Gelombang elektromagnetik merupakan suatu gelombang yang memiliki muatan energi listrik dan magnet sehingga dapat merambat tanpa memerlukan media rambat. Hal ini berarti bahwa gelombang elektromagnetik ini mampu merambat di ruang hampa.
Bentuk gelombangnya seperti gelombang transversal secara umum yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Gelombang elektromagnetik sendiri memiliki beberapa sifat. Apa sajakah sifat – sifatnya?
Daftar isi
Sifat Gelombang Elektromagnetik
Suatu gelombang bisa dikatakan sebagai gelombang jenis elektromagnetik jika memiliki beberapa sifat berikut ini :
- Gelombang yang dihasilkan dapat merambat pada ruang hampa
- Medan listrik dan medan magnet berubah di waktu yang bersamaan
- Medan listrik dan medan magnet memiliki arah yang saling tegak lurus terhadap arah rambat gelombang
- Besar medan listrik (E) berbanding lurus dengan besar medan magnet dengan rumusan hubungan E = cB
- Bentuk gelombangnya adalah gelombang transversal
- Karena gelombangnya merupakan gelombang transversal, maka gelombang ini dapat mengalami polarisasi, refleksi atau pemantulan, refraksi atau pembiasan, interferensi dan juga difraksi atau pelenturan.
Ketika gelombang elektromagnetik tersusun didasarkan pada panjang gelombang dan frekuensinya, maka gelombang tersebut akan menghasilkan spektrum. Atau dengan kata lain bahwa spektrum elektromagnetik merupakan rentang frekuensi gelombang dalam radiasi elektromagnetik.
Apa saja spektrum gelombang elektromagnetik itu sendiri?
Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Jadi spektrum elektromagnetik merupakan spektrum continuous (lanjutan) dimana masing – masing jenis gelombang yang berbeda terdefinisi ke dalam rentang panjang atau frekuensi gelombang dalam radiasi elektromagnetik tertentu.
Spektrum gelombang elektromagnetik sendiri terklasifikasi ke dalam beberapa jenis berikut ini :
Gelombang radio
Gelombang radio merupakan gelombang elektromagnetik terpanjang yang memiliki rentang frekuensi terendah dalam spektrum gelombang elektromagnetik.
Gelombang radio memiliki panjang sekitar 0,3 sampai dengan 600 meter dan memiliki rentang frekuensi sekitar 5 x 105 hertz sampai dengan 109 hertz. Gelombang ini diradiasikan oleh muatan yang bergerak dipercepat dan juga osilasi muatan dalam suatu rangkaian listrik.
Gelombang radio sendiri berdasarkan frekuensinya terbagi ke dalam beberapa pita yaitu :
- Gelombang pita pendek yang berada di rentang frekuensi 500 kHz sampai dengan 54 MHz. Di dalamnya terdapat pita radio AM yang berada di frekuensi 530 kHz sampai dengan 1710 kHz.
- Gelombang TV yang berada di rentang 54 MHz sampai dengan 1000 MHz. Di dalamnya terdapat gelombang radio FM di frekuensi 88 MHz sampai dengan 108 MHz.
Gelombang mikro
Panjang gelombang mikro lebih pendek sementara frekuensinya lebih tinggi dibandingkan dengan gelombang radio yang kita bahas sebelumnya. Rentang panjang dari gelombang mikro berada di antara 10 – 3 meter sampai dengan 0,3 meter. Sementara frekuensinya berkisar di 109 Hertz sampai dengan 3 x 1011 Hertz.
Sinar inframerah/ infrared
Gelombang inframerah memiliki panjang gelombang yang lebih pendek namun memiliki frekuensi yang lebih tinggi dibandingkan gelombang mikro. Gelombang pada sinar infrared atau inframerah dikenal sebagai gelombang panas.
Panjang gelombangnya berkisar di antara 8 x 10 – 7 meter sampai dengan 10 – 3 meter dengan frekuensi 3 x 1011 Hertz sampai dengan 4 x 1014 Hertz.
Cahaya tampak
Cahaya tampak merupakan cahaya yang sudah dikenal bahkan jauh – jauh hari sebelum gelombang elektromagnetik dikenal. Cahaya tampak adalah daerah spektrum elektromagnetik yang kehadirannya dapat dideteksi secara langsung oleh mata.
Cahaya tampak merupakan cahaya putih yang tersusun dari tujuh warna yang berbeda. Ketujuh warna tersebut bisa kita lihat ketika cahaya matahari dibiaskan oleh rintik air dimana fenomena munculnya cahaya tampak biasa kita sebut sebagai pelangi.
Dalam spektrum cahaya tampak, cahaya merah teridentifikasi memiliki panjang gelombang yang paling besar sementara cahaya ungu memiliki panjang gelombang yang paling pendek.
Sinar ultraviolet
Sinar ultraviolet merupakan spektrum dari gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya berada di rentang 380 nm sampai 10 nm. Sementara rentang frekuensinya berada di antara 8 x 1014 Hertz sampai dengan 3 x 1016 Hertz.
Radiasi tersebut diberi nama ultraviolet karena berkaitan dengan frekuensi yang jumlahnya lebih besar dibandingkan frekuensi cahaya ungu yang terdapat pada spektrum cahaya tampak.
Sinar-X
Spektrum sinar-X memiliki panjang gelombang 10 – 13 meter sampai dengan 10 – 8 meter. Sementara frekuensinya berada di rentang 3 x 1016 Hertz sampai dengan 3 x 1019 Hertz.
Sinar-X merupakan jenis radiasi dengan energi tinggi yang dapat dengan mudah menembus berbagai jenis materi. Sinar-X juga dikenal sebagai Roentgen rays yang namanya diambil dari nama penemunya yaitu Wilhelm K. Roentgen pada tahun 1895. Pada waktu itu, Roentgen kesulitan menentukan sifat radiasi yang kemudian ia memilih menggunakan simbol X yang dikenal sampai sekarang sebagai sinar-X.
Sinar Gamma
Gelombang sinar gamma adalah gelombang terpendek dengan frekuensi terbesar dibandingkan dengan yang terdapat pada spektrum gelombang elektromagnetik lainnya.
Panjang gelombang sinar Gamma berada di rentang antara 0,6 x 10 – 14 meter sampai 10 – 10 meter. Sementara frekuensinya berada di rentang 3 x 108 Hertz sampai dengan 5 x 1022 Hertz.
Di sekitar kita sebenarnya banyak benda yang memanfaatkan teknologi elektromagnetik. Apa saja contohnya?
Contoh Pemanfaatan Gelombang Elektromagnetik
Radio
Fungsi radio digunakan untuk menyiarkan signal melalui teknik modulasi signal seperti modulasi frekuensi, modulasi amplitudo dan lainya. Radio juga dapat menyiarkan signal secara langsung dengan bantuan satelit.
Gelombang radio sendiri dapat merambat melalui udara dengan mudah yang mengakibatkan transmisi signalnya menjadi sederhana. Transmisi signal tersebut juga tidak terintangi dengan apapun sehingga gelombang radio memungkinkan komunikasi jarak jauh.
Microwave
Microwave atau alat pemanas masakan hadir sebagai produk gelombang elektromagnetik yang memanfaatkan spektrum gelombang yakni gelombang mikro. Gelombang mikro dipantulkan ketika menabrak permukaan logam dan kemudian diserap oleh makanan.
Pemeriksaan kesehatan
Banyak alat pemeriksaan kesehatan yang memanfaatkan spektrum gelombang. Contohnya adalah alat bernama X-Rays yang digunakan untuk mendapatkan gambaran jaringan dan tulang pada anatomi tubuh manusia.
Alat kesehatan lain yang juga memanfaatkan spektrum gelombang elektromagnetik adalah MRI (Magnetic Resonance Imaging) yang digunakan sebagai alat untuk mendeteksi tumor dalam tubuh manusia.
Sterilisasi
Sinar ultraviolet merupakan spektrum yang dimanfaatkan untuk alat sterilisasi. Alat ini digunakan untuk membunuh bakteri pada makanan atau pun benda lainnya sebelum digunakan. Di era covid-19 yang terjadi di tahun 2020 lalu, alat sterilisasi ini semakin banyak digunakan.
Alat komunikasi
Banyak alat komunikasi yang memanfaatkan radiasi elektromagnetik untuk mengirimkan dan menerima informasi. Sebut saja telepon seluler, telepon, telegraf sampai dengan televisi semuanya memanfaatkan radiasi elektromagnetik berfrekuensi tinggi.
Radar
Apa itu radar?
Jadi radar merupakan singkatan dari Radio Detection and Range. Radar digunakan dalam perangkat komunikasi untuk menemukan dan mengukur ada atau tidaknya hambatan.
Jadi dalam prakteknya, gelombang mikro dipancarkan oleh radar dan memantul kembali ketika mencapai target. Waktu yang dibutuhkan oleh gelombang tersebut untuk mencapai rintangan dan kemudian memantul kembali digunakan untuk menentukan lokasi yang tepat dari hambatan.
Perlengkapan militer
Banyak perlengkapan militer yang memanfaatkan spektrum gelombang. Beberapa di antaranya adalah kamera militer, kacamata penglihatan malam, dan sebagainya. Pada lensa kamera dan kacamata militer, lapisan tipis sinar infrared digunakan.
Lapisan tipis tersebut yang kemudian memungkinkan penggunanya untuk bisa menemukan orang dalam situasi atau kondisi gelap bahkan di situasi tanpa cahaya melalui bantuan pencitraan thermal.
Pemanas atau kompor listrik
Radiasi infrared atau inframerah dapat digunakan pada berbagai peralatan termasuk pemanas listrik dan kompor listrik. Hal tersebut karena benda apapun yang dapat memancarkan gelombang infrared mampu menghasilkan energi panas sehingga dapat membuat masakan menjadi matang.
Sejarah Gelombang Elektromagnetik
Pada kesempatan kali ini kami juga akan membahas tentang sejarah gelombang elektromagnetik. Kami akan membahasnya secara singkat.
Dahulu sebelum abad ke-19, manusia hanya mampu mengetahui apa yang disebut cahaya sebagai sesuatu yang tampak saja. Jadi cahaya yang tidak tampak tidak teridentifikasi oleh pengetahuan mereka sebagai cahaya. Padahal pada konsepnya, cahaya tidak hanya meliputi sesuatu yang tampak melainkan ada cahaya tak tampak di sekitar kita.
Setelah tahun 1800-an, seorang astronom asal Inggris bernama William Herschel yang lahir di Jerman memiliki suatu penemuan yang menyatakan bahwa ada cahaya lain selain cahaya tampak. Penemuan dan pemahaman dari William Herschel inilah yang kemudian menjadi awal mula perkembangan gelombang elektromagnetik.
Salah satu percobaan yang dilakukan William Herschel adalah dengan memanfaatkan prisma untuk mendifraksi berkas dari sinar matahari. Dari sana William Herschel menemukan bahwa ada cahaya tak tampak di luar warna merah yang menyebabkan thermometer menjadi panas atau tinggi dan cahaya tersebut disebut sebagai sinar inframerah atau infrared.
Penemuan tersebut akhirnya dikembangkan oleh ilmuan lainnya. Hadir fisikawan dari Jerman bernama Johann Wilhelm Ritter yang menemukan adanya berkas sinar yang dekat dengan warna ungu dan tak terlihat mata manusia dan bisa menyebabkan pelat perak klorida berubah warnanya menjadi hitam. Sinar tersebut kemudian diberi nama sebagai sinar ultraviolet.
Beralih pada abad ke-19, fisikawan dari Jerman bernama Wilhelm Rontgen menemukan suatu berkas sinar yang dapat menembus benda padat dan kemudian diberi nama sebagai sinar X atau X-ray.
Beberapa tahun selanjutnya, berawal dari penemuan sinar alfa dan beta oleh fisikawan Rutherford kemudian ada seorang fisikawan dan sekaligus kimiawan asal Perancis bernama Paul Ulrich Villard yang berhasil menemukan berkas sinar ketiga dari percobaan Rutherford. Sinar tersebut bersifat netral dan memiliki energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan sinar X yang disebut sebagai sinar gamma.
Di antara sinar atau cahaya lain yang ditemukan, sinar gamma merupakan jenis sinar yang memiliki frekuensi paling tinggi. Kemudian pada tahun 1862 sampai dengan 1864, fisikawan bernama James Clerk Maxwell melakukan pengembangan terhadap teori yang berkaitan erat dengan medan kelistrikan dan medan magnet.
James Clerk Maxwell berpendapat bahwa perubahan medan listrik dapat menyebabkan terjadinya perubahan pada medan magnet sehingga tercipta suatu gelombang. 25 tahun dari teori yang diungkapkan oleh James Clerk Maxwell tersebut, Heinrich Hertz kemudian membuktikannya. Hertz kemudian menemukan suatu gelombang di luar rentan sinar inframerah atau infrared yang disebut sebagai gelombang mikro dan gelombang radio.
Dari percobaan oleh Hertz tersebut akhirnya teori Maxwell dapat dibuktikan kebenarannya. Penemuan Maxwell yang dibuktikan oleh Hertz tadi kemudian diberi nama sebagai GEM atau gelombang elektromagnetik yang kita kenal sampai sekarang.
Di tahun 1905, Albert Einstein kemudian menemukan sebuah konsep relativitas khusus yang pada akhirnya dapat menyempurnakan konsep gelombang elektromagnetik.
Kesimpulan
Gelombang elektromagnetik merupakan suatu gelombang yang bermuatan energi listrik dan magnet sekaligus yang sifat rambatannya tidak memerlukan media rambat. Banyak teknologi di sekitar kita yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik mulai dari televisi, AC, microwave, sampai dengan berbagai alat kedokteran.
Tentunya banyak manfaat yang didapatkan dari penemuan kimiawan dan fisikawan termasuk terkait elektromagnetik karena bahkan sampai era modern sekarang ini penemuan mereka sangat dibutuhkan dalam berbagai bidang.
