Dalam teori Elektromagnetiknya, Maxwell menduga adanya frekuensi-frekuensi gelombang elektromagnetik di luar daerah frekuensi cahaya tetapi dengan cepat rambat yang sama dengan cepat rambat cahaya di ruang hampa. Jadi gelombang elektromagnetik terdiri dari deretan berbagai jenis gelombang dengan kelajuan sama seperti kelajuan cahaya di ruang hampa tetapi dengan frekuensi berbeda-beda.
Gelombang elektromagnetik mempunyai rentang frekuensi yang cukup lebar. Kelompok gelombang elektromagnetik dengan frekuensi berbeda-beda ini membentuk Spektrum Gelombang Elektromagnetik.
Pada gambar, tampak frekuensi terendah adalah gelombang radio dan frekuensi tertinggi adalah sinar gamma. anda juga dapat meilhat bahwa panjang gelombang cahaya tampak mulai dari 440 nm (violet) sampai dengan 700 nm (merah). Untuk semua gelombang elektromagnetik yang merambat dalam ruang hampa berlaku persamaan dasar gelombang.
c = λf
Dengan c adalah cepat rambat gelombag elektromagnetik (m/s), λ (baca:”lamda”) adalah panjang gelombang (dalam meter), dan f adalah frekuensi gelombang (dalam Hertz).
Contoh soal :
Sebuah gelombang elektromagnetik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3 x 108 m/s. apabila frekuensi gelombang tersebut 10 MHz, tentukan panjang gelombangnya!
Jawab:
Frekuensi gelombang f = 10 MHz = 107 Hz, cepat rambat c = 3 x 108 m/s, maka panjang gelombang λ nya adalah ?
c = λf
λ = c/f = 3 x 108 m/s : 107 Hz = 30 m. jadi, panjang gelombangnya adalah 30 m.
untuk mengetahui rentang frekuensi serta manfaat setiap spektrum gelombang elektromagnetik, di bawah ini di sajikan karakteristik setiap spektrum gelombang elektromagnetik :
1. Gelombang Radio
Gelombang radio mengirimkan suara musik atau percakapan, gambar, dan data tanpa terlihat mata manusia dalam jarak yang mungkin mencapai jutaan kilometer. Hal ini terjadi setiap hari dalam berbagai cara. Meskipun tak terlihat dan tak terdeteksi oleh indra manusia, gelombang radio benar-benar telah mengubah cara hidup masyarakat. Jika kita berbicara tentang teknologi wireless (nirkabel), semuanya menggunakan gelombang radio untuk media komunikasinya. Gelombang radio dapat di pantulkan oleh lapisan ionosfer di atmosfer bumi sehingga memungkinkannya di transmisikan dalam jarak jauh.
Beberapa penggunaan gelombang radio yang lain misalnya telepon nirkabel (cordless phone), jaringan nirkabel, mainan dengan radio kontrol, telepon seluler, GPS (GlobalPositioning System), dan Walkie talkie.
Dalam sistem penyiaran radio (radio broadcasting), gelombang radio di gunakan untuk membawa sinyal suara (audio) dari stasiun pemancar radio ke pesawat penerima radio. Sistem penalaan (turning) pada pesawat radio di rumah-rumah penduduk akan menyeleksi gelombang radio dari pemancar radio berdasarkan frekuensinya. Setelah gelombang radio dengan frekuensi tertentu di pilih, sistem rangkaian elektronik pada pesawat penerima radio akan mengambil sinyal audio yang dibawa oleh gelombang radio tersebut dan mengirimkannya ke sistem output sebagai suara pada speaker pesawat penerima radio tersebut.
Di stasiun pemancar radio, gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang di percepat melalui kawat penghantar. Muatan listrik di bangkitkan oleh osilator. Sebelum di pancarkan melalui antena pemancar, gelombang radio terlebih dahulu dimodulasikan (dipaketkan) dengan sinyal audio. Gelombang radio yang membawa sinyal audio ini yang akan di transmisikan melalui antena pemancar. Dalam hal ini gelombang radio berfungsi sebagai gelombang pembawa (carrier wave) yang membawa sinyal audio.
Ada dua cara modulasi gelombang radio, yaitu modulasi amplitudo (amplitudo modulation = AM) dan modulasi frekuensi (frequency Modulation = FM). Dengan sistem AM, gelombang audio di bawa oleh gelombang radio sebagai perubahan amplitudo. Sedangkan dalam FM, sinyal audio di bawa oleh gelombang radio sebagai perubahan frekuensi.
Penggunaan pemancar AM memiliki keuntungan, yaitu dapat menjangkau seluruh tempat di muka bumi karena gelombangnya dapat di pantulkan kembali ke permukaan bumi oleh lapisan ionosfer, cukup baik sebagai pembawa informasi/berita. Sedangkan kerugiannya adalah sinyalnya mudah terganggu oleh gejala listrik di lapisan ionosfer (misal karena ada petir dan hujan). Gangguan listrik tersebut menyebabkan derau pada suara yang diterima. Gelombang radio AM memiliki jangkauan frekuensi sekitar 104 Hz hingga 109 Hz.
Penggunaan pemancar FM juga memiliki keuntungan, yaitu dapat di gunakan untuk komunikasi antarsatelit karena gelombangnya mampu menembus lapisan ionosfer, suaranya jernih, cocok untuk menyiarkan musik. Sedangkan kelemahannya adalah sulitnya menjangkau tempat yang jauh. Namun, kelemahan ini dapat di atasi dengan penggunaan stasiun relai (penghubung)
2. Gelombang Mikro
Gelombang Mikro merupakan gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi, sekitar 3 GHz. Gelombang mikro ini di manfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging). Radar di gunakan untuk mendeteksi adanya objek tertentu. Pesawat RADAR ini banyak di gunakan untuk membantu keamanan pendaratan pesawat terbang komersial maupun untuk kepentingan Militer.
Pesawat RADAR mempunyai antena yang berfungsi sebagai pemancar dan penerima gelombang. Antena ini terus berputar sambil memancarkan gelombang mikro. Gelombang mikro yang mengenai objek akan di pantulkan kembali dan ditangkap sistem antena RADAR. Sistem RADAR biasanya di lengkapi dengan layar untuk menunujjkan lokasi objek yang terdeteksi secara visual.
Jika selang waktu pengiriman pulsa ke sasaran/target dan di terimanya pulsa pantulan adalah ∆t, maka jarak sasaran ke pusat RADAR adalah s, maka :
s = c x ∆t / 2
3. Sinar Inframerah
Sinar inframerah di temukan oleh William Herschel pada tahun 1800. Sinar ini memiliki jangkauan frekuensi antara 1011 Hz hingga 1014 Hz. Getaran elektron-elektron dalam atom dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi khas dalam daerah inframerah. Salah satu penggunaan populer dari radiasi inframerah pada saat ini adalah remote control untuk peralatan elektronik seperti TV, AC, dan VCD. Unit Remote control berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui radiasi yang di hasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED).
Sinar inframerah juga di gunakan pada kamera untuk menangkap gambar dalam lingkungan yang gelap. Peralatan tersebut biasa di gunakan untuk kepentingan militer. Dewasa ini kamera inframerah juga di gunakan dalam pembuatan film ataupun program entertainment di televisi. Laser inframerah juga digunakan dalam sistem barcode, baik di bidang perdagangan maupun database kesehatan.
4. Cahaya tampak
Cahaya tampak merupakan bentuk radiasi elektromagnetik yang dapat di deteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang cahaya tampak bervariasi bergantung warnanya, mulai dari panjang gelombang kira-kira 440 nm (cahaya ungu) hingga 100 nm (cahaya merah). Cahaya tampak di gunakan dalam sistem komunikasi menggunakan serat optik sebagai pembawa sinyal komunikasi yang di pandu laser.
5. Sinar ultraviolet
Sinar ultraviolet merupakan gelombang elektromagnetik dengan rentang frekuensi antara 1015 Hz hingga 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombang 10-8 m sampai 10-7 m. sinar ultraviolet dapat di hasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik.
Sinar matahari juga merupakan sumber sinar ultraviolet yang merangsang badan kita menghasilkan vitamin D yang kita perlukan untuk kesehatan tulang. Akan tetapi, jika anda terlalu sering terkena paparan sinar ultraviolet, kulit anda akan hitam terbakar dan bisa juga terkena kanker kulit.
Sinar ultraviolet memiliki energi kimia yang dapat memendarkan bahan kimia seperti barium-platina-sianida. Karakteristik ini di manfaatkan untuk berbagai hal, seperti dalam dunia perbankan. Saat anda mengambil uang di bank, teller bank akan menyinari buku tabungan anda untuk mamastikan kesamaan tanda tangan di slip penarikan dengan tanda tangan di buku tabungan anda. Sinar ultraviolet juga dapat di gunakan untuk memeriksa keaslian uang kertas.
6. Sinar-X
Sinar-x berada di rentang frekuensi antara 1016 Hz hingga 1020 atau daerah panjang gelombang antara 10-10 cm hingga 10-6 cm. karena gelombangnya pendek, sinar-x memiliki daya tembus . sinar-x di hasilkan oleh elektron-elektron yang terletak di bagian dalam kulit atom. Di samping itu, sinar-x juga dapat di hasilkan saat elekton berkecepatan tinggi menumbuk logam.
Sinar-x ini banyak di gunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang atau organ dalam tubuh manusia. Meskipun besar manfaatnya, penggunaan sinar-x harus memperhatikan prosedur keamanan pasien. Karena daya tembusnya cukup besar, jaringan tubuh manusia dapat rusak jika terkena paparan sinar-x terlalu lama. Oleh karena itu, pemaparan sinar-x pada pasien di usahakan sesingkat mungkin.
7. Sinar Gamma
Sinar gamma di temukan pertama kali oleh Ernest Rutheford. Sinar gamma memiliki rentang frekuensi antara 1020 Hz hingga 1025 Hz atau panjang gelombang antara 10-15 cm hingga 10-10 cm. di antara anggota spektrum elektromagnetik, sinar gamma memiliki daya tembus paling besar. Daya tembus yang sangat besar ini menyebabkan efek yang serius jika di serap oleh jaringan hidup. Sinar gamma di hasilkan oleh atom-atom yang tidak stabil yaitu pada proses reaksi inti. Tingkat radiasinya di pantau oleh tabung Geiger-Muller sebagai detektor sinar Gamma.
Di bidang Kedokteran, sinar Gamma di gunakan untuk membunuh sel kanker, tumor, dan menangani gangguan pada tubuh manusia. Sinar gamma juga dapat digunakan untuk sterilisasi alat-alat kedokteran atau deteksi retakan pada pipa baja.
Share ke :
0 comments:
Posting Komentar