Beritamu.co.id – Gelombang elektromagnetik sangatlah dekat dengan kehidupan sehari-hari manusia. Gelombang ini banyak diaplikasikan dalam berbagai kebutuhan sehari-hari yang sangat membantu manusia. Mulai dari kebutuhan alat komunikasi, rumah tangga, pekerjaan, kesehatan, dan bidang lainnya.
Besarnya manfaat gelombang elektromagnetik banyak dirasakan hingga sekarang karena dapat memberi kemudahan dalam berbagai aspek kehidupan. Namun, gelombang elektromagnetik juga bisa berdampak sangat berbahaya dalam kondisi tertentu. Pembahasan gelombang elektromagnetik pun terdiri dari banyak hal mulai dari pengertian, ciri-ciri, sifat, manfaat, jeni-jenis, dan lain sebagainya.
Pengertian Gelombang Elektromagnetik
Pengertian gelombang elektromagnetik sendiri merupakan suatu gelombang yang dapat memancarkan gelombangnya tanpa menggunakan media rambat seperti halnya radiasi. Gelombang yang juga dikenal dengan nama radiasi elektromagnetik ini dapat membawa muatan energi listrik dan magnet yang kemudian disebut sebagai elektromagnetik.
Melalui gelombang ini, terdapat energi yang merambat melalui sejumlah karakter yang dapat diukur seperti amplitudo, frekuensi, panjang gelombang dan kecepatan. Berikut ini penjelasan dari masing-masing karakter tersebut, yaitu:
Amplitude (Amplitudo) merupakan tinggi gelombang
Wavelength (Panjang Gelombang) merupakan jarak antara dua puncak
Frekuensi merupakan jumlah gelombang yang melewati suatu titik dalam satuan waktu tertentu dan tergantung dari kecepatan gelombang merambat
Kecepatan merupakan konstan atau kecepatan cahaya yang berbanding terbalik dengan frekuensi
Dalam teorinya, keempat karakter tersebut memiliki hubungan sebagai berikut:
Semakin panjang gelombang, maka frekuensinya semakin rendah
Semakin pendek gelombang, maka frekuensinya semakin tinggi
Semakin tinggi level suatu energi, maka panjang gelombangnya semakin rendah dan semakin tinggi frekuensinya
Sifat Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik memiliki sifat dan ciri tertentu yang membedakannya dengan gelombang lainnya. Gelombang ini memiliki sifat yang mirip dengan gelombang transversal dan dapat dilihat pada ilustrasi gambar sebagai berikut.
Dari gambar tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa sifat-sifat gelombang elektromagnetik di antaranya adalah:
Terjadinya perubahan medan listrik dan medan magnet pada waktu bersamaan sehingga keduanya memiliki harga minimum dan maksimum pada tempat dan waktu yang sama
Arah medan magnetik dan medan listrik saling tegak lurus terhadap arah rambat gelombang
Memiliki perbandingan yang lurus antara besarnya magnet dengan kuat medan listrik yang dinyatakan dalam hubungan E (medan listrik) = c (kecepatan gelombang) x B (medan magnet)
Tidak membutuhkan media perambat untuk mengalirkan gelombangnya
Mengusung energi yang sama dengan besar frekuensi gelombang namun tidak mengusung massa
Dibedakan ke dalam beberapa golongan tertentu tergantung pada panjang gelombang dan frekuensi
Sifat listrik dan magnet medium mempengaruhi cepat rambat gelombang elektromagnetik yang dinyatakan dalam hubungan C (cepat rambat cahaya 3.108 m/s) = λ (panjang gelombang) x F (frekuensi)
Mengalami peristiwa pembiasan, pemantulan, difraksi, interfensi, dan polarisasi.
Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Pengertian spektrum elektromagnetik merupakan susunan bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan interval frekuensi dan panjang gelombangnya. Gelombang elektromagnetik sendiri mencakup gelombang radio, cahaya, sinar X, mikro gelombang, sinar gamma, dan lain sebagainya. Ilustrasi spektrum gelombang ini bisa dilihat pada gambar berikut.
Dari gambar tersebut, bisa diambil kesimpulan dan diketahui bahwa beberapa susunan gelombang tersebut bisa diurutkan berdasarkan kategori berikut:
Barisan dari frekuensi terbesar menuju frekuensi terkecil atau panjang gelombang terkecil menuju panjang gelombang terbesar
Sinnar gamma – sinar X – sinar ultraviolet (cahaya matahari) – sinar tampak – sinar inframerah – gelombang RADAR – gelombang TV – gelombang radio.
Barisan frekuensi cahaya yang terlihat dari yang kecil menuju yang besar
Cahaya merah – cahaya jingga – cahaya kuning – cahaya hijau – cahaya biru – cahaya nila – cahaya ungu.
Besarnya rentang panjang gelombang
Gelombang RADAR (sekitar 1010 Hz) – sinar infrared (1011 – 1014 Hz) – sinar ultraviolet (1015 – 1016 Hz) – sinar X/rontgen (1016 – 1020 Hz) – sinar gamma (1020 – 1025 Hz).
Teori Percobaan Gelombang Elektromagnetik
Energi elektromagnetik yang dilepaskan atau yang memancar akan berada pada level yang berbeda-beda. Beberapa ahli mengungkapkan teori percobaan gelombang elektromagnetik seperti berikut:
Christian Huygens (1629 – 1695)
Ilmuwan berkebangsaan Belanda ini menyatakan bahwa pada dasarnya cahaya adalah sama dengan bunyi dan berbentuk gelombang. Teori Huygens sangat tepat dalam menjelaskan peristiwa pemantulan, pembiasan, interfensi, dan difraksi cahaya. Namun, memiliki kesulitan untuk menjelaskan cahaya yang memiliki sifat merambat lurus.
James Clerk Maxwell (1873)
James Clerk Maxwell merupakan ilmuwan berkebangsaan Inggris yang pertama kali menjelaskan tentang teori perambatan gelombang elektromagnetik. Teori tersebut ditulis dalam buku Royal Society tentang teori dinamika medan eletromagnetik.
Maxwell berpendapat bahwa cepat rambat gelombang elektromagnetik adalah sama dengan rambat cahaya yaitu 3 x 108 m/s. Maxwell pun menyimpulkan bahwa gelombang elektromagnetik adalah cahaya dan menurutnya perubahan medan listrik bisa menghasilkan medan magnet.
Selain itu, terdapat beberapa hukum yang menyatakan tiga aturan gejala kelistrikan yaitu:
Hukum Coulomb menyatakan bahwa muatan listrik dapat menghasilkan medan listrik yang kuat.
Hukum Biot-Savart menyatakan bahwa arus atau aliran muatan listrik dapat menghasilkan medan magnet di sekitarnya.
Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik yang dinyatakan dalam notasi E.
Jenis-jenis Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik sendiri terdiri dari beberapa macam, di antaranya adalah sebagai berikut:
Gelombang radio
Gelombang jenis ini terbentuk ketika ada objek yang bermuatan listrik dari gelombang pembawa yang dimodulasi dengan gelombang audio. Gelombang radio memiliki panjang gelombang yang paling panjang dan frekuensi yang paling kecil serta berada dalam rentang yang luas antaran Hz hingga gigahertz.
Dalam kehidupan sehari-hari gelombang radio banyak digunakan untuk kebutuhan sistem telekomunikasi dan hiburan. Contohnya untuk jaringan seluler, radio, siaran televisi, dan lain sebagainya. Gelombang radio digunakan sebagai pembawa sinyal informasi yang terdiri dari antena penerima dan antena pemancar.
Microwave (Gelombang Mikro)
Gelombang ini memiliki frekuensi super tinggi hingga di atas 3 Ghz (3 x 109 Hz) yang dapat menimbulkan efek pemanasan pada suatu benda yagn menyerapnya. Konsep ini kemudian dimanfaatkan untuk pembuatan oven microwave serta dimanfaatkan pada radar untuk mencari dan menentukan jejak suatu benda.
Infra Red (Sinar Inframerah)
Tentu banyak yang tidak asing dengan istilah infra red ini karena dulunya banyak digunakan untuk transfer file berupa foto maupun video dari satu smartphone ke smartphone lainnya. Sinar ini memiliki panjang gelombang yang lebih pendek dibandingkan gelombang radio dan lebih panjang dibandingkan cahaya tampak.
Panjang gelombang sinar inframerah berkisar antara 700 nm dan 1 mmdan memiliki jangkauan tiga “order”. Jenis sinar ini ditemukan oleh Sir William Herschell ketika sedang mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam teleskop.
Cahaya Tampak
Cahaya Tampak merupakan jenis gelombang elektromagnetik yang sangat dekat, dapat dilihat langsung tanpa alat, dan dapat membantu penglihatan mata. Sinar tampak ini membuat mata manusia bisa terbantu untuk melihat dengan jelas benda-benda di sekeliling termasuk membantu dalam membedakan macam-macam warna.
Ultraviolet (Sinar Matahari)
Jenis gelombang elektromagnetik ini memiliki frekuensi antara 1015 Hz – 1016 Hz dalam panjang gelombang 10-8m – 10-7m yang dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Sinar ultraviolet dapat digunakan dalam teknik spektroskopi untuk mengetahui unsur-unsur dalam suatu bahan, membunuh mikroorganisme, dan membantu pertumbuhan tubuh manusia.
Rontgen (Sinar X)
Sinar X tidak asing lagi di dunia kesehatan dan sering digunakan dalam bidang radiologi untuk memotret organ dalam tubuh. Jenis gelombang elektromagnetik ini memiliki daya tembus yang cukup kuat dan tebal seperti buku, kayu, dan bahkan plat logam. Panjang gelombangnya berkisar 1011 m hingga 108 m.
Sinar X memiliki sifat di antaranya merambat lurus, dapat menembus logam tipis, dapat menghitamkan plat film, dan dapat mengionkan gas karena memiliki energi yang tinggi. Selain itu, sinar X memiliki karakter tidak dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik, dapat dipancarkan ketika sinar katoda menumbuk logam dan mengeluarkan elektron foto dari permukaan logam tersebut.
Sinar Gamma
Gelombang pada sinar gamma memiliki energi yang besar hingga dapat menembus logam dan beton dengan panjang gelombangnya mencapai 1010 m hingga 1013 m. Jenis gelombang elektromagnetik ini merupakan yang berfrekuensi terbesar dengan bentuk radioaktif yang dikeluarkan dair inti atom tertentu.
Sinar gamma dapat digunakan dalam teknik elektromagnetik untuk mendeteksi objek di dalam tanah dan mengevaluasi ke dalam objek tersebut. Sinar ini sangat berbahaya terutama jika dilepaskan oleh reaksi nuklir karena dapat membunuh sel hidup.
Manfaat Gelombang Elektromagnetik
Teori gelombang elektromagnetik banyak dimanfaatkan dalam berbagai jenis alat yang kini sangat bermanfaat untuk kehidupan manusia di berbagai bidang. Pemanfaatan gelombang elektromagnetik ini bisa tergantung pada jenis gelombang dan panjang gelombang yang menyebabkan perilaku gelombang menjadi relatif berbeda.
Berikut ini beberapa contoh pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya:
Sinar X atau rontgen untuk melihat organ dalam tubuh seperti tulang, paru-paru, ginjal, usus, dan organ dalam lainnya sebagai acuan untuk mendiagnosa pasien.
Sinar X digunakan untuk melihat isi tas/koper penumpang tanpa harus membuka tas tersebut sehingga mempercepat proses antrian di bandara penerbangan.
Pemanfaatan sinar X dalam ilmu fisika untuk mempelajari pola-pola difraksi pada struktur atom suatu bahan yang nantinya digunakan untuk menentukan struktur bahan tersebut.
Pemanfaatan gelombang mikro sebagai mekanisme dalam memanggang di oven microwave.
Penggunaan sinar inframerah pada remote untuk memudahkan mentransmisikan data tanpa kabel.
Pemanfaatan gelombang radio untuk mentransmisikan sinyal dengan jarak yang sangat jauh dan biasanya digunakan oleh radio, stasiun televisi, sinyal komunikasi, dan lain sebagainya.
Pembuatan teleskop satelit inframerah (Space Infrared Telescope Facility) yang dipasang di orbit untuk menghasilkan gambar-gambar foto alam semesta.
Menangkap energi cahaya matahari dengan menggunakan solar sel yang merupakan komponen dari bahan semikonduktor yang dapat menangkap energi panas. Energi panas gelombang elektromagnetik dari matahari dari matahari tersebut kemudian diubah menjadi energi listrik.
Dampak Gelombang Elektromagnetik
Selain memberi banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari, radiasi elektromagnetik juga dapat memicu reaksi kimiawi yang berbahaya. Dampak negatif dan bahaya dari gelombang elektromagnetik, di antaranya adalah:
Menyebabkan pertumbuhan berbagai jenis tanaman menjadi lambat dan bahkan kerdil akibat radiasi gelombang pendek atau UV B.
Menimbulkan efek stress pada kimia syaraf otak yang diakibatkan oleh pulsa microwaves.
Menyebabkan kulit manusia tersengat, merubah molekul DNA, dan memicu kanker kulit jika terjadi lubang ozon yang mengakibatkan radiasi UV B dapat menembus permukaan bumi.
Menyebabkan sakit kepala, kelelahan, hilang memori, dan memicu kanker otak yang diakibatkan oleh radiasi HP yang berlebihan.
Pemaparan berlebihan terhadap sinar UV dapat mengakibatkan sebagian besar garis-garis wajah menjadi bekerut dan keriput.
Sinar gamma dapat menyebabkan kemandulan.
Menyebabkan kerusakan pada sel/jaringan hidup manusia akibat terpapar sinar X secara berlebihan.
Rumus dan Contoh Soal Gelombang Elektromagnetik
Cepat rambat gelombang elektromagnetik dinyatakan dalam rumus sebagai berikut:
Keterangan:
c = laju perambatan dalam mediumµ = permitivitas medium
ɛ = permeabilitas mediumM
Contoh soal:
Suatu gelombang elektromagnetik memiliki kelajuan 2,8 x 108 m/s dalam suatu medium tertentu. Tentukanlah permeabilitas medium tersebut jika permitivitas mediumnya adalah 12,76 x 10-7 wb/Am!
Jawaban:
c = 2.8 x 108 m/sɛ = 12.76 x 10-7 wb/Am
µ = ?
µ = 1 / c2 . ɛ
= 1/ (2.8 x 108)2 (12.76 x 10-7)
= 2.7 x 10-3 wb/Am
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, gelombang elektromagnetik kini banyak dimanfaatkan untuk hal-hal yang sangat membantu dalam kehidupan sehari-hari. Banyak aspek-aspek dalam kehidupan manusia yang bisa dikerjakan dengan lebih efektif dan efisien.
Tak jarang bahkan banyak yang sudah ketergantungan dengan adanya gelombang elektromagnetik. Mulai dari untuk kebutuhan rumah tangga, hiburan, komunikasi, kesehatan, dan pekerjaan. Namun, dalam penggunaannya harus tetap memperhatikan kapasitas dan ambang batas seberapa jauh gelombang tersebut bisa dimanfaatkan. Jika berlebihan, maka akan menimbulkan efek berbahaya.
