GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK DAN PENERAPANNYA DALAM KEHIDUPAN
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saat ini kemajuan teknologi terus meningkat termasuk dalam penggunaan gelombang elektomagnetik dalam kehidupan sehari-hari. Sebenarnya, gelombang elektromagnetik selalu ada disekitar kita. Salah satu contohnya adalah gelombang radio. Tanpa kita sadari,pula di dalam tubuh manusia juga terdapat gelombang elektromagnetik yaitu sinar inframerah.
Banyak manusia yang tidak sadar bahwa gelombang elektromagnetik banyak yang digunakan untuk peralatan elektronik pada saat ini. Peralatan elektronik yang mereka gunakan berasal dari pemanfaatan gelombang elektromagnetik. Salah satu contohnya adalah telepon genggam. Telepon genggam ini merupakan salah satu contoh perkembangan hasil dari gelombang elektromagnetik. Foster (2004) menyatakan bahwa gelombang elektromagetik ini terdiri dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dibedakan berdasarkan frekuensi atau panjang gelombang. Oleh karena itu, disini kita akan mempelajari tentang gelombang elektromagnetik, spektrum gelombang elektromagnetik, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
1.2 Rumusan Masalah
Fenomena-fenomena alam yang terjadi di muka bumi ini sebagian besar berkaitan dengan gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu, untuk mengetahui tentang gelombang elektromagnetik dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut.
1.2.1 Apa definisi gelombang elektromagnetik ?
1.2.2 Apa sifat gelombang elektromagnetik ?
1.2.3 Apa definisi spektrum gelombang elektromagnetik ?
1.2.4 Apa macam spektrum gelombang elektromagnetik ?
1.2.5 Bagaimana penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan
sehari-hari?
1.3 Tujuan
Dari rumusan masalah di atas, dapat diketahui bahwa tujuan penulisan makalah ini adalah.
1.3.1 Untuk mengetahui definisi gelombang elektromagnetik,
1.3.2 Untuk mengetahui sifat gelombang elektromagnetik,
1.3.3 Untuk mengetahui definisi spektrum gelombang elektromagnetik,
1.3.4 Untuk mengetahui macam-macam spektrum gelombang elektromagnetik,
1.3.5 Untuk mengetahui penerapan gelombang eletromagnetik dalam kehidupan
sehari-hari.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Definisi Gelombang Elektromagnetik
Orang yang pertama kali menguji hipotesis Maxwall mengenai gelombang elektromagnetik adalah Heinrich Hertz, pada tahun 1887 (Foster, 2004). Percobaan-percobaan yang dilakukan oleh Hertz memberikan definisi gelombang elektromagnetik. Supriyono (2006) menyatakan bahwa “gelombang elektromagnetik terdiri atas medan magnetik dan medan listrik yang berubah secara periodik dan serempak, dengan arah getar tegak lurus satu sama lain, dan masing-masing medan tegak lurus arah rambat gelombang”.
2.2 SIfat-Sifat Gelombang Elektromagnetik
Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan, Hertz berhasil mengukur bahwa radiasi gelombang elektromagnetik frekuensi radio (100 MHz) yang dibangkitkan memiliki kecepatan rambat sesuai dengan nilai yang diramalkan oleh Maxwell. Di samping itu, eksperimen Hertz ini juga menunjukkan sifat-sifat gelombang dari cahaya, yaitu pemantuan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan polarisasi. Dengan demikian, hipotesis Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik telah terbukti kebenarannya melalui eksperimen Hertz. Dari uraian ini, dapat ditulis sifat-sifat gelombang elektromagnetik yaitu:
a. Dapat merambat dalam ruang hampa,
b. Merupakan gelombang transversal,
c. Dapat mengalami polarisasi,
d. Dapat mengalami pemantulan (refleksi),
e. Dapat mengalami pembiasan (refraksi),
f. Dapat mengalami interferensi,
g. Dapat mengalami lenturan atau hamburan (difraksi),
h. Merambat dalam arah lurus.Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan Maxwell, kecepatan gelombang elektromagnetik diruang hampa adalah sebesar 3 x 108 m/s yang nilainya sama dengan laju cahaya terukur (Supriyono, 2006).
Foster (2004) menyatakan bahwa panjang gelombang cahaya tampak mempunyai rentangan antara 400 nm hingga 750 nm. Anonim (2009) menyatakan bahwa frekuensi cahaya tampak dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut.
c = f x λ
Keterangan:
c = laju cahaya (3 x 108),
f = frekuensi gelombang (Hz),
λ = panjang gelombang (m).
Berdasarkan persamaan tersebut, kita dapat menentukan frekuensi cahaya tampak bernilai antara 4 x 1014 Hz hingga 7,5 x 1014 Hz.
2.3 Definisi Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Lala (2009) menyatakan bahwa spektrum gelombang elektromagnetik adalah susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya. Frekuensi terendah atau panjang gelombang terbesar adalah gelombang radio dan frekuensi tertinggi atau gelombang terkecil adalah sinar gamma.
2.4 Macam-Macam Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik terdiri atas bermacam-macam gelombang yang berbeda frekuensi dan panjang gelombang. Tetapi, kecepatannya di ruang hampa adalah sama (Foster, 2004). Urutan spektrum gelombang elektromagnetik diurutkan mulai dari frekuensi terkecil hingga frekuensi terbesar adalah a) gelombang radio, b) gelombang televisi, c) gelombang mokro (radar), d) sinar inframerah, e) sinar tampak, f ) sinar ultraviolet, g) sinar-X, dan h) sinar gamma.
a. Gelombang Radio
Panjang gelombang radio frekuensi terentang dari beberapa kilometer
sampai 0,3 meter. Frekuensi gelombang radio terentang sekitar beberapa hertz dan energi foton bergerak dari sekitar 0 sampai 10 eV.
Anonim (2009a) menyatakan bahwa berdasarkan lebar frekuensinya, gelombang radio dibedakan menjadi Low Frequency (LF), Medium Frequency (MF), High Frequency (HF), Very High Frequency (VHG), Ultra High Frequency (UHF), dan Super High Frequency (SHF).
Foster (2004) menyatakan “modulasi frekuensi sebagai pembawa informasi lebih unggul dibandingkan dengan modulasi amplitudo (AM) sebab pada pemancar AM akan terdengar daru akibat adanya peristiwa-peristiwa kelistrikan dan kemagnetan di udara yang dapat mengganggu amplitudo gelombang”.
b. Gelombang Televisi
Frekuensi gelombang televisi sedikit lebih tinggi dari gelombang radio. Gelombang ini merambat lurus dan tidak dapat dipantulkan oleh lapisan-lapisan atmosfer bumi sehingga untuk menangkap siaran televisi, diperlukan sebuah stasiun penghubung, misalnya stasiun Jakarta, maka di wilayah Bandung diperlukan sebuah stasiun penghubung yang terletak di puncak gunung Tangkuban Perahu sedangkan untuk Indonesia bagian timur memerlukan stasiun penghubung berupa satelit (Foster, 2004).
c. Gelombang Mikro
Supriyono, (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang mikro terentang dari 0,3 meter hingga 0,001 meter dengan frekuensi terentang dari 109 hertz hingga 3 x 1011 hertz. Daerah gelombang mikro ditandai sebagai UHF yang berarti frekuensi ultra tinggi relatife terhadap frekuensi radio. Gelombang ini dihasilkan oleh peralatan elektronik khusus, misalnya dalam tabung klystron.
d. Inframerah
Supriyono, (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang inframerah terentang dari 10-3 meter sampai 7,8 x 10-7 meter dengan rentang frekuensi inframereh dari 3 x 1011 hertz sampai 4 x 1014 hertz. Lala (2008) menyatakan sinar infra merah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda dipanaskan. Jadi, setiap benda panas memancarka sinar inframerah dengan sinar yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.
e. Cahaya Tampak
Cahaya tampak merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia. Supriyono (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang cahaya terentang dari 7,8 x 10-7 meter (warna merah) sampai 3,8 x 10-7 meter (warna ungu) dengan frekuensi cahaya dari 4 x 1014 hertz sampai 8 x 1014 hertz. Cahaya ini dihasilkan oleh atom dan molekul yang diakibatkan kerena adanya perubahan internal gerakan elektron.
f. Sinar Ultraviolet
Matahari merupakan sinar ultraviolet yang memiliki radiasi ultraviolet yang tinggi. Supriyono (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang sinar ultraviolet terentang dari 3,8 x 10-7 meter hingga 6 x 10-10 meter dengan rentang frekuensi dari 8 x 1014 hertz sampai sekitar 3 x 1017 hertz. Sinar ultraviolet dihasilkan oleh atom dan molekul yang bermuatan listrik.
g. Sinar-X
Sinar-X memiliki panjang gelombang berkisar antara 10-11 meter sampai 10-9 meter dengan rentang frekuensi 1016 hertz hingga 1020 hertz sehingga sinar ini memiliki daya tembus yang cukup kuat yang dapat menembus buku tebal, kayu tebal, dan bahkan pelat aliminium setebal 1 cm (Anonim, 2009c). Anonim (2009b) menyatakan bahwa “sinar-X dihasilkan oleh elektron-elektron yang berada di bagian dalam kulit elektron atom, atau pancaran yang terjadi karena elektron dengan kelajuan besar menumbuk logam”. Supriyono (2006) menyimpulkan bahwa sinar-X memiliki sifat-sifat, yaitu:
a. merambat menurut lurus,
b. dapat menghitamkan pelat film,
c. dapat mengionkan gas karena memiliki energi tinggi,
d. dapat menembus logam tipis,
e. tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet,
f. dipancarkan ketika sinar katode menumbuk logam,
g. dapat mengeluarkan elektron-elektron foto dari permukaan logam yang ditumbukkan.
h. Sinar Gamma
Sinar gamma memiliki pajang gelombang 10-10 meter sampai 10-12 meter dengan frekuensi 1018 hingga 1020 (Supriyono, 2006). Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi terbesar dan bentuk radioaktif yang dikeluarkan inti-inti atom tertentu. Gelombang ini memiliki energi yang besar yang dapat menembus logam dan beton.
2.5 Peranan Gelombang Elektromagnetik dalam Kehidupan
Gelombang elektromagnetik banyak dimanfaatkan dalam kehidupan di muka bumi. Pemanfaatan itu ada dalam berbagai bidang, yaitu bidang kedokteran, bidang industri, bidang astronomi, bidang seni, dan bidang sains fisika. Banyak sekali keuntungan yang diperoleh dari pemanfaatan gelombang elektromagnetik ini. Tetapi, gelombang elektromagnetik ini juga dapat memberikan dampak negatif yang dapat mengganggu kehidupan di muka bumi.
Gelombang radio banyak dimanfaatkan oleh manusia dalam bidang komunikasi yaitu digunakan sebagai alat komunikasi dan pembawa informasi dari suatu tempat ke tempat yang lain. Salah satunya digunakan pada sistem siaran televise, radio dan perangkat elektronik yang menghasilkan osilasi listrik.
Peranan elektronik dalam sarana komunikasi dapat memberikan dampak negatif. Hal ini terletak pada gelombang elektromagnetik yang dihasilkan. Taufik (2009) menyebutkan bahwa gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh alat elektronik dapat menyebabkan cacat mental karena saraf otak kita terganggu oleh gelombang tersebut. Selain itu, jika ada yang menghubungi pada saat mengisi bensin maka daerah SPBU itu dapat menjadi berbahaya karena gelombang elektromagnetik tersebut dapat memicu ledakan dari SPBU. Oleh karena itu, kita harus berhati-hati bila berada di derah SPBU.
Supriyono (2006) menyatakan bahwa gelombang yang dipancarkan dari stasiun radio pemancar dipantulkan oleh lapisan atmosfer bumi. Lapisan atmosfer tersebut mengandung pertikel-partikel bermuatan listrik, yaitu lapisan ionosfer sehingga dapat mencapai tempat-tempat di bumi yang jaraknya jauh dari pemancar. Gelombang radio dapat menembus lapisan ionosfer pada energi foton sekitar 108 Hz. Gelombang yang membawa informasi diteruskan oleh lapisan ionosfer. Informasi yang berbentuk suara dibawa oleh gelombang pendukung sebagai perubahan frekuensi dan disebut sebagai modulasi frekuensi (FM).
Gelombang mikro digunakan dalam analisis struktur atom dan molekul serta digunakan pula pada radar (radio detecting and ranging). Gelombang mokro juga digunakan dalam komunikasi antarbenua dengan menggunakan bantuan satelit sehingga walaupun komunikasi jarak jauh yang terhalang oleh gunung pun dapat dilakukan. Posisi satelit harus diperhatikan karena posisi satelit mempengaruhi hubungan komunikasi seluruh dunia. Merry (2009) menyatakan bahwa “Microwave oven menggunakan gelombang mikro dalam band frekuensi ISM sekitar 2,45 GHz. … . Pemanasan dengan gelombang mikro mempunyai kelebihan yaitu pemanasan lebih merata karena bukan mentrasfer panas dari luar tetapi membangkitkan panas dari dalam bahan tersebut”.
Sinar inframerah tidak dapat dideteksi oleh mata telanjang tetapi masih dapat dirasakan karena energi panas yang dihasilkan. Setiap hari manusia bisa merasakan sinar inframerah yang berasal dari matahari yang sangat bermanfaat bagi tubuh manusia. Lala (2008) menyatakan bahwa 80% cahaya matahari adalah sinar inframerah karena panjang jangkauan gelombang sinar ini (4 sampai 1000 mikron).
Sinar inframerah banyak digunakan dalam bidang industri, bidang kesehatan atau kedokteran, astronomi, dan dalam mempelajari struktur molekul. Foster (2004) menyatakan bahwa dalam bidang kedokteran sinar inframerah dapat digunakan untuk mengurangi rasa sakit pada rematik dan menghangatkan permukaan kulit. Sinar inframerah tidak banyak dihamburkan oleh partikel-pertikel sehingga dalam bidang astronomi dengan menggunakan pelat-pelat film yang peka terhadap sinar inframerah, pemotretan permukaan bumi oleh pesawat dari satelit dapat dilakukan. Sinar inframerah dapat digunakan untuk mempelajari struktur molekul dengan menggunakan alat spektroskop inframerah.
Cahaya tampak atau sinar tampak dapat membantu penglihatan mata kita. Dengan adanya sinar tampak, mata kita dapat melihat benda-benda di sekeliling kita dan dapat dibedakan macam-macam warnanya.
Sinar ultraviolet dapat digunakan untuk membunuh mikroorganisme, yaitu dengan radiasi ultraviolet yang diserap akan menghancurkan mikroorganisme seperti hasil reaksi karena ionosasi dan dissosiasi molekul. Sinar ini dapat mengubah molekul sterol dari provitamin D menjadi vitamin D yang berguna untuk pertumbuhan tubuh manusia (Supriyono, 2006). Foster (2004) menyatakan sinar ultraviolet juga dapat digunakan untuk mengetahui unsure-unsur dalam dalam suatu bahan dengan teknik spektroskopi karena rentang frekuensi sinar ini antara 1015 hertz hingga 1016 hertz.
Selain memberikan keuntungan, sinar ultraviolet juga menyebabkan kerugian yang besar dalam kehidupan. Sinar ultraviolet yang terdapat di dalam matahari dapat diserap oleh lapisan ozon di atmosfer. Apabila lapisan ozon di atmosfer berlubang maka dapat meningkatkan sinar ultraviolet yang sampai ke permukaan bumi dan dapat merusak jaringan kulit pada manusia (Foster, 2004). Sinar ultraviolet membawa lebih banyak energi daripada gelombang cahaya lain. Karena inilah gelombang ultraviolet dapat masuk dan membakar kulit sehingga kulit manusia menjadi sensitif terhadap sinar ultraviolet matahari. Hal ini, dapat menimbulkan kanker pada kulit (Anonim, 2009b).
Sinar-X disebut juga sinar rontgen. Dalam bidang kedokteran sinar ini digunakan untuk memotret bagian tulang yang patah, batu ginjal, paru-paru, dan bagian tubuh lainnya. Di zaman modern ini, Supriyono (2006) menyatakan bahwa sinar rontgen digunakan dalam operasi pembedahan sehingga dokter dapat mengetahui bagian mana yang harus dibedah. Pada bidang industri sinar ini digunakan untuk menemukan cacat las dan bungkus logam karena sinar ini dapat dapat menembus logam. Pada bidang seni, sinar-X digunakan untuk melihat bagian dalam patung yang tidak terlihat dari luar. Pada bidang sains fisika, sinar-X digunakan untuk mempelajari pola-pola difraksi pada struktur atom suatu bahan sehingga dapat digunakan untuk menentukan struktur bahan tersebut.
Sinar gamma sangat berbahaya untuk manusia karena dapat membunuh sel hidup terutama sinar gamma dengan tingkat energi yang tinggi yang dilepaskan oleh reaksi nuklir seperti ledakan bom nuklir.
Foster (2009) menyatakan bahwa Ground Penetrating Radar merupakan metode geofisika dengan menggunakan teknik elektromagnetik yang dirancang untuk mendeteksi objek yang terkubur didalam tanah dan mengevaluasi kedalam objek tersebut.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Gelombang elektromagnetik terdiri atas medan magnetik dan medan listrik yang berubah secara periodik dan serempak dengan arah getar tegak lurus satu sama lain dan masing-masing medan tegak lurus arah rambat gelombang.
Sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah dapat merambat dalam ruang hampa, merupakan gelombang transversal, mengalami polarisasi, dapat mengalami pemantulan (refleksi), dapat mengalami pembiasan (refraksi), dapat mengalami interferensi, dapat mengalami lenturan atau hamburan (difraksi), dan mermbat dalam arah lurus.
Spektrum gelombang elektromagnetik adalah susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya.
Urutan spektrum gelombang elektromagnetik diurutkan mulai dari frekuensi terkecil hingga frekuensi terbesar adalah gelombang radio, gelombang televisi, gelombang mikro (radar), sinar inframerah, sinar tampak, sinar ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma.
Penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari telah terlihat utamanya dalam bidang teknologi. Adanya teknologi yang semakin canggih membuat gelombang elektromanetik dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang yaitu bidang kedokteran, bidang industri, bidang komunikasi, bidang seni, dan bidang sains fisika. Selain manfaat yang begitu besar, gelombang elektromagnetik juga memiliki kelemahan dan dapat memberikan dampak yang buruk bagi kehidupan.
3.2 Saran
Masyarakat hendaknya lebih mengetahui dan memahami tentang gelombang elektromagnetik kerena selain bermanfaat untuk kehidupan, ternyata gelombang elektromagnetik memiliki dampak yang buruk juga. Dengan lebih memahami gelombang elektromagnetik, diharapkan masyarakat akan lebih berhati-hati dalam memanfaatkan gelombang elektromagnetik.
Penulis, diharapkan lebih kreatif dan inovatif lagi dalam penulisan makalah selanjutnya agar pembaca lebih tertarik untuk membaca makalah yang telah dibuat.
DAFTAR RUJUKAN
Anonim, 2009a. Cahaya sebagai Gelombang Elektromagnetik dan Spektrum Elektromagnetik, (Online), (http://www.ittelkom.ac.id, diakses 7 November 2009).
Anionim, 2009c. Spektrum Gelombang Elektromagnetik. (http://makalah-artikel-online,blogspot.com, diakses 7 November 2009).
Foster, Bob. 2004. Fisika SMA Jilid 3A untuk Kelas XII. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Lala, Brigitta. 2008. Gelombang elektromagnetik. (http://brigittalala.wordpress.com, diakses 7 November 2009).
Merry. 2009. Memanfaatkan Cahaya Lampu untuk Jaringan Wi-Fi. (http://merry.blog.uns.ac.id, diakses 7 November 2009).
Taufik. 2009. Peranan Elektronik pada Komunikas. (http://akyura-kun.blogspot.com, diakses 7 November 2009).
Supriyono. 2006. Fisika untuk SMA/MA Jilid Xb. Surabaya: Sagufindo Kinarya
.jpg)
