A. 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
1. 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.
2.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.
3.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.
4.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.
5.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.
6.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.
7.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.
B. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan
magnet den medan listrik secara berurutan, dimana arah
getar vektor medan listrik dan medan magnet saling
tegak lurus.
Terjadinya gelombang elektromagnetik
Pertama, arus listrik dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Ini
dikenal sebagai gejala induksi magnet. Peletak dasar konsep ini adalah Oersted
yang telah menemukan gejala ini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap
oleh Ampere. Gejala induksi magnet dikenal sebagai Hukum Ampere.
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.
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.