BAB 5. RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Gelombang elektromagnetik merupakan bagian penting dari berbagai teknologi modern dan fenomena alam yang kita jumpai setiap hari. Sejarah panjang penemuan dan penelitian mengenai gelombang elektromagnetik dimulai pada abad ke-19, ketika ilmuwan James Clark Maxwell berhasil merangkum berbagai hukum tentang medan listrik dan medan magnetik. Hingga saat ini, teori Maxwell tetap menjadi dasar utama dalam pemahaman tentang gelombang elektromagnetik.

https://youtube.com/shorts/uRzh9Cz6mLM?si=tOgEH9WDvj7ZdRl_

Penemu frekuensi hertz "Heinrich Hertz"

A. Spektrum Elektromagnetik

1.Teori Maxwell

Pada tahun 1831-1879, James Clark Maxwell merangkum beberapa hukum yang diambil dari teori ilmuwan sebelumnya, seperti Oersted, Faraday, dan Ampere. Teori Oersted menyatakan bahwa arus listrik yang mengalir dalam kawat dapat menghasilkan medan magnet di sekitarnya, sedangkan teori Faraday menyebutkan bahwa perubahan medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Maxwell mengembangkan hipotesis penting dari dua teori tersebut: perubahan medan magnet dapat menghasilkan medan listrik, dan perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet. 

Dengan hipotesis tersebut, Maxwell menyimpulkan adanya gelombang elektromagnetik, di mana medan listrik dan medan magnetik saling berkaitan dan menjalar ke segala arah. Percobaannya dengan dua bola isolator yang bermuatan listrik berbeda memperkuat kesimpulan tersebut. Bola isolator yang digetarkan menyebabkan perubahan medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus.

 2. Arah Rambat Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik memiliki sifat unik, yakni medan listrik dan medan magnetik yang saling tegak lurus satu sama lain, serta tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Gelombang ini dapat merambat di ruang hampa, dengan kecepatan 3 x 10^8 meter per detik, yang merupakan kecepatan cahaya. Ketika merambat pada medium selain vakum, kecepatannya akan menurun sesuai dengan sifat medium tersebut.

Apabila gelombang elektromagnetik merambat di ruang vakum atau udara, besar cepat rambat gelombang elektromagnetik dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.

Oleh karena mu_{0} = 4pi * 10 ^ - 7 Wb / A * m dan epsilon_{0} = 8,85 x 10-12 C2/N-m², nilai cepat rambat gelombang di vakum atau udara sebesar c = 3 * 10 ^ 8 * m / s Akan tetapi, ketika gelombang elektromagnetik merambat pada medium selain udara, besar cepat rambat gelombang elektromagnetiknya dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.

Eksperimen Heinrich Rudolf Hertz pada tahun 1887 membuktikan kecepatan rambat gelombang elektromagnetik yang sama dengan cahaya. Dari sini, sifat-sifat dasar gelombang elektromagnetik pun diketahui, antara lain:

- Tidak memerlukan medium untuk merambat.

- Tidak bermuatan listrik dan tidak memiliki massa.

- Dapat mengalami fenomena seperti pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi.

- Merupakan gelombang transversal.

3. Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik adalah rentang frekuensi atau panjang gelombang yang dimiliki gelombang elektromagnetik. Urutannya dimulai dari frekuensi rendah hingga frekuensi tinggi, atau dari panjang gelombang panjang hingga pendek. Di antaranya terdapat gelombang radio, mikro, inframerah, cahaya tampak, ultraviolet, sinar-X, dan sinar gama.

 B. Sumber Radiasi Elektromagnetik

Sumber radiasi elektromagnetik dapat berasal dari sumber alami maupun buatan. Sumber alami meliputi Matahari, bintang, sinar gama dari bumi, serta radiasi kosmik. Di sisi lain, sumber buatan termasuk ledakan nuklir, osilasi listrik, penembakan elektron dalam tabung vakum, dan peralatan medis.

Radiasi elektromagnetik ini dapat dinyatakan melalui persamaan yang menghubungkan medan listrik dan medan magnet. Energi yang dipancarkan oleh gelombang elektromagnetik setiap satuan luas yang ditembusnya disebut sebagai intensitas. Intensitas ini sebanding dengan besar medan magnetik maksimum dan medan listrik maksimum yang dipancarkan oleh gelombang.

Dalam perambatannya, gelombang elektromagnetik memancarkan energi. Energi rata-rata yang dibawa gelombang elektromagnetik tiap satuan waktu rambatnya per satuan luas bidang yang ditembusnya secara tegak lurus disebut intensitas gelombang elektromagnetikBesar intensitas gelombang elektromagnetik sebanding dengan besar medan magnetik maksimum ( B makc ) dan medan listrik maksimum ( E maks ). Secara matematis, dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.

 C. Pemanfaatan Radiasi Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik memiliki berbagai aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, baik di bidang komunikasi, industri, kesehatan, maupun astronomi. Berikut adalah beberapa contoh pemanfaatan radiasi elektromagnetik berdasarkan spektrumnya:

 1. Gelombang Radio

Gelombang radio memiliki frekuensi kurang dari 10^9 Hz dan digunakan secara luas dalam komunikasi. Ada dua jenis utama gelombang radio: AM (Amplitudo Modulasi) dan FM (Frekuensi Modulasi). Gelombang AM digunakan untuk penyiaran radio dengan jangkauan luas karena dapat dipantulkan oleh ionosfer. Sedangkan gelombang FM lebih stabil, meskipun jangkauannya lebih terbatas.

2. Gelombang Mikro

Gelombang mikro memiliki frekuensi antara 10^9 hingga 10^11 Hz dan dimanfaatkan dalam teknologi radar, pemanas makanan (microwave), dan komunikasi jarak jauh. Salah satu kegunaan utama gelombang mikro adalah dalam radar, yang banyak digunakan untuk navigasi pesawat dan kapal, serta untuk menganalisis kedalaman laut.

 3. Sinar Inframerah

Sinar inframerah memiliki frekuensi 10^13 hingga 10^14 Hz dan dapat digunakan dalam berbagai bidang, seperti kesehatan dan teknologi. Inframerah digunakan dalam remote control, penyembuhan penyakit, hingga dalam teknologi spektroskopi untuk mempelajari struktur molekul.

4. Cahaya Tampak

Cahaya tampak adalah gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia. Rentang frekuensinya berkisar dari 10^14 hingga 10^15 Hz. Cahaya tampak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari untuk penerangan, laser untuk pemotongan logam, serta pada perangkat elektronik seperti TV, smartphone, dan laptop.

5. Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet memiliki frekuensi lebih tinggi dibandingkan cahaya tampak dan tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Sinar ini digunakan dalam pengobatan, seperti pembentukan vitamin D dalam tubuh, serta untuk keperluan disinfeksi udara dan benda.

6. Sinar-X

Sinar-X memiliki frekuensi yang sangat tinggi, antara 10^17 hingga 10^20 Hz, dan daya tembus yang kuat. Sinar-X sering digunakan dalam bidang medis untuk memotret bagian dalam tubuh manusia, terutama tulang, karena sinar ini dapat menembus jaringan lunak tetapi tidak bisa menembus tulang.

 7. Sinar Gama

Sinar gama adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi tertinggi. Sinar ini sering digunakan dalam pengobatan untuk terapi kanker, sterilisasi peralatan medis, hingga mendeteksi kebocoran pada pipa industri. 

 D. Bahaya Radiasi Gelombang Elektromagnetik

Meski memiliki banyak manfaat, radiasi gelombang elektromagnetik juga dapat menimbulkan bahaya jika digunakan secara berlebihan atau tanpa pengawasan. Misalnya, radiasi dari handphone yang terlalu sering digunakan dapat menyebabkan kelelahan dan gangguan pada sinyal otak. Gelombang pengion seperti sinar ultraviolet, sinar-X, dan sinar gama dapat memicu efek berbahaya seperti kanker kulit, katarak, hingga gangguan pada ekosistem.

Pemahaman yang mendalam mengenai gelombang elektromagnetik dan pemanfaatannya sangat penting dalam menjaga kesehatan dan keamanan dalam penggunaannya. Meski banyak memberikan manfaat, penting untuk tetap waspada terhadap bahaya yang mungkin timbul. 

KESIMPULAN 

Radiasi gelombang elektromagnetik merupakan fenomena yang memengaruhi kehidupan manusia di berbagai aspek. Melalui pemahaman teori dasar, sumber, dan spektrum gelombang elektromagnetik, kita dapat memanfaatkannya secara maksimal di berbagai bidang kehidupan dengan tetap memperhatikan keamanan dari dampak buruknya.

Untuk lebih jelasnya, teman teman bisa tonton video dibawah ini untuk menambah ilmu sekaligus wawasan kalian mengenai gelombang elektromagnetik yaa👍🏻

https://youtu.be/eYX1Pslqs1M?si=2XOuWsiRgIGKIJUS