Gelombang Elektromagnetik - DOC

Document Sample
Gelombang Elektromagnetik - DOC Powered By Docstoc
					Konsep yang bisa menjelaskan fenomena ini adalah konsep gelombang elektromagnetik. Dan,
konsep gelombang elektromagnetik ternyata sangat luas tidak hanya berkaitan dengan TV atau
ponsel saja, melainkan banyak aplikasi lain yang bisa sering kita temukan sehari-hari di sekitar
kita. Aplikasi tersebut meliputi microwave, radio, radar, atau sinar-x.

Sebagaimana yang telah dibahas sebelumnya bahwa ada dua hukum dasar yang menghubungkan
gejala kelistrikan dan kemagnetan..

Michael Faraday, penemu induksi elektromagnetik

Kedua, 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.

Dari kedua prinsip dasar listrik magnet di atas dan dengan mempertimbangkan konsep simetri
yang berlaku dalam hukum alam, James Clerk Maxwell mengajukan suatu usulan. Usulan yang
dikemukakan Maxwell, yaitu bahwa jika medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat
menghasilkan medan listrik maka hal sebaliknya boleh jadi dapat terjadi. Dengan demikian
Maxwell mengusulkan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan
(menginduksi) medan magnet. Usulan Maxwell ini kemudian menjadi hukum ketiga yang
menghubungkan antara kelistrikan dan kemagnetan.

James Clerk Maxwell peletak dasar teori gelombang elektromagnetik

Jadi, prinsip ketiga adalah medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan
medan magnet. Prinsip ketiga ini yang dikemukakan oleh Maxwell pada dasarnya merupakan
pengembangan dari rumusan hukum Ampere. Oleh karena itu, prinsip ini dikenal dengan nama
Hukum Ampere-Maxwell.

Dari ketiga prinsip dasar kelistrikan dan kemagnetan di atas, Maxwell melihat adanya suatu pola
dasar. Medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat membangkitkan medan listrik yang
juga berubah-ubah terhadap waktu, dan medan listrik yang berubah terhadap waktu juga dapat
menghasilkan medan magnet. Jika proses ini berlangsung secara kontinu maka akan dihasilkan
medan magnet dan medan listrik secara kontinu. Jika medan magnet dan medan listrik ini secara
serempak merambat (menyebar) di dalam ruang ke segala arah maka ini merupakan gejala
gelombang. Gelombang semacam ini disebut gelombang elektromagnetik karena terdiri dari
medan listrik dan medan magnet yang merambat dalam ruang.

Pada mulanya gelombang elektromagnetik masih berupa ramalan dari Maxwell yang dengan
intuisinya mampu melihat adanya pola dasar dalam kelistrikan dan kemagnetan, sebagaimana
telah dibahas di atas. Kenyataan ini menjadikan J C Maxwell dianggap sebagai penemu dan
perumus dasar-dasar gelombang elektromagnetik.

Teori Maxwell tentang listrik dan magnet meramalkan adanya gelombang elektromgnetik
Ramalan Maxwell tentang gelombang elektromagnetik ternyata benar-benar terbukti. Adalah
Heinrich Hertz yang membuktikan adanya gelombang elektromagnetik melalui eksperimennya.
Eksperimen Hertz sendiri berupa pembangkitan gelombang elektromagnetik dari sebuah dipol
listrik (dua kutub bermuatan listrik dengan muatan yang berbeda, positif dan negatif yang
berdekatan) sebagai pemancar dan dipol listrik lain sebagai penerima. Antena pemancar dan
penerima yang ada saat ini menggunakan prinsip seperti ini.




diagram skematik eksperimen Hertz

Melalui eksperimennya ini Hertz berhasil membangkitkan gelombang elektromagnetik dan
terdeteksi oleh bagian penerimanya. Eksperimen ini berhasil membuktikan bahwa gelombang
elektromagnetik yang awalnya hanya berupa rumusan teoritis dari Maxwell, benar-benar ada
sekaligus mengukuhkan teori Maxwell tentang gelombang elektromagnetik

Sifat gelombang

   1.   Dapat merambat dalam ruang hampa.
   2.   Merupakan gelombang transversal (arah getar arah rambat), jadi dapat mengalami polarisasi.
   3.   Dapat mengalami refleksi, refraksi, interferensi dan difraksi.
   4.   Tidak dibelokkan dalam medan listrik maupun medan magnet.




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 (lihat juga tabel dan awalan SI):

       Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi, hasilnya 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 energi 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 (λ ≥ 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].

Ultraviolet
Sinar ultraviolet atau ultraungu berarti di atas ungu. Sinar ini berada pada selang frekuensi
10(15)Hz sampai 10(16) Hz atau dalam daerah panjang gelombang 10(-8) sampai 10(-7) m.
Sinar ultraviolet diradiasikan oleh atom den molekul dalam nyala listrik. Energi sinar ultraviolet
kira-kira sama dengan energi yang diperlukan untuk reaksi kimia. Oleh karena itu, sinar
ultraviolet dapat memendarkan barium plating sianida, menghitamkan pelat foto yang berlapis
perak bromida, dan memiliki daya pembunuh kuman-kuman terutama kuman penyakit kulit Pada
dosis yang tepat, sinar ultraviolet dapat membantu pembentukan vitamin D.

Sinar ultraviolet berasal dari transisi elektron terluar suatu atom. Selain itu, matahari juga
merupakan sumber sinar ultraviolet. Sinar ultraviolet dari matahari diserap oleh molekul ozon
(O3). atmosfer Sehingga tidak berbahaya bagi kehidupan di bumi. Sinar matahari yang terlalu
sering mengenai kulit mengakibatkan kulit berwarna kehitam-hitaman.

RADIO

 Cara kerja radio saat menerima gelombang. pertama gelombang radio dari udara diterima
melalui rangkaian penala. komponen utama dalam rangkaian ini adalah induktor. setelah di tala
lalu masuk ke dalam rangkaian mixer. komponen utama mixer adalah transitor dan osilator. Di
sini getaran rendah dari udara di campurkan dengan getaran tinggi dari Osilator melalui
Transistor sehingga level sinus getaran menjadi cukup kuat untuk dipisahkan. setelah dicampur
lalu dideteksi oleh rangkaian detektor, yang komponennya terdiri atas diode. Rangkaian ini
berfungsi untuk memisahkan antara gelombang suara dan gelombang pembawa (Career wave)
sehingga gelombang pembawa tidak terbaca oleh rangkaian berikutnya. setelah dideteksi lalu
diperkuat dengan penguat daya (Power Amplifier). setelah itu baru suaranya bisa anda nikmati
dengan speaker yang berkualitas bagus

Catatan:

Gelombang radio dipakai sebagai gelombang pembawa sistem komunikasi karena mudah dipantulkan oleh lapisan
ionosfer.

Ada 2 macam cara membawa gelombang bunyi:

    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.

Sinar gama (seringkali dinotasikan dengan huruf Yunani gamma, γ) adalah sebuah bentuk
berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau
subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron.
Sinar gama membentuk spektrum elektromagnetik energi-tertinggi. Mereka seringkali
didefinisikan bermulai dari energi 10 keV/ 2,42 EHz/ 124 pm, meskipun radiasi elektromagnetik
dari sekitar 10 keV sampai beberapa ratus keV juga dapat menunjuk kepada sinar X keras.
Penting untuk diingat bahwa tidak ada perbedaan fisikal antara sinar gama dan sinar X dari
energi yang sama -- mereka adalah dua nama untuk radiasi elektromagnetik yang sama, sama
seperti sinar matahari dan sinar bulan adalah dua nama untuk cahaya tampak. Namun, gama
dibedakan dengan sinar X oleh asal mereka. Sinar gama adalah istilah untuk radiasi
elektromagnetik energi-tinggi yang diproduksi oleh transisi energi karena percepatan elektron.
Karena beberapa transisi elektron memungkinkan untuk memiliki energi lebih tinggi dari
beberapa transisi nuklir, ada penindihan antara apa yang kita sebut sinar gama energi rendah dan
sinar-X energi tinggi.

Sinar-X atau sinar Röntgen adalah salah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik dengan panjang
gelombang berkisar antara 10 nanometer ke 100 pikometer (mirip dengan frekuensi dalam jangka 30 PHz
to 60 EHz). Sinar-X umumnya digunakan dalam diagnosis gambar medis dan Kristalografi sinar-X.
Sinar-X adalah bentuk dari radiasi ion dan dapat berbahaya.

Spektrum optik (cahaya atau spektrum terlihat atau spektrum tampak) adalah bagian dari
spektrum elektromagnetik yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam
rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja. Tidak ada
batasan yang tepat dari spektrum optik; mata normal manusia akan dapat menerima panjang
gelombang dari 400 sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang
gelombang dari 380 sampai 780 nm (atau dalam frekuensi 790-400 terahertz). Mata yang telah
beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di
wilayah hijau dari spektrum optik. Warna pencampuran seperti pink atau ungu, tidak terdapat
dalam spektrum ini karena warna-warna tersebut hanya akan didapatkan dengan mencampurkan
beberapa panjang gelombang.

Panjang gelombang yang kasat mata didefinisikan oleh jangkauan spektral jendela optik, wilayah
spektrum elektromagnetik yang melewati atmosfer Bumi hampir tanpa mengalami pengurangan
intensitas atau sangat sedikit sekali (meskipun cahaya biru dipencarkan lebih banyak dari cahaya
merah, salah satu alasan menggapai langit berwarna biru)

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya
tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari
bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang
terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang
gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir
William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari
bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari
dalam tata surya teleskop

Radar (yang dalam bahasa Inggris merupakan singkatan dari Radio Detection and Ranging,
yang berarti deteksi dan penjarakan radio) adalah suatu sistem gelombang elektromagnetik yang
berguna untuk mendeteksi, mengukur jarak dan membuat map benda-benda seperti pesawat
terbang, berbagai kendaraan bermotor dan informasi cuaca (hujan).
Panjang gelombang yang dipancarkan radar adalah beberapa milimeter hingga satu meter.
Gelombang radio/sinyal yang dipancarkan dan dipantulkan dari suatu benda tertentu akan
ditangkap oleh radar. Dengan menganalisa sinyal yang dipantulkan tersebut, pemantul sinyal
dapat ditentukan lokasinya dan kadang-kadang dapat juga ditentukan jenisnya. Meskipun sinyal
yang diterima relatif lemah/kecil, namun radio sinyal tersebut dapat dengan mudah dideteksi dan
diperkuat oleh radar.

Gelombang mikro atau Mikrogelombang (microwave) adalah gelombang elektromagnetik
dengan frekuensi super tinggi (Super High Frequency, SHF), yaitu di atas 3 GHz (3x109 Hz).

Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, akan muncul efek pemanasan pada benda
tersebut. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, makanan menjadi panas dan masak
dalam waktu singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam oven microwave.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada RADAR (Radio Detection and Ranging). RADAR
digunakan untuk mencari dan menentukan jejak suatu benda dengan gelombang mikro dengan
frekuensi sekitar 1010 Hz.

Frekuensi ultra tinggi dalam bahasa inggris disebut Ultra High Frequency (UHF) merupakan
gelombang elektromagnetik dengan frekuensi antara 300 MHz sampai dengan 3 GHz (3.000 MHz).
Panjang gelombang berkisar dari satu sampai 10 desimeter atau sekitar 10 cm sampai 1 meter, sehingga
UHF juga dikenal sebagai gelombang desimeter. Gelombang radio dengan frekuensi di atas pita UHF
adalah super high frequency atau frekuensi super tinggi (SHF) dan extremely high frequency atau
frekuensi ekstrem tinggi (EHF). Sedangkan sinyal frekuensi yang lebih rendah termasuk ke dalam very
high frequency atau frekuensi sangat tinggi (VHF).

Perbedaan antena UHF dan VHF pada dasarnya terletak pada ukurannya. Frekuensi UHF jauh lebih tinggi
daripada VHF, jadi antena yang digunakan lebih kecil. Perbedaan transmisi VHF dan UHF hanya pada
area frekuensi mereka berasal.
Tugas Fisika: Makalah

				
DOCUMENT INFO
Description: Makalah Fisika Gelombang Elektromagnetik