Materi Ajar
Radiasi Elektromagnetik
1
termasuk
merambat melalui
menjelaskan
terdiri atas
PETA KONSEP
Percobaan Hertz Hipotesis Maxwell Gelombang
transversal
Ruang hampa
Gelombang Elektromagnetik
Gelombang radio
Gelombang mikro
Sinar inframerah
Cahaya tampak
Sinar-X Sinar ultraviolet
2
erpindahan kalor dari cahaya matahari melalui ruang hampa ke bumi
adalah secara radiasi dengan gelombang elektromagnetik. Apakah hanya
cahaya matahari yang termasuk gelombang elektromagnetik? ternyata
tidak. Kita bisa melihat jaga raya dengan mengorbitkan teleskop sinar-X dan
memberi pandangan baru yang menarik bagi kita. Stasiun radio yang jauh
memperdengarkan suara musik merdu di rumah Anda melalui gelombang radio.
Anda bisa berbicara dengan seseorang yang ada di luar kota atau bahkan luar
negeri menggunakan pesawat telepon juga melalui gelombang elektromagnetik.
Untuk mengetahui lebih lanjut tentang gelombang elektromagnetik, mari kita
pelajari bab ini.
Tentunya anda tidak asing dengan yang namanya gelombang
elektromagnetik. Tapi tahukah anda sebenarnya apa itu gelombang
elektromagnetik dan pemanfaatanya untuk apa saja. Gelombang Elektromagnetik
sangat bermanfaat bagi kegiatan sehari-hari, beberapa pemanfaatanya digunakan
untuk beberapa hal berikut :
Panjang gelombang radio frekuensi terentang dari beberapa kilometer
sampai 0,3 meter. Frekuensi gelombang radio terentang sekitar beberapa hertz dan
energi foton bergerak dari sekitar 0 sampai 10 eV.
Anonim (2009) menyatakan bahwa berdasarkan lebar frekuensinya,
gelombang radio dibedakan menjadi Low Frequency (LF), Medium Frequency
(MF), High Frequency (HF), Very High F requency (VHG), Ultra High Frequency
(UHF), dan Super High Frequency (SHF). Foster (2004) menyatakan “modulasi frekuensi sebagai pembawa informasi lebih unggul dibandingkan dengan
modulasi amplitudo (AM) sebab pada pemancar AM akan terdengar daru akibat
P
PENERAPAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
3
adanya peristiwa-peristiwa kelistrikan dan kemagnetan di udara yang dapat
mengganggu amplitudo gelombang.
Gelombang ini diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa
informasi dari satu tempat ke tempat lain. Gelombang radio banyak digunakan,
terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti handphone, televisi, dan radio. Di
antara spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang radio termasuk ke dalam
spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan memiliki frekuensi
paling kecil. Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar
yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Kenyataannya arus bolak-balik
yang terdapat pada kawat ini, dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik.
Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver). Jika dibedakan berdasarkan frekuensinya,gelombang radio dibagi menjadi beberapa band frekuensi.
Nama-nama band frekuensi beserta kegunaannya dapat Anda lihat pada tabel berikut ini.
Jenis-jenis Gelombang Radio :
A. Gelombang Radio AM (Amplitudo Mudulation)
Informasi yang dipancarkan oleh antena yang berupa suara dibawa
gelombang radio berupa perubahan amplitudo yang disebut amplitudo modulasi
(AM). Gelombang AM mempunyai frekuensi antaraHz sampai Hz. Gelombang
tersebut memiliki sifat mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer bumi, sehingga
mampu mencapai jangkauan yang sangat jauh dari stasiun pemancar radio.
Kelemahan gelombang radio AM adalah sering terganggu oleh gejala kelistrikan
di udara, sehingga gelombang yang ditangkap pesawat radio kadang terdengar
berisik.
B. Gelombang Radio FM (Frequency Modulation)
Gelombang radio FM dan mempunyai frekuensi sekitar Hz. Radio FM
menggunakan gelombang ini sebagai pembawa berita/informasi. Informasi
4
dibandingkan dengan pemancar AM. Hal ini dikarenakan gelombang radio FM
tidak terpengaruh oleh gejala kelistrikan di udara. Gelombang radio FM tidak
dapat dipantulkan oleh ionosfer bumi, sehingga tidak dapat menjangkau
tempat-tempat yang jauh di permukaan bumi. Supaya jangkauan gelombang jauh
diperlukan stasiun penghubung (relay), yang ditempatkan di satelit atau di
permukaan bumi.
C. Gelombang Televisi
Gelombang televisi lebih tinggi frekuensinya dari gelombang radio FM.
Sebagaimana gelombang radio FM, gelombang televisi membawa informasi
gambar dan suara. Gelombang ini tidak dipantulkan oleh ionosfer bumi, sehingga
diperlukan penghubung dengan satelit atau di permukaan bumi untuk tempat yang
sangat jauh. Misalnya di wilayah Bukittinggi dibangun sebuah stasiun
penghubung (relay) yang letaknya dipuncak Gunung Marapi.
Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency. Gelombang ini memiliki panjang sekitar 10-2 meter dengan frekuensi sekitar 108 hertz. Gelombang ini dihasilkan oleh tabung klystron, kegunaanya
sebagai penghantar energy panas. Salah satu contoh penggunaan gelombang
micro yaitu pada oven microwave yang berupa efek panas untuk memasak.
Gelombang micro dapat mudah diserap oleh suatu benda dan juga menimbulkan
efek pemanasan pada benda tersebut. Selain itu, gelombang micro juga dapat
digunakan untuk mesin radar. 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.Selain itu, Gelombang ini dihasilkan oleh
peralatan elektronik khusus, misalnya dalam tabung klystron.
5
Supriyono, (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang inframerah terentang
dari 10-3 meter sampai 7,8 x 10-7 meter dengan rentang frekuensi inframereh dari 3 x 1011
hertz sampai 4 x 1014 hertz. Lala (2008) menyatakan sinar infra merah dihasilkan oleh
elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda dipanaskan. Jadi, setiap
benda panas memancarkan sinar inframerah dengan sinar yang dipancarkan bergantung
pada suhu dan warna benda.
Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada
suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada
frekuensi khas.
Karakteristik:
Tidak dapat dilihat oleh manusia
Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang
Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas
Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka
panjang gelombang mengalami penurunan.
Jenis-Jenis Inframerah Berdasarkan Panjang Gelombang:
Inframerah jarak dekat dengan panjang gelombang 0.75 – 1.5 µm
Inframerah jarak menengah dengan panjang gelombang 1.50 – 10 µm
Inframerah jarak jauh dengan panjang gelombang 10 – 100 µm
Manfaat Sinar Inframerah, antara lain:
1. Di bidang kedokteran, radiasi inframerah diaplikasikan sebagai terapi medis
seperti penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf. Sirkulasi darah dalam
tubuh Anda dapat terlihat dengan menggunakan bantuan sinar inframerah.
2. Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di
tempat yang gelap atau berkabut. Hal ini mungkin karena sinar infra merah
6
tidak banyak dihamburkan oleh partikel udara. Selain itu, sinar infra merah
dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi
meskipun terhalang oleh kabut atau awan. Misalkan, Seorang tentara yang
sedang berperang dapat melihat musuhnya dalam kegelapan dengan bantuan
kacamata inframerah yang dapat melihat hawa panas dari seseorang. Dengan
menggunakan kacamata ini dengan sangat mudah seseorang dapat ditemukan
dalam ruangan gelap.
3. Di bidang elektronika, infra merah dimanfaatkan pada remote kontrol
peralatan elektronik seperti TV dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan
peralatan elektronik melalui reaksi yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya
(LED).
Cahaya tampak merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat
dilihat oleh mata manusia sangat membantu dalam penglihatan. Supriyono (2006)
menyatakan bahwa panjang gelombang cahaya terentang dari 7,8 x 10-7 meter (warna
merah) sampai 3,8 x 10-7 meter (warna ungu) dengan frekuensi cahaya dari 4 x 1014 hertz
sampai 8 x 1014 hertz. Sesuai dengan spektrum yang cahaya tampak ada tujuh
warna. Jika diurutkan dari frekuensi terbesar (panjang gelombang terkecil) adalah
ungu, nilla, biru, hijau, kuning, jingga dan merah. Cahaya ini dihasilkan oleh atom
dan molekul yang diakibatkan kerena adanya perubahan internal gerakan elektron.
Contoh Sinar Tampak yaitu Pelangi.
Manfaat Sinar Tampak yaitu membantu penglihatan manusia. Juga
dimanfaatkan untuk sebagai penerangan, sinar tampak digunakan juga pada
tempat-tempat hiburan, rumah sakit, industri, dan telekomunikasi.
Matahari merupakan sinar ultraviolet yang memiliki radiasi ultraviolet yang
tinggi. Supriyono (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang sinar ultraviolet
terentang dari 3,8 x 10-7 meter hingga 6 x 10-10 meter dengan rentang frekuensi dari 8 x
4.
Cahaya Tampak
7
1014 hertz sampai sekitar 3 x 1017 hertz. Sinar ultraviolet dihasilkan oleh atom dan
molekul yang bermuatan listrik.
Sinar ini selain dihasilkan oleh radiasi matahari, juga dapat dihasilkan dari
tabung lucutan. Pada tabung lucutan dapat terjadi penembakan elektron pada
atom-atom seperti gas Hidrogen, gas Neon, dan gas-gas mulia yang lain. Contoh
yang sering kalian lihat adalah lampu TL (tabung lampu). Namun untuk lampu
yang digunakan untuk penerangan telah dirancang dengan pancaran sinar
Ultraviolet yang minimum. Terpapar sinar ultraviolet sangat lama menyebabkan
kanker kulit
Manfaat Sinar Ultraviolet antara lain :
1. Sinar Ultraviolet dapat digunakan dalam teknik spektroskopi yaitu untuk
mengetahui kandungan unsur-unsur pada suatu bahan.
2. Dalam perkembangannya sinar Ultraviolet diketahui dapat mempengaruhi
kecepatan pertumbuhan sel, dapat digunakan untuk memicu perkembangan
ternak seperti sapi dan babi.
3. Sinar ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang badan
Anda menghasilkan vitamin D .
4. Secara khusus, sinar ultra violet juga dapat diaplikasikan untuk
membunuh kuman.
5. Bidang Perbankan, dimanfaatkan untuk memeriksa apakah tanda tangan Anda
di slip penarikan uang sama dengan tanda tangan dalam buku tabungan.
Sinar-X memiliki panjang gelombang berkisar antara 10-11 meter sampai
10-9 meter dengan rentang frekuensi 1016 hertz hingga 1020 hertz sehingga sinar ini
memiliki daya tembus yang cukup kuat yang dapat menembus buku tebal, kayu
tebal, dan bahkan pelat aliminium setebal 1 cm (Anonim, 2009c). Anonim
(2009b) menyatakan bahwa “sinar-X dihasilkan oleh elektron-elektron yang
berada di bagian dalam kulit elektron atom, atau pancaran yang terjadi karena
8
elektron dengan kelajuan besar menumbuk logam”. Supriyono (2006)
menyimpulkan bahwa sinar-X memiliki sifat-sifat, yaitu:
a. merambat menurut lurus,
b. dapat menghitamkan pelat film,
c. dapat mengionkan gas karena memiliki energi tinggi,
d. dapat menembus logam tipis,
e. tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet,
f. dipancarkan ketika sinar katode menumbuk logam,
g.dapat mengeluarkan elektron-elektron foto dari permukaan logam yang ditumbukkan.
Sinar X banyak digunakan di bidang kesehatan kedokteran dan juga
bidang lainya, pemanfaatanya seperti :
Untuk memotret organ-organ dalam tubuh (tulang), jantung, paru-paru, melihat organ dalam tanpa pembedahan, foto Rontgen.
Untuk analisa struktur bahan / kristal.
Mendeteksi keretakan / cacat pada logam.
Memeriksa barang-barang di bandara udara / pelabuhan.
Sinar gamma memiliki pajang gelombang 10-10 meter sampai 10-12 meter
dengan frekuensi 1018 hingga 1020 (Supriyono, 2006). Sinar gamma merupakan
gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi terbesar dan bentuk
radioaktif yang dikeluarkan inti-inti atom tertentu. Gelombang ini memiliki energi
yang besar yang dapat menembus logam dan beton.
Sinar Gamma juga banyak di gunakan untuk dunia kesahatan dan juga
pertanian, beberapa diantaranya digunakan untuk kegiatan seperti :
9
Untuk terapi kanker.
Dimanfaatkan untuk sterilisasi peralatan rumah sakit.
Untuk sterilisasi makanan, bahan makanan kaleng.
Untuk pembuatan varietas tanaman unggul tahan penyakit dengan produktivitas tinggi.
Untuk mengurangi populasi hama tananaman (serangga).
Untuk medeteksi keretakan /cacat pada logam (seperti kegunaan sinar X juga).
Untuk sistem perunut aliran suatu fluida (misalnya aliran PDAM), mendeteksi kebocoran.
Kesimpulan:
1. Gelombang radio diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari satu tempat ke tempat lain.
2. Gelombang mikro digunakan pada pesawat radar untuk menentukan jejak sebuah benda.
3. Sinar nfremerah memiliki efe panas dan digunakan pada foto pancaran inframerah dari tubuh untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi, dan kanker. 4. Spektrum cahaya tampak sesuai urutan dari frekuensi
kecil, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. 5. Sinar ultraviolet memiliki efek kimia sehingga dapat
10
Kesimpulan:
6. Sinar gamma dihasilkan dari peristiwa peluruhan radioaktif, memiliki frekuensi dan energy paling tinggi sehingga dapat digunakan untuk memeriksa cacat pada logam, mensterilkan peralatan rumah sakit, dan
