MAKALAH MAKALAH
GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Oleh : Gia.Hengkeng Oleh : Gia.Hengkeng
Nim : 15 505 039 Nim : 15 505 039 Kls/Prodi : B/Pend.Fisika Kls/Prodi : B/Pend.Fisika
Semester : V (Lima) Semester : V (Lima)
UNIVERSITAS NEGERI MANADO UNIVERSITAS NEGERI MANADO
FAKULTAS MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA
DAN DAN
ILMU PENGETAHUAN ALAM ILMU PENGETAHUAN ALAM
Jurusan Fisika Jurusan Fisika
2017
2017
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Tuhan yang telah menolong hamba-Nya menyelesaikan makalah ini dengan penuh kemudahan. Tanpa pertolongan Dia mungkin penyusun tidak akan sanggup menyelesaikan dengan baik.
Makalah ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu tentang GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK,yang kami sajikan berdasarkan pengamatan dari berbagai sumber.
Makalah ini di susun oleh penyusun dengan berbagai rintangan. Baik itu yang datang dari diri penyusun maupun yang datang dari luar. Namun dengan penuh kesabaran dan terutama pertolongan dari Tuhan akhirnya makalah ini dapat terselesaikan.
Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada pembaca.Walaupun makalah ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Penyusun mohon untuk
saran dan kritiknya. Terima kasih.
Tondano, Desember 2017
(Gia.Hengkeng )
Daftar Isi
Halaman
Judul...!
Kata Pengantar...!!
Daftar Isi...!!!
BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang...1 Rumusan
Masalah...1 Tujuan...1 BAB II PEMBAHASAN
A. Pengertian Gelombang
Elektromagnetik...2 B. Spektrum Gelombang
Elektromagnetik...5 C. Penerapan Gelombang Elektromagnetik...7 D. Rumus-rumus yang lazim digunakan dalam gelombang
elektromagnetik...10 E. Hubungan intensitas gelombang dengan energi raata-
rata...11 BAB II PENUTUP
A. Kesimpulan...13 DAFTAR PUSTAKA
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Kemajuan teknologi saat ini semakin meningkat berikut dalam penggunaan gelombang elekromagnetik seperti dalam kehidupan sehari-hari. Gelombang sebenarnya dapat dibagi ke dalam beberapa jenis, baik berdasarkan arah rambatannya maupun medium perantaranya.Salah satunya, berdasarkan medium perantaranya, gelombang dibagi atas gelombang mekanik (galombang yang memerlukan medium atau zat perantara) dan gelombang elektromagnetik (gelombang yang merambat tanpa memerlukan medium). 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 spektrum dan contoh dan penerapan masing- masing gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
B. RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan dari latar belakang diatas, maka kami akan mencoba merumuskan beberapa masalah yaitu:
1. Apa yang dimaksud dengan gelombang elektromagnetik?
2. Bagaimana karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spektrum?
3. Penerapan gelombang elektromagnetik
C. TUJUAN
Berdasarkan dari rumusan masalah diatas, maka kami akan mencoba merumuskan beberapa tujuan yaitu untuk mengetahui:
1. Pengertian gelombang elektromagnetik
2. Karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spectrum.
3. Penerapan gelombang elektromagnetik
BAB II
PEMBAHASAN
A. PENGERTIAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau ti dak 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 ti nggi 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.
Teori Maxwel tentang gelombang ekektromagnetik mempersatukan Kedua teori ini dimana menurut Faraday”medan listrik dapat ditimbulkan dari perubahan medan magnet”.
Sedangkan Maxwell membuat hipotesa bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu akan menghasilkan medan magnet, yang sama halnya dengan dengan medan magnet yang berubah terhadap waktu akan menghasilkan akan menghasilkan medan listrik. Hal ini melengkapi teori maxwell , yaitu hubungan yang sangat penting antara medan listrik dan medan magnet yang dikenal dengan persamaan Maxwell.
Dengan Teori Maxwel tentang gelombang ekektromagnetik mempersatukan pula teori Newton serta Huygesa tentang ilmu cahaya. Menurut teori maxwell tentang gelombang
elektromagnetik bahwa cahaya adalah suatu bentuk radiasi gelombang elektromagnetik.
Gelombang elektromagnetik dihasilkan oleh muatan yang dipercepat terdiri dari medan magnet B dan Medan listrik E yang bergetar saling tegak lurus serta keduanya tegak lurus arah perambatan gelombang. Sehingga gelombang elektromagnetik temasuk gelombang transversal.
Dengan Teori Maxwel tentang gelombang ekektromagnetik, Maxwell menghitung cepat rambat gelomabang elektromagnetik dengan persamaan
Keterangan :
C= cepat rambat gelombang elektromagnetik
μₒ = permeabilitas ruang hampa = 4π x 10-7Wb/Am
Ԑₒ = permitivitas ruang hampa = 8,85418 x 10-12C2/N m2
Dengan memasukkan harga μₒ dan Ԑₒ diatas maka di peroleh cepat rambat gelombang elektromagnetik sebesar c= 2,99792 x 108 m/s = 3 x 108 m/s.
Nilai tersebut ternyata sesuai dengan cepat rambat cahaya dalam ruang hampa.
Dengan hasil ini maka Maxwell mengatakan bahwa cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Seperti gelombang mekanik maka cahaya mengalami gejala gelombang pada umumnya yaitu reflksi(pemantulan), refraksi(pembiasan), interferensi, difraksi serta polarisasi.
Dengan Teori Maxwel tentang gelombang ekektromagnetik menyimpulkan bahwa Sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:
1. Perubahan medan listrik dan medan magnet 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 magnet saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang
3. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang tranversal
4. Mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi juga polarisasi 5. Besar medan listrik dan medan magnet (E=cB)
6. Tidak dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnet karena gelombang elektromagnetik tidak memiliki muatan
7. Kecepatan dalam ruang hampa sama dengan kecepatan di udara 3 x 108 m/s.
B. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Spektrum adalah sebuah kata lain yang berarti “hantu” atau bayangan hitam. Kata Spektrum pertama kali digunakan oleh Isaac Newton pada tahun 1671. Untuk menjelaskan
bayangan sinar yang dibentuk oleh prisma menyerupai pelangi yang berwarna warni seperti lagu anak TK “pelangi- pelangi” yang dinamakan spektrum gelombang elektromagnetik.
Spektrum gelombang elektromagnetik terdiri atas tujuh macam gelombang yang dibedakan berdasarkan frekuensi serta panjang gelombang tetapi cepat rambat di ruang hampa adalah sama. Yaitu c =3 x 108 m/s. Seperti yang sudah dibahas dalam teori Maxwell tentang gelombang elektromagnetik. frekuensi gelombang terkecil adalah gelombang cahaya serta panjang gelombang terbesar sedangkan frekuensi terbesar adalah sinar gamma serta panjang gelombang terpendek
Spectrum gelombang elektrogmagnetik dengan urutan dari frekuensi terkecil ke frekuensi terbesar dapat disusun sebagai berikut.
1. Gelombang radio
Gelombang radio merupakan gelombang yang memiliki frekuensi paling kecil atau panjang gelombang paling panjang.Gelombang radio berada dalam rentang frekuensi yang luas meliputi beberapa Hz sampai gigahertz (GHz atau orde pangkat 9).Gelombang ini dihasilkan oleh alat-alat elektronik berupa rangkaian osilator (variasi dan gabungan dari komponen Resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C)).Oleh karena itu, gelombang radio banyak digunakan dalam sistem telekomunikasi. Siaran TV, radio, dan jaringan telepon
seluler menggunakan gelombang dalam rentang gelombang radio ini.
Suatu sistem telekomunikasi yang menggunakan gelombang radio sebagai pembawa sinyal informasinya pada dasarnya terdiri dari antena pemancar dan antena penerima.Sebelum dirambatkan sebagai gelombang radio, sinyal informasi dalam berbagai bentuknya (suara pada sistem radio, suara dan data pada sistem seluler, atau suara dan gambar pada sistem TV) terlebih dahulu dimodulasi.Modulasi di sini secara sederhana dinyatakan sebagai penggabungan antara getaran listrik informasi (misalnya suara pada sistem radio)dengan gelombangpembawa frekuensi radio tersebut.
Penggabungan ini menghasilkan gelombang radio termodulasi.Gelombang inilah yang dirambatkan melalui ruang dari pemancar menuju penerima.Oleh karena itu, kita mengenal adanya istilah AM dan FM. Amplitudo modulation (AM) atau modulasi amplitudo menggabungkan getaran listrik dan getaran pembawa berupa perubahan amplitudonya.Adapun frequency modulation (FM) atau modulasi frekuensi menggabungkan getaran listrik dan getaran pembawa dalam bentuk perubahan frekuensinya.
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.
C. PENERAPAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
1.
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.
2.
Gelombang mikro
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.
3.
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.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.
4.
Ultraviolet
Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.
5.
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.
D. RUMUS RUMUS YANG LAZIM DIGUNAKAN DALAM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Hubungan antara kuat medan listrik dg medan magnetik :
Dimana:
Dengan :
Em, Bm = nilai max amplitudo medan listrik dan magnetik c = cepat rambat cahaya
Rapat energi listrik dan magnetik dinyatakan dengan :
Dengan :
ue = rapat energi listrik (J/m3) ε0 = 8,85 x 10-12 C2 N-1m-2 E = kuat medan listrik (N/C) uB = rapat energi magnetik (J/m3) B = besar induksi magnetik (Wb/m2) μ0 = 4π x 10-7 Wb/A
c B
E B
E
m m
t) - (kx cos
t) - (kx cos
m x
m y
B B
E E
2 2 0
1
E u
e 0 2
2 u B
B
