencukupi kebutuhan kita." my fav words!

DONASI VIA FASAPAY



Share this:

Share this with short URL: Get Short URL loading short url

You Might Also Like:

Disqus
Blogger
Pilih Sistem Komentar Yang Disukai

0 Comment

Add Comment

Suka dengan postingan ini? Silahkan share postingan ini dengan cara klik Tombol SHARE THIS di atas, Terimakasih.


image
How to style text in Disqus comments Top Disqus Commentators
  • To write a bold letter please use <strong></strong> or <b></b>.
  • To write a italic letter please use <em></em> or <i></i>.
  • To write a underline letter please use <u></u>.
  • To write a strikethrought letter please use <strike></strike>.
  • To write HTML code, please use <code></code> or <pre></pre> or <pre><code></code></pre>.
    And use parse tool below to easy get the style.
Show Parser Box

How to get ID DISQUS - http://disq.us/p/[ID DISQUS] - lihat di sini

strong em u strike
pre code pre code spoiler
embed

Like Anton Cabon? Keep us running by whitelisting Antoncabon in your ad blocker.

This is how to whitelisting Antoncabon in your ad blocker.

Thank you!

×
×
×