1. Gelombang dapat mengalami
pemantulan
Semua gelombang dapat dipantulkan
jika mengenai penghalang. Contohnya seperti gelombang stationer pada tali.
Gelombang datang dapat dipantulkan oleh penghalang. Contoh lain kalian mungkin
sering mendengar gema yaitu pantulan gelombang bunyi. Gema dapat terjadi di
gedung-gedung atau saat berekreasi ke dekat tebing.
2. Gelombang dapat mengalami
pembiasan
Pembiasan dapat diartikan sebagai
pembelokan gelombang yang melalui batas dua medium yang berbeda. Pada pembiasan
ini akan terjadi perubahan cepat rambat, panjang gelombang dan arah. Sedangkan
frekuensinya tetap.
3. Gelombang dapat mengalami
pemantulan
Interferensi adalah perpaduan dua
gelombang atau lebih. Jika dua gelombang dipadukan maka akan terjadi dua
kemungkinan yang khusus, yaitu saling menguatkan dan saling melemahkan.
Interferensi saling menguatkan disebut interferensi kontruktif dan terpenuhi
jika kedua gelombang sefase. Interferensi saling melemahkan disebut
interferensi distruktif dan terpenuhi jika kedua gelombang berlawanan fase.
4. Gelombang dapat mengalami
difraksi
Difraksi disebut juga pelenturan
yaitu gejala gelombang yang melentur saat melalui lubang kecil sehingga mirip
sumber baru. Perhatikan Gambar 1.
|
Gambar
1. Defraksi gelombang air.
|
Gelombang air dapat melalui celah
sempit membentuk gelombang baru.
1. Pemantulan (refleksi) Gelombang
Pemantulan (refleksi) adalah
peristiwa pengembalian seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau
gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua medium.
Suatu garis atau permukaan dalam medium dua atau tiga dimensi yang dilewati
gelombang disebut muka gelombang. Muka gelombang ini merupakan tempat kedudukan
titik-titik yang mengalami gangguan dengan fase yang sama, biasanya tegak lurus
arah gelombang dan dapat mempunyai bentuk, misalnya muka gelombang melingkar
dan muka gelombang lurus, seperti yang terlihat pada Gambar 2.
|
Gambar
2. Muka gelombang a. Gelombang melingkar b. Gelombang datar.
|
Pada jarak yang sangat jauh dari
suatu sumber dalam medium yang seragam, muka gelombang merupakan bagian-bagian
kecil dari bola dengan jari-jari yang sangat besar, sehingga dapat dianggap
sebagai bidang datar. Misalnya, muka gelombang sinar matahari, yang tiba di
Bumi merupakan bidang datar.
|
Gambar
3. Pemnatulan gelombang oleh bidang.
|
Pada peristiwa pemantulan, seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 3, berlaku suatu hukum yang berbunyi:
a. sinar datang, sinar pantul, dan
garis normal terhadap bidang batas pemantul pada titik jatuh, semuanya berada
dalam satu bidang,
b. sudut datang (θi) sama dengan
sudut pantul (θr).
Hukum tersebut dinamakan “Hukum Pemantulan”.
2. Pembiasan (Refraksi Gelombang)
Perubahan arah gelombang saat
gelombang masuk ke medium baru yang mengakibatkan gelombang bergerak dengan
kelajuan yang berbeda disebut pembiasan. Pada pembiasan terjadi perubahan laju
perambatan. Panjang gelombangnya bertambah atau berkurang sesuai dengan
perubahan kelajuannya, tetapi tidak ada perubahan frekuensi. Peristiwa ini
ditunjukkan pada Gambar 4.
|
Gambar
4. Pembiasan gelombang.
|
Pada gambar tersebut kecepatan
gelombang pada medium 2 lebih kecil daripada medium 1. Dalam hal ini, arah
gelombang membelok sehingga perambatannya lebih hampir tegak lurus terhadap
batas. Jadi, sudut pembiasan (θ2), lebih kecil daripada sudut datang
(θ1).
Gelombang yang datang dari medium 1
ke medium 2 mengalami perlambatan. Muka gelombang A, pada waktu yang sama t di
mana A1 merambat sejauh l1 = v1t,
terlihat bahwa A2 merambat sejauh l2 = v2t.
Kedua segitiga yang digambarkan memiliki sisi sama yaitu a. Sehingga:
sin θ1 = l1/a
= v1t/a dan sin θ2 = l2/a = v2t/a
Dari kedua persamaan tersebut
diperoleh:
(sin θ1/sin θ2)
= v1/v2...........................................................
(1)
Perbandingan v1/v2 menyatakan
indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1, n, sehingga:
n = n2/n1 ................................................................
(2)
Dari persamaan (1) dan (2) akan
diperoleh:
sin θ1/sin θ2
= n
(sin θ1/sin θ2)
= (n2/n1) .......................................................
(3)
atau
n1.sin θ1 = n2.θ2 ........................................
(4)
Persamaan (4) merupakan pernyataan
Hukum Snellius.
3. Difraksi Gelombang
Difraksi merupakan peristiwa
penyebaran atau pembelokan gelombang pada saat gelombang tersebut melintas
melalui bukaan atau mengelilingi ujung penghalang. Besarnya difraksi bergantung
pada ukuran penghalang dan panjang gelombang, seperti pada Gambar 5.
|
Gambar
5. Difraksi gelombang, a. Pada celah lebar. b. Pada celah sempit.
|
Makin kecil panghalang dibandingkan
panjang gelombang dari gelombang itu, makin besar pembelokannya.
4. Interferensi Gelombang
Interaksi antara dua gerakan
gelombang atau lebih yang mempengaruhi suatu bagian medium yang sama sehingga
gangguan sesaat pada gelombang paduan merupakan jumlah vektor gangguan-gangguan
sesaat pada masing-masing gelombang merupakan penjelasan fenomena interferensi.
Interferensi terjadi pada dua gelombang koheren, yaitu gelombang yang memiliki
frekuensi dan beda fase sama.
Pada gelombang tali, jika dua buah
gelombang tali merambat berlawanan arah, saat bertemu keduanya melakukan
interferensi. Setelah itu, masing-masing melanjutkan perjalanannya seperti
semula tanpa terpengaruh sedikit pun dengan peristiwa interferensi yang baru
dialaminya. Sifat khas ini hanya dimiliki oleh gelombang.
|
Gambar
6. Interferensi gelombang tali.
|
Jika dua buah gelombang bergabung
sedemikian rupa sehingga puncaknya tiba pada satu titik secara bersamaan,
amplitudo gelombang hasil gabungannya lebih besar dari gelombang semula.
Gabungan gelombang ini disebut saling menguatkan (konstruktif). Titik yang
mengalami interferensi seperti ini disebut perut gelombang. Akan tetapi, jika
puncak gelombang yang satu tiba pada suatu titik bersamaan dengan dasar
gelombang lain, amplitudo gabungannya minimum (sama dengan nol). Interferensi
seperti ini disebut interferensi saling melemahkan (destruktif). Interferensi
pada gelombang air dapat diamati dengan menggunakan tangki riak dengan dua
pembangkit gelombang lingkaran.
Analisis interferensi gelombang air
digunakan seperti pada Gambar 7.
|
Gambar
7. Interferensi Gelombang Air.
|
Berdasarkan gambar, S1
dan S2 merupakan sumber gelombang lingkaran yang
berinterferensi. Garis tebal (tidak putus-putus) menunjukkan muka gelombang
yang terdiri atas puncak-puncak gelombang, sedangkan garis putus-putus
menunjukkan dasar-dasar gelombang.
Perpotongan garis tebal dan garis
putus-putus diberi tanda lingkaran kosong (O). Pada tangki riak, garis
sepanjang titik perpotongan itu berwarna agak gelap, yang menunjukkan
terjadinya interferensi yang saling melemahkan (destruktif). Di antara
garis-garis agak gelap, terdapat pitapita yang sangat terang dan gelap secara
bergantian. Pita sangat terang terjadi jika puncak dua gelombang bertemu
(perpotongan garis tebal), dan pita sangat gelap terjadi jika dasar dua
gelombang bertemu (perpotongan garis putus-putus). Titik-titik yang paling
terang pada pita terang dan titik-titik yang paling gelap pada pita gelap
merupakan titik-titik hasil interferensi saling menguatkan.
5. Dispersi Gelombang
Dispersi adalah peristiwa penguraian
sinar cahaya yang merupakan campuran beberapa panjang gelombang menjadi
komponen-komponennya karena pembiasan. Dispersi terjadi akibat perbedaan
deviasi untuk setiap panjang gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan
masing-masing gelombang pada saat melewati medium pembias.
Apabila sinar cahaya putih jatuh
pada salah satu sisi prisma, cahaya putih tersebut akan terurai menjadi
komponen-komponennya dan spektrum lengkap cahaya tampak akan terlihat.
6. Polarisasi Gelombang
Polarisasi merupakan proses
pembatasan getaran vektor yang membentuk suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah. Polarisasi hanya terjadi pada
gelombang transversal saja dan tidak dapat terjadi pada gelombang longitudinal. Suatu gelombang transversal mempunyai arah rambat yang
tegak lurus dengan bidang rambatnya. Apabila suatu gelombang memiliki sifat
bahwa gerak medium dalam bidang tegak lurus arah rambat pada suatu garis lurus,
dikatakan bahwa gelombang ini terpolarisasi linear.
Sebuah gelombang tali mengalami
polarisasi setelah dilewatkan pada celah yang sempit. Arah bidang getar
gelombang tali terpolarisasi adalah searah dengan celah
Sifat – Sifat Gelombang
Pada pembahasan ini kita akan
mempelajari sifat – sifat gelombang yang meliputi pemantulan, pembiasan,
disperse, interferensi, difraksi dan polarisasi.
a.
Pemantulan Gelombang (Refleksi Gelombang)
gambar:refraksi gelombang.jpg
Pemantulan gelombang pada tangki
riak, pada pemantulan ini diperoleh gelombang lingkaran yang pusatnya adalah
sumber gelombang S. Gelombang pantul yang dihasilkan oleh bidang lurus juga
berupa gelombang lingkaran S sebagai pusat lingkaran. Jarak S ke bidang pantul sama
dengan jarak s ke bidang pantul.
Menurut Hukum Snellius, gelombang dating, gelombang pantul, dan garis normal
berada pada satu bidang dan sudut dating akan sama dengan sudut pantul, seperti
tampak pada gambar berikut:
Untuk gelombang dua atau tiga dimensi seperti gelombang air, kita mengenal
dengan istilah sinar gelombang dan muka gelombang.
Muka Gelombang
Muka gelombang (Front wave)
didefinisikan sebagai tempat kedududkan titik – titik yang memiliki fase yang
sama pada gelombang, pada gambar di samping ini menunjukkan lingkaran –
lingkaran tersebut merupakan muka gelombang. Jarak antara muka gelombang yang
berdekatan sama dengan satu gelombang (λ). Sinar gelombang adalah garis yang
ditarik dengan arah tegak lurus terhadap muka gelombang
Bila gelombang melingkar merambat
terus kesegala arah maka pada jarak yang jauh dari sumber gelombang, kita akan
melihat muka gelombang yang hamper lurus, seperti halnya gelombang air laut
yang sampai dipantai. Muka gelombang yang seperti ini disebut sebagai muka
gelombang bidang.
b.
Pembiasan Gelombang (Refraksi Gelombang)
Pada pemantulan gelombang, gelombang
yang tiba di batas medium akan dipantulkan ke arah semula. Pada pembiasan,
gelombang yang mengenai bidang batas antara dua medium, sebagian akan
dipantulkan dan sebagian lagi akan diteruskan atau dibiaskan. Gelombang yang
dibiaskan ini akan mengalami pembelokan arah dari arah semula tergantung pada
mediumnya.
Pada medium kedua, cepat rambat gelombang mengalami perubahan dan perubahan ini
pun tergantung pada mediumnya. Dengan kata lain, pembiasan gelombang adalah
pembelokan arah lintasan gelombang etelah melewati bidang batas antara dua
medium yang berbeda.
gambar:refraksi gelombang1.jpg
Gambar pembiasan sinar dari udara ke
air
Pada gambar diatas diperlihatkan
pembiasan cahaya dari medium udara dengan indeks bias n, ke medium air yang
memiliki indeks bias n2. Menurut Hukum Snellius tentang pembiasan:
1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias, terletak pads satu hidang datar.
2. Sinar yang datang dari medium dengan indeks bias kecil ke medium dengan
indeks bias yang lebih besar dibiaskan mendekati garis normal, dan sebaliknya.
3. Perbandingan nilai sinus sudut datang (sin i) terhadap sinus sudut bias (sin
r) dari satu medium ke medium lainnya selalu tetap. Perbandingan ini disebut
sehagai indeks bias relatif suatu medium terhadap medium lain. Secara matematis
Hukum Snellius dapat dirumuskansebagai berikut:
n1 sin i = n2 sin
r
atau
n2 /n1 = sin i / sin r
Dengan n1 adalah indeks bias medium
pertama, n2 adalah indeks bias medium kedua, I adalah sudut dating, dan r
adalah sudut bias. Adapun n21 adalah indeks bias relative medium 2 terhadap
medium 1. Indeks bias mutlak didefinisikan sebagai berikut:
n= c/v
Dengan :
C = laju cahaya di ruang hampa
V = laju cahaya dalam suatu medium
Indeks bias mutlak ruang hampa (n1 = 1) ke dalam air (n2),
indeks bias n2 menjadi indeks bias mutlak dan dituliskan sebagai
berikut:
n2= sin i / sin r
Gambar (a) menunjukkan gelombang air
merambat dari satu medium menuju ke medium lain setelah melewati bidang batas
antara kedua medium, gelombang tersebut mengalami pembelokan. Pada peristiwa
tersebut terjadi perubahan arah rambat gelombang dan panjang gelombang λ2 lebih
pendek dari pada λ1.
Gambar (b) menunjukkan adanya
perubahan kecepatan gelombang. Gelombang merambat dari medium yang memiliki
indeks bias n1 ke medium lain dengan indeks bias n2.
Keterangan :
(a) Perubahan panjang gelombang, λ2 lebih pendek dari pada λ1.
(b) Perubahan kecepatan gelombang, v2 lebih kecil dari pada v1.
Dari kedua gambar tersebut diturunkan persamaan pembiasan gelombang sebagai
berikut:
‘
‘sini/sinr = v1/v2
= (fλ1)/(fλ2 )= λ1/λ2
Dari satu medium ke medium lainnya,
frekuensi gelombang tetap. Jadi yang mengalami perubahan adalah kecepatan dan
panjang gelombang
Pemantulan sempurna dapat terjadi
jika sinar datang dari medium rapat ke medium kurang rapat (udara), dan sudut
dating melampaui sudut kritisnya.
Penerapan hukum snellius pada pemantulan sempurna memenuhi persamaan seperti
dibawah ini, dengan mengetahui perbandingan indeks bias mutlak n1 dan n2 ,
sudut kritis cahaya dari suatu medium dapat ditentukan.
n2 sin ik= n1 sin r,dengan r =900 sehingga n2 sin ik = n1
sin ik= n1/n2
‘
Secara umum sifat – sifat gelombang
adalah:
1) Dapat mengalami pemantulan atau refleksi;
2) Dapat mengalami pembiasan atau refraksi;
3) Dapat mengalami superposisi atau interferensi;
4) Dapat mengalami lenturan atau difraksi, dan;
5) Dapat mengalami pengutuban atau polarisasi.
c. Interferensi Gelombang
Keterangan:
(a) Dua Gelombang Sefase
(b) Dua gelombang berlawanan fase
Dua gelombang disebut .sefase. jika
kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi sama dan pada setiap saat yang sama
memiliki arah simpangan yang sama pula. Adapun dua gelombang disebut berlawanan
fase, jika kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi sama, dan pada setiap
seal yang sama memiliki arah simpangan yang berlawanan.
Untuk mengamati interterensi dari dua buah gelombang dapat digunakan sebuah
tangki rink (ripple tank). Pertemuan kedua gelombang akan mengalami
inter¬ferensi..lika pertemunan kedua gelombang saling menguatkan, disebut interf
reusi maksimum atau interferensi konstruktif. Peristiwa ini terjadi jika pada
titik pertemuan tersebut kedua gelombang sefase. Akan tetapi, jika pertemuan
gelombang saling melemahkan, disebut interferensi minimum atau interferensi
destruktif. Peristiwa ini terjadi jika pada titik pertemuan tersebut kedua
gelombangnya berlawanan fase.
Jika dua gelombang sefase dan dua gelombang berlawanan fase mengalami
interferensi, akan didapatkan seperti gambar dibawah ini:
‘
‘
Keterangan:
(a) Interferensi maksimum dua gelombang sefase
(b) Interferensi minimum dua gelombang berlawanan fase
Peristiwa difraksi atau lenturan
dapat terjadi jika sebuah gelombang melewati sebuah penghalang atau melewati
sebuah celah sempit. Pada suatu medium yang serba sama, gelombang akan merambat
lurus. Akan tetapi, jika pada medium tersebut gelomhang terhalangi, bentuk dan
arah perambatannya dapat berubah.
Perhatikan Gambar diatas. Sebuah gelombang pada permukaan air merambat lurus.
Kernudian, gelombang tersebut terhalang oleh sebuah penghalang yang memiliki
sebuah celah sempit. Gelombang akan merambat melewati celah sempit tersebut.
Celah sempit seolah-olah merupakan sumber gelomhang baru. Oleh karena itu.
setelah melewati celah sempit gelombang akan merambat membentuk
Imgkaran-lingkaran dengan celah sempit tersebut sebagai pusatnya.
Perubahan bentuk gelombang ketika
melewati suatu medium disebut disperse gelombang.
Gelombang longitudinal, seperti gelombang bunyi, kecil sekali mengalami
disperse atau bahkan tidak sama sekali. Sifat inilah yang digunakan dalam
pencitraan dengan mengunakan USG (Ultra Sonografi).
Gelombang cahaya mengalami disperse. Dengan sifat disperse gelombang cahaya
pada prisma, kita dapat menentukan lebar spektrum matahari. Misalkan cahaya
polikromatik (cahaya matahari) dilewatkan pada prisma dengan indeks bias n2
dalam medium berindeks bias n1, dan sudut pembias β seperti pada gambar dibawah
ini.
Besar sudut yang dibentuk antara
sinar yang masuk ke prisma dan yang keluar prisma disebutsudut deviasi, yang
besarnya dapat ditulis sebagai berikut:
D=i+r’- β
Keterangan:
β = sudut pembias prisma
i = besar sudut cahaya dating ke prisma
r’ = besar sudut cahaya saat meninggalkan prisma
Dengan menggunaka hukum Snellius,
kita dapat menghitung sudut deviasi minimum sebagai berikut:
Dm=2i-β
Bila sudut pembias lebih besar dari
150 (β > 150) besar sudut deviasi minimum n1 sin ((Dm+ β))/2= n_2 sin(β/2)
Bila sudut pembias lebih kecil dari 150 (β < 150) maka
Dm =(n2/n1 –
1)β
Keterangan:
n1 = indeks bias medium di sekitar prisma, bila udara n = 1
n2 = indeks bias prisma
Dm = sudut deviasi minimum (derajat)
Bila cahaya putih (polikromatik)
atau cahaya matahari melewati suatu prisma maka cahaya yang keluar dari prisma
berupa spektrum cahaya matahari yang terdiri atas warna merah, jingga, kuning,
hijau, biru, nilla, dan ungu. Penguraian warna polikromatik menjadi warna
monokromatik yang disebabkan oleh perbedaan cepat rambat dari masing – masing
warna disebut dengan disperse. Setiap warna cahaya memiliki sududt deviasi
minimum masing – masing.
Selisih deviasi warna ungu dengan warna merah disebut sudut dispersi. Jadi,
lebar sudut disperse atau lebar spectrum matahari dapat dinyatakan sebagai
berikut:
φ= (nμ- 1)β – (nm- 1)β atau
φ= (nμ- nm )β
Dengan:
nµ = indeks bias sinar ungu
nm = indeks bias sinar merah
φ = sudut disperse
β = sudut pembias prisma
Gelombang yang hanya merambat pada
satu bidang disebut gelombang terpolarisasi linier, sedangkan gelombang yang
merambat tidak pada satu bidang disebut gelombang takterpolarisasi.
Keterangan :
‘
(a) Gelombang terpolarisasi linier pada arah vertical
(b) Gelombang terpolarisasi linier pada
arah horizontal
(c) Gelombang takterpolarisasi
Gelombang cahaya terpolarisasi adalah gelombang cahaya yang getarannya hanya
dalam satu bidang, proses untuk mengubah cahaya takterpolarisasi menjadi cahaya
terpolarisasi dikenal sebagai polarisasi
- Pengertian
Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang
dapat merambat tanpa memerlukan medium dan merupakan gelombang
transversal. Namun gelombang elektromagnetik merupakan gelombang medan, bukan
gelombang mekanik (materi). Pada gelombang elektromagnetik, medan listrik E selalu tegak lurus arah medan magnetik B dan
keduanya tegak lurus arah rambat gelombang. Gangguan gelombang elektromagnetik
terjadi karena medan listik dan medan magnet, oleh karena itu gelombang
elektromagnetik dapat merambat dalam ruang vakum.
Medan listrik dan medan magnet pada gelombang
elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik berasal dari matahari dan angkasa; peralatan elektronik,
pemancar radio/TV, satelit, monitor TV, komputer, kilat, bahan radioaktif, alat
Rontgen, bara api dan blok mesin yang panas. Secara umum dapat dikatakan
gelombang elektromagnetik muncul dari partikel bermuatan yang dipercepat (bergetar,
perputar, diperlambat dan dipercepat).
Energi elektromagnetik
merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude
dan 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.
Energi elektromagnetik dipancarkan,
atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbeda-beda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi,
semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin
tinggi frekuensinya. Perbedaan
karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi
elektromagnetik.
Ciri-ciri
gelombang elektromagnetik :
Dari uraian tersebut diatas dapat
disimpulkan beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:
1. 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.
2. Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus
dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
3. Dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik
merupakan gelombang transversal.
4. Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang
elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan
difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang
transversal.
5. Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung
pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya.
Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang
memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell menunjukkan
bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh
mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan
teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup
menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan
oleh Maxwell itu. Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa
gelombang yang tak terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa
kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga
buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah
contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari lewat
hasil pemikiran Maxwell.
SUMBER
GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
- Osilasi
listrik.
- Sinar matahari ® menghasilkan sinar infra merah.
- Lampu merkuri ® menghasilkan ultra violet.
- Penembakan elektron dalam tabung
hampa pada keping logam ® menghasilkan sinar X
(digunakan untuk rontgen).
Inti atom yang
tidak stabil menghasilkan sinar gamma.
SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Susunan semua
bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya
disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah
disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran
energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi
rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan
panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma
Ray.
Contoh spektrum
elektromagnetik
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.
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.
Sinar Inframerah
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.
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 ultraviolet
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 X
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 Gamma
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.
Contoh penerapan gelombang
elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari :
-
- Radio
Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik
terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang
dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti
luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca,
badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di
daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar
antara 0.8 – 100 cm.
-
- Microwave
Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 –
300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi
melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif,
pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari
karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall
Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi
microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik
atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas
hujan.
-
- Infrared
Kondisi-kondisi
kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh.
Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah
sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga
digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri
tanpa sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi
sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat
dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan
menggunakan remote control.
d. Ultraviolet
Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat
membunuh kuman-kuman penyakit kulit.
e. Sinar
X
Sinar
X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang
dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan
sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat
penggunaan sinar X yang terlalu lama.
III. KESIMPULAN
Dari pembahasan di atas, dapat
disimpulkan bahwa begitu besar peranan gelombang elektromagnetik yang
bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita sadari keberadaannya.
Spektrum
elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin.
Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi,
atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan :
* Panjang gelombang
dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz
* Energi dari foton
adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1µeV/GHz
* Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 µeVm
Spektrum
elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar
gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan
gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini
sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara
historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam
mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt
untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk
energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (? = 0,5 mm). Istilah
“spektrum optik” juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum
elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang
gelombang saja (320 – 700 nm)[1].
Dan beberapa
contoh spektrum elektromagnetik seperti :
Radar
(Radio Detection And
Ranging),digunakan sebagai pemancar dan penerima gelombang.
Infra Merah
Dihasilkan dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan untuk mempelajari
struktur molekul
Sinar tampak
mempunyai
panjang gelombang 3990 Aº – 7800 Aº.
Ultra ungu
dimanfaatkan
untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi.