Gelombang dan Elektromagnetik Radiasi




“ Setiap benda yang bermuatan listrik dipercepat, muatan tersebut menghasilkan radiasi elektromagnetik, gelombang energi yang berjalan dalam kecepatan cahaya.

  Gelombang

Gelombang ada di sekeliling makhluk hidup. Namun, kebanyakan gelombang yang sangat luar biasa dapat berjalan di ruang hampa dan dalamkecepatan cahaya. Gelombang memiliki kemampuan untuk mentransfer energi tanpa mentransfer massanya.
·        Transfer Energi dengan Gelombang
Energi dapat ditransfer dalam dua bentuk, dengan partikel dan gelombang. Gelombang merupakan getaran yang merambat, dan terjadi transfer energi dalam rembatannya tersebut.
·        Besaran dalam  Gelombang
Untuk mengetahui adanya gelombang dan mengukur sebuah gelombag, ada empat besaran yang menjadi sebuah karakter gelombang, yaitu :
A.      Panjang Gelombang
adalah jarak antara puncak gelombang
B.      Frekuensi
adalah banyaknya gelombang yang dihasilkan dalam tiap detik. Frekuensi memiliki satuan dalam Hz.
C.      Kecepatan
adalah Jarak yang ditempuh gelombang per detik, dan arah dari puncak gelombang itu sendiri. Gelombang air memilki kecepatan rambat gelombang sebesar 5 meter per detik, sedangkan kecepatan rambat udara sebesar 340 meter per detik. Setiap gelombang memilki kecepatan rambau yang berbeda-beda.
D.      Amplitudo
Adalah simpangan terjauh dalam satu puncak gelombang.

Description: figure 6-2

·         Hubungan antara Panjang, Kecepatan, dan Frekuensi Gelombang.
Ketika kita berada di laut, dan melihat ombak yang juga merupakan contoh gelombang nyata yang dapat di lihat oleh mata telanjang. Kita dapat mengukur bagian ombak tersebut, misalnya saja kecepatan. Kita dapat mengetahui nya, jika frekuensi dan panjang gelombangnya.
Hubungan antara kecepatan, frekuensi, dan panjang gelombang :
“ Kecepatan gelombang adalah hasil kali dari panjang gelombang dengan banyaknya gelombang yang berjalan dalam satu sekon ( frekensi gelombang).”
Kecepatan (m/s) = panjang gelombang (m) × frekuensi ( Hz)

   v = ƛ×f
·         

Jenis Gelombang
Berdasarkan arah rambatannya, gelombang dibedakan menjadi dua.
a.       Longitudinal
adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya. Contohnya adalah gelombang bunyi.
b.      Transversal
adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Contohnya gelombang cahaya.
Sedangkan berdasarkan medium perambagelombang yang dalam perambatannya membutuhkan medium. Contoh gelombang mekanik adalah gelombang bunyi.tannya, gelombang dibedakan menjadi :
a.       Elektromagnetik

b.      Mekanik
 gelombang yang dalam perambatannya membutuhkan medium. Contoh gelombang mekanik adalah gelombang bunyi.

·        Interferensi Gelombang

Interferensi gelombang adalah sebuah fenomena yang terjadi ketika gelombang dari sumber berbeda mempengaruhi satu sama lain. Interferensi dapat bersifat membangun dan merusak. Bersifat membangun jika beda fase kedua gelombang sama sehingga gelombang baru yang terbentuk adalah penjumlahan dari kedua gelombang tersebut. Bersifat merusak jika beda fasenya adalah 180 derajat, sehingga kedua gelombang saling menghilangkan.

   II.            Gelombang Elektromagnetik

Gelombang radio , sinar-X, penggunaan microwave saat memasak merupakan fenomena yang berhubungan dengan gelombang elektromagnetik.
 Karakter fisik gelombang dengan persamaannya, yang mana menggambarkan perpindahan medium gelombang untuk setiap gelombang.
                                                                               
Ø Anatomi  Gelombang Elektromagnetik
Description: figure 6-7
Diagram sebuah gelombang elektromagnetik menunjukan hubungan antara bidang listrik, bidang magnet, dan arah perpindahan gelombang. 
-Poin A mengindikasi daerah gelombang dengan kekuatan maksimum.
-Poin B mengindikasi daerah gelombang dengan kekuatan terendah.
Gelombang elektromagnetik merambat terus menerus melewati mekanisme dalam dan mengantarkan energi dalam tiap rambatannya.
Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang hampa, karena gelombang elektromagnetik tak memerlukan medium dalam rambatanya.

Ø Cahaya

Dengan pemahamannya tentang hubungan elektromagnetik dengan cahaya, Maxwell memberikan sebuah pemikiran penting tentang hal tersebut. Kecepatan cahaya  sangatlah penting dalam ilmu pengetahuan, dan diberi simbol c. Nilai c adalah 3×105 km/detik. C merupakan ketetapan perhitungan yang mulak.
Hubungan antara kecepatan, panjang gelombang dan frekuensi gelombang cahaya.
Panjang gelombang × frekuensi = c (3×105 km/detik)

Ø Energi Gelombang Elektromagnetik
Hanya dibutuhkan sedikit energi untuk menghasilkan sebuah gelombang elektromegnetik.  Energi dan frekuensi berbanding terbalik dengan panjang gelombang.
Warna memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda, warna merah memiliki  panjang gelombang paling besar (700 nanometers), sedangkan violet memiliki panjang gelombang paling rendah(440 nanometers).

Ø Efek Dopler

Nama Dopler pada efek dopler diadaptasi dari nama seorang ilmuwan yang memilki pemahaman dan merancang sebuah pemikiran entang gambaran frekuensi yang dihasilkan sebuah gelombang hingga frekuensi tersebut dapat didengar oleh manusia. Ilmuwan tersebut adalah Cristian Johann Doppler( 1803-1853).
Effek doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang dari sebuah sumber gelombang yang diterima oleh pengamat, jika sumber suara/gelombang tersebut bergerak relatif terhadap pengamat/pendengar. Untuk gelombang yang umum dijumpai, seperti gelombang suara yang menjalar dalam medium udara, perhitungan dari perubahan frekuensi ini, memerlukan kecepatan pengamat dan kecepatan sumber relatif terhadap medium di mana gelombang itu disalurkan.
Efek Doppler total, f, dapat merupakan hasil superposisi dari gerakan sumber dan/atau gerakan pengamat, sesuai dengan rumusan berikut:
Description: f = \left( \frac{v + v_r}{v + v_{s}} \right) f_0 \,
di mana
Description: v \;adalah kecepatan gelombang dalam medium
Description: v_{s} \,adalah kecepatan sumber gelombang relatif terhadap medium; positif jika pengamat mendekati sumber gelombang/suara.
Description: v_{r} \,adalah kecepatan pengamat (receiver) relatif terhadap medium; positif jika sumber menjauhi pengamat.
                                                                       
Ø Spektrum Elektromagnetik

Adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan (lihat juga tabel dan awalan SI):
  • Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi, hasilnya kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz
  • Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz
  • Panjang gelombang dikalikan dengan energi per foton adalah 1.24 μeVm
Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (λ ≥ 0,5 mm). Istilah "spektrum optik" juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 - 700 nm)[1].
Description: figure 6-12

Ø Jenis Spektrum Elektomagnetik :

1.       Gelombang Radio
Gelombang radio ditemukan oleh Hertz ( 1857- 1894 ). Gelombang Radio memilki pang gelombang yang panjang akan tetapi frekuensi gelombangnya paling kecil. Sinyal suara tidak dapat langsung dipancarkan karena sinyal suara bukan gelombang elektromagnetik. Jika sinyal suara tersebut diubah menjadi gelombang elektromagnetik sekalipun, berapa panjang antena yang dibutuhkan. Untuk dapat mengirimkan sinyal suara dengan lebih mudah, sinyal suara tersebut terlebih dahulu ditumpangkan pada sinyal radio dengan frekuensi yang lebih tinggi dari sinyal suara tersebut. Metode untuk menumpangkan sinyal suara pada sinyal radio disebut modulasi. Modulasi yang sering dipakai radio adalah modulasi amplitudo (AM – amplitude modulation) dan modulasi frekuensi (FM – frequency modulation)

Beda utama antara gelombang AM dengan FM adalah cara memodulasi suaranya. Gelombang FM mempunyai range tambahan sebesar plus 455 KHz. Jadi, jika ada frekuensi radio 88.00 FM, sebenarnya dia menggunakan frekuensi 88.00 MHz + 455 KHz. Mengapa ada tambahan 455 KHz? Nah, gelombang FM itu memodulasi suara secara digital. Jadi, gelombang suara audio itu dicacah secara digital sesuai frekuensi audio (batas ambang telinga antara 6 Hz - 20 KHz). Setelah dicacah secara digital (tambahan 455 KHz tadi, sebagai digital audio buffer), sinyal digital tsb. di-mix dengan gelombang radio (carrier) yang berfrekuensi 88.0 MHz tadi, kemudian dilempar ke udara terbuka. Bagian yang penting dari sistem pemancar FM adalah antena, saluran transmisi, dan pemancar itu sendiri.

2.       Gelombang Mikro,
memilki panjang gelombang antara 1 meter- 1 millimeter. Dengan panjang tersebut, gelombang mikro dapat menembus hingga ke atmospher. Gelombang mikro dapat diserap oleh batuan dan bahan bangunan. Gelomabang ini digunakan untuk pemancar sinyal broadcast dari satelit ke bumi. Karakteristik penyebaran dan penyerapan yang terdapat pada gelombang mikro, membuat gelombang ini cocok digunakan sebagai aircfaft radar.

3.       Infrared,
memiliki panjang gelombang antara 1mm-1µ.
Sinar Infrared dapat dirasakan sebagai radiasi panas. Kulit kita, dapat menyerap sinar infrared. Contohnya ketika kita sedang memasak dengan menggunakan peralatatan elektronik. Sinar infrared dapat digunakan sebagai pendeteksi kebocoran panas pada rumah dan bangunan. Infrared dapat digunakan sebagai monitor gunung berapi.

4.       Cahaya Tampak
Pelangi terdiri dari cahaya tampak. Cahaya tampak memilki panjang gelombang antara 400nm-750nm. Dinamakan spektrum tampak, karena spektrum elektromagnetik ini dapat dilihat oleh mata kita.
Mata kita dapat membedakan berbagai macam warna. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik; mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm (atau dalam frekuensi 790-400 terahertz). Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah hijau dari spektrum optik. Warna pencampuran seperti pink atau ungu, tidak terdapat dalam spektrum ini karena warna-warna tersebut hanya akan didapatkan dengan mencampurkan beberapa panjang gelombang. 

§  Warna-warna di dalam spektrum

Meskipun spektrum optik adalah spektrum yang kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya, tabel berikut memberikan batas kira-kira untuk warna-warna spektrum :
ungu
380-450 nm

biru
450-495 nm

hijau
495-570 nm

kuning
570-590 nm

jingga
590-620 nm

merah
620-750 nm

pink
1000-000 nm


5.       Sinar Ultraviolet
Memiliki panjang gelombang 400nm-100nm, energi yang dihasilkan dari spektru ini sangatlah besar. Penghasil sinar Ultraviolet adalah matahari, sinar ultraviolet dapat merusak kulit manusia.

6.       Sinar-X
Memiliki panjang gelombang antara 100 nm-0,1 nm
Kegunaan sinar-X :
-          Mengetahui kecacatan dalam struktur binaan atau bahagian-bahagian dalam mesin dan enjin.
-          menyiasati rekahan dalam paip logam, dinding konkrit dan dandang tekanan tinggi.
-          memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah.
-          Sinar-X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-atom dalam suatu bahan hablur.
-          Sinar-X digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf. Sinar-X Gambar foto sinar-X digunakan untuk melacak kecacatan tulang, melacak tulang yang patah dan menyiasat keadaan organ-organ dalam badan, disebut juga rontgen.
-          Kaedah ini dikenal sebagai radioterapi.

7.       Sinar Gama
Memilki panjang gelombang kurang dari 0,1 nm. Memiliki energi terbesar dalam spektrum elektromagnetik.
Kegunaan sinar gama :

-          Sumber tenaga nuklir
-          Dalam bidang astronomy,
-          Memandulkan serangga perusak tanaman seperti lalat buah.
-          Menyembuhkan suatu penyakit.

1 comments:

PAMBIWARA mengatakan...

blog good

www.pambiwara.co.cc

Poskan Komentar