fisika: makalah gelombang

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Jika kita melempar batu ke tengah kolam, kita akan melihat air yang bergelombang dari tempat jatuhnya batu ke tepi kolem. Gelombang air kolam berasal dari energi yang di timbulkan oleh batu yang jatuh kemudian merambat menuju tepi kolam.

Berdasarkan perkembangan teknologi, gelombang dikelompokkan menjadi beberapa jenis gelombang yang didasarkan atas beberapa hal. Diantaranya, berdasarkan medium perambatannya, yaitu gelomnang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

Saat ini kemajuan teknologi terus meningkat termasuk dalam penggunaan gelombang elektomagnetik dalam kehidupan sehari-hari. Sebenarnya, gelombang elektromagnetik selalu ada disekitar kita. Salah satu contohnya adalah gelombang radio. Tanpa kita sadari pula di dalam tubuh manusia juga terdapat gelombang elektromagnetik yaitu sinar inframerah.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Dalam makalah ini, akan di bahas mengenai

a. Apa pengertian dari gelombang elektromagnetik ?

b. Bagaimana sifat gelombang elektromagnetik ?

c. Bagaimana macam spektrum gelombang elektromagnetik ?

d. Bagaimana kelebihan dan kekurangan gelombang elektromagnetik ?

1.3 TUJUAN

Berdasarkan rumusan masalah diatas, tujuan dari mkalah inia adalah

a. Untuk mengetahui pengertian gelombang elektromagnetik.

b. Untuk mengetahui sifat gelombang elektromagnetik.

c. Untuk mengetahui macam macam gelombang elektromagnetik.

d. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan gelombang elektromagnetik

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Orang yang pertama kali menguji hipotesis Maxwall mengenai gelombang elektromagnetik adalah Heinrich Hertz, pada tahun 1887 (Foster, 2004). Percobaan-percobaan yang dilakukan oleh Hertz memberikan definisi gelombang elektromagnetik. Supriyono (2006) menyatakan bahwa “gelombang elektromagnetik terdiri atas medan magnetik dan medan listrik yang berubah secara periodik dan serempak, dengan arah getar tegak lurus satu sama lain, dan masing-masing medan tegak lurus arah rambat gelombang”.

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength (λ), frekuensi(f), amplitude/amplitude(A), 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 tinggi frekuensinya.

Berdasarkan penjelasan di atas, didapatkan sebuah persamaan yaitu :

Kita mengetahui

sehingga

Dengan :

C = cepat rambat gelombang elektromagnetik (3 x 10⁸m/s)

λ = panjang gelombang (meter)

T = periode (sekon)

f = frekuensi gelombang (hertz / Hz)

Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbeda beda. 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.

Sumber gelombang elektromagnetik

1. Osilasi listrik.

2. Sinar matahari ® menghasilkan sinar infra merah.

3. Lampu merkuri ® menghasilkan ultra violet.

4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam ® menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen).

B. Sifat sifat dan ciri ciri gelombang elektromagnetik

Sifat sifat gelombang elektromagnetik adalah

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 (penggabungan), dan difraksi (pelenturan). Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.

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

Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada.

Kesimpulan teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu. Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari lewat hasil pemikiran Maxwell.

C. Macam macam gelombang elektromagnetik

1. 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 yangsangat 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.

2. 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.

http://www.e-dukasi.net/file_storage/materi_pokok/MP_335/Image/hal_17.jpg

2. Gelombang tv

Gelombang televisi merambat lurus dan tidak dapat dipantulkan oleh lapisan atmosver, sehingga diperlukan stasiun penghubung (relai) yang terletak pada tempat yang tinggi, atau datelit sebai penghubung.

Gelombang televisi frekuensinya lebih tinggi dari pada gelombang radio. misalnya stasiun Jakarta, maka di wilayah Bandung diperlukan sebuah stasiun penghubung yang terletak di puncak gunung Tangkuban Perahu sedangkan untuk Indonesia bagian timur memerlukan stasiun penghubung berupa satelit (Foster, 2004).

3. Gelombang mikro atau radar

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.

http://www.e-dukasi.net/file_storage/materi_pokok/MP_335/Image/hal_19.jpg

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

NO	Jenis Gelombang	Panjang Gelombang	Frekuensi	Sumber
1	Gelombang radio	1 mm- 10.000 km	10⁴ – 10⁷ Hz	Tabung lampu
2	Televise	-	10⁷ -10⁹ Hz	Induksi magnet
3	Radar	-	10⁹-10¹² Hz	Induksi listrik
4	Inframerah	0.001 mm – 1 mm	10¹²-10¹⁴ HZ	Benda panas
5	Cahaya tampak	400nm- 720nm	10¹⁴– 10¹⁵ Hz	Benda panas dan matahari
6	Ultraviolet		10¹⁵ – 10¹⁷Hz	Marahari dan logam bersuhu tinggi
7	X	0.01nm – 10nm	10¹⁷ – 10¹⁹ Hz	Tabung electron
8	γ (gamma	0.0001nm – 0.1nm	10¹⁹ -10²⁵ Hz	Reaktor inti

Sinar kosmis tidak termasuk gelombang elektromagnetik; panjang gelombang lebih kecil dari 0,0001 nm.

D. Kelebihan dan kekurangan gelombang elektromagnetik

Seiring dengan berkembangnya teknilogi, pemanfatan gelombang elektromagnerik semakin banyak, diantaranya

1. Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai daya tembus sangat tinggi maka sinar gamma di gunakan dalam berbagai bidang, antara lain :

a. Industri untuk mengetahui struktur logam dan mendeteksi keretakan dan kecaccatan logam serta sterilisasi makanan, bahan makanan kaleng.

b. Pertanian untuk membuat bibit unggul dan untuk mengurangi populassi hama tanaman.

c. Teknik nuklir untuk membuat radioisotope

d. kedokteran untuk terapi dan diagnosis serta sterilissi peralatan rumah sakit

e. farmasi untuk sterilisasi

f. Untuk sistem perunut aliran suatu fluida (misalnya aliran PDAM), mendeteksi kebocoran

2. Sinar X

a. Sinar X mempunyai daya tembus tinggi. dalam bidang kedokteran digunakan untuk mendiagnosis penyakit dan membuat gambar badan tubuh bagian dalam (foto rontgen).

b. Untuk analisa struktur bahan / kristal

c. Mendeteksi keretakan / cacat pada logam

d. Memeriksa barang-barang di bandara udara / pelabuhan

3. Sinar Ultraviolet

a. Mempunyai daya kimia besar karena membentuk jasad renik. Sinar ultraviolet dipakai sebagai sterilisasi.

b. Untuk proses fotosintesis pada tumbuhan

c. Membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia

d. Dengan peralatan khusus dapat digunakan untuk membunuh kuman penyakit

e. Untuk memeriksa keaslian tanda tangan di bank-bank

4. Sinar Tampak

a. Merupakan gelombang yang sangat penting bagi makhluk hidup. Dengan gelombang ini orang dapat membuat alat-alat optik.

b. Membantu penglihatan mata manusia

c. Salah satu aplikasi dari sinar tampak adalah penggunaan sinar laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi.

5. Sinar Inframerah

a. Banyak digunakan untuk penelitian stuktur atom, pengindraan jarak jauh, dan pemotretan rahasia.

b. Untuk terapi fisik, menyembuhkan penyakit cacar dan encok (physical therapy.

c. Untuk fotografi pemetaan sumber daya alam, mendeteksi tanaman yang tumbuh di bumi dengan detail

d. Untuk fotografi diagnosa penyakit

e. Digunakan pada remote control berbagai peralatan elektronik, alarm pencuri

f. Mengeringkan cat kendaraan dengan cepat pada industri otomotif

g. Pada bidang militer,dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut.

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

6. Radar

a. Sifat pantul gelombang radar sangat baik maka gelombang ini banyak dipakai untuk menentukan jarak suatu tempat dengan baik dan cepat.

b. Untuk pemanas microwave

c. Untuk komunikasi RADAR (Radio Detection and Ranging)

d. Untuk menganalisa struktur atomik dan molekul

e. Dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut

f. Digunakan pada rangkaian Televisi

g. 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.

7. Radio

Gelombang radio digunakan sebagai pembawa informasi dan dapat dipantulkan oleh lapisan sehingga dapat mencapai daerah yang luas di
bumi.

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

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

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Gelombang elektromagnetik terdiri atas medan magnetik dan medan listrik yang berubah secara periodik dan serempak dengan arah getar tegak lurus satu sama lain dan masing-masing medan tegak lurus arah rambat gelombang.

Sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah dapat merambat dalam ruang hampa, merupakan gelombang transversal, mengalami polarisasi, dapat mengalami pemantulan (refleksi), dapat mengalami pembiasan (refraksi), dapat mengalami interferensi, dapat mengalami lenturan atau hamburan (difraksi), dan mermbat dalam arah lurus.

Spektrum gelombang elektromagnetik adalah susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya.

Urutan spektrum gelombang elektromagnetik diurutkan mulai dari frekuensi terkecil hingga frekuensi terbesar adalah gelombang radio, gelombang televisi, gelombang mikro (radar), sinar inframerah, sinar tampak, sinar ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma.

Penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari telah terlihat utamanya dalam bidang teknologi. Adanya teknologi yang semakin canggih membuat gelombang elektromanetik dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang yaitu bidang kedokteran, bidang industri, bidang komunikasi, bidang seni, dan bidang sains fisika. Selain manfaat yang begitu besar, gelombang elektromagnetik juga memiliki kelemahan dan dapat memberikan dampak yang buruk bagi kehidupan.

B. Saran

DAFTAR PUSTAKA