KATA PENGANTAR
Assalamu alaikum Wr. Wb
Puji syukur kita panjatkan kehadirat
Allah SWT karena atas rahmat dan hidayahNya sehingga saya (penulis) dapat
menyelesaikan makalah ini dengan baik, dan salam dan salawat kita kirimkan
kepada Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan kemampuan sehingga saya dapat
mengerjakan Makalah ini dengan baik.
Penyusunan makalah ini penulis sajikan
sebagai panduan pembelajaran bagi siswa-siswi, di dalam makalah ini siswa-siswi
dapat mempelajari tentang GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK.
Kami mengucapkan terima kasih kepada
para guru dan siswa-siswi yang telah membaca dan mempelajari makalah ini.
Semoga dengan makalah ini dapat meningkatkan hasil belajar yang maksimal.
Takalar, Juni 2012
Penulis
Daftar Isi
KATA
PENGANTAR……………………………………………………………………………..……i
Daftar Isi……………………………………………………………………………………………...…ii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang……………………………………………………………….………………......….1
BAB 2 PEMBAHASAN
2.1 Pengertian
Gelombang Elektromagnetik……………………………………….........………………..3
2.2 Karakteristik
dan Penerapan Tiap Gelombang Elektromagnetik……..………………………..………6
2.3
Ciri-ciri Gelombang Elektomagnetik……………………………...........……………………..………9
2.4 Energi dan
Gelombang Elektromagnetik………………………………….........………………..…..10
2.5 Rapat
Energi Listrik dan Magnetik…………………………………………….……………………11
BAB 3 PENUTUP
3.1Kesimpulan…..……………………………………………………………………………………..14
3.2Saran……………………………………………………………………………………………….15
DAFTAR PUSTAKA
BAB 1
PENDAHULUAN
Kemajuan teknologi saat ini semakin
meningkat berikut dalam penggunaan gelombang elekromagnetik dalam kehidupan
sehari-hari.
Seperti apakah gelombang
elektromagnetik, apa contoh gelombang elektromagnetik itu?
Gelombang elektromagnetik sebenarnya selalu ada disekitar kita, salah satu
contohnya adalah sinar matahari, gelombang ini tidak memerlukan medium
perantara dalam perambatannya. Contoh lain adalah gelombang radio. Tetapi
spektrum gelombang elektromagnetik masih terdiri dari berbagai jenis gelombang
lainnya, yang dibedakan berdasarkan frekuensi atau panjang gelombangnya. Untuk
itu disini kita akan mempelajari tentang rentang spektrum gelombang
elektromagnetik, karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik
di dalam spectrum dan contoh dan penerapan masing-masing gelombang
elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
1.1 Latar Belakang
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.
Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan,
oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbedabeda. 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.
Gelombang elektromagnetik
Yang termasuk gelombang elektromagnetik
Gelombang
|
Panjang gelombang λ
|
|
|
1 mm-10.000 km
|
|
|
0,001-1 mm
|
|
|
400-720 nm
|
|
|
10-400nm
|
|
|
0,01-10 nm
|
|
|
0,0001-0,1 nm
|
Sinar
kosmis tidak termasuk gelombang elektromagnetik; panjang gelombang lebih
kecil dari 0,0001 nm.
Sinar
dengan panjang gelombang besar, yaitu gelombang radio dan infra
merah, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih rendah. Sinar dengan
panjang gelombang kecil, ultra violet, sinar x atau sinar
rontgen, dan sinar gamma, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang
lebih tinggi.
BAB 2
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Gelombang Elektromagnetik
1. Teori tentang Maxwell
Maxell menyatakan bahwa suatu medan
listrik yang berubah-ubah menginduksikan medan magnetik yang juga berubah-ubah.
Selanjutnya, medan magnetik yang berubah-ubah ini menginduksikan kembali medan
listrik yang berubah-ubah. Demikian seterusnya sehingga diperoleh proses
berantai dari pembentukan medan listrik dan medan magnetik yang merambat ke
segala arah. Hasilnya adalah kehadiran gelombang elektromagnetik. Medan listrik
dan medan magnetik selalu saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap
arah perambatan gelombang. Jadi, gelombang elektromagnetik merupakan gelombang
transversal.
Dalam hipotesisnya, Maxwell
mengemukakan bahwa gelombang elektromagnetik akan memenuhi persamaan sebagai
berikut:
1.
=
2.
3.
= 0
4.
=
Berdasarkan persamaan-persamaan tersebut, Maxwell
mencoba menghitung cepat rambat gelombang elektromagnetik, sehingga
menghasilkan persamaan sebagai berikut,
c =
Keterangan:
c
: cepat rambat gelombang elektromagnetik
permeabilitas ruang hampa = 4
wb
: permitivitas ruang hampa = 8,85418
Hasil ini ternyata sama dengan cepat rambat cahaya dalam ruang
hampa dan dengan hasil inilah Maxwell berani mengatakan bahwa cahaya adalah
(radiasi) gelombang elektromagnetik. Seperti pada gelombang yang lain,
gelombang elektromagnetik dapat mengalami berbagai peristiwa gelombang seperti:
polarisasi, refleksi (pemantulan), refraksi (pembiasan), interferensi, dan
difraksi.
Sehingga diperoleh harga c = 3,0
2. Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Spektrum gelombang elektromagnetik terdiri atas bermacam-macam
gelombang yang dibedakan berdasarkan frekuensi dan panjang gelombangnya, tetapi
kecepatan dalam ruang hampa adalah sama, yaitu c = 3
Di bawah ini adalah rentang spectrum
gelombang elektromagnetik:
Urutan spectrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi
terkecil sampai frekuensi terbesar adalah:
a.
Gelombang radio dan
televise
b.
Gelombang mikro
c.
Sinar infra merah
d.
Sinar/cahaya tampak
e.
Sinar ultra violet
f.
Sinar –x
g.
Sinar -
Untuk
semua gelombang elektromagnetik berlaku hubungan sebagai berikut: c = f
Keterangan:
c
: cepat rambat gelombang elektromagnetik
= 3
: panjang gelombang (m)
f
: frekuensi gelombang (Hz)
3. Sifat-sifat Gelombang elektromagnetik
Sifat-sifat gelombang elektromagnetik di antaranya dapat
dijelaskan seperti di bawah:
a.
Gelombang
elektromagnetik tidak membutuhkan medium dalam merambat.
b.
Gelombang
elektromagnetik tidak d belokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.
c.
Gelombang
elektromagnetik termasuk gelombang transversal. Seperti halnya gelombang
transversal lainnya, maka gelombang elektromagnetik akan memiliki sifat-sifat
refleksi, refraksi, interferensi, difraksi, dan polarisasi.
d.
Semua spectrum
gelombang elektromagnetik memiliki kecepatan yang sama dana hanya tergantung
pada mediumnya.
2.2 Karakteristik Dan Penerapan Tiap Gelombang Elektromagnetik
1. Gelombang Radio dan Televisi
Gelombang televise yang mempunyai
frekuensi sedikit lebih tinggi dari gelombang radio merambat secara lurus dan
tidak dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer (suatu lapisan dalam atmosfer
bumi). Agar dapat ditangkap atau diterima di suatu daerah yang jauh dari
pemancarnya diperlukan adanya stasiun relai atau stasiun penghubung. Gelombang
mikro, gelombang televise, dan gelombang radio dapat dihasilkan dari rangkaian
osilator RLC arus bolak-balik. Gelombang ini juga dapat dihasilkan pada radiasi
matahari hanya yang sampai ke bumi kecil.
2. Gelombang Mikro
Gelombang yang merupakan gelombang radio
dengan frekuensi paling tinggi yaitu 3GHz (3
). Gelombang ini dapat
menimbulkan efek pemanasan pada benda yang menyerapnya. Jadi, jika suatu
mekanan menyerap radiasi gelombang mikro maka makanan tersebut menjadi panas
dalam waktu yang sangat singkat. Hal inilah yang dimanfaatkan dalam oven mikro
wave untuk memasak makanan dengan cepat dan lebih ekonomis. Kegunaan lain dari
gelombang ini adalah pada pesawat RADAR (Radio
Detection And Ranging). RADAR digunakan sebagai pemancar dan penerima
gelombang elektromagnetik, posisi atau jarak
sasaran dari pemancar radar dapat ditentukan dengan persamaan berikut.
S =
Dalam dunia penerbangan, radar sangat
penting untuk keamanan lalu lintas udara. Dengan radar, lalu lintas udara dapat
diketahui meskipun cuaca buruk, misalnya hujan atau kabut.
3. Sinar Infra Merah
Sinar infra merah memiliki daerah dengan
jangkauan frekuensi
sampai
atau daerah dengan panjang gelombang
sampai
Sinar infra merah dapat dihasilkan oleh
electron dalam molekul yang bergetar karena dipanaskan. Apabila suatu benda
dipanaskan akan memancarkan sinar infra merah yang jumlah sinarnya bergantung
pada suhu dan warna benda. Dengan menggunakan prinsip ini, suatu satelit
pengamat dapat mendeteksi tumbuh-tumbuhan yang ada di suatu daerah tertentu.
Penggunaan lain sinar infra merah adalah untuk menyelidiki suatu penyakit dalam
tubuh dengan pancaran sinar infra merah atau dapat pula digunakan untuk
mengetahui struktur suatu molekul.
4.Cahaya Tampak
Mempunyai daerah frekuensi yang cukup
sempit dengan panjang gelombang
cm sampai
cm. sinar tampak memiliki spectrum warna
dimulai dari frekuensi terkecil sampai terbesar yaitu merah, jingga, kuning,
hijau, biru, nila, dan ungu. Warna merah memiliki frekuensi terkecil dan
panjang gelombang terbesar sedangkan warna ungu memiliki frekuensi terbesar dan
panjang gelombang terkecil. Cahaya mutlak digunakan agar mata dapat menangkap
atau melihat benda-benda yang ada di sekitar kita.
5.Sinar Ultra Violet
Sinar ultra violet atau sinar ultra ungu
merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi di atas sinar
tampak (sinar ungu) dan di bawah sinar-X. rentang frekuensi adalah antara
Hz -
Hz. Sinar ini selain
dihasilkan oelh radiasi matahari, juga dapat dihasilkan dari tabung lucutan.
Pada tabung lucutan dapat terjadi penembakan electron pada atom-atom seperti
gas Hidrogen, gas Neon, dan gas-gas mulia yang lain. Sinar ultra violet dapat
digunakan dalam teknik spektroskopi yaitu unutk mengetahui kandungan
unsur-unsur pada suatu bahan. Dalam perkembangannya sinra ultra violet
diketahui dapat mempengaruhi kecepatan pertumbuhan sel. Sisi negatifnya dapat
menyebabkan kanker kulit tapi sisi positifnya dapat digunakan untuk memicu
perkembangan ternak seperti babi.
6.Sinar-x
Dapat dihasilkan oleh electron-elektron
yang terletak di bagian dalam kulit electron atau dapat pula dihasilakn dari
pancaran radiasi yang keluar ketika electron yang berkecepatan tinggi menumbuk
permukaan logam.
Sinar-x mempunyai daerah frekuensi
Hz sampai
atau daerah panjang gelombang
cm sampai
cm. dengan panjang gelombang yang pendek dan
frekuensi yang besar, sinra-x mempunyai daya tembus yang kuat. Karena kekuatan
daya tembus ini, sinra-x dapat digunakan untuk memotret susunan tulang dalam
tubuh, misalnya untuk menentukan letak tulang yang patah. Sinar-x pertama kali
ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen. Oleh karena itu sering disebut dengan
sinar Rontgen.
7.Sinar-
Dalam spektrumnya, sinar gamma menempati
tingkatan dengan frekuensi terbesar yaitu
Hz -
Hz. Sifat yang dimiliki
sinar gamma adalah energy yang besar sehingga daya tembusnya sangat kuat. Sinar
gamma ditemukan dari radiasi inti-inti atom tidak stabil yang merupakan
pancaran zat radioaktif. Sinar gamma juga dapat dihasilkan seperti sinar-X
yaitu tumbukan electron dengan atom-atom berat seperti timbal (Pb). Sinar gamma
dapat digunakan sebagai system perunut aliran suatu fluida (misalnya aliran
PDAM). Tujuannya untuk mendeteksi adanya kebocoran pipa. Jika zat radioaktif di
bawah ambang batas dideteksi. Sekarang sinar gamma banyak digunakan sebagai
bahan sterilisasi bahan makanan kaleng dan pendeteksi keretakan batang baja.
Radiasi sinar gamma dapat diketahui dengan suatu alat yaitu detector Geiger
Muller.
2.3 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.
2.4 Energi dalam Gelombang Elektomagnetik
Gelombang elektromagnetik merambatkan
energinya dalam bentuk medan listrik dan medan magnetic yang saling tegak lurus
satu sama lain.
Kita menganggap bahwa gelombang
elektromagnetik adalah suatu gelombang bidang yang merambat pada sumbu-x, medan
listrik E merambat pada sumbu Y, dan medan magnet B pada sumbu Z. Medan E dan B
hanya bergantung pada X dan Y dan tidak bergantung pada koordinat Y dan Z.
Bedsarakan persamaan Maxwell, penyelesaian terbaik dari gelombang bidang
elektomagnetik adalah suatu gelombang sinusoidal, di mana amplitude E dan B
berubah terhadap x dan t sesuai persamaan:
E =
cos
(kx -
) Keterangan:
B =
cos (kx –
)
nilai maksimum amplitude medan listrik
: nilai maksimum
amplitude medan magnetic
K =
, dengan
adalah panjang gelombang
= 2
, dengan f adalah
frekuensi getaran
Perbandingan antara
dan k adalah
= f =
c, sehingga kita dapatkan persamaan:
Dari persamaan di depan, dapat diperoleh
kesebandingan antara induksi magnetic dengan kuat medan listri, yaitu:
2.5
Rapat Energi Listrik dan Magnetik
Energi yang tersimpan dalam sebuah
kapasitor W, dalam bentuk medan listrik dinyatakan oleh:
W =
CV2
C adalah kapasitas kapasitor dan V adalah
beda potensial antar keping. Energi per satuan volume atau rapat energy listrik
dirumuskan sebagai berikut:
Ue =
E2 Keterangan:
Ue
: rapat energy listrik (J/m3)
permitivitas listrik = 8,85
10-12 C2N-1m-2
E : kuat medan listrik (N/C)
Sedangkan rapat energy magnetic atau
energy magnetic per satuan volume (Um) dalam bentuk medan magnetic
yaitu:
Um =
Keterangan:
Um
: rapat energy magnetik (J/m3)
B : induksi magnetic (Wb/m2 = T)
: permeabilitas magnetic = 4
10-7 WbA-1m-1
Seperti halnya gelombang yang lain, ketika merambat gelombang
elektromagnetik dapat memindahkan energinya ke benda-benda yang berada pada
lintasannya. Intensitas gelombang elektromagnetik atau laju energy yang
dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik disebut Vektor Pointing dan didefinisikan oleh persamaan vector:
S =
= E
B
Arah S searah dengan arah perambatan
gelombang elektomagnetik dan dinyatakan dalam satuan J/sm2.
Sedangkan laju energy rata-rata per m2 gelombang elektromagnetik S
adalah sebagai berikut:
S =
Bm2
=
Keterangan:
S : laju energy
rata-rata per m2 yang dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik
(J/sm2 atau W/m2)
Em : amplitude maksimum kuat medan listrik (N/C)
Bm : amplitude maksimum induksi magnetic (Wb/m2
atau T)
C : cepat rambat gelombang elektromagnetik = 3
108 m/s
Dalam suatu volume tertentu, energi
gelombang elektromagnetik terdiri atas energy medan magnetic dan energi medan
listrik yang sama besar, sehingga rapat energy sesaat total U dari gelombang
elektromagnetik sama dengan jumlah rapat energy medan listrik dan medan
magnetic, yaitu:
U = Ue
+ Um = 2Um =
Rapat energy total rata-ratanya adalah
sebagai berikut,
U =
Jika kita gabung persamaan tersebut maka akan didapatkan:
S = cU
Jadi, laju rata-rata per m2 atau biasa disebut dengan
intensitas gelombang yang dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik (S)
sama dengan rapat energi rata-rata (U) dikalikan dengan cepat rambat gelombang
elektromagnetik dalam ruang hampa.
Sehingga dapat dituliskan :
S =
=
=
=
= I
Keterangan:
I : intensitas radiasi (W/m2)
S : intensitas gelombang
= laju energi rata-rata per m2(W/m2)
P : daya radiasi (W)
A : luas permukaan (m2)
BAB
3
PENUTUP
3.1 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).
Dan beberapa
contoh spektrum elektromagnetik seperti :
Ø Radar
(Radio
Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan penerima gelombang.
Ø Infra Merah
Dihasilkan
dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan untuk mempelajari struktur
molekul
Ø Sinar tampak
mempunyai
panjang gelombang 3990 Aº – 7800 Aº.
Ø Ultra ungu
dimanfaatkan
untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi.
3.2
Saran
Masyarakat hendaknya lebih mengetahui dan memahami
tentang gelombang elektromagnetik kerena selain bermanfaat untuk kehidupan,
ternyata gelombang elektromagnetik memiliki dampak yang buruk juga. Dengan
lebih memahami gelombang elektromagnetik, diharapkan masyarakat akan lebih
berhati-hati dalam memanfaatkan gelombang elektromagnetik.
ni gan saya copas dari blog laen....
soalnya tmen ane bnk yg nyari,.,.,.,.,.,
saya tdk brmsuk merugikan pihak lain,.,.,.
TQ...
