Category Archives: Modul Pembelajaran

Modul Pembelajaran

MODUL PEMBELAJARAN

MATERI

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Disusun Oleh

Guru Mata Pelajaran Fisika : Yumeza Andriani S.Pd

 

Kata Pengantar

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ilmiah tentang limbah dan manfaatnya untuk masyarakat.

Lembar kerja ini disusun untuk membantu dan mempermudah siswa dalam mepelajari dan memahami materi gelombang elektromagnetik dalam pelajaran fisika SMA. modul ini disusun sesuai kompetensi yang dibutuhkan oleh siswa dalam materi fisika.

Dengan kerendahan hati. Saya menyadari bahwa modul ini masih jauh dari sempurna dan lengkap, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca sangat saya harapkan demi kesempurnaan dan kelengkapan bahan ajar ini dimasa yang akan datang.

Besar harapan saya semoga modul ini bermanfaat, khususnya bagi penulis dan umumnya bagi pembaca agar dapat bermanfaat bagi kepentingan dunia pendidikan

Palembang, 17 Februari 2017

Yumeza Andriani

 

 

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

  1. Latar Belakang …………………………………………………………………………………………………..
  2. Tujuan………………………………………………………………………………………………………………..
  3. Manfaat……………………………………………………………………………………………………………..
  4. Metode………………………………………………………………………………………………………………

BAB II PEMBAHASAN

  1. Pengertian Gelombang Elektromagnetik…………………………………………………………….
  2. Gelombang Elektromagnetik Menurut Hipotesis Maxwell…………………………………..
  3. Gelombang Elektromagnetik Menurut Percobaan Hertz…………………………………….
  4. Jenis-Jenis Gelombang Elektromagnetik……………………………………………………………..
  5. Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik………………………………………………………………
  6. Sumber Gelombang Elektromagnetik…………………………………………………………………
  7. Persamaan-persamaan Gelombang Elektromagnetik…………………………………………
  8. Spektrum Gelombang Elektromagnetik………………………………………………………………
  9. Gelombang elektromagnetik berdasarkan frekuensi atau panjang gelombang…..
  10. Penerapan Gelombang Elektromagnetik…………………………………………………………….

BAB III PENUTUP

  1. Kesimpulan ………………………………………………………………………………………………………
  2. Saran ………………………………………………………………………………………………………………..

DAFTAR PUSTAKA            

 

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
→ Pengertian

→ Hipotesis Maxwell

→ Percobaan Hertz

→ Ciri-ciri

→ Sifat-Sifat

  • Pemantulan (refleksi)
  • Pembiasan (refraksi)
  • Interferensi
  • Lenturan (difraksi);
  • Polarisasi
  • Merambat dalam ruang hampa

→ Sumber

→ Spektrum

  • Gelombang radio
  • Gelombang mikro
  • Sinar inframerah
  • Cahaya tampak
  • Sinar ultraviolet
  • Sinar x
  • Sinar gamma

→ Frekuensi dan Panjang Gel

→ Persamaan Gel

  • Cepat rambat gel
  • Laju rata-rata
  • Intensitas

→ Penerapan

  • Gelombang radio
  • Gelombang mikro
  • Sinar inframerah
  • Sinar ultraviolet
  • Sinar x

PENDAHULUAN

A. Diskripsi

Assalamu’alaikum Wr wb, senang sekali bisa bertemu lagi melalui modul ini. Pertama kali, saya ucapkan selamat, Anda telah menyelesaikan modul pertama, sekaligus selamat datang pada modul kedua. Pada modul ini saya akan mengajak Anda untuk mempelajari sesuatu yang menarik, juga sangat penting dalam perkembangan dan kemajuan Fisika. Menarik karena isi modul dekat dengan pengalaman sehari-hari Anda, penting karena apa yang dibicarakan dalam modul ini menjadi dasar dari perkembangan Fisika selanjutnya.

Gelombang elektromagnetik adalah suatu gelombang yang dapat merambat tanpa membutuhkan medium dan merupakan gelombang transversal atau definisi gelombang elektromagnetik yang lainnya adalah suatu gelombang yang dimana perambatannya tanpa medium atau gelombang yang dapat merambat tanpa memerlukan medium, gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal dan termasuk gelombang medan. Gelombang elektromagnetik berasal dari matahari dan ruang angkasa.

Kalau kita berada di tepi pantai, kita melihat ombak air laut menghantam karang di pantai dan mendengar deburan ombak. Kita mengetahui bagaimana bencana alam, tsunami (gelombang air laut) merobohkan bangunan-bangunan yang diterjangnya. Kita kena cahaya matahari, kita merasakan kepanasan artinya kita menerima energi panas. Hal ini menunjukkan bahwa gelombang laut membawa energi. 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. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (=kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang panjang gelombangnya, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek panjang gelombang suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.

Maxwell berpendapat bahwa perubahan medan listrik akan menimbulkan medan magnet. Perubahan medan magnet yang dapat menghasilkan gelombang elektromagnetik. Perubahan medan magnet tersebut juga menimbulkan medan listrik. Timbulnya medan listrik ini ditandai dengan dipancarkannya gelombang elektromagnetik.

Pada bab ini Anda akan mempelajari Radiasi Elektromagnetik. Pokok-pokok bahasan yang berkaitan dengan Spektrum dan Radiasi Elektromagnetik, Manfaat dan Bahaya dari Radiasi Elektromagnetik.

  Gambar1: Radiasi elektromagnetik sinar putih dalam sebuah prisma(optik)yang terurai menjadi beberapa warna cahaya yang terpisah.
  Gambar2: Perubahan medan listrik dan medan magnet yang menimbulkan adanya gelombang elektromagnetik.
  • Pedoman bagi Guru

Bagi rekan guru, modul ini dapat dijadikan sebagai salah satu sumber belajar bagi siswa. Modul ini dilengkapi dengan latihan interaktif, tes akhir dan forum diskusi. Untuk itu seyogyanya rekan guru harus aktif memberikan tugas kepada siswa sebagai bahan diskusi dan memberikan umpan balik kegiatan siswa melalui forum diskusi yang terdapat di akhir modul ini. RPP yang tersedia di rumah belajar dapat digunakan guru sebagai pedoman untuk penyusunan RPP yang disesuaikan dengan lingkungan masing-masing.

  • Panduan Bagi Siswa

Untuk mempelajari modul ini kamu diminta untuk mengisi kuis interaktif. Modul ini terdiri atas dua Kegiatan Belajar yaitu Kegiatan Belajar 1 tentang Spektrum dan Sumber Radiasi Elektromagnetik, dan Kegiatan Belajar 2 berisi tentang Bahaya dan Manfaat dari Radiasi Elektromagnetik. Pada setiap kegiatan belajar kamu akan mengerjakan latihan interaktif dan di akhir kegiatan mengerjakan tes akhir modul. Kamu dapat mengamati di dalam laboratorium yang ada di sekolah, di sekitar lingkunganmu dengan bimbingan guru pembimbingmu. Pada bagian penutup, kami menyediakan forum diskusi. Kamu dapat memberikan komentar dan saling bertukar pikiran dengan teman-temanmu di seluruh Indonesia. Selamat belajar.

B. Prasyarat

Untuk mempelajari modul ini terlebih dahulu anda harus menguasai dan tuntas pada modul 1,2,3,4 dan 5 tentang konsep Rangkaian arus searah, Listrik Statis (Elektrostatika), Medan Magnet, Induksi Elektromagnetik dan Rangkaian Arus Bolak-Balik. Dalam modul ini banyak teori dari kosep-konsep tersebut yang digunakan didalamnya.

C. Petunjuk Penggunaan Modul

  1. Pelajarilah peta konsep yang ada pada setiap modul dengan teliti.
  2. pastikan bila Anda membuka modul ini, Anda siap mempelajarinya minimal satu kegiatan hingga tuntas. Jangan terputus-putus atau berhenti di tengah-tengah kegiatan.
  3. Pahamilah tujuan pembelajaran yang ada pada setiap modul atau kegiatan belajar dalam modul anda.
  4. Bacalah materi pada modul dengan cermat dan berikan tanda pada setiap kata kunci pada setiap konsep yang dijelaskan.
  5. perhatikalah langakah – langkah atau alur dalam setiap contoh penyelesaian soal.
  6. Kerjakanlah latihan soal yang ada, jika mengalami kesulitan bertanyalah kepada teman atau guru anda
  7. kerjakan tes Uji kemampuan pada setiap kegaiatan belajar sesuai kemampuan anda. Cocokan jawaban anda dengan kunci jawaban yang tersedia pada modul dan jika perlu lakukan penghitungan skor hasil belajar anda.
  8. ulangi kegiatan 2 sampai dengan 6 pada setiap kegiatan belajar hingga selesai.
  9. kerjakanlah Soal – soal Evaluasi Akhir

D. Indikator Hasil Belajar

  1. Mendefenisikan Pengertian Gelombang Elektromagnetik
  2. Menjelaskan Gelombang Elektromagnetik Menurut Hipotesis Maxwell
  3. Menjelaskan Gelombang Elektromagnetik Menurut Percobaan Hertz
  4. Menjelaskan ciri- ciri  Gelombang Elektromagnetik
  5. Membedakan Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik
  6. Menjelaskan Sumber Gelombang Elektromagnetik
  7. Pemantulan Gelombang Elektromagnetik
  8. Gelombang Elektromagnetik dalam material
  9. Menjelaskan Persamaan-persamaan Gelombang Elektromagnetik
  10. menjelakan Spektrum Gelombang Elektromagnetik
  11. menjelaskan gelombang elektromagnetik berdasarkan frekuensi atau panjang gelombang
  12. memberikan contoh Penerapan Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari

E. Kompetensi

 1. Kompetensi Inti :

KI 1  : Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya.

KI 2 : Menghargai dan menghayati perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (toleransi, gotong royong), santun, percaya diri, dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam dalam jangkauan pergaulan dan keberadaannya.

KI 3 : Memahami dan menerapkan pengetahuan (faktual, konseptual, dan prosedural) berdasarkan ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya terkait fenomena dan kejadian rasa tampak mata

KI 4 : Mengolah, menyaji, dan menalar dalam ranah konkret (menggunakan, mengurai, merangkai, memodifikasi, dan membuat) dan ranah abstrak (menulis, membaca,menghitung, menggambar, dan mengarang) sesuai dengan yang dipelajari di sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut pandang/teori.

2. Kompetensi Dasar :

1.1 Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan kompleksitas alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya.

1.2 Menyadari kebesaran Tuhan yang mengatur Karakteristik gelombang dan persamaan gelombang berjalan dan gelombang tegak.

2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari

3.6 Menganalisis fenomena radiasi elektromagnetik,  pemanfaatannya dalam teknologi, dan dampaknya pada kehidupan

4.6  Mempresentasikan manfaat radiasi elektromagnetik dan dampaknya pada kehidupan sehari-hari

KEGIATAN BELAJAR 1

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

A. TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah mempelajari modul ini, anda diharapkan dapat

  1. Menjelaskan Pengertian Gelombang Elektromagnetik
  2. Menjelaskan Gelombang Elektromagnetik Menurut Hipotesis Maxwell
  3. Menjelaskan Gelombang Elektromagnetik Menurut Percobaan Hertz
  4. Menjelaskan ciri- ciri  Gelombang Elektromagnetik
  5. Membedakan Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik
  6. Menjelaskan Sumber Gelombang Elektromagnetik
  7. Menentukan karakter-karakter yang bisa diukur dari gelombang elektromagnetik yang merambat didalam gelombang
  8. Menjelaskan Sumber Gelombang Elektromagnetik
  9. Pemantulan Gelombang Elektromagnetik
  10. Menentukan Cepat Rambat Gelombang Elektromagnetik
  11. Laju rata-rata Gelombang Elektromagnetik
  12. Menentukan intensitas Gelombang Elektromagnetik
  13. menjelakan Spektrum Gelombang Elektromagnetik
  14. menjelaskan gelombang elektromagnetik berdasarkan frekuensi atau panjang gelombang
  15. memberikan contoh Penerapan Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari

B. URAIAN MATERI

1. PENGERTIAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

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 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.

2. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK MENURUT HIPOTESIS MAXWELL

Teori mengenai gelombang elektromagnetikpertama kali ditemukan oleh James Clerk Maxwell (1831-1879). Dengan mengkaji aturan dasar kelistrikan dan kemagnetan, Maxwell mengemukakan suatu hipotesis sebagai berikut.

 

Karena perubahan medan magnetic dapat menimbulkan medan listrik maka sebaliknya perubahan medan listrik akan dapat menimbulkan medan magnetik’’.  

Dengan hipotesis inilah Maxwell mengungkapkan terjadinya gelombang elektromagnetik. Percobaannya diakukan dengan dua buah bola lampu isolator yang dikaitkan pada ujung pegas, kemudian diberi muata listrik berbeda, satu bola diberi muatan posiytif, sedangkan bola yang lain diberi muatan positif, seperti pada gambar dibawah ini.

Selanjutnya, kedua bola digetarkan sehingga jarak kedua bola berubah-ubahterhadap waktu dan kedua muatan menimbulkan medan listrik di sekitarnyayang berubah terhadap waktu pula. Menurut Maxwell perubahan medan listrik ini akan mnimbulkan perubahan medan magnetic yang berubah terhadap waktu pula. Dengan adanya perubahan medan magnetic maka akan timbul kembali medan listrik yang besarnya juga berubah-ubah. Demikian seterusnya, sehingga didapatkan proses berantai dari perubahan medan listrik dan mean magnetic yang menjalar ke segala arah.

Apabila penjalaran medan listrik dan medan magnetik tersebut ditinjau pada satu arah tertentu maka dapat dilukiskan seperti pada gambar dibawah ini.

 

 

 

Keterangan gambar:

B = Medan Magnet

E = Medan Listrik

Z = Arah Perambatan

 

Vektor medan listrik dan magnetic pada gelombang elektromagnetik memilih ke yang sama dan tegak lurus satu sama lain terhadap arah perambatan gelombangnya.

Menurut perhitugan Maxwell, kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik hanya tergantung pada dua besaran, yaitu:

Ø  Permitivitas listrik (Ɛ0), dan

Ø  Permeabilitas magnetic (µ0).

Sehingga dirumukan dengan:

 

 

Apabila nilai permitivitas listrik Ɛ0 =8,85 x 10-12C/Nm2 dan nilai permeabilitas magnetic µ0 =12,60 x 10-4Wb/Am, diperoleh nilai kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik c =3 x 108m/s. karena cepat rambat gelombang elektromagnetik ini tepat sama dengan cepat rambat cahaya di ruang hampa maka dapat disimpulkan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik.

 

Hipotesis yang dikemukakan oleh Maxwell dibuktikan kebenarannya oleh Heinrich Rudolfh Hertz (1857-1894), beberapa tahun setelah Maxwell meninggal dunia. Hertz berhasil melakukan eksperimen yang menunjukkan gejala perambatan gelombang elektromagnetik, menggunakan alat yang serupa dengan Ruhrnkorf seperti pada rangkaian dibawah ini.

 

 

 

 

Dengan menghidupkan saklar, kumparan pada rangkaian Ruhmkorf akan member induksi berupa pulsa tegangan pada kedua elektroda di sisi A sehingga terjadi loncatan bunga api di sisi A karena adanya pelepasan muatan. Sesaat setelahnya, loop kawat kedua  di sisi B juga menampakkan percikan buga api. Hal ini berarti menunjukkan bahwa energy eleektromagnetik mengalami perpindahan dari kumparan ke kawat melingkar, meskipun terpisah. Disamping itu, Hertz juga berhasil mengukur kecepatan perambatan energy tersebut, yang sesuai dengan nilai yang di ramalkan Maxwell.

 

 

 

 

 

 

  1. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK MENURUT PERCOBAAN HERTZ

Sekitar abad ke 19, Maxwell menyatakan persamaan nya yang cukup mengejutkan dunia Fisika. Salah satunya menyatakan adanya gelombang elektromagnetik. Namun, saat itu belum dapat dibuktikan. Karna itu, Heinrich Hertz mencoba untuk membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik itu.

Bila Hipotesa Maxwell benar, konsekuensinya perubahan medan listrik akan mengakibatkan medan magnet yang juga berubah serta sebaliknya dan keadaan ini akan terus berulang. Medan magnet atau medan listrik yang muncul akibat perubahan medan listrik atau medan magnet sebelumnya akan bergerak (merambat) menjauhi tempat awal kejadian. Perambatan medan listrik dan medan magnet inilah yang disebut sebagai gelombang elektromagnetik.

Kebenaran Hipotesa Maxwell tentang adanya gelombang elektromagnetik pada akhirnya dibuktikan oleh “ Heinrich Rudolf Hertz” antara tahun 1886 dan 1888, pertama kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi radio memiliki seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang Hertzian), dan menemukan bahwa persamaan elektromagnetik dapat diformulasikan ke persamaan turunan partial disebut persamaan gelombang.

Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hν, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J·s — dan ν adalah frekuensi gelombang.

Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi.

 

 

 

 

Sketsa gelombang elektromagnetik

 

Secara teori, Hertz menyadari bahwa gelombang elektromagnetik yang dinyatakan Maxwell merupakan gabungan dari gelombang listrik dan gelombang magnetik secara saling tegak lurus. Begitu pula dengan arah geraknya. Karena gelombang tersebut mengantung gelombang listrik, maka Hertz mencoba membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik tersebut melalui keberadaan gelombang listriknya yang diradiasikan oleh rangkaian pemancar.

Hertz mencoba membuat rangkaian pemancar sederhana dengan bantuan trafo untuk memperkuat tegangan dan kapasitor sebagai penampung muatannya. Karena ada arus pergeseran pada gap pemancar, diharapkan ada radiasi gelombang elektromagnetik yang akan dipancarkan. Karena secara teori, dari percikan yang muncul akan dihasilkan gelombang elektromagnetik. Alhasil, pada rangkaian loop penerima yang hanya berupa kawat berbentuk lingkaran yang tanpa diberikan sumber tegangan apapun, ter        nyata muncul percikan listrik pada gap-nya. Ini membuktikan ada listrik yang mengalir melalui radiasi suatu benda.yang akhirnya terhantarkan ke loop. Karena merasa belum puas, Hertz mencoba untuk menghitung frekuensi pada loop.

Ternyata frekuensi yang dihasilkan sama dengan frekuensi pemancar. Ini artinya listrik pada loop berasal dari pemancar itu sendiri. Dengan ini terbuktilah adanya radiasi  gelombang elektromagnetik Maxwell. Percobaan Hertz ini juga memicu penemuan telegram tanpa kabel dan radio oleh Marconi. Rangkaian ini ada dalam kaca quartz untuk menghindari sinar UV.

 

  1. Ciri – Ciri  Gelombang Elektromagnetik
    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, dan difraksi. 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.

  1. Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik memiliki sifat-sifat tertentu, di antaranya adalah:

  1. Dapat merambat dalam ruang hampa;
  2. Merupakan gelombang transversal;
  3. Dapat mengalami pemantulan (refleksi);
  4. Dapat mengalami pembiasan (refraksi);
  5. Dapat mengalami penggabungan dua gelombang (interferensi);
  6. Dapat mengalami lenturan (difraksi);
  7. Dapat mengalami polarisasi;
  8. Arah perambatannya tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnetic.

 

  1. Pemantulan (refleksi) Gelombang

 

Pemantulan (refleksi) adalah peristiwa pengembalian seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua medium. Suatu garis atau permukaan dalam medium dua atau tiga dimensi yang dilewati gelombang disebut muka gelombang. Muka gelombang ini merupakan tempat kedudukan titik-titik yang mengalami gangguan dengan fase yang sama, biasanya tegak lurus arah gelombang dan dapat mempunyai bentuk, misalnya muka gelombang melingkar dan muka gelombang lurus, seperti yang terlihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Muka gelombang a. Gelombang melingkar b. Gelombang datar.

 

Pada jarak yang sangat jauh dari suatu sumber dalam medium yang seragam, muka gelombang merupakan bagian-bagian kecil dari bola dengan jari-jari yang sangat besar, sehingga dapat dianggap sebagai bidang datar. Misalnya, muka gelombang sinar matahari, yang tiba di Bumi merupakan bidang datar.

Gambar 3. Pemnatulan gelombang oleh bidang.

Pada peristiwa pemantulan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, berlaku suatu hukum yang berbunyi:

 

  1. sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terhadap bidang batas pemantul pada titik jatuh, semuanya berada dalam satu bidang,
  2. sudut datang (θi) sama dengan sudut pantul (θr).

 

Hukum tersebut dinamakan “Hukum Pemantulan”.

 

  1. Pembiasan (Refraksi Gelombang)

 

Perubahan arah gelombang saat gelombang masuk ke medium baru yang mengakibatkan gelombang bergerak dengan kelajuan yang berbeda disebut pembiasan. Pada pembiasan terjadi perubahan laju perambatan. Panjang gelombangnya bertambah atau berkurang sesuai dengan perubahan kelajuannya, tetapi tidak ada perubahan frekuensi. Peristiwa ini ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Pembiasan gelombang.

Pada gambar tersebut kecepatan gelombang pada medium 2 lebih kecil daripada medium 1. Dalam hal ini, arah gelombang membelok sehingga perambatannya lebih hampir tegak lurus terhadap batas. Jadi, sudut pembiasan (θ2), lebih kecil daripada sudut datang (θ1).

 

Gelombang yang datang dari medium 1 ke medium 2 mengalami perlambatan. Muka gelombang A, pada waktu yang sama t di mana A1 merambat sejauh l1 = v1t, terlihat bahwa A2 merambat sejauh l2 = v2t. Kedua segitiga yang digambarkan memiliki sisi sama yaitu a. Sehingga:

 

sin θ1l1/a = v1t/a dan sin θ2l2/a = v2t/a

 

Dari kedua persamaan tersebut diperoleh:

 

(sin θ1/sin θ2) = v1/v2………………………………………………….. (1)

 

Perbandingan v1/v2 menyatakan indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1, n, sehingga:

 

n = n2/n1 ………………………………………………………. (2)

 

Dari persamaan (1) dan (2) akan diperoleh:

 

sin θ1/sin θ2 = n

 

(sin θ1/sin θ2) = (n2/n1) ………………………………………………. (3)
atau
n1.sin θ1 = n22 …………………………………. (4)

 

Persamaan (4) merupakan pernyataan Hukum Snellius.

 

  1. Difraksi Gelombang

 

Difraksi merupakan peristiwa penyebaran atau pembelokan gelombang pada saat gelombang tersebut melintas melalui bukaan atau mengelilingi ujung penghalang. Besarnya difraksi bergantung pada ukuran penghalang dan panjang gelombang, seperti pada Gambar 5.

Gambar 5. Difraksi gelombang, a. Pada celah lebar. b. Pada celah sempit.

Makin kecil panghalang dibandingkan panjang gelombang dari gelombang itu, makin besar pembelokannya

 

  1. Interferensi Gelombang

 

Interaksi antara dua gerakan gelombang atau lebih yang mempengaruhi suatu bagian medium yang sama sehingga gangguan sesaat pada gelombang paduan merupakan jumlah vektor gangguan-gangguan sesaat pada masing-masing gelombang merupakan penjelasan fenomena interferensi. Interferensi terjadi pada dua gelombang koheren, yaitu gelombang yang memiliki frekuensi dan beda fase sama.

 

Pada gelombang tali, jika dua buah gelombang tali merambat berlawanan arah, saat bertemu keduanya melakukan interferensi. Setelah itu, masing-masing melanjutkan perjalanannya seperti semula tanpa terpengaruh sedikit pun dengan peristiwa interferensi yang baru dialaminya. Sifat khas ini hanya dimiliki oleh gelombang.

 

Gambar 6. Interferensi gelombang tali.

Jika dua buah gelombang bergabung sedemikian rupa sehingga puncaknya tiba pada satu titik secara bersamaan, amplitudo gelombang hasil gabungannya lebih besar dari gelombang semula. Gabungan gelombang ini disebut saling menguatkan (konstruktif). Titik yang mengalami interferensi seperti ini disebut perut gelombang. Akan tetapi, jika puncak gelombang yang satu tiba pada suatu titik bersamaan dengan dasar gelombang lain, amplitudo gabungannya minimum (sama dengan nol). Interferensi seperti ini disebut interferensi saling melemahkan (destruktif). Interferensi pada gelombang air dapat diamati dengan menggunakan tangki riak dengan dua pembangkit gelombang lingkaran.

 

 

 

 

 

 

Analisis interferensi gelombang air digunakan seperti pada Gambar 7.

 

Gambar 7. Interferensi Gelombang Air.

Berdasarkan gambar, S1 dan S2 merupakan sumber gelombang lingkaran yang berinterferensi. Garis tebal (tidak putus-putus) menunjukkan muka gelombang yang terdiri atas puncak-puncak gelombang, sedangkan garis putus-putus menunjukkan dasar-dasar gelombang.

 

Perpotongan garis tebal dan garis putus-putus diberi tanda lingkaran kosong (O). Pada tangki riak, garis sepanjang titik perpotongan itu berwarna agak gelap, yang menunjukkan terjadinya interferensi yang saling melemahkan (destruktif). Di antara garis-garis agak gelap, terdapat pitapita yang sangat terang dan gelap secara bergantian. Pita sangat terang terjadi jika puncak dua gelombang bertemu (perpotongan garis tebal), dan pita sangat gelap terjadi jika dasar dua gelombang bertemu (perpotongan garis putus-putus). Titik-titik yang paling terang pada pita terang dan titik-titik yang paling gelap pada pita gelap merupakan titik-titik hasil interferensi saling menguatkan.

 

  1. Dispersi Gelombang

 

Dispersi adalah peristiwa penguraian sinar cahaya yang merupakan campuran beberapa panjang gelombang menjadi komponen-komponennya karena pembiasan. Dispersi terjadi akibat perbedaan deviasi untuk setiap panjang gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan masing-masing gelombang pada saat melewati medium pembias.

 

Apabila sinar cahaya putih jatuh pada salah satu sisi prisma, cahaya putih tersebut akan terurai menjadi komponen-komponennya dan spektrum lengkap cahaya tampak akan terlihat.

 

  1. Polarisasi Gelombang

 

Polarisasi merupakan proses pembatasan getaran vektor yang membentuk suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah. Polarisasi hanya terjadi pada gelombang transversal saja dan tidak dapat terjadi pada gelombang longitudinal. Suatu gelombang transversal mempunyai arah rambat yang tegak lurus dengan bidang rambatnya. Apabila suatu gelombang memiliki sifat bahwa gerak medium dalam bidang tegak lurus arah rambat pada suatu garis lurus, dikatakan bahwa gelombang ini terpolarisasi linear. Sebuah gelombang tali mengalami polarisasi setelah dilewatkan pada celah yang sempit. Arah bidang getar gelombang tali terpolarisasi adalah searah dengan celah

  1. Sumber Gelombang Elektromagnetik
  2. Osolasi listrik
  3. Sinar matahari menghasilkan sinar inframerah
  4. Lampu merkuri menghasilkan sinar ultraviolet
  5. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen)
  6. Inti atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma

 

  1. PEMANTULAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

 

Konsep impedansi karakteristik yang diperkenalkan pada bagian sebelumnya dapat menyederhanakan pemahaman kita tentang fenomena refleksi gelombang elektromagnetik.

Andaikan sebuah jalur transmisi mempunyai impedansi karakteristik Z (  dalam hambatan R (   dihubungkan pada sebuah ggl (dc) pada t=0 (gambar 6.13). pulsa tegangan dan pulsa arus mulai merambat menuju beban dengan kecepatan konstan c, yang ditentukan  oleh medium. Apaa yang terjadi saat dan stelah muka pulsa mencapai beban ? pada gambar 6.13 kita tinjau dua khasus ekstrem, yaitu R=  (ujung terbuka) R= 0 (ujung terhubung singkat). Jika R=Z, tidak ada pulsa yang dipantulkan oleh beban sehingga daya yang ditransfer lebih efesien (kesesuaian impedansi).

Gambar 6.13

Sebuah deret transmisi yang mempunyai impedansi karakteristik Z dan hamabatan  beban R dihubungkan ke sebuah ggl V. Pulsa teganagan dan arus mulai menjalar . ggl mensuplai energi yang disimpan dalam deret transmisi dan juga didisipasikan oleh beban.

 

  1. UJUNG TERBUKA (OPEN END.R=

Dalam khasusu ujung terbuka tidak ada arus yang mengalir dari ttik A ke titik B karena resistansi besar tak hingga. Arus pada x = l harus sama dengan nol setiap saat. Ini dapat terjadi jika ada arus negatif dengan amplitudo yang sama yang merambat menuju ggl, setelah muka pulsa mencapai ujung terbuka (gambar 6.14)

Pada ujung teruka tidak ada tegangan jatuh,dan pulsa tegangan yang dipantulkan harus mempunyai polaritas yang sama dengan yang sebelumnya. Saat mencapai ujung tebuka dengan tekanan sebesar 2V akan muncul pada ujung.

Pulsa yang dipantulkan harus mempunyai vektor poynting yang berarah menuju ggl, medan listrik ( yang berhubungan dengan tegangan) harus mempunyai polaritas yang sama, seperti pulsa datang jika medan magnet ( yang berhubungan dengan arus) berlawanan.

Berarah ke kanan

Berarah ke kekiri

 

Jadi pada ujung terbuka, gelombang tegangan yang dipantulkan  mempunyai polaritas yang sama dengan gelombang tegangan datang, sementara gelombang arus yang dipantulkan mempunyai polaritas yang berlawanan dengan gelombang arus datang.

 

Gambar 6.14

Pemantulan pada ujung terbuka R=

 

  1. UJUNG TERBUKA ATAU TERHUBUNG (CLOSED OR SHORTED END, R=0)

 

Pada kasus ujung terhubung singkat (gambar 6.15) polarisasi tegangan terbalik, tetapi polaritas arus cenderung tidak berubah karena tegangan pada ujung arus nol setiap saat dan vektor poynting dari gelombanag pantul harus mengarah pada ujung ggl.

Apa yang terjadi saat pulsa arus yang dipantulkan mencapai ggl setelah  waktu 2l/c. Jika hambatan internal dari ggl kecil, pulsa arus yang dipantulkan terlihat seolah-olah dari ujung tertutup. Kemudian setelah waktu t= 2l/c, kita memiliki amplitudo arus 3V/Z yang merambat kearah ujung tertutup. Proses pemantulan ini terjadi berkelanjutan: amplitudo arys terus bertambah dan menjadi cukup berbahaya yang dapat menghancurkan ggl dan jalur transmisinya.

Pada kasus( R =  dan R= 0) yang telah didiskusikan diatas, pemantulan terjadi secara sempurna 100%. Untuk hambatan beban lainya , pemantulan terjadi secara tidak sempurna, ada energi yang didisipasikan dalam beban, dan sisanya dipantulkan. Sebagai contoh jika R= 2Z, tegangan pantul adalah V/3 dan arus pantul adalah –V/3Z. Secara umum koefesien refleksi tegangan diberikan oleh

 

 

 

 

 

GAMBAR 6.15

Pemantulan pada ujung tertutup

 

 

 

 

 

Contoh 6.5 :

Turunkan koefesien refleksi tegangan ( 6.15)

 

Penyelesaian :

Misalkan, tegangan datang adalah Vi, dan tegangan pantul adalah Vr, daya yang berhubungan dengan tegangan datang diberikan oleh  dan untuk gelombang pantul . Resistor  R mendisipasikan energi dengan laju  dimana  adalah tegangan  yang muncul diujung-ujungnya. Dari prinsip kekelan energi maka ;

Dengan memecahkan untuk Vr kita peroleh bahwa :

yang mendefenisikan koefesien refleksi tegangan

 

 

  1. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK DALAM MATERIAL

 

  1. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK DALAM PLASMA

Dalam suatu material, kecepatan gelombang elektromagnetik lebih kecil dari  ( kecepatan gelombang elektromagnetik didalam vakum). Hal ini di akibatkan oleh perubahan impedansi karakteristik dari gelombang elektromagnetik saat memasuki medium material.

Gelombang pendek radio dapat menjalar beberapa kali pemantulan di antara lapisan plasma ionosfer dan permukaan bumi, yang dapat dipandang sebagai konduktor yang baik. Plasma adalah gas terionisasi yang jumlah muatan positif dan negatifnya sama, yang dihasilkan oleh radiasi ( sinar X, Ultrviolet) dari matahri yang terjebak oleh mmmedan magnet bumi.

Partikel-partikel bermuatan (conto elektron karena massanya lebih ringan dibandingkan ion) dalam plasma akan bergerak lebih cepat akibat medan listrik dari gelombang elektromagnetik yang datang padanya. Gerak dari elektron ini menghasilkan arus konduksi yang menginduksikan medan magnet yang menambah medan magnet dari gelombang medan magnet. Menurut hukum faraday, medan magnet (akibat arus konduksi) ini akan menginduksikan medan magnet yang seperti akan kita lihat arahnya berlawanan dengan medan listrik gelombang datang sehingga gelombang datang akan kesulitan menembus plasma, bahkan berhenti, kemudian dipantulkan.

Dengan hadirnya rapat arus konduksi dalam plasma J (A/m2) maka rapat arus total menjadi

 

Dan persamaan ampere – Maxwell menjadi :

(6.37)

Dalam medan listrik E, elektron akan dipercepat dengan gay –Ee. Persamaan gerakannya sebagai berikut,

(u adalah kecepatan elektron)                              (6.38)

Jika kita kalikan persamaan (6.38) dengan rapat elektron n0 dan muatan elektronya –e maka kita dapatkan

 

Dimana

Turunan terhadap waktu dari persamaan  (6.37) memberikan :

(6.40)

 

Dari persamaan (6.41)    maka persamaan  (6.40) menjadi :

(6.41)

 

xTurunan spasial dari persamaan induksi faraday memberikan :

(6.42)

Eliminasi persamaan (6.41) dengan persamaan (6.42) menghasilkan :

(6.43)

Yang merupakan persamaan diferensial untuk gelombang elektromagnetik dalam plasma. Dengan mengasumsikan gelombang harmonik untuk medan listrik  maka suku terkhir dari persamaan  (6.43) akan mereduksi amplitudo efektif dari medan listrik sehingga propagasi gelombang dari vakum ke plasma akan mengalami hambatan.

Akar kuadrat (square root) dari kuantitas  yang mempunyai dimensi s-2 disebut frekuensi sudut plasma dan ditulis sebagai berikut.

(rad/s)                                                                       (6.44)

Selanjutnya frekuensi linear plasma adalah

(Hz)                                                                       (6.45)

= 8,97            (Hz)                                                                        (6.46)

Gambar 6.16

Hubungan dispersi untuk gelombang elektromagnetik dalam plasma

 

Sekarang kita tinjau hubungan dispersi dari gelombang elektromagnetik dalam plasma. Untuk gelombang harmonik yang berbentuk  persamaan (6.43) memberikan :

(6.46)

Sketsa kasar dari grafik  sebagai fungsi dari k  ditunjukan dalam gambar (6.16). Frekuensi pancung ( cutoff frequency)  diberikan oleh frekuensi plasma , dan tidak ada solusi untuk  dibawah . Dengan kata lain, gelombang dengan frekuensi lebih kecil  ( contoh gelombang pendek radio) tidak dapat hadir dalam plasma sehingga harus dipantulkan sempurna dibidang batas antara vakum dengan plasma. Gelombang dengan frekuensi diatas  dapat dengan mudah menembus plasma (sebagai contoh cahaya tampak).

Ada suatu keanehan dari hubungan dispersi yang kita peroleh, pada saat kita tinjau kecepatan fase

(6.48)

Ternyata lebih cepat dari cahaya dalam vakum c, seolah-olah kontrdiksi dengan pendapat einstein bahwa tidak ada yang lebih cepat dari cahaya dalam vakum. Sebetulnya tidak karena yang bergerak dengan gelombang adalah energi yang dibawa dengan kecepatan grup  dan bukan kecepatan fase. Jika hitung kecepatan grup untuk  maka kita peroleh :

(6.49)

Yang tidak pernah menyamai kecepatan cahaya c.

 

  1. Gelombang Elektromagnetik dalam logam

Kita telah lihat bahwa gelombang elektromagnetik tidak dapat penetrasi ke dslsm logsm. Lalu bagaimana, katakanlah kawat tembaga dapat digunakan sebagai konduktor listrik? Supaya elektron-elektron bebas dapat bergerak didalam logam, dibutuhkan medan listrik didalam logam tersebut. Hubungan dispersi yang telah kita turunkan menyatakan bahwa tidak ada gelombang elektromagnetik dengan frekuensi plasma dari logam yang dapat berada didalam logam. Untuk tembaga  Hz, tetapi kita sering menggunakan tembaga untuk transmisi gelombang elektromagnetik dengan frekuensi 50 Hz atau 60 Hz ( daya listrik komersial).

Tembaga pada temperatur ruang mempunyai resistivitas yang kecil sekitar  untuk resistivitas seperti ini, medan listrik dc dapat sepenuhnya menembus logam. Medan listrik Edc dihubungkan dengan rapat arus melalui persamaan.

(6.50)

Yang merupakan mikroskopik dari hukum Ohm. Jika kita kalikan persamaan  (6.50) dengan panjang gelomabng l , kita dapatkan :

Yang merupakan bentuk mikroskopik dari Hukum Ohm.

Kita akan tinjau apa yang  akan terjadi dengan gelombang elektromagnetik dalam logam yang mempunyai resistivitas berhingga (finite resistivity). Persamaan (6.39) adalah konduktivitas tak hingga atau resistivitas nol. Dalam kasus medan dc (  persamaan (6.50) harus dipenuhi sehingga persamaan (6.39) akan termodifikasi menjadi :

(6.51)

Persamaan ini juga dapat secara langsung diturunkan dari persamaan gerak untuk frekuensi tumbukan elektron  yang berhingga

Dimana vc menyatakan seberapa sering elektron bertumbuhan dengan ion-ion lain atau atom netral. Dengan mengalihkan persamaan gerak diatas dengan -buhan dengan ion-ion lain atau atom netral. Dengan mengalihkan persamaan gerak diatas dengan –  kita didapatkan :

 

Dengan membandingkan ini dengan persamaan (6.51) maka resistivitas  diberikan oleh :  ( )

Sehingga secara mikro dapat dijelaskan bahwa resistivitas merupakan konsekuensi langsung dari tumbukan elektron. Frekuensi tumbukan elektron dalam logam bertambah dengan kenaikan temperatur, yang menjekaskan mengapa resistivitas logam bertambah dengan temperatur.

Jika tidak ada variasi terhadap waktu (  persamaa (6.51) menjadi    seperti yang disyaratkan persamaan (6.50). maka, persamaan untuk tiga kuantitas medan J,E, dan B adalah persamaan (6.51) ditambah persamaan –persamaan.

(6.52)

Dari persamaan (6.51)

(6.53)

Dengan mensubtitusikan persamaan (6.53) ke persamaan (6.52) kita didapatkan :

(6.54)

Dengan mengasumsikan bentuk arus harmonik J (x,t)= J0  kita lihat bahwa amplitudo dari   adalah , sebanding dengan . Untuk tembaga  dan  dalam rentang frekuensi gelombang mikro

 

Yang jauh lebih kecil dari resistivitas tembaga sehingga suku  dapat diabaikan terhadap suku . Persamaan (6.57) menjadi :

(6.55)

Selanjutnya kita bandingkan amplitudo dari suku-suku pada ruas kanan persamaan (6.55). amplitudo dari suku pertama adalah  dan suku kedua adalah . Dalam rentang frekuensi gelombang mikro amplitdo suku pertama pada ruas kanan dapat kita abaikan terhadap  suku kedua sehingga persamaan Diferensial (6.55) menjadi lebih sederhana yaitu

(6.56)

Dapat dibuktikan sendiri bahwa medan magnet E dan B dinyatakan oleh persamaan diferensial yang sama sebagai berikut.

(6.57)

Bentuk persamaan diferensial (6.56) dan (6.57) disebut persamaan difusi yang merupakan persamaan penting dalam fisika.kita asumsikan bahwa solusi dari persamaan difusi tersebut berbentuk solusi harmonik, sebagai contoh untuk gelombang medan listrik berbentuk seperti berikut.

Sehingga kita dapatkan ;

 

Persamaan difusi untuk medan kistrik menjadi :

(6.58)

Persamaan (6.58) harus dipenuhi untuk sebarang nilai x dan t maka haruslah bahwa :

(6.59)

(6.60)

Adalah persamaan diferensial biasa. Kita asumsikan bahwa

dengan mensubtitusika ini kedalam persamaan (6.59) dan (6.60), kita peroleh :

(6.61)

Dan

(6.62)

Maka

(6.63)

Dimana:

(6.64)

Sketsa bagian spasial dapat dilihat pada gambar (6.17).kita lihat bahwa medan listrik dalam logam teredam spasial dalam fungsi eksponensial. Amplop dari fungsi spasial medan listrik menjadi  dari nilainya permukaan logam (x = 0) pada jarak

(6.65)

Gambar 6.17

Efek kulit pada permukaan logam

Kuantitas  disebut skin depth ( ketebalan kulit) dan menyatakan seberapa dalam gelombang elektromagnetikdapat penetrasi kedalam logam. Dalam limit menjadi tak hingga, konsisten dengan kenyataan bahwa medan dc dapat menembus logam. Pada frekuensi 60 Hz, skin depth dari tembaga hanya 8,5 mm. Maka , sangat tidak berarti untuk membuat diameter dari deret transmisi tegangan tinggi melebihi skin depth-nya.

Pada frekuensi 1 MHz gelombang radio AM, skin depth nya adalah 0,07 mm, sehingga praktis arus hanya mengalir di permukaan logam.

Contoh 6.6  :

Hubungan dispersi persamaan (6.47) dapat digunakan untuk menghitung rapat elektron plasma rata-rata. Misalkan, sebuah gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi (gelombang mikro) yang mempunyai frekuensi lebih besar dari frekuensi plasma, merambat melalui plasma yang mempunyai rapat elektron n dan tebal d. Tanpa kehadiran plasma, perubahan fase yanag diakibatkan propagasi sejauh d adalah k0 d = (w/c) dimana K0 = (w/c) .

 

 

  1. Berapakah perubahan fase dengan kehadiran plasma ?
  2. Tunjukan bahwa ketika >> , perbedaan diantara ( w/c)d dan perubahan fase yang di dapatkan pada (a) menjadi sebanding dengan rapat elektron.

 

Penyelesaian :

  1. Dari persamaan (6.47) kita peroleh

 

  1. Jika >> kita dapat mengekspansi  sebagai berikut

ekspansi binomial maka

Perbedaan diantara

 

Dikarenakan d,,c, dan  merupakan parameter-parameter yang tetap maka perbedaan fase sebanding dengan  atau rapat elektron

Latihan :

  1. Sebuah gelombang elektromagnetik merambat dalam bidan x-z dengan arah  terhadap sumbu z. Jika suatu saat medan listrik berada pada arah sumbu y posituf, kemanakah arah medan magnetnya saat itu?
  2. Intensitas cahaya matahari yang mengenai permukaan bumi sekitar 1300 W/m3
  3. Berapakah amplitudo medan listriknya dipermukaan bumi ?
  4. Berapakah amplitudo medan magnetnya di permukaan bumi ?
  5. Berapa jauh dari elektron stasioner akan didapatkan medal listrik yang sama besar dengan jawaban a ?
  6. Suatu paduan logam mempunyai niali permivitas listrik

dan permeabilitas magnet . Jika gelombang elektromagnetik dengan frekuensi 2GHz hanya dapat menembus logam tersebut sejauh 0.01 mm, berapakah nilai koduktivitas logam tersebut ?

 

 

  1. Karakter- Karakter Gelombang Elektromagnetik yang Merambat Dalam Gelombang

 

Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude dan 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.

 

 

Penjelasan : π = π lingkaran (3,14 atau 22/7)
l = panjang tali bandul / ayunan
g = gaya gravitasi setempat (bumi = 10 m/s2)
f = frekuensi
T = periode
t = waktu\
n = banyaknya gelomabang

 

  1. Cepat Rambat 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.

 

 

 

dengan

 

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 = 4 x 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 = frekuens

 

  1. Laju rata- rata Gelombang Elektromagnetik

 

Selain memiliki energi, gelombang elektromagnetik juga memiliki intensitas yang dinyatakan dalam laju energi (daya) per satuan luas permukaan. Di mana intensitas gelombang elektromagnetik tegak lurus dengan arah rambat gelombang elektromagnetik. Laju energi (daya) per satuan luas permukaan yang tegak lurus arah rambat gelombang elektromagnetik dinyatakan dengan suatu vektor yang disebut vektor Poynting. Vektor Poynting dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

 

 

 

dengan:

S = laju energi per satuan luas

E = energi pada medan listrik

B = laju energi pada medan magnet

μo = 4π x 10-7 Wb/Am

 

Arah vektor ρS adalah searah dengan arah rambat gelombang elektromagnetik. Satuan ρS dalam sistem satuan internasional dinyatakan dalam W/m2. Sedangkan, laju energi rata-rata (S) dapat diperoleh dengan memasukkan persamaan

E = Em sin (kx – ωt) dan B = Bm sin (kx – ωt)

ke persamaan ρs = (1/μo)E × B,

sehingga diperoleh:

 

 

Jika fungsi kuadrat sinus dirata-ratakan terhadap ruang dan waktu akan diperoleh faktor ½. Laju energi rata-rata adalah:

 

dengan:

S = laju energi rata-rata tiap satuan luas (W/m2)

Em = amplitudo medan listrik

Bm = amplitudo medan magnet

μo = 4π x 10-7 Wb/Am

Untuk memantapkan pemahaman tentang laju energi per satuan luas pada gelombang elektromagnetik, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

 

Contoh Soal 1

Medan listrik maksimum suatu gelombang elektromagnet di suatu tempat adalah 300 N/C. Cepat rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa 3 x 108 m/s dan permetivitas listrik untuk ruang hampan 8,85 x 10-12 C/Nm2. Hitung laju energi rata-rata tiap satuan luas gelombang elektromagnetik!

 

Penyelesaian:

Diketahui:

Em = 200 N/C

c = 3 × 108 m/s

μo = 8,85 x 10-12 C/Nm2

Ditanyakan: S = ?

 

Contoh soal 1

ini berkaitan dengan materi energi pada gelombang elektromagnetik. Kita harus cari terlebih dahulu yakni:

Bm = Em/c

Bm = (300 N/C)/(3 × 108 m/s)

Bm = 1,0 × 10-6 J/Cs

 

S = (Em.Bm)/2μo

S = (200 . 1,0 × 10-6)/(2 . 8,85 x 10-12)

S = (2,0 × 10-4)/(1,77 × 10-11)

S = 1,13 × 107 W/m2

 

Contoh Soal 2

Medan magnetik dalam suatu gelombang elektromagnetik memiliki puncak 1,77 x 10-8 J/Cs. Berapa besar energi yang diangkut oleh gelombang ini per meter persegi per sekon?

 

Penyelesaian:

Diketahui:

Bm = 1,77 x 10-8 J/Cs

c = 3 × 108 m/s

μo = 8,85 x 10-12 C/Nm2

 

Ditanyakan: S = ?

 

Jawab:

Bm = Em/c

Em = c.Bm

Em = (3 × 108 m/s).(1,77 x 10-8 J/Cs)

Em = 5,31 N/C

 

S = (Em.Bm)/2μo

S = (5,31 . 1,77 x 10-8)/(2 . 8,85 x 10-12)

S = (5,31 . 1,77 x 10-8)/(1,77 × 10-11)

S = 5,31 × 103 W/m2

 

Contoh Soal 3

Medan listrik dalam suatu gelombang elektromagnetik dapat dinyatakan dengan persamaan gelombang berjalan: Ey = 100 sin (107x – ωt) (dalam SI). Tentukan amplitude dari medan magnetik yang terkait, panjang gelombang serta frekuensinya!

 

Penyelesaian:

Diketahui:

Ey = 100 sin (107x – ωt)

 

Ditanyakan: Bm, λ dan f = ?

 

Jawab:

Ey = 100 sin (107x – ωt)

Ey = Em sin (kx – ωt)

Jadi dari persamaan tersebut akan didapatkan:

Em = 100 N/C

k = 107

 

maka:

Bm = Em/c

Bm = (100 N/C)/(3 × 108 m/s)

Bm = 3,33 × 105 W/C

 

k = 2π/λ

107 = 2π/λ

λ = 2π/107

λ = 6,28/107

λ = 6,28 × 10-7 m

 

c = λ.f

f = c/λ

f = (3 × 108)/(6,28 × 10-7)

f = 4,78 × 1014 Hz

 

 

 

 

 

 

 

  1. Intensitas Gelombang Elektromagnetik

 

 

I   = Intensitas gelomabng
P = Daya rata-rata (W)

R = jarak titik dari sumber gelombang

S = Laju energi rata-rata (w/m2)

 

 

 

  1. Spektrum Gelombang Elektromagnetik

 

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

 

  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 gelombang pembawa 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.

 

  1. 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.

 

  1. 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.

 

  1. 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.

 

 

 

 

  1. 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.

 

  1. 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

 

 

 

  1. 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.

 

produksi sinar gamma oleh inti atom

Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi (dan karenanya juga energi) yang paling besar. Sinar gamma memiliki rentang frekuensi dari 10 pangkat 18 sampai 10 pangkat 22 Hz. Sinar gamma dihasilkan melalui proses di dalam inti atom (nuklir).

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Gelomabeng Eleltromagnetik Berdasarkan panjang gelombang

 

Gelombang Panjang gelombang λ
gelombang radio 1 mm-10.000 km
infra merah 0,001–1 mm
cahaya tampak 400-720 nm
ultra violet 10-400 nm
sinar X 0,01-10 nm
sinar gamma 0,0001-0,1 nm

 

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

 

 

  1. Sinar gamma( γ )
  2. Sinar Rontgen atau Sinar x
  3. Sinar ultraungu atau sinar ultraviolet
  4. Sinar tampak
  5. Sinar inframerah Atau IR
  6. Gelombang RADAR
  7. Gelombang TV
  8. Gelombang Radio

Urutan Frekuensi Cahaya Tampak dari Besar ke Kecil

  1. Cahaya ungu
  2. Cahaya nila
  3. Cahaya biru
  4. Cahaya hijau
  5. Cahaya kuning
  6. Cahaya jingga
  7. Cahaya merah

 

 

 

 

  1. Penerapan Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari

 

  1. Sinar Gamma

Sinar gamma merupakan salah satu spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi paling besar atau panjang gelombang terkecil.

  1. Frekuensi                              : 1020 Hz sampai 1025
  2. Panjang gelombang             : Sinar gamma : 1020 – 1025 Hz
  3. Manfaat                                 :   Sinar gamma mempunyai daya tembus sangat   tinggi, maka sinar gamma digunakan dalam berbagai bidang antara lain:
  4. industri, untuk mengetahui struktur logam
    b. pertanian, untuk membuat bibit unggul
    c. teknik nuklir, untuk membuat radio isotop
    d. kedokteran, untuk terapi,diagnosis, diantaranya untuk mengobati penyakit, kanker dan mensterilkan peralatan rumah sakit. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.
    e. farmasi, untuk sterilisasi

Sinar gamma dihasilkan dari peristiwa peluruhan inti radioaktif. Inti atom unsur yang tidak stabil meluruh menjadi inti atom unsur lain yang stabil dengan memancarkan sinar radioaktif, di antaranya sinar alfa, sinar beta, dan sinar gamma. Di antara ketiga sinar radioaktif ini, yang termasuk gelombang elektromagnetik adalah sinar gamma. Sementara dua lainnya merupakan berkas partikel bermuatan listrik. Jika dibandingkan dengan sinar alfa dan sinar beta, sinar gamma memiliki daya tembus yang paling tinggi sehingga dapat menembus pelat logam hingga beberapa sentimeter.

 

  1. Sinar-X

Sinar-X, dikenal juga sebagai sinar Röntgen. Nama ini diambil dari penemunya, yaituWilhelm C. Röntgen (1845 – 1923). Sinar-X dihasilkan dari peristiwa tumbukan antara elektron yang dipercepat pada beda potensial tertentu.

  1. Frekuensi                             : dalam rentang 30petahertz   30 exahertz
  2. panjang gelombangberkisar antara 10 nanometer ke 100pikometer
  3. Manfaat         :
  4. Bidang kesehatan

Dalam ilmu kedokteran, sinar x dapat digunakan untuk melihat kondisi tulang, gigi serta organ tubuh yang lain tanpa melakukun pembedahan langsung pada tubuh pasien. Biasanya, masyarakat awam menyebutnya dengan sebutan ‘’FOTO RONTGEN’’.

Selain itu, Sinar-X lembut digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf. Sinar-X boleh menembusi badan manusia tetapi diserap oleh bahagian yang lebih tumpat seperti tulang. Gambar foto sinar-X digunakan untuk mengesan kecacatan tulang, mengesan tulang yang patah dan menyiasat keadaan organ-organ dalam badan. Sinar-X keras digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanser. Kaedah ini dikenal sebagai radioterapi.

  1. bidang perindustrian

Dalam bidang perindustrian, sinar-X boleh digunakan untuk

  1. mengesan kecacatan dalam struktur binaan atau bahagian-bahagian dalam  mesin dan enjin.
  2. menyiasat rekahan dalam paip logam, dinding konkrit dan dandang tekanan tinggi.
  3. memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah.
  4. Bidang kedokteran

Kedokteran nuklir merupakan cabang ilmu kedokteran yang menggunakan sumber radiasi terbuka berasal dari disintegrasi inti radionuklida buatan, untuk mempelajari perubahan fisiologi, anatomi dan biokimia, sehingga dapat digunakan untuk tujuan diagnostik, terapi dan penelitian kedokteran. Radioisotop dapat dimasukkan ke tubuh pasien (studi in­vivo) maupun hanya direaksikan saja dengan bahan biologis antara lain darah, cairan lambung, urine, dan sebagainya, yang diambil dari tubuh pasien, yang lebih dikenal sebagai studi in­vitro (dalam gelas percobaan).Pada studi in­vivo, setelah radioisotop dapat dimasukkan ke tubuh pasien melalui mulut, suntikan, atau dihirup lewat hidung, maka informasi yang dapat diperoleh dari pasien. disamping citra atau gambar yang diperoleh dengan kamera gamma ataupun kamera.

  1. Sinar Ultraviolet
  2. Sinar ultraviolet dihasilkan dari radiasi sinar Matahari. Selain itu, dapat juga dihasilkan dari transisi elektron dalam orbit atom.
  3. Frekuensi          : 105 hertz – 1016
  4. Panjang gelobang : 10-8 m 10-7 m.
  5. Manfaat     :

 

 

 

 

  1. Sumber utama vitamin D.

Sinar ultraviolet ternyata membantu mengubah kolesterol yang tersimpan di kulit menjadi vitamin D. Hanya dengan berjemur selama 5 menit di pagi hari, tubuh kita mendapatkan 400 unit vitamin D.

 

  1. Mengurangi kolesterol darah.

Proses pembentukan vitamin D dimana mengubah kolesterol di dalam darah maka akan mengurangi kadar kolesterol dalam tubuh kita.

 

  1. Penawar infeksi dan pembunuh bakteri.

Sinar ultraviolet ternyata juga membantu membasmi virus-virus penyebab kanker. Secara umum, sinar matahari mampu membunuh bakteri, virus, dan jamur yang berpotensi menyebabkan TBC, peritonitis, pneumonia, dan asma saluran pernapasan.

 

  1. Mengurangi gula darah.

Sinar matahari membantu penyerapan glukosa ke dalam sel-sel tubuh yang merangsang glukosa menjadi glikogen sehingga secara langsung berperan menurunkan kadar gula darah dalam tubuh kita.

 

  1. Meningkatkan kebugaran pernafasan.

Penambahan glikogen di otot dan hati melalui sinar matahari ternyata meningkatkan perbaikan sistem pernafasan karena meningkatkan kemampuan darah dalam menyalurkan oksigen ke seluruh jaringan tubuh.

 

  1. Membantu membentuk dan memperbaiki tulang.

Vitamin D yang dibentuk melalui sinar matahari berfungsi meningkatkan penyerapan kalsium oleh tubuh sehingga memperbaiki komponen tulang dan mencegah penyakit rakhitis, osteoporosis, dan osteomalacia.

 

  1. Meningkatkan kekebalan tubuh.

Sinar matahari mampu meningkatkan antibodi dalam tubuh dengan membentuk sel darah putih untuk melawan substansi asing yang merugikan di dalam tubuh. Membaiknya sistem pernafasan melalui sinar matahari juga berperan dalam membasmi kuman-kuman secara lebih cepat. Selain itu, sinar matahari juga mampu menurunkan potensi terjangkit flu hingga 30-40 persen.

Sinar ultraviolet tidak selamanya bermanfaat. Lapisan ozon di atmosfer Bumi (pada lapisan atmosfer) berfungsi untuk mencegah supaya sinar ultraviolet tidak terlalu banyak sampai ke permukaan Bumi. Jika hal tersebut terjadi, akan menimbulkan berbagai penyakit pada manusia, terutama pada kulit. Sekarang, lapisan ozon telah berlubang-lubang sehingga banyak sinar ultraviolet yang tertahan untuk sampai ke permukaan Bumi. Berlubangnya lapisan ozon, di antaranya diakibatkan oleh penggunaan CFC (clorofluoro carbon) yang berlebihan, yang dihasilkan oleh kulkas atau mesin pengondisi udara (AC). Hal ini tentu saja dapat mengancam kehidupan makhluk hidup di Bumi. Oleh karena itu, diharapkan untuk mengurangi jumlah pemakaian yang menggunakan bahan CFC, seperti sekarang telah banyak mesin pendingin non CFC.

  1. Sinar Tampak

Sinar tampak atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat membantu dalam penglihatan. Anda tidak akan dapat melihat apapun tanpa bantuan cahaya.

  1. panjang gelombang         : 400 nm -700 nm.
  2. Frekuensi :  400-789 THzSinar
  3. Manfaat                 : penggunaan sinar laser dalam serat optic pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

 

tampak terdiri atas tujuh spektrum warna, jika diurutkan dari frekuensi terkecil ke frekuensi terbesar, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu (disingkat mejikuhibiniu). Sinar tampak atau cahaya digunakan sebagai penerangan ketika di malam hari atau ditempat yang gelap. Selain sebagai penerangan, sinar tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan, rumah sakit, industri, dan telekomunikasi.

 

  1. Sinar Inframerah
  2. frekuensi : 1011 hertz -1014
  3. panjang gelombang :  10-4 cm -10-1 cm Sinar
  4. manfaat :
  5. Kesehatan

Mengaktifkan molekul air dalam tubuh. Hal ini disebabkan karena inframerah mempunyai getaran yang sama dengan molekul air. Sehingga, ketika molekul tersebut pecah maka akan terbentuk molekul tunggal yang dapat meningkatkan cairan tubuh.

Meningkatkan sirkulasi mikro.

Bergetarnya molekul air dan pengaruh inframerah akan menghasilkan panas yang menyebabkan pembuluh kapiler membesar, dan meningkatkan temperaturkulit, memperbaiki sirkulasi darah dan mengurani tekanan jantung.

  1. Meningkatkan metabolismetubuh.
    1. jika sirkulasi mikro dalam tubuh meningkat, racundapat dibuang dari tubuh kita melalui metabolisme. Hal ini dapat mengurangi beban liver dan ginjal.
  2. Mengembangkan Ph dalam tubuh.
    1. Sinar inframerah dapat membersihkan darah, memperbaiki tekstur kulitdan mencegah rematik karena asam urat yang tinggi.
  3. Inframerah jarak jauh banyak digunakan pada alat alat kesehatan.

Pancaran panas yang berupa pancaran sinar inframerah dari organ-organ tubuh dapat dijadikan sebagai informasi kondisi kesehatan organ tersebut. Hal ini sangat bermanfaat bagi dokter dalam diagnosis kondisi pasien sehingga ia dapat membuat keputusan tindakan yang sesuai dengan kondisi pasien tersebut. Selain itu, pancaran panas dalam intensitas tertentu dipercaya dapat digunakan untuk proses penyembuhan penyakit seperti cacar. Contoh penggunaan inframerah yang menjadi trend saat ini adalah adanya gelang kesehatan Bio Fir. Dengan memanfaatkan inframerah jarak jauh, gelang tersebut dapat berperang dalam pembersihan dalam tubuh dan pembasmian kuman ataubakteri.

.

  1. Bidang komunikasi
  2. Adanya sistem sensorinfra merah.
    1. Sistem sensor ini pada dasarnya menggunakan inframerah sebagai mediakomunikasi yang menghubungkan antara dua perangkat. Penerapan sistem sensor infra ini sangat bermanfaat sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, dan otomatisasi pada sistem. Adapun pemancar pada sistem ini terdiri atas sebuah LED (Lightemitting Diode)infra merah yang telah dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar inframerah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapatfoto transistor, fotodioda, atau modulasi infra merah yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.
  3. Adanya kameratembus pandang yang memanfaatkan sinar inframerah.
    1. Sinar inframerah memang tidak dapat ditangkap oleh mata telanjang manusia, namun sinar inframerah tersebut dapat ditangkap oleh kamera digitalatau video handycam. Dengan adanya suatu teknologi yang berupa filter iR PF yang berfungi sebagai penerus cahaya infra merah, maka kemampuan kamera atau video tersebut menjadi meningkat. Teknologi ini juga telah diaplikasikan ke kamera handphone
  4. Untuk pencitraan pandangan seperti nightscoop
  5. Inframerah digunakan untuk komunikasi jarak dekat, seperti pada remoteGelombang inframerah itu mudah untuk dibuat, harganya relatif murah, tidak dapat menembus tembok atau benda gelap, serta memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diinterfensi oleh cahaya matahari.
  6. Sebagai alat komunikasi pengontrol jarak jauh.
    Inframerah dapat bekerja dengan jarak yang tidak terlalu jauh (kurang lebih 10 meter dan tidak ada penghalang)
  7. Sebagai salah satu standardisasi komunikasi tanpa kabel.
    Jadi, inframerah dapat dikatakan sebagai salah satu konektivitas yang berupa perangkat nirkabelyang digunakan untuk mengubungkan atau transfer data dari suatu perangkat ke parangkat lain. Penggunaan inframerah yang seperti ini dapat kita lihat pada handphone dan laptop yang

 

Memiliki aplikasiinframerah. Ketika kita ingin mengirim file ke handphone, maka bagian infra harus dihadapkan dengan modul infra merah pada PC. Selama proses pengiriman berlangsung, tidak boleh ada benda lain yang menghalangi. Fungsi inframerah pada handphone dan laptop dijalankan melalui teknologi IrDA (Infra red Data Acquition). IrDA dibentuk dengan tujuan untuk mengembangkan sistem komunikasi via inframerah.

 

  1. Gelombang Mikro

Gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator.

  1. Frekuensi : 300 Mhz – 300 Ghz.
  2. Panjang gelombag  : 1 meter – 1 mm Ghz.
  3. Manfaat :
  4. Pemanasan

Kita tentu tidak asing dengan nama microwave oven yang sehari-hari kita pakai untuk memanaskan makanan. Microwave oven menggunakan gelombang mikro dalam band frekuensi ISM sekitar 2.45 GHz. Food processing hanyalah salah satu contoh saja yang sederhana. Gelombang mikro juga dimanfaatkan untuk pemanasan material dalam bidang industri. Pemanasan dengan gelombang mikro mempunyai kelebihan yaitu pemanasan lebih merata karena bukan mentransfer panas dari luar tetapi membangkitkan panas dari dalam bahan tersebut. Pemanasannya juga dapat bersifat selektif artinya tergantung dari dielektrik properties bahan. Hal ini akan menghemat energi untuk pemanasan. Misalkan dipakai untuk pemanasan bahan untuk body mobil maka chamber untuk pemanasan tidak akan panas tapi body mobil akan panas sesuai dengan yang kita inginkan. SIstem autoclave yang konvensional sangat boros energi karena chambernya ikut panas sehingga perlu proses pendinginan yang memakan energi juga. Dengan sifat selecting heating tersebut teknik pemanasan gelombang mikro juga dipakai untuk terapy kanker yang sering disebut dengan hyperthermia. Penngaturan daya dan perangcangan antena merupakan hal yang utama dari terapi ini. Fokus pemanasan pada volume sel kanker dapat dioptimasi ari perancangan antenna dan pengaturan daya serta jarak antena dengan sel kanker tersebut.

 

  1. Telekomunikasi

Bagi yang senang memanfaatkan fasilitas hotspot tentunya tidak asing dengan WiFi yang menggunakan band frekuensi ISM. Begitu juga yang gemar menggunakan bluetooth untuk transfer file antara handphone atau handphone dnegan komputer. Operator telekomunikasi juga memanfaatkan gelombang mikro untuk komunikasi antara BTS ataupun antara BTS dengan pelanggannya. di Eropa khususnya di Jerman sudah jarang terlihat penggunaan gelombang mikro untuk komunikasi dengan metode WDM antara BTS dengan BSC. Jaringan backbone komunikasi sudah memakai jarinagn fiber optis. Untuk komunikasi ke end user pada sistem selular tetap menggunakan gelombang mikro. Untuk di indonesia pada tower2 operator telekomunikasi sangat sering kita jumpai antena directional untuk komunikasi antara BTS . Untuk komunikasi ke end user operator GSM di indonesia memakai frekuensi di sekitar 800 MHz, 900MHz dan 1800MHz.

 

  1. Radar dan navigasi

Radar juga memakai gelombang mikro untuk mendeteksi suatu object. Sesuai dengan namanya radio detection and ranging, radar memanfaatkan pantulan gelombang dari object tersebut untuk pendeteksian. meskipun sinyal sangat lemah tetapi dapat dikuatkan kembali sehingga object bisa terdeteksi. Radar biasa dipergunakan untuk mendeteksi benda bergerak. Pantulan tersebut berasal dari polarisasi horizontal, vertical maupun circular. Waktu antar transmit dan receive itu yang dipergunakan untuk mengitung jarak objek tersebut. pada sistem radar, pengolahan sinyal memainkan peranan yang penting untuk mengurangi interferens. Radar memancarkan dan menerima sinyal pantulan secara bergantian dengan sistem switch.Begitu juga dengan sistem GPS. GPS mempunyai prinsip yang mirip dengan radar. setiap satelit secara periodis mengirimkan pesan yang isinya adalah waktu pengiriman pesan dan informasi orbit satelit. receiver GPS akan menghitung jarak receiver dengan setiap satelit yang mengirimkan pesan2 tersebut. Dengan membandingkan jarak antara beberapa satelit ini dapat ditentukan letak gps receiver tersebut.

Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency. Gelombang mikro digunakan, di antaranya untuk komunikasi jarak jauh, radar (radio detection and ranging), dan memasak (oven). Di pangkalan udara, radar digunakan untuk mendeteksi dan memandu pesawat terbang untuk mendarat dalam keadaan cuaca buruk. Antena radar memiliki dua fungsi, yaitu sebagai pemancar gelombang dan penerima gelombang. Gelombang mikro yang dipancarkan dilakukan secara terarah dalam bentuk pulsa. Ketika pulsa dipancarkan dan mengenai suatu benda, seperti pesawat atau roket pulsa akan dipantulkan dan diterima oleh antena penerima, biasanya ditampilkan dalam osiloskop. Jika diketahui selang waktu antara pulsa yang dipancarkan dengan pulsa yang diterima Δdan kecepatan gelombang elektromagnetik = 3 × 108 m/s, jarak antara radar dan benda yang dituju (pesawat atau roket), dapat dituliskan dalam persamaan berikut

s = ½ c.Δt

dengan: = jarak antara radar dan benda yang dituju (m),

= kecepatan gelombang elektromagnetik (3 × 108 m/s), dan

Δt = selang waktu (s).

Angka 2 yang terdapat pada Persamaan muncul karena pulsa melakukan dua kali perjalanan, yaitu saat dipancarkan dan saat diterima. Saat ini radar sangat membantu dalam pendaratan pesawat terbang ketika terjadi cuaca buruk atau terjadi badai. Radar dapat berguna juga dalam mendeteksi adanya pesawat terbang atau benda asing yang terbang memasuki suatu wilayah tertentu

  1. Gelombang Radio

Mungkin Anda sudah tahu atau pernah mendengar gelombang ini. 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.

  • Frekuensi   : 104 Hz-108 Hz (paling kecil)
  • Panjang Gelombang   : (paling panjang)
  • Manfaat :
  • Gelombang radio (MF dan HF)

Untuk komunikasi radio

(memanfaatkan sifat  gelombang MF dan HF yang dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer, hingga dapat mencapai tempat yang jauh)

  • Gelombang radio (UHF dan VHF)

Untuk komunikasi satelit

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

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.

Rentang Frekuensi Gelombang Radio

 

 

 

Nama

 Band

Singkatan Frekuensi Panjang 

Gelombang

Contoh Penggunaan
1. Extremely Low Frequency ELF (3 – 30) Hz (105 – 104) km Komunikasi dengan bawah laut
2. Super Low Frequency SLF (30 – 300) Hz (104 – 103) km Komunikasi dengan bawah laut
3. Ultra Low Frequency ULF (300 – 3000) Hz (103 – 102) km Komunikasi di dalam pertambangan
4. Very Low Frequency VLF (3 – 30) KHz (102 – 104) km Komunikasi di bawah laut
5. Low Frequency LF (30 – 300) KHz (10 – 1) km Navigasi
6. Medium Frequency MF (300 – 3000) KHz (1 – 10–1) km Siaran radio AM
7. High Frequency HF (3 – 30) MHz (10–1 – 10–2) km Radio amatir
8. Very High Frequency VHF (30 – 300) MHz (10–2 – 10–3) km Siaran radio FM dan televisi
9. Ultra High Frequency UHF (300 – 3000) MHz (10–3 – 10–4) km Televisi danhandphone
10. Super High Frequency SHF (3 – 30) GHz (10–4 – 10–5) km Wireless LAN
11. Extremely High Frequency EHF (30 – 300) GHz (10–5 – 10–6) km Radio astronomi

 

Jika dilihat dari perambatannya, gelombang radio yang dipancarkan oleh antena pemancar sebagian dipantulkan oleh lapisan ionosfer dan sebagian lagi diteruskan. Pada Gambar 9.5 berikut, menunjukkan perambatan gelombang radio frekuensi sedang dan frekuensi tinggi yang digunakan untuk siaran radio AM (amplitudo modulation) dan FM (frequency modulation) serta televisi.

Pancaran gelombang radio yang diteruskan dan dipantulkan oleh ionosfer.

Pada gambar tersebut terlihat bahwa frekuensi tinggi jangkauannya relatif lebih sempit jika dibandingkan dengan frekuensi sedang. Hal ini dapat terlihat bahwa frekuensi tinggi kebanyakan tidak dipantulkan oleh lapisan ionosfer. Dari penjelasan ini, Anda dapat mengetahui mengapa siaran radio FM hanya dapat didengar pada daerah tertentu. Ketika Anda berpindah ke tempat atau daerah lainnya nama stasiun radionya sudah berubah dan disesuaikan dengan daerahnya masing-masing. Berbeda halnya dengan radio AM, Jika Anda pergi dari tempat tinggal Anda ke tempat atau daerah lainnya, stasiun radionya masih tetap ada. Hal ini disebabkan oleh jangkauan frekuensi sedang lebih luas jika dibandingkan dengan jangkauan frekuensi tinggi.

 

 

 

  1. RANGKUMAN

 

Modul ini berjudul Gelombang Elektromgnetik. Gelombang Elektromagnetik mempunyai pengertian Gerak gelombang yang tidak memerlukan medium perantara dalam perambatannya. Gelombang tersebut termasuk jenis gelombang magnet yang menjalar secara bersamaan. Adapun definisi menurut teori Maxwell atau teori-teori yang mendasari hipotesis tentang gelombang elektromagnetik adalah sebagaiberikut :

  1. Hukum coulomb dan gauss ,yang menyatakan bahwa muatan listrik statis menimbulkan medan listrik di sekitar nya.
  2. Hukum Biot-Savart dan Ampere,menyatakan bahwa muatan listrikk yang mengalir (arus listrik) menimbulkan medan magnet di sekitar nya.
  3. Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik.

Spektrum Gelombang Elektrimagnetik

Urutan spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi terkecil hingga terbesar adalah:

  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.

  1. Gelombang televisi

Gelombang ini merambat lurus dan tidak dapat dipantulkan oleh lapisan atmosfer, sehingga diperlukan stasiun penghubung (relai) yang terletak pada tempat yang tinggi atau satelit sebagai penghubung.

 

  1. 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.

  1. Radar

Radar (radio detecting and ranging) digunakan untuk pemancar dan penerima gelombang elektromagnetik. Digunakan di bandara untuk mendeteksi adanya pesawat yang terbang atau meninggalkan bandara.

  1. 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.

  1. 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.

 

 

  1. 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 dibumi.

  1. 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.

  1. 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 ser jika diserap oleh jaringan tubuh. 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 yang sangat 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Uji Kompentensi 1

 

  1. Gelombang elektromahnetik termasuk dalam gelombang apa? Jelaskan!
  2. Tuliskan hipotesis Maxwell!
  3. Sebutkan sifat-sifat gelombang elektromagnetik!
  4. Tuliskan hubungan cepat rambat, panjang gelombang dan frekuensi gelombang elektromanetik!
  5. Semua gelombang elektromagnetik merambat dalam vakum dengan cepat rambat yang sama, yaitu?
  6. Gelombang elektromagnetik terdiri dari?
  7. Siapa orang yang pertama kali menguji hipotesis Maxwell?
  8. Sebutkan spektrum gelombang elektromagnetik berdasarkan kenaikan frekuensi atau penurunan panjang gelombang?
  9. Gelombang radio memiliki jangkauan frekuensi yang cukup luas yang biasanya dihasilkan oleh?
  10. Gelombang radio dihasilkan oleh?

 

 

  1. KUNCI JAWABAN

Uji Kompentensi 2

 

  1. Kegunaan sinar inframerah dalam kehidupan sehari-hari adalah untuk…
    Memasak makanan.
    B.Pemancar radio FM.
    C.Remote control.
    D.Foto tempat-tempat yang mengalami polusi.
    E.Menghitung luas hutan dengan bantuan foto.

 

  1. Kegunaan sinar ultraviolet dalam kehidupan sehari-hari adalah untuk…
    Mengobati penyakit kanker
    B.Pemancar radio FM
    C.Fotosintesis pada tanaman
    D.Remote control TV
    E.Foto jaringan didalam tubuh

 

  1. Sinar gamma memiliki manfaat untuk…
    Sterilisasi alat kedokteran
    B.Mendeteksi sirkulasi darah
    C.Membunuh bakteri
    D.Membawa informasi
    E.Diagnosis kesehatan

 

  1. Radar adalah gelombang elektromagnetik yang bermanfaat untuk…
    Membunuh sel-sel kanker
    B.Memeriksa cacat pada logam
    C.Mendeteksi posisi keberadaan pesawat terbang
    D.Mendeteksi keaslian uang kertas
    E.Mensterilkan alat kedokteran

 

  1. Seorang siswa menyusun spektrum gelombang elektromagnetik dari panjang gelombang (λ) terbesar sebagai berikut:
    (1) inframerah > (2) ultraviolet > (3) gelombang televisi > (4) cahaya tampak.
    Urutan spektrum yang benar seharusnya ….
    (1)>(4)>(3)>(2)
    B.(3)>(1)>(4)>(2)
    C.(3)>(2)>(1)>(4)
    D.(3)>(2)>(4)>(1)
    E. (4)>(1)>(2)>(3)

 

  1. Gelombang elektromagnetik dengan periode 10-15 sekon (cepat rambat dalam hampa 3,0 x 108 s-1) merupakan…..
    A. Gelombang radio dan televise
    B. Gelombang mikro
    C. Sinar inframerah
    D. Cahaya tampak
    E. Sinar ultraviolet

 

  1. Urutan jenis gelombang elektromagnetik dari frekuensi besar ke kecil adalah….
    gelombang radio, inframerah, cahaya tampak, sinar x
    B.sinar γ, ultraviolet, inframerah, gelombang mikro
    C.sinar γ, inframerah, ultraviolet, gelombang radio
    D.gelombang mikro, cahaya tampak, ultraviolet, sinar x
    E.gelombang mikro, cahaya tampak, inframerah, sinar x

 

  1. Pernyataan dibawah ini, yang bukan sifat gelombang elektromagnetik adalah..
    Merupakan gelombang longitudinal
    B. Mengalami polarisasi
    C. Dapat merambat diruang hampa
    D. Merambat pada medan magnet dan medan listrik
    E. Arah getar dan arah rambat tegak lurus

 

  1. Yang termasuk gelombang elektromagnetik adalah…
    Dapat didefraksikan tetapi tidak dapat dipolarisasikan
    B.Dapat dipolarisasikan tetapi tidak dapat berinterferensi
    C.Dapat berinterferensi dan difraksi
    D.Dapat dibelokkan dalam medan magnet maupun medan listrik
    E.Memerlukan medium dalam perambatannya

 

  1. Yang bukan merupakan sifat gelombang elektromagnetik adalah…
    Memerlukan medium
    B.Tidak menyimpang dalam medan magnet
    C.Arah getarannya tegak lurus arah rambatan
    D.Dapat dipantulkan dan dibiaskan
    E.Dapat menunjukkan gejala polarisasi

Uji Kompentensi 3

 

  1. Medan listrik maksimum suatu gelombang elektromagnet di suatu tempat adalah 300 N/C. Cepat rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa 3 x 108 m/s dan permetivitas listrik untuk ruang hampan 8,85 x 10-12 C/Nm2. Hitung laju energi rata-rata tiap satuan luas gelombang elektromagnetik!
  2. Medan magnetik dalam suatu gelombang elektromagnetik memiliki puncak 1,77 x 10-8 J/Cs. Berapa besar energi yang diangkut oleh gelombang ini per meter persegi per sekon?

 

  1. Medan listrik dalam suatu gelombang elektromagnetik dapat dinyatakan dengan persamaan gelombang berjalan: Ey = 100 sin (107x – ωt) (dalam SI). Tentukan amplitude dari medan magnetik yang terkait, panjang gelombang serta frekuensinya!

 

 

Jawaban uji kompetensi 1

  1. Jawab: termasuk gelombang tranversal ynag tidak memerlukan medium rambat sehingga dapat merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan c= =2,998 x 108 m/s yang sama dengan kecepatan cahaya.
  2. Jawab: apabila perubahan magnetic dapat menimbulkan medan listrik, maka sebaliknya perubahan medan listrik pun akan dapat menimbulkan medan magnetik.
  3. Jawab: dapat mera,bat dalam ruang hampa, merupakan gelombang transversal, merambat dalam arah lurus (tak terpengaruh medan listrik dan medan magnetik) serta dapat mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan polarisasi.
  4. Jawab: c=ƒλ
  5. Jawab: c= 3 x 108 m/s
  6. Jawab: terdiri dari medan listrik dan medan magnetik yang berubah secara periodik dan serempak dengan arah getar tegak lurus satu sama lain dan semua tegak lurus terhadap arah rambat gelombang
  7. Jawab: Heinrich Hertz
  8. Jawab: gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, sinar tampak (cahaya), sinar ultraviolet, sinar-X, sinar gamma.
  9. Jawab: rangkaian osilator dalam alat-alat eletronika
  10. Jawab: muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar.

 

Jawaban uji kompetensi 2

  1. Jawaban: C
  2. Jawaban: C
  3. Jawaban: A
  4. Jawaban: C
  5. Jawaban: B
  6. Jawaban: D
  7. Jawaban: B
  8. Jawaban: A
  9. Jawaban: C
  10. Jawaban: D

 

 

Jawaban uji kompetensi 3

  1. Penyelesaian:

Diketahui:       Em = 200 N/C

c = 3 × 108 m/s

μo = 8,85 x 10-12 C/Nm2

Ditanyakan: S = ?

 

Kita harus cari terlebih dahulu yakni:

Bm = Em/c

Bm = (300 N/C)/(3 × 108 m/s)

Bm = 1,0 × 10-6 J/Cs

S = (Em.Bm)/2μo

S = (200 . 1,0 × 10-6)/(2 . 8,85 x 10-12)

S = (2,0 × 10-4)/(1,77 × 10-11)

S = 1,13 × 107 W/m2

  1. Penyelesaian:

Diketahui:       Bm = 1,77 x 10-8 J/Cs

c = 3 × 108 m/s

μo = 8,85 x 10-12 C/Nm2

Ditanyakan: S = ?

Jawab: Bm = Em/c

Em = c.Bm

Em = (3 × 108 m/s).(1,77 x 10-8 J/Cs)

Em = 5,31 N/C

S = (Em.Bm)/2μo

S = (5,31 . 1,77 x 10-8)/(2 . 8,85 x 10-12)

S = (5,31 . 1,77 x 10-8)/(1,77 × 10-11)

S = 5,31 × 103 W/m2

 

  1. Penyelesaian:

Diketahui:       Ey = 100 sin (107x – ωt)

Ditanyakan: Bm, λ dan f = ?

Jawab: Ey = 100 sin (107x – ωt)

Ey = Em sin (kx – ωt)

Jadi dari persamaan tersebut akan didapatkan:

Em = 100 N/C

k = 107

maka :       Bm = Em/c

Bm = (100 N/C)/(3 × 108 m/s)

Bm = 3,33 × 105 W/C

k = 2π/λ

107 = 2π/λ

λ = 2π/107

λ = 6,28/107

λ = 6,28 × 10-7 m

c = λ.f

f = c/λ

f = (3 × 108)/(6,28 × 10-7)

f = 4,78 × 1014 Hz

F. Kegiatan Laboratorium

Cobalah Anda lakukan eksperimen untuk menentukan batas kecepatan rata-rata berbagai benda menggunakan ticker timer seperti uraian di atas. Mintalah bantuan guru adar dapat melakukan hal tersebut.

 

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Judul prktikum        : Gelombang elektromagnetik

Tujuan percobaan  :   membuktikan salah satu sifat gelombang yakni “Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang tanpa medium”

Kelompok                :

Alat Dan Bahan      :

  • Plastik
  • 2 buah HP

Cara Kerja             :

  • Masukkan 1 buah HP kedalam plastik
  • Gunakan HP yang di luar plastik untuk me-Miss Call HP yang ada di dalam plastik
  • Amati HP yang ada di dalam plastik
  • Gunakan HP yang di dalam HP untuk me-Miss Call HP yang ada si luar plastik
  • Amati HP yang ada luar plastik

Hasil Pengamatan   :

No.

Langkah 1

Langkah 2

1

 

Kesimpulan            :

 

 

Referensi

http://supriyanto.fisika.ui.ac.id/laci04/gelombang_elektromagnetik.pdf

http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/196204261987031-PARLINDUNGAN_SINAGA/Buku_FISIKA_IIIx.pdf

http://www.jurnaltechne.org/archives/2012112/201211204-lw.pdf

http://elektro.umy.ac.id/wp-content/uploads/2015/07/Ramadoni-TeknologiAplikasiElektromagnetik.pdf

Arkundato Artoto, dkk. 2007. Gelombang. Jakarta: Universitas Terbuka

Advertisements