Materi belum siap Melaksanakan Uu Kip

(1)

A Bahan Belajar dirumah

RADIASI ELEKTROMAGNETIK A. PENGERTIAN

1. RADIASI ELEKTROMAGNETIK

Dalam fisika, radiasi diartikan sebagai proses perjalanan sebuah partikel atau gelombang melalui suatu medium atau ruang. Radiasi dibagi menjadi dua tipe, yaitu radiasi ion dan radiasi non-ion. Radiasi ion merupakan radiasi yang memiliki cukup energi untuk mengionisasi sebuah atom. Partikel alfa, partikel beta, sinar gamma, radiasi X-ray dan neutron termasuk contoh radiasi ion.

Sementara radiasi non-ion mengacu pada energi radiasi yang selain memproduksi ion ketika melewati suatu medium, juga memiliki energi yang hanya cukup untuk perangsangan.

Radiasi non-ion dibagi ke dalam dua bagian, yaitu radiasi optik dan medan elektromagnetik. Radiasi optik dibagi menjadi beberapa subdivisi antara lain sinar ultraviolet, sinar tampak, dan sinar inframerah. Sementara medan elektromagnetik terdiri dari gelombang radio yang dapat dibagi menjadi gelombang mikro, gelombang radio frekuensi tinggi, dan gelombang radio frekuensi rendah.

Berdasarkan sumbernya, radiasi non-ion dibagi menjadi dua yaitu natural (sinar matahari, petir) dan buatan manusia (alat-alat komunikasi, aplikasi dalam berbagai bidang seperti medis dan industri).

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang terdiri dari gelombang elektrik dan energi magnetik yang bergerak secara bersamaan melalui ruang dengan kecepatan cahaya.

(2)

Radiasi gelombang elektromagnetik merupakan suatu bentuk energi (elektrik dan magnetik) yang menunjukkan sifat-sifat gelombang yang merambat melalui ruang. Radiasi gelombang elektromagnetik yang berasal dari telepon seluler termasuk dalam radiasi non-ion (gelombang mikro). Radiasi non-ion, dalam kondisi normalnya, tidak dapat dirasakan oleh indra perasa manusia. Namun menjadi mungkin untuk ditangkap indra manusia jika terpapar dalam intensitas tinggi. Salah satu sensasi yang dirasakan adalah panas.

Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik.Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik diisebut elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.

2. HIPOTESIS MAXWELL

Seorang ahli fisika berkebangsaan Skotlandia mengemukakan hipotesisnya sebagai berikut. ”perubahan medan magnetik dapat menimbulkan medan listrik,sebaliknya perubahan medan listrik akan menimbulkan medan magnetik.” Hipotesis inilah yang digunakan Maxwell untuk menerangkan terjadinya gelombang elektromagnetik.

Sebuah kawat penghantar yang berfungsi sebagai antena dihubungkan dengan sumber arus listrik,sehingga pada batang akan mengalir muatan. Salah satu batang akan bermuatan positif dan bagian batang yang lain akan bermuatan negatif.

Gambar1. Sebuah kawat penghantar yang dihubungkan dengan sumber arus

+ + -

(3)

Akibat perbedaan muatan tersebut akan menimbulkan adanya medan listrik (E). Karena arus melalui kawat penghantar,disekitar kawat penghantar akan timbul medan magnet (B). Garis-garis medan magnet akan mengelilingi kawat penghantar. Medan magnet dan medan listrik tersebut akan bergerak jauh hingga suatu tempat yang tak bisa ditentukan.

Perubahan medan listrik (E) dan perubahan medan magnet (B) terjadi secara serentak,satu sama lain tegak lurus,dan perubahan yang satu ditimbulkan oleh perubahan yang lain. Perubahan kedua magnet itu merambat dengan cepat rambat yang sama dan disebut gelombang elektromagnetik (EM).

Gambar 2. Medan listrik dan medan magnet

Secara matematis, Maxwell menghitung kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada dua besaran, yaitu permitivitas listrik (E0=8,85x10-12 C2/N.m2) dan permitivitas magnet (m0=4ӆx10-7wb/A.m).

Dalam ruang hampa kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan berikut:

C= =2,99x108_m/s _{pers (1)}

(4)

Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan, panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hf, di mana E adalah energi foton,

h ialah konstanta Planck 6,626 × 10 −34_{J·s,dan f adalah frekuensi gelombang.}

Gambar 3. Radiasi Elektromagnetik

Untuk menentukan hipotesis dan perhitungan Maxwell,Heinrich Rudolph Hertz membangkitkan dan mendeteksi gelombang elektromagnetik dengan menggunakan sumber-sumber listrik. Hasil percobaan Hertz mendukung hipotesis Maxwell tentang gelombang elektromagnetik. Selain itu Hertz juga menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik memiliki sifat cahaya,yaitu pemantulan, pembiasan, polarisasi, difraksi, dan merambat dalam ruang hampa. Dengan demikian terbukti bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Laju dan kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan laju cahaya diruang hampa. Akan tetapi, panjang gelombang dan frekuensi gelombang elektromagnetik tidak sama dengan panjang gelombang dan frekuensi cahaya. Hubungan frekuensi dan panjang gelombang, yaitu sebagai berikut:

(5)

contoh soal

1. Gelombang elektromagnetik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3×108_{ms-1. Apabila frekuensi gelombang tersebut 20MHz,}

tentukan panjang gelombangnya!. Pembahasan :

c=f.λ

λ=c/f

=

3×108_{ms-1/20 x 10}6_Hz

=15 m

3. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Kemajuan teknologi saat ini semakin meningkat berikut dalam penggunaan gelombang elekromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.Seperti apakah gelombang elektromagnetik, apa contoh gelombang elektromagnetik itu?

Teori Gelombang Elektromagnetik IdentifikasiGelombangElektromagnetik

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.

(6)

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,ciri-ciri gelombang elektromagnetik,sumber radiasi elektromagnetik, karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spectrum,pemanfaatan radiasi elektromagnetik, dan bahaya radiasi elektromagnetik.

B. CIRI-CIRI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK Ciri-ciri Gelombang Elektromagnetik

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.

(7)

Contoh soal

1. Pernyataan berikut yang bukan termasuk sifat gelombang elektromagnetik adalah ….

a. merupakan gelombang logitudinal b. dapat merambat diruang hampa c. arah perambatannya tegaklurus d. dapat mengalami pembiasan e. dapat mengalami polarisasi Pembahasan

Jawab. A

Sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah : 1.merupakan gelombang transversal

2.mengalami pemantulan,pembiasan, interferensi,difraksi,dan polarisasi. 3.tidak dapat dibelokkan medan magnet atau medan listrik

4.mempunyai kecepatan 3 x 108_m/s.

C. SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. Osilasi listrik.

2. Sinar matahari  menghasilkan sinar ultra violet.

3. Lampu merkuri  menghasilkan infra merah.

4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam 

menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen). 5. Inti atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma. D. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik.

(8)

Contoh spektrum elektromagnetik

Gambar 4. Spektrum gelombang elektromagnetik

Berikut urutan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah (gelombang radio) ke tingkat energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi (radiasi X-ray dan Gamma Ray).

1. Gelombang Radio

Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Panjang gelombang antara 102_{cm sampai 10}6

cm.

(9)

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. Luas daerah yang hendak dicakup dan panjang gelombang yang dihasilkan ditentukan oleh tinggi randahnya antena. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.

Perbandingan antara gelombang medium dengan gelombang VHF dan UHF

(10)

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}

(11)

3. Sinar Inframerah

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011_{Hz sampai 10}14_{Hz atau}

daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. Sinar inframerah ini dapat menembus kabut dan awan tebal. Karena itu, sinar inframerah dapat digunakan untuk memotret benda yang letaknya jauh dan tertutup kabut atau awan.

Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Foton yang dipancarkan pada daerah inframerah dapat dipergunakan untuk mempelajari struktur molekul. 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 bervariasi 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 adalah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran,cahaya lampu senter pada saat gelap dan cahaya lampu bioskop.

Dengan adanya cahaya tampak tersebut akan terlihat debu-debu beterbangan. Hal ini dikarenakan debu terkena cahaya dan memantulkannya ke mata kita sehingga mata kita dapat menangkap pantulan tersebut.

5. Sinar ultraviolet

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015_{Hz sampai 10}16_Hz

atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8_{m 10}-7_{m. Gelombang ini dihasilkan}

(12)

Sinar ultraviolet memiliki sifat energi kimia yang cukup besar sehingga mampu untuk memendarkan fluoresensi (pada lampu TL/neon) dan mampu membunuh kuman.

6. Sinar X

Sinar X mempunyai frekuensi antara 1016_{Hz sampai 10}20_{Hz . panjang}

gelombangnya sangat pendek yaitu 10-9_{cm sampai 10}-6_{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. Akan tetapi,tidak dapat menembus logam dan tulang sehingga dapat dimanfaatkan manusia untuk melihat susunan tulang manusia.

7. Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10-13_{Hz sampai 10}-10_{Hz atau}

panjang gelombang antara 10-11_{cm sampai 10}-8_{cm. Daya tembus paling besar,}

yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh.sinar itu dihasilkan oleh atom-atom yang tidak stabil. Perbedaan sinar-X dan sinar gamma adalah tentang asal terjadinya. Sinar-X dari aktifitas elektron atom, sedangkan sinar gamma berasal dari aktifitas inti atom.

Gambar 6. Sumber sinar gamma

Contoh soal

(13)

Pembahasan : Diket : f=30 HZ

C=3 x 10 8_m/s

Ditanya : λ=....? Jawab :

λ= = 3 x 10 8_ms-1_{/30 Hz=0.3 x 10}8_m

E. PEMANFAATAN RADIASI ELEKTROMAGNETIK

Berikut beberapa pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan dan teknologi:

1. Gelombang Radio

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. Gelombang radio terdiri atas:

a) Gelombang radio (MF dan HF)

Untuk komunikasi radio (memanfaatkan sifat gelombang MF dan HF yang dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer, hingga dapat mencapai tempat yang jauh).

b) Gelombang radio (UHF dan VHF)

Untuk komunikasi satelit (memanfaatkan sifat gelombang UHF dan VHF yang dapat menembus lapisan atmosfer (ionosfer), hingga dapat mencapai satelit).

2. Gelombang Mikro

Beberapa pemanfaatan gelombang mikro dalam kehidupan,diantaranya: a) Untuk pemanas microwave,

(14)

d) Dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut, e) Digunakan pada rangkaian Televisi, dan

f) Gelombang RADAR diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.

Gambar 7. Mikrowave

4. Sinar Inframerah

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. Untuk terapi fisik, menyembuhkan penyakit cacar dan encok.

Beberapa pemanfaatan sinar inframerah adalah sebagai berikut:

a) Untuk fotografi pemetaan sumber daya alam, mendeteksi tanaman yang tumbuh di bumi dengan detail,

b) Untuk fotografi diagnosa penyakit,

c) Digunakan pada remote control berbagai peralatan elektronik (alarm pencuri), d) Mengeringkan cat kendaraan dengan cepat pada industri otomotif,

(15)

f) Sinar infra merah dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan.

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 Sdalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.

Gambar 8. Remote control pada TV

5. Sinar tampak

Berikut beberapa pemanfaatan sinar tampak dalam kehidupan dan teknologi:

a) Membantu penglihatan mata manusia,

b) penggunaan sinar laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi, dan c) Lampu senter.

6. Sinar Ultraviolet

Beberapa pemanfaatan sinar ultraviolet sebagai suatu gelombang elektromagnetik dalam kehidupan dan teknologi adalah:

a) Untuk proses fotosintesis/asimilasi pada tumbuhan. b) Membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia.

c) Dengan peralatan khusus dapat digunakan untuk membunuh kuman penyakit, menyuci hamakan ruangan operasi rumah sakit berikut instrumen-instrumen pembedahan.

(16)

7. Sinar X (Sinar Rontgen)

Berikut beberapa pemanfaatan sinar x dalam kehidupan dan teknologi : a) Dimanfaatkan di bidang kesehatan kedokteran untuk memotret organ-organ

dalam tubuh (tulang), jantung, paru-paru, melihat organ dalam tanpa pembedahan, foto Rontgen.

b) Untuk analisa struktur bahan / kristal. c) Mendeteksi keretakan / cacat pada logam.

d) Memeriksa barang-barang di bandara udara / pelabuhan.

Gambar 9. Sinar rontgen

8. Sinar Gamma

Berikut beberapa pemanfaatan sinar gamma sebagai suatu gelombang elektromagnetik dalam kehidupan dan teknologi adalah:

a) Dimanfaatkan dunia kedokteran untuk terapi kanker, b) Dimanfaatkan untuk sterilisasi peralatan rumah sakit, c) Untuk sterilisasi makanan, bahan makanan kaleng,

d) Untuk pembuatan varietas tanaman unggul tahan penyakit dengan produktivitas tinggi,

e) Untuk mengurangi populasi hama tananaman (serangga),

f) Untuk medeteksi keretakan /cacat pada logam (seperti kegunaan sinar X juga) g) Untuk sistem perunut aliran suatu fluida (misalnya aliran PDAM),

mendeteksi kebocoran.

(17)

Paparan radiasi ultraviolet-B yang berlebih terhadap manusia, hewan, tanaman dan bahan-bahan bangunan dapat menimbulkan dampak negatif. Pada manusia, radiasi UV-B berlebih dapat menimbulkan penyakit kanker kulit, katarak mata serta mengurangi daya tahan tubuh terhadap penyakit infeksi.

Selain itu, peningkatan radiasi gelombang pendek UV-B juga dapat memicu reaksi kimiawi di atmosfer bagian bawah, yang mengakibatkan penambahan jumlah reaksi fotokimia yang menghasilkan asap beracun, terjadinya hujan asam serta peningkatan gangguan saluran pernapasan.

1. Pada tumbuhan, radiasi UV-B dapat menyebabkan pertumbuhan berbagai jenis tanaman menjadi lambat dan beberapa bahkan menjadi kerdil. Sebagai akibatnya, hasil panen sejumlah tanaman budidaya akan menurun serta tanaman hutan menjadi rusak.

2. Pulsa microwaves dapat menimbulkan efek stres pada kimia syaraf otak. 3. Apabila terjadi lubang ozon, maka sinar UV, khususnya yang jenis UV tipe B

yang memiliki panjang gelombang 290 nm, yang menembus ke permukaan bumi dan kemudian mengenai orang, dapat menyebabkan kulit manusia tersengat, merubah molekul DNA, dan bahkan bila berlangsung menerus dalam jangka lama dapat memicu kanker kulit, termasuk terhadap mahluk hidup lainnya.

4. Radiasi HP dapat mengacaukan gelombang otak, menyebabkan sakit kepala, kelelahan, dan hilang memori, pemakaian HP bisa menyebabkan kanker otak. 5. Beberapa efek negatif yang bisa muncul sebagai akibat radiasi HP antara lain kerusakan sel saraf, menurunnya atau bahkan hilangnya konsentrasi, merusak sistem kekebalan tubuh, meningkatkan tekanan darah, hingga gangguan tidur dan perubahan aktivitas otak.

(18)

7. Dampak negatif wi-fi sehubungan dengan radiasi elektromagnetik: keluhan nyeri di bagian kepala, telinga, tenggorokan dan beberapa bagian tubuh lain bila berada dekat dengan peralatan elektronik atau menara pemancar.

Berikut beberapa bahaya Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan dan teknologi :

a) Dapat menyebabkan kanker kulit (Sinar ultraviolet). b) Dapat menyebabkan katarak mata(Sinar ultraviolet). c) Dapat menghitamkan warna kulit (Sinar ultraviolet).

d) Dapat melemahkan sistem kekebalan tubuh (Sinar ultraviolet). e) Dapat menyebabkan kemandulan (Sinar gamma).

f) Dapat menyebabkan kerusakan sel/jaringan hidup manusia (Sinar X dan terutama sinar gamma).

Gambar 10. bahaya radiasi elektromagnetik

Kerjakan soal-soal objektif berikut dibuku l atihanmu !

1. Suatu perubahan medan listrik menghasilkan…. a. Suatu medan magnetik

b. Gelombang bunyi c. Gelombang mekanik

d. Gelombang elektromagnetik e. Tidak ada yang ostimewa

(19)

b. Gelombang bunyi c. Gelombang mekanik

d. Gelombang elektromagnetik e. tidak ada yang ostimewa

3. Frekuensi tertinggi didapatkan dalam…. a. Sinar X

b. Gelombang radio c. Cahaya inframerah d. Cahaya ultraviolet e. Sinar gamma

4. Gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang terpanjang adalah…

a. Sinar gamma b. Sinar X

c. Sinar inframerah d. Sinar ultra ungu e. Gelombang radio

5. Perhatikan gelombang elektromagnetik berikut ini!

(1) Infra merah (2) Televisi (3) Ultraviolet (4) Sinar gamma

Urutan yang benar berdasarkan frekuensi dari yang paling besar sampai paling kecil adalah….

(20)

6. Nilai perbandingan panjang gelombang antara gelombang mikro ( f = 2,4 x 10^9 Hz) yang digunakan dalam pemasak microwave dengan gelombang radio ( f = 6,0 x 10^5 Hz) yang dipancarkan dari sebuah sasiun radio AM adalah…. a. 6,0 x 104

b. 5,0 x 104

c. 4,0 x 104

d. 2,5 x 104

e. 1,6 x 104

7. Ionosfer adalah suatu daerah gas terionisasi dalam atmosfer atas. Ionosfer bertanggungjawab terhadap….

a. Warna biru langit b. Pelangi

c. Komunikasi radio jarak jauh d. Menyaring sinar UV dari matahari e. Kemampuan satelit mengorbit bumi

8. Lapisan atmosfer yang memantulkan gelombang radio MF dan HF adalah…. a. Stratosfer

b. Mesosfer c. Ionosfer d. Eksosfer e. Termosfer

9. Jika frekuensi sebuah gelombang radio 30 MHz. maka panjang gelombang radio tersebut adalah….

(21)

10.Daerah frekuensi sinar inframerah adalah…. a. 108_-1011 _Hz

b. 1011_-1014 _Hz

c. 1014_-1017 _Hz

d. 1017_-1020 _Hz

e. 1020_-1024_Hz

11.Diantara kelompok warna-warna dibawah ini yang frekuensinya merupakan urutan yang naik adalah…

a. Biru-hijau-kuning-merah b. Hijau-mearah-kuning-biru c. Merah-kuning-hijau-biru d. Merah-biru-hijau-kuning e. Kuning-merah-biru-hijau

12.Lebar frekuensi sinar hijau 500-550 nm adalah…. a. 4,5 x 1014_{-5,0 x 10}14_Hz

b. 5,0 x 1014_{-5,5 x 10}14_Hz

c. 5,5 x 1014_{-6,0 x 10}14_Hz

d. 6 x 1014_{-6,5 x 10}14_Hz

e. 6,5 x 1014_{-7,0 x 10}14_Hz

13.Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai sifat-sifat: (1) Merupakan gelombang medan listrik dan medan magnetic

(2) Merupakan gelombang longitudinal (3) Dapat dipolarisasikan

(4) Rambatannya memerlukan zat antara * Pernyataan yang benar adalah….

(22)

c. 2 dan 4 d. Hanya 4 e. Semua benar

14.Cahaya dan bunyi mempunyai persamaan dan perbedaan sebagai berikut: (1) Keduanya adalah gejala gelombang

(2) Cahaya adalah gelombang elektromagnetik, sedangkan bunyi gelombang mekanik

(3) Cahaya adalah gelombang transversal sedangkan bunyi longitudinal (4) Kecepatan perambatannya sama

Pernyataan yang benar adalah… a. 1,2, dan 3

b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. Hanya 4 e. Semua benar

s

15.Hal yang sama antara gelombang cahaya dan gelombang bunyi adalah…. (1) Sama-sama membutuhkan medium untuk merambat

(2) Sama-sama gelombang transversal (3) Sama-sama gelombang longitudinal

(4) Sama-sama memiliki frekuensi yang bersesuaian dengan frekuensi sumbernya

Pernyataan yang benar adalah… a. 1,2, dan 3

(23)

B Kegiatan Pembelajaran Siswa

Radiasi elektromagnetik

A. HUBUNGAN SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK

1. Pengamatan

(24)

Gambar 1.

2. Pertanyaan

Berdasarkan hasil pengamatan tadi , jawablah pertanyaan berikut ini :

a. Tuliskan faktor –faktor yang terdapat pada gambar diatas ? bagaimana hubungan arah kedua medan tersebut?

b. Bagaimana hubungannya denga gelombang elektromagnetik? c. Jelaskan, kenapa perbedaan itu terjadi ?

3. Penyelidikan

Perhatikan juga gambar dibawah, selidikilah bentuk penjalarann dari medan listrik. Selidiki juga bentuk penjalaran medan magnet nya. Bagaimna kombinasi medan magnet menjadi bentuk penjalaran gelombang elektromagnetik.

http://bamyunifisikakts.blogspot.com/

4. Analisis

Analisis dan diskusikanlah dengan teman-teman se kelompokmu, tentang jawaban dari pertanyaan yang diberikan sebagai hasil pengamatan dan penyelidikan yang telah dilakukan, sehingga kamu mendapatkan jawaban yang sama dengan teman-teman kelompokmu.

5. Kesimpulan

(25)

B. PERBEDAAN SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. Pengamatan

Perhatikan Gambar.2 disamping!

Amati bentuk panjang gelombangnya, lalu amati pila pada bagain warna cahaya tamapak (mejikuhibiniu).

http://bamyunifisikakts.blogspot.com/ Gambar 3.

2. Pertanyaan

a. Tuliskan faktor-faktor yang yang sama dan yang berbeda dari keadaan panjang spektrum gelombang elektromagnetik pada gambar 3!

b. Jika terdapat perbedaan atau persamaan, Jelaskan, kenapa kesamaan dan perbedaan itu terjadi!

c. Bagaima urutan panjang gelombang spektrum gelombang elektromagnetik pada gambar 3.? Bagaimana pula hubungan frekuensinya?

d. Jika dikaitkan dengan energi tembus atau daya tembus spektrum gelombang elektromagnetik, deskripsikan lah hubungan panjang gelombang, frekuensi, dan energi/daya tembus nya?

3. Penyelidikan

(26)

http://lksfisikasma.blogspot.com/2013/03/gelombangelektromagnetik_4.html

4. Analisis

5. Kesimpulan

Tuliskanlah kesimpulan apa yang kamu peroleh dari hasil diskusi kelompok, dan sampaikanlah, dan sampaikanlah kesimpulan tersebut di depan kelas

C. SUMBER-SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETRIK

1. Pengamatan

Pernahkah Anda membayangkan jika dunia ini tanpa cahaya?

Akankah Anda dapat melakukan aktivitas? Tentu jawabnya tak mungkin ada aktivitas, karena untuk melakukan aktvitas manusia perlu tahu tentang keadaan di sekelilingnya. Benda-benda untuk dapat terlihat harus memantulkan

cahaya. Tanpa cahaya kamu tak pernah tahu dan tak pernah melihat apa sebenarnya yang ada di sekitarmu.

(27)

gamma sampai gelombang radio. Banyak aplikasi teknologi yang berdasar konsep gelombang elektromagnetik ini. Pulsa handphone antara lain dikirim

dalam bentuk gelombang

elektromagnetik. Ketika anda

berkomunikasi dengan HP gelombang suaramu diubah menjadi gelombang elektromagnetik oleh sistem relay sehingga pihak yang kamu ajak komunikasi dapat mendengar suaramu.

2. Pertanyaan

a. Jelaskanlah kenapa akibat ada cahaya kita dapat melihat?

b. Kenapa kita bisa dalam keadaan tanpa kabel penghubung saat berbicara menggunakan telfon genggam kita bisa mendengar suara lawan bicara kita?

c. Apa sumber gelombang yang digunakan pada pesawat telfon tersebut?

3. Penyelidikan

Selidikilah penggunaan beberapa alat elektronik yang menggunakan pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.

Perhatikan saat penyiaran radio berlangsung, lampu mercuri, hasil rongten pada peralatan rumah sakit,sinar laser, gelombang mikro pada mikrowave.

4. Analisis

5. Kesimpulan

Tuliskanlah kesimpulan apa yang kamu peroleh dari hasil diskusi kelompok, dan sampaikanlah, dan sampaikanlah kesimpulan tersebut di depan kelas

D. BENTUK PEMANFAATAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. Pengamatan

(28)

Gambar 4. Cahaya tampak

Gambar 6. Pemancar radio

gelombanghttps://www.google.com/sear

a. Kenapa cahaya tampak terdiri atas 7 warna?

b. Kenapa terdapat perbedaan panjang gelombang cahaya tampak?

c. Apa manfaaat sinar UV dalam kehidupan?

d. Apa benruk pemanfaatan gelombang radio?

e. Bagaimana radio bisa terdengar pada tempat yang berbeda seolah-olah dalam waktu yang bersamaan?

(29)

g. Bagaimana bentuk pemanfaatan gelombang EM yang lain ? jelaskan jawaban anda

3. Penyelidikan

Perhatikan gambar berikut

Gambar 8. Remote control

http://lksfisikasma.blogspot.com/2013/03/aplikasi-gelombang-elektromagnetik_3398.html

Gambar 9. Hasil rontgen

http://lksfisikasma.blogspot.com/ 2013/03/aplikasi-gelombang-elektromagnetik_3398.html

Gambar 10. Bahaya radiasi http://lksfisikasma.blogspot.com/ 2013/03/aplikasi-gelombang-elektromagnetik_3398.html

Berdasarkan gambar 8 dan gambar 9. Jelaskankanlah aplikasi pemanfaatan gelombang EM dalam kehidupan.

Berdasarkan gambar Berdasarkan gambar 10 diatas yang merupakan salah satu bahaya pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan.

selidikilah beberapa bahaya pemanfaatan gelombang elektromagnetik (seperti sinar infra merah, sinar UV, sinar gamma , dan lain-lain) disekitar mu.

(30)

5. Kesimpulan

(31)

C Lembaran Kerja Siswa/Jurnal

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut :

Kegiatan 1. Hubungan Spektrum Elektromagnetik

1.1 Tuliskan faktor –faktor yang terdapat pada gambar diatas ? bagaimana hubungan arah kedua medan tersebut?

... ...

1.2 Bagaimana hubungannya denga gelombang elektromagnetik?

... ...

1.3 Jelaskan, kenapa perbedaan itu terjadi ?

... ...

1.4 Kaitan kan dengan kegiatan penyelidikan pada kegiatan pembelajaran pertama.

... ...

1.5 Analisis dan diskusikan dengan teman kelompokmu. Buatlah hasil diskusi dan analisisnya.

... ...

1.6 Kesimpulan

(32)

Kegiatan 2. Perbedaan spektrum gelombang elektromagnetik

2.1 Tuliskan faktor-faktor yang yang sama dan yang berbeda dari keadaan panjang spektrum gelombang elektromagnetik pada gambar 3!

... ...

2.2 Jika terdapat perbedaan atau persamaan, Jelaskan, kenapa kesamaan dan perbedaan itu terjadi!

... ...

2.3 Bagaima urutan panjang gelombang spektrum gelombang elektromagnetik pada gambar 3.? Bagaimana pula hubungan frekuensinya?

... ...

2.4 Jika dikaitkan dengan energi tembus atau daya tembus spektrum gelombang elektromagnetik, deskripsikan lah hubungan panjang gelombang, frekuensi, dan energi/daya tembus nya? ... ...

2.5 Kaitan kan dengan kegiatan penyelidikan pada kegiatan pembelajaran kedua.

... ...

2.6 Analisis dan diskusikan dengan teman kelompokmu. Buatlah hasil diskusi dan analisisnya. ... ...

(33)

... ...

Kegiatan 3. Sumber-Sumber Gelombang Elektromagnetrik

3.1 Jelaskanlah kenapa akibat ada cahaya kita dapat melihat?

... ...

3.2 Kenapa kita bisa dalam keadaan tanpa kabel penghubung saat berbicara menggunakan telfon genggam kita bisa mendengar suara lawan bicara kita?

... ...

3.3 Apa sumber gelombang yang digunakan pada pesawat telfon tersebut?

... ...

3.4 sebutkan dan jelaskan lah simber gelombang elektromagnetik lainnya?

... ...

3.5 Kaitan kan dengan kegiatan penyelidikan pada kegiatan pembelajaran ketiga.

... ...

3.7 Kesimpulan

(34)

Kegiatan 4. Bentuk pemanfaatan gelombang elektromagnetik 4.1 Kenapa cahaya tampak terdiri atas 7 warna?

... ...

4.2 Kenapa terdapat perbedaan panjang gelombang cahaya tampak?

... ...

4.3 Apa manfaaat sinar UV dalam kehidupan?

... ...

4.4 Apa bentuk pemanfaatan gelombang radio?

... ...

4.5 Bagaimana radio bisa terdengar pada tempat yang berbeda seolah-olah dalam waktu yang bersamaan?

... ...

4.6 Bagimana makanan dalam oven bisa menjadi cepat matang?

... ...

4.7 Bagaimana bentuk pemanfaatan gelombang EM yang lain ? jelaskan jawaban anda

... ...

4.8 Kaitan kan dengan kegiatan penyelidikan pada kegiatan pembelajaran keempat.

(35)

4.10 Kesimpulan

... ...

D Ringkasan Materi

 Radiasi diartikan sebagai proses perjalanan sebuah partikel atau gelombang melalui suatu medium atau ruang. Radiasi dibagi menjadi dua tipe, yaitu radiasi ion dan radiasi non-ion.  Radiasi ion merupakan radiasi yang memiliki cukup energi untuk mengionisasi sebuah atom.

Partikel alfa, partikel beta, sinar gamma, radiasi X-ray dan neutron termasuk contoh radiasi ion. Radiasi non-ion dibagi ke dalam dua bagian, yaitu radiasi optik dan medan elektromagnetik.

o Radiasi optik dibagi menjadi beberapa subdivisi antara lain sinar ultraviolet, sinar tampak, dan sinar inframerah.

o medan elektromagnetik terdiri dari gelombang radio yang dapat dibagi menjadi gelombang mikro, gelombang radio frekuensi tinggi, dan gelombang radio frekuensi rendah.

 Radiasi non-ion mengacu pada energi radiasi yang selain memproduksi ion ketika melewati suatu medium, juga memiliki energi yang hanya cukup untuk perangsangan.

 Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang terdiri dari gelombang elektrik dan energi magnetik yang bergerak secara bersamaan melalui ruang dengan kecepatan cahaya.  Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi

dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik.

(36)

 Rumusan Maxwell secara matematis

C= =2,99x108_m/s

 Hertz juga menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik memiliki sifat cahaya,yaitu pemantulan, pembiasan, polarisasi, difraksi, dan merambat dalam ruang hampa.

 Hubungan frekuensi dan panjang gelombang (berbanding terbalik) dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut:

c=f.λ

 Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya.

 Ciri-ciri gelombang elektromagnetik

o Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan

o Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

o gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

o gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi juga mengalami peristiwa polarisasi.

o Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya.

 Sumber gelombang elektromagnetik : Osilasi listrik,Sinar matahari  menghasilkan sinar

ultra violet, Lampu merkuri  menghasilkan infra merah, Penembakan elektron dalam tabung

hampa pada keping logam  menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen), Inti atom

yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma.

 Urutan spektrum gelombang dari energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah ke tingkat energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi yaitu : gelombang radio, gelombang mikro,gelombang inframerah, cahaya tampak, sinar ultra violet, sinar-X, dan sinar gamma.

(37)

sinar senter, membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia, rontgen, dan terapi kanker.

 Bahaya gelombang elektromagnetik : kanker otak, merusak sel syaraf, menghambat pertumbuhan tumbuhan, kanker kulit, melemahkan sistem kekebalan tubuh, menyebabkan kemandulan, dan lain-lain.

E Job Sheet /Tugas Terstruktur

JOBSHEET

RADIASI ELEKTROMAGNETIK

Gunakan buku-buku yang sudah ditentukan dan sumber lain yang relevan untuk menjawab pertanyaan berikut

No. Pertanyaan Jawaban/Solusi

1. Apa yang kamu ketahui tentang radiasi? berikan contoh radiasi dalam kehidupan? Jelaskan radiasi ion dan non ion? Apa perbedaan keduanya? Berikan contoh masing-masing radiasi tersebut?

2. Jelaskan yang dimaksud gelombang? Apa itu radiasi gelombang elektromagnetik?

3. Jelaskan hipotesis Maxwell tentang pembentukan terjadinya gelombang elektromagnetik?

(38)

Berdasarkan gambar tersebut,bagaimana hubungan medan listrik dan medan magnet pada

perambatan gelombang

elektromagnetik? Apa kesimpulan yang bisa diambil?

5. Bagaimana rumusan hipotesis Maxwell secara matematis mengenai cepat rambat gelombang elektromagnetik? Atas dasar apa Maxwell berkesimpulan bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik?

6. Seberkas sinar X dipancarkan dari suatu sumber dengan frekuensi f. Jika panjang gelombang sinar X tersebut

adalah λ, maka jelaskan hubungan panjang gelombang dan frekuensi

gelombang ?

7. Sebuah gelombang elektromagnetik

memiliki kisaran frekuensi antara 1016

Hz sampai 1020_{Hz. Tentukan kisaran}

panjang gelombang tersebut!

8. Jelaskan ciri-ciri gelombang elektromagnetik?

9. Jelaskan lah sumber-sumber gelombang elektromagnetik yang anda ketahui?

(39)

Jelaskan Urutan spektrum gelombang elektromagnetik tersebut?

11. Bagaimana hubungan frekuensi dan panjang gelombang elektromagnetik dengan daya tembus nya (energi)?

12.

Perhatikan gambar tersbebut? Deskripsikan lah apa yang anda ketahui tentang gambar tersebut! Lalu simpulkan hasil deskripsi anda tersebut dengan kata-kata sendiri!

13. Kilat dan guntur sebenarnya terjadi dalam waktu yang bersamaan. Namun kilat selalu teramati lebih dahulu sebelum terdengar guntunya. Mengapa demikian?

14. Radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 12 mikrometer adalah radiasi inframerah. Tentukanlah frekuensinya!

15. Hitung rentang frekuensi cahaya tampak yang rentang panjang gelombangnya dari 400 nm sampai 700 nm.

16. Jelaskan pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan?

(40)

F Kunci Jawaban Job Sheet/Tugas Terstruktur

1. Dalam fisika, radiasi diartikan sebagai proses perjalanan sebuah partikel atau gelombang melalui suatu medium atau ruang (Anonim 2011). Radiasi dibagi menjadi dua tipe, yaitu radiasi ion dan radiasi non-ion. Radiasi ion merupakan radiasi yang memiliki cukup energi untuk mengionisasi sebuah atom. Partikel alfa, partikel beta, sinar gamma, radiasi X-ray dan neutron termasuk contoh radiasi ion.

Sementara radiasi non-ion mengacu pada energi radiasi yang selain memproduksi ion ketika melewati suatu medium, juga memiliki energi yang hanya cukup untuk perangsangan

2. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang terdiri dari gelombang elektrik dan energi magnetik yang bergerak secara bersamaan melalui ruang dengan kecepatan cahaya

(41)

3. Seorang ahli fisika berkebangsaan Skotlandia mengemukakan hipotesisnya sebagai berikut. ”perubahan medan magnetik dapat menimbulkan medan listrik,sebaliknya perubahan medan listrik akan menimbulkan medan magnetik.” Hipotesis inilah yang digunakan Maxwell untuk menerangkan terjadinya gelombang elektromagnetik.

4. Tegak lurus

5. Secara matematis, Maxwell menghitung kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada dua besaran, yaitu permitivitas listrik (E0=8,85x10-12 C2/

N.m2_{) dan permitivitas magnet (m}

0=4ӆx10-7wb/A.m).

Dalam ruang hampa kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan berikut:

C= =2,99x108_m/s

6. c=f.λ

hubungan panjang gelombang dengan frekuensi berbanding terbalik. 7. 3x102_-3x10-12

8. Ciri-ciri Gelombang Elektromagnetik

a. 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.

b. Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

c. Dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

d. Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.

e. Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya.

(42)

b. Sinar matahari  menghasilkan sinar ultra violet.

c. Lampu merkuri  menghasilkan infra merah.

d. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam  menghasilkan sinar

X (digunakan untuk rontgen).

e. Inti atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma.

10. Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik.

Urutan spektrum gelombang dari panjang gelombang yang tepanjang ke panjang gelombang terpendek :

a. Gelombang radio b. Gelombang mikro c. Inframerah

d. Cahaya tampak e. Sinar UV f. Sinar X g. Sinar gamma.

11. Hubungan panjang gelombang dengan frekuensinya berbanding terbalik, sementara hubungan daya tembus berbanding lurus dengan frekuensinya.

12. Spektrum gelombang elektromagnetik pada cahaya tampak, terdiri atas 7 warna. Yang panjang gelombang terpanjang nya merah, jingga, kuning,hijau,biru,nila dan sinar ungu yang panjang gelombang terpendek pada spektrum cahaya tampak.

13. Kilat dan guntur memang terjadi secara bersamaan, tapi seolah-olah kilat terjadi dahulu. Hal ini disebabkan kecepatan atau laju gelombang cahaya lebih besar dari pada laju gelombang bunyi.

14. Diket : λ=12 mikrometer=12x10-6_m

C=3x108_m/s

Ditanya : f=....?

Jawab : f= = 3x108_m/s/12x10-6_{m=1/4 x 10}14_Hz

(43)

c = 3x108_m/s

ditanya :f= . . . ? jawab :

λ=c/f

λ= 3x108_{m/s/ (400-700)x10}-9_m

= 0,75x107_-0,42x107_m

16. Beberapa Pemanfaatan gelombang elektromagnetik: a. Untuk komunikasi (gelombang radio)

b. Bidang kesehatan : untuk melihat tulang, hasil rontgen, sterilisasi alat-alat kesehatan,dll