GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

MAKALAH

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

 

DISUSUN

O

L

E

H

VJYHONOE

X A

SMA N 1 RENGAT

T.P 2014 / 2015

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah, hanya kepada-Nya kita memuji, memohon pertolongan dan meminta ampunan. Kita berlindung kepada Allah dari kejahatan nafsu dan keburukan amal perbuatan kita. Barang siapa yang diberi petunjuk oleh Allah, maka tiada seorang pun yang dapat menyesatkannnya. Sebaliknya, barang siapa yang disesatkan-Nya, maka tiada seorang pun yang dapat memberinya petunjuk.

Kami  hanya dapat berdoa, kiranya apa yang saya tulis disini bermanfaat bagi kita semua. Ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah mendukung dan membantu kami dalam menyelesaikan makalah ini. Kami  sadar bahwa apa yang kami tulis masih sangat jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, kritikan dan saran yang sifatnya membangun dari para pembaca sangat saya harapkan.

Akhir kata, mohon maaf apabila terdapat banyak kesalahan dalam makalah ini. Dan hanya kepada Allah swt kita berlindung dan memohon ampun.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR………………………………………………….…………….  i

DAFTAR ISI…………………………………………………………………………  ii

BAB I PENDAHULUAN……………………………………………………………  1

1.1  Latar Belakang Masalah…………………………………………………..    1

1.2  Rumusan Masalah…………………………………………………………   2

BAB II PEMBAHASAN…………………………………………………………….  3

2.1 Pengertian Gelombang elektromagnetik……………………………………… 3

2.2 jenis – jenis Gelombang elektromagnetik…………………………………….  5

2.3  Kegunaan / Manfaat Gelombang elektromagnetik…………………………..  8

2.4 urutan frekuensi ……………………………………………………………… 10

2.5 Urutan panjang Gelombang elektromagnetik………………………………… 13

BAB III PENUTUP…………………………………………………………………..  15

1.       Kesimpulan………………………………………………………………............15

2.      Saran……………………………………………………………………………..  16

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………….. 17

BAB 1

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

                        Terjadinya gelombang elektromagnetik, arus listrik dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Ini dikenal sebagai gejala induksi magnet. Peletak dasar konsep ini adalah Oersted yang telah menemukan gejala ini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh Ampere. Gejala induksi magnet dikenal sebagai Hukum Ampere. Kedua, medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan (menginduksi) medan listrik dalam bentuk arus listrik. Gejala ini dikenal sebagai gejala induksi elektromagnet. Konsep induksi elektromagnet ditemukan secara eksperimen oleh Michael Faraday dan dirumuskan secara lengkap oleh Joseph Henry. Hukum induksi elektromagnet sendiri kemudian dikenal sebagai Hukum Faraday-Henry.

            Dari kedua prinsip dasar listrik magnet di atas dan dengan mempertimbangkan konsep simetri yang berlaku dalam hukum alam, James Clerk Maxwell mengajukan suatu usulan. Usulan yang dikemukakan Maxwell, yaitu bahwa jika medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan listrik maka hal sebaliknya boleh jadi dapat terjadi. Dengan demikian Maxwell mengusulkan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Usulan Maxwell ini kemudian menjadi hukum ketiga yang menghubungkan antara kelistrikan dan kemagnetan. Jadi, prinsip ketiga adalah medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan magnet. Prinsip ketiga ini yang dikemukakan oleh Maxwell pada dasarnya merupakan pengembangan dari rumusan hukum Ampere. Oleh karena itu, prinsip ini dikenal dengan nama Hukum Ampere-Maxwell. Dari ketiga prinsip dasar kelistrikan dan kemagnetan di atas, Maxwell melihat adanya suatu pola dasar. Medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat membangkitkan medan listrik yang juga berubah-ubah terhadap waktu, dan medan listrik yang berubah terhadap waktu juga dapat menghasilkan medan magnet. Jika proses ini berlangsung secara kontinu maka akan dihasilkan medan magnet dan medan listrik secara kontinu. Jika medan magnet dan medan listrik ini secara serempak merambat (menyebar) di dalam ruang ke segala arah maka ini merupakan gejala gelombang. Gelombang semacam ini disebut gelombang elektromagnetik karena terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang merambat dalam ruang.

B. Rumusan Masalah

1. Pengertian Gelombang elektromagnetik

2. jenis – jenis Gelombang elektromagnetik

3. Kegunaan / Manfaat Gelombang elektromagnetik

4. urutan frekuensi

5. Urutan panjang Gelombang elektromagnetik

BAB  II

PEMBAHASAN

1. Pengertian Gelombang elektromagnetik

James Clerk Maxwell (1831-1879), adalah orang pertama yang menghitung besar laju rambatan gelombang elektro-magnet dalam ruang hampa. Cahaya termasuk gelombang elektro-magnetik. Cepat rambat gelombang elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas (ε ) dan permeabilitas ( µ) zat.

εr = permeabilitas relatif

εo = permeabilitas udara

Untuk medium hampa udara, Untuk medium hampa udara, εr dan µr masing-masing sama dengan 1. Cepat rambat gelombang elektromagnetik dengan εo= 8,85 x 10-12 dan µo = 4x 10-7 diperoleh sebesar c = 3 x 108 m/s. Dengan demikian dapat dihitung cepat rambat gelombang elektromagnetik pada suatu medium, jika diketahui permitifitas dan permeabilitas relatifnya.

Hubungan panjang gelombang () dan frekuensi gelombang (f) dinyatakan dengan rumus

C = cepat rambat gelombang

= panjang gelombang

 f = frekuensi

Hubungan antara medan listrik (E), medan magnet (B), dan arah rambatan (c) gelombang elektromagnetik dapat ditentukan dengan menggunakan aturan tangan kiri.

Elektromagnetik dari kata “Elektro” dan “Magnetik” yang berarti gelombang yang terdiri dari energy Listrik dan Magnet yang memancar dengan sumber Muatan yang bergerak bolak-balik. System kerja elektromagnetik merambat dengan system tangan kanan manusia yaitu arah jari keatas adalah Medan Listrik, arah telapak tangan adalah Medan Magnet, dan arah jempol adalah arah merambat vektor 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, 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 tinggi frekuensinya.

 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

2. jenis – jenis Gelombang elektromagnetik

Spektrum merupakan ragam dari rentangan panjang dari suatu gelombang radiasi. Spektrum gelombang elektromagnetik adalah ragam gelombang elektromagnetik yang dikategorikan berdasarkan rentang frekuensinya. Spectrum gelombang elektromagnetik dipancarkan oleh transisi elektron yaitu ketika suatu electron berpindah dari orbit satu ke orbit yang lain.

Jenis-Jenis spektrum gelombang elektromagnetik ada 7 macam. Jenis tersebut dikategorikan berdasarkan besar frekuensi gelombangnya. Jika diurutkan dari frekuensinya yang paling besar ke yang paling kecil adalah :

·         Gelombang Radio

Gelombang ini memiliki panjang sekitar 10³ meter dengan frekuensi sekitar 10⁴ Hertz. Sumber gelombang ini berasal dari rangkaian oscillator elektronik yang bergetar. Rangkaian oscillator tersebut terdiri dari komponen resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C). Spektrum gelombang radio dimanfaatkan manusia untuk teknologi radio, televisi, dan telepon.

·         Gelombang Mikro

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 Infra Merah

Gelombang ini memiliki panjang sekitar 10^-5 meter dengan frekuensi sekitar 10¹² hertz. Gelombang infra merah dihasilka ketika molekul electron bergetar karena panas, contohnya tubuh manusia dan bara api. Manfaat kegunaan lain yaitu untuk remote TV dan transfer data di ponsel.

·         Gelombang Cahaya Tampak

Sesuai namanya, spketrum ini berupa cahaya yang dapat ditangkap langsung oleh mata manusia. Gelombang ini memiliki panjang 0.5x10^-6 meter dengan frekuensi 10¹⁵ hertz. Dan  gelombang cahaya tampak sendiri terdiri dari 7 macam yang disebut warna. Jika diurutkan dari yang paling besar frekuensinya adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

·         Gelombang Ultra Violet

Gelombang UV memiliki panjang 10^-8 meter dengan frekuensi 10¹⁶ hertz. Gelombang ini berasal dari matahari dan juga dapat dihasilkan oleh transisi elektron dalam orbit atom, busur karbon, dan lampu mercury. Funsi UV dapat bermanfaat dan dapat berbahaya bagi manusia. Salah satu contoh fungsi sinar UV adalah sebagai detector untuk membedakan uang asli dan uang palsu.

·         Gelombang Sinar X

Gelombang ini memiliki panjang 10^-10 meter dan memiliki frekuensi 10¹⁸ hertz. Gelombang sinar X sering disebut juga dengan sinar rontgen, karena gelombang ini banyak dimanfaatkan untuk kegiatan rontgen di rumah sakit.

·         Gelombang Sinar Gamma

Gelombang ini memilik panjang 10^-12 meter dengan frekuensi 10²⁰ hertz. Dihasilkan dari peristiwa peluruhan radioaktif atau inti atom yang tidak stabil.Gelombang sinar gamma merupakan gelombang yang memiliki frekuensi paling besar dan serta panjang gelombang terkecil. Sehingga daya tembusnya sangat besar, bahkan bisa menembus plat besi. Salah satu fungsi dari sinar gamma yaitu dapat digunakan dalam kedokteran sebagai pembunuh sel kanker dan sterilisasi alat – alat kedokteran.

Setelah membaca penjelasan di atas, tentunya kita semua dapat melihat betapa ilmu tentang spektrum gelombang magnetik ini sangat penting bagi kemajuan teknologi di bumi. Untuk itu, kita harus terus belajar demi penemuan lain yang lebih mutakhir.

3. Kegunaan / Manfaat Gelombang elektromagnetik

Saat ini hampir semua manusia memiliki peralatan yang satu ini. Dia begitu kecil yang bisa dengan nyaman diletakkan di dalam saku, namun dianggap memiliki fungsi yang sangat besar terutama untuk berkomunikasi. Ya, benda itu adalah sebuah ponsel (telepon seluler). Saat ini ponsel tidak hanya digunakan untuk menelpon saja tetapi juga untuk fungsi lain seperti mengirim dan menerima pesan singkat (sms), mendengarkan musik, atau mengambil foto. Bagaimana perangkat ponsel dapat terhubung dengan perangkat ponsel yang lain padahal mereka saling berjauhan?

Konsep yang bisa menjelaskan fenomena ini adalah konsep gelombang elektromagnetik. Dan, konsep gelombang elektromagnetik ternyata sangat luas tidak hanya berkaitan dengan TV atau ponsel saja, melainkan banyak aplikasi lain yang bisa sering kita temukan sehari-hari di sekitar kita. Aplikasi tersebut meliputi microwave, radio, radar, atau sinar-x.

Sebagaimana yang telah dibahas sebelumnya bahwa ada dua hukum dasar yang menghubungkan gejala kelistrikan dan kemagnetan.

Pertama, arus listrik dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Ini dikenal sebagai gejala induksi magnet. Peletak dasar konsep ini adalah Oersted yang telah menemukan gejala ini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh Ampere. Gejala induksi magnet dikenal sebagai Hukum Ampere.

                                                                

   Michael Faraday, penemu induksi elektromagnetik:

Kedua, medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan (menginduksi) medan listrik dalam bentuk arus listrik. Gejala ini dikenal sebagai gejala induksi elektromagnet. Konsep induksi elektromagnet ditemukan secara eksperimen oleh Michael Faraday dan dirumuskan secara lengkap oleh Joseph Henry. Hukum induksi elektromagnet sendiri kemudian dikenal sebagai Hukum Faraday-Henry.

Dari kedua prinsip dasar listrik magnet di atas dan dengan mempertimbangkan konsep simetri yang berlaku dalam hukum alam, James Clerk Maxwell mengajukan suatu usulan. Usulan yang dikemukakan Maxwell, yaitu bahwa jika medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan listrik maka hal sebaliknya boleh jadi dapat terjadi. Dengan demikian Maxwell mengusulkan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Usulan Maxwell ini kemudian menjadi hukum ketiga yang menghubungkan antara kelistrikan dan kemagnetan.

James Clerk Maxwell peletak dasar teori gelombang elektromagnetik:

Jadi, prinsip ketiga adalah medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan magnet. Prinsip ketiga ini yang dikemukakan oleh Maxwell pada dasarnya merupakan pengembangan dari rumusan hukum Ampere. Oleh karena itu, prinsip ini dikenal dengan nama Hukum Ampere-Maxwell.

Dari ketiga prinsip dasar kelistrikan dan kemagnetan di atas, Maxwell melihat adanya suatu pola dasar. Medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat membangkitkan medan listrik yang juga berubah-ubah terhadap waktu, dan medan listrik yang berubah terhadap waktu juga dapat menghasilkan medan

4. urutan frekuensi

pektrum Gelombang Elektromagnetik, Kelas 10/12 SMA: panjang gelombang, frekuensi urutan spektrum GEM, cahaya tampak.

Urutan Spektrum Gelombang Elektromagnetik dari Frekuensi Besar ke Frekuensi Kecil / dari Panjang gelombang Kecil ke Panjang Gelombang Besar

Sinar gamma( γ )

Sinar Rontgen atau Sinar x

Sinar ultraungu atau sinar ultraviolet

Sinar tampak

Sinar inframerah Atau IR

Gelombang RADAR

Gelombang TV

Gelombang Radio

Urutan Frekuensi Cahaya Tampak dari Besar ke Kecil

Cahaya ungu

Cahaya nila

Cahaya biru

Cahaya hijau

Cahaya kuning

Cahaya jingga

Cahaya merah

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Urutan Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Rentang panjang gelombang dari masing-masing terlihat dari gambar di atas. Untuk rentang frekuensi beberapa gelombang yang terkenal adalah sebagai berikut:

    Gelombang RADAR : sekitar 1010 Hz

    Sinar infrared (IR) : 1011 - 1014 Hz

    Sinar ultraviolet (UV) : 1015 - 1016 Hz

    Sinar Rontgen (sinar X) : 1016 - 1020 Hz

    Sinar gamma : 1020 - 1025 Hz

Berikut satu contoh soal UN yang menuntut hafalan rentang frekuensi ataupun rentang panjang gelombang elektromagnetik:

Gelombang elektromagnetik yang mempunyai daerah frekuensi (1016 – 1020) Hz dan digunakan untuk teknologi kedokteran adalah....

A. gelombang radio

B. sinar γ

C. sinar x

D. sinar ultraviolet

E. inframerah

(UN Fisika 2009 P04 No. 20 )

5. Urutan panjang Gelombang elektromagnetik

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

Gambar spektrum elektromagnetik disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan m) yaitu mencakup kisaran :

1. Energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang      radio

2. Energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray

                                            

Gambar: Sketsa 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.

         

      Spektrum gelombang elektromagnetik terdiri dari urutan:  

• gelombang radio dan televisi
• gelombang mikr
• infra merah
• cahaya tampak
• ultraviolet
• siar x
• sinar gamma

Urutan dari atas ke bawah adalah frekuensi makin besar serta panjang gelombang makin pendek karena frekuensi dan panjang gelombang berbanding terbalik.

BAB III

PENUTUP

A.Kesimpulan

Begitu besar peranan gelombang elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita sadari keberadaannya.

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan :

Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (? = 0,5 mm). Istilah “spektrum optik” juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 – 700 nm)[1].

Dan beberapa contoh spektrum elektromagnetik seperti :

§  Radar (Radio Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan penerima gelombang)

§  Infra Merah

§  Dihasilkan dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan untuk mempelajari struktur molekul

§  Sinar tampak

§  Mempunyai panjang gelombang 3990 Aº – 7800 Aº.

§  Ultra ungu

§  Dimanfaatkan untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi.

B. Saran

Dengan adanya gelombang elektromagnetik, kita  dimudahkan dalam berbagai bidang kehidupan. Seperti dibidang kesehatan, industry, bahkan teknologi. Maka dari itu, sudah selayaknya kita menggunakannya serta memanfaatkan seefektif dan seefisien mungkin gelombang elektromagnetik tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Redaksi Pustaka Setia. 2005. Panduan SPMB Ipa 2006. Bandung: Pustaka Setia

Jones, E.R dan Chiulders, R.L. 1994. Contemporary Collage Physics, Second Edition. New York: Addison Wesley Longman.

www.wikipedia.com

www.google.com