Apakah gelombang elektromagnetik dihasilkan dari medan magnet dan medan listrik?

Mempelajari Konsep Gelombang Elektromagnetik, Sifat, dan Manfaatnya | Fisika Kelas 12

Leo Bisma Okt 22, 2021 • 8 min read

Konsep Pelajaran Kelas 12 SMA Fisika XII

Yuk, kenali konsep gelombang elektromagnetik, sifat, dan manfaatnya secara lengkap di artikel berikut ini!

--

Halo! Apakah kamu suka mendengarkan radio? Lagu apa yang sering kamu dengar? Kamu tau gak, lagu yang kamu dengar dari radio merupakan penerapan dari gelombang elektromagnetik, lho!

Pernah dengar tentang gelombang ini? Apa sih spektrum gelombang elektromagnetik itu? Apa saja penerapan lain dari gelombang elektromagnetik? Dari pada penasaran, yuk langsung aja simak pembahasannya!

Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak membutuhkan medium untuk merambat. Artinya, gelombang elektromagnetik bisa merambat meskipun dalam ruang hampa seperti di luar angkasa.

Gelombang elektromagnetik dibentuk oleh medan magnet dan medan listrik yang saling merambat tegak lurus. Sumber penghasil gelombang elektromagnetik berbeda-beda. Beberapa di antaranya dihasilkan oleh nuklir atau atomik yang di dalamnya memuat fisika kuantum. Perhatikan ilustrasi gelombang elektromagnetik berikut ini.

Untuk kelajuan gelombang elektromagnetik bisa ditentukan dengan persamaan berikut.

Keterangan:

c = kelajuan gelombang elektromagnetik (m/s);

E = besar medan listrik (N/C); dan

B = besar medan magnet (T).

Sejarah Gelombang Elektromagnetik

Sebelum abad ke-19, orang-orang hanya mengetahui cahaya yang tampak. Selain cahaya yang tampak, berarti udah gak ada lagi jenis sinar lainnya. Baru deh setelah tahun 1800, ada seorang astronom Inggris yang lahir di Jerman bernama William Herschel dengan penemuannya yang menyatakan bahwa ada sinar lain selain cahaya tampak.

Penemuan Herschel inilah yang menjadi awalan dari berkembangnya materi gelombang elektromagnetik. Nantinya temuan Herschel terus dikembangkan oleh para ilmuwan lain.

Seperti apa temuannya? Herschel melakukan percobaan dengan menggunakan prisma untuk menfraksikan berkas sinar matahari. Ternyata, ia menemukan cahaya yang gak kasat mata di luar daerah warna merah yang bisa menyebabkan termometer menjadi panas/tinggi. Sinar tersebut kemudian dinamakan sinar infrared/inframerah.

Setelah 1 tahun dari penemuan Herschel, muncul penemuan lain dari fisikawan Jerman bernama Johann Wilhelm Ritter yang menemukan berkas sinar dekat warna ungu yang tak kasat mata. Percobaan Ritter tersebut juga menggunakan prisma untuk menfraksikan berkas sinar matahari. Sinar yang ditemukan tersebut ternyata menyebabkan pelat perak klorida menjadi berwarna hitam. Kemudian, sinarnya dinamakan sinar infraungu atau ultraviolet.

Selanjutnya, pada akhir abad ke-19, fisikawan asal Jerman bernama Wilhelm Rontgen menemukan berkas sinar yang dapat menembus benda padat, yang selanjutnya dinamakan X-ray.

Beberapa tahun setelahnya, diawali oleh penemuan sinar alfa dan beta oleh Rutherford, seorang fisikawan dan kimiawan asal Perancis bernama Paul Ulrich Villard menemukan berkas sinar ketiga dari percobaan Rutherford. Sinar tersebut bersifat netral dan memiliki energi yang lebih tinggi dari sinar X, selanjutnya sinar ini disebut dengan sinar gamma.

Elo perlu tahu nih, gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi paling tinggi adalah sinar gamma.

Kembali ke tahun 1862-1864, James Clerk Maxwell mengembangkan teori yang menghubungkan erat medan listrik dengan medan magnet. Ia berpendapat bahwa perubahan medan listrik akan menyebabkan perubahan medan magnet, sehingga akan tercipta suatu gelombang.

Nah, dari percobaan itu, kemudian dibuktikan oleh Heinrich Hertz pada 25 tahun setelahnya. Hertz menemukan gelombang di luar rentang sinar inframerah yang selanjutnya disebut gelombang mikro dan radio. Dari percobaan yang dilakukan oleh Hertz tersebut, akhirnya teori Maxwell terbukti dan dibenarkan. Akhirnya, gelombang temuan Maxwell tersebut dinamakan gelombang elektromagnetik (GEM).

Gak cukup sampai di situ, ternyata ada beberapa teori Maxwell yang diperdebatkan karena kekurangannya, yang menyatakan bahwa “kecepatan cahaya pada medium tertentu adalah konstan”. Padahal, kecepatan cahaya itu berbeda-beda tergantung si pengamatnya.

Akhirnya, pada tahun 1905, Albert Einstein menemukan konsep relativitas khusus yang akhirnya menyempurnakan konsep gelombang elektromagnetik.

Panjang ya sejarah pengembangan teori energi gelombang elektromagnetik. Tenang aja, elo bisa lihat timeline singkatnya di bawah ini.

Sifat Gelombang Elektromagnetik

• Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi pada saat yang bersamaan.

• Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang hampa.

• Besar medan listrik (E) berbanding lurus dengan besar medan magnet, dengan hubungan E = cB.

• Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus dan arah keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

• Dari sifat di atas, dapat dikatakan bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

• Karena termasuk gelombang transversal, maka dapat mengalami polarisasi, peristiwa pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), interferensi, dan pelenturan (difraksi).

Foto ini mungkin mengganggumu, apakah tetap ingin melihat?

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik adalah susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya. Berikut adalah penjelasan spektrum gelombang elektromagnetik:

ADVERTISEMENT

1. Gelombang Radio

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 juga diterima oleh antena. Gelombang ini dimanfaatkan untuk teknologi radio, televisi, telepon, dan radar.

2. Gelombang Mikro

Gelombang mikro (mikrowaves) dihasilkan oleh tabung klystron yang berfungsi sebagai penghantar energi panas. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas. Gelombang ini dimanfaatkan dalam teknologi microwave.

3. Sinar inframerah

Sinar inframerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar ketika benda dipanaskan. Energi dilepaskan oleh atom dan molekul yang bergetar dalam bentuk radiasi inframerah. Sinar inframerah digunakan untuk remote TV, transfer data di ponsel, dan terapi fisik.

ADVERTISEMENT

4. Cahaya tampak

Seperti namanya, gelombang ini dapat ditangkap langsung oleh mata manusia. Gelombang ini terdiri dari 7 macam warna. Urutan dari yang paling besar frekuensinya adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Gelombang cahaya tampak digunakan pada laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

5. Sinar Ultraviolet

Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet di permukaan bumi. Sinar ultraviolet juga dapat dihasilkan oleh transisi elektron dalam orbit atom, busur karbon, dan lampu mercury. Sinar ultraviolet dimanfaatkan untuk lampu UV dan untuk operasi mata lasik.

6. Sinar X

Sinar X memiliki panjang gelombang yang sangat pendek dan frekuensi yang tinggi. Sinar X mempunyai daya tembus kuat yang dapat menembus buku tebal, kayu setebal beberapa sentimeter, dan pelat aluminium setebal 1 cm.

ADVERTISEMENT

Gelombang sinar X dimanfaatkan dalam teknologi rontgen dan melacak isi tas penumpang di bandara.

7. Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Gelombang sinar gamma dihasilkan dari peristiwa peluruhan radioaktif atau inti atom yang tidak stabil. Sinar gamma memiliki daya tembus paling besar hingga mampu menembus plat besi.

Gelombang sinar gamma digunakan untuk mensterilkan peralatan medis dan proses radioterapi dalam pengobatan kanker.

(ERA)