Gelombang Elektromagnetik [Terlengkap] : Pengertian, Jenis, Ciri-Ciri, Rumus dan Contoh Soal

Posted on

Pernahkah kalian bertanya-tanya kenapa microwave bisa digunakan untuk memanaskan makanan? Hal ini dikarenakan adanya gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh microwave itu sendiri. Microwave akan memancarkan gelombang elektromagnetik pada makanan sehingga membuat makanan bisa panas. Selain microwave, televisi, radio dan smartphone juga menggunakan gelombang elektromagnetik. Lalu apa itu gelombang elektromagnetik?

Untuk lebih jelasnya berikut ini akan kami jelaskan secara rinci tentang gelombang elektromagnetik, pengertian, teori, prinsip, rumus dan contoh soal gelombang elektromagnetik lengkap dengan pembahasannya.

Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang memancar tanpa melalui media rambat yang memuat energi listrik dan magnet (elektromagnetik). Karena tidak membutuhkan media perambatan, maka  gelombang elektromagnetik sering disebut dengan radiasi elektromagnetik.

Energi elektromagnetik merambat melalui beberapa karakter yang meliputi panjang gelombang, kecepatan, frekuensi dan amplitudo.

Energi elektromagnetik dipancarkan pada level yang berbeda, yaitu semakin tinggi level energi maka semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, namun frekuensi yang dihasilkan akan semakin tinggi.

Baca Juga : Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Teori Gelombang Elektromagnetik

Teori gelombang elektromagnetik pertama kali dikemukakan pada tahun 1873 oleh James Clerk Maxwell. Berdasarkan hasil penelitian antara 1861-1865, Maxwell mengemukakan teori dinamika medan elektromagnetik (A dynamical theory of the electromagnetic field).

Beberapa teori Maxwell tentang gelombang elektromagnetik yaitu Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet dan Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik.

Selain itu, teori gelombang elektromagnetik juga didukung oleh beberapa ilmuwan lainnya seperti:

Heinrich Rudolph Hertz ilmuwan asal Jerman, membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal, hal tersebut sesuai dengan kenyataan bahwa cahaya dapat menunjukkan gejala polarisasi.

Peter Zeeman ilmuwan asal Belanda, menyatakan bahwa medan magnet yang sangat kuat dapat berpengaruh terhadap berkas cahaya.

Percobaan Stark, ilmuwan kebangsaan Jerman mengatakan bahwa medan listrik yang sangat kuat dapat mempengaruhi berkas cahaya.

Baca Juga : Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Prinsip Gelombang Elektromagnetik

Munculnya gelombang elektromagnetik merupakan sebagai paduan daya imajinasi dan ketajaman akal pikiran yang berlandaskan keyakinan dan kerapian aturan-aturan alam.

Berikut ini tiga aturan gejala kelistrikan berdasarkan hasil percobaan dari gelombang elektromagnetik yaitu:

  • Hukum Coulomb: Muatan listrik menghasilkan medan listrik yang kuat.
  • Hukum Faraday: Perubahan medan magnet (B) menimbulkan medan listrik (E).
  • Hukum Biot-Savart: Aliran muatan (arus) listrik menghasilkan medan magnet disekitarnya.

Sifat Gelombang Elektromagnetik

Pada dasarnya gelombang elektromagnetik memiliki bentuk yang hampir sama dengan gelombang transversal pada umumnya. Hanya saja pada gelombang elektromagnetik terdapat muatan energi listrik dan magnetik yang pada medan listrik (E) selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) yang pada E dan B menuju arah gelombang.

Bentuk gelombang elektromagnetik membawa muatan energi elektromagnetik tanpa menggunakan media rambat.

Berikut ini beberapa sifat gelombang elektromagnetik, antara lain:

  • Gelombang elektromagnetik tidak membutuhkan media rambat
  • Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal dan memiliki sifat yang sama dengan gelombang transversal
  • Gelombang elektromagenetik tidak membawa Massa, namun membawa Energi
  • Energi yang dibawa sebanding dengan besar frekuensi gelombang
  • Medan listrik (E) selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) dan sefase
  • Gelombang elektromagnetik memiliki momentum

Baca Juga : Materi Hukum Pascal

Ciri Ciri Gelombang Elektromagnetik

Berikut ini ciri-ciri gelombang elektromagnetik, antara lain:

  • Arah medan magnet dan medan listrik saling tegak lurus.
  • Perubahan pada medan magnet dan medan listrik terjadi pada waktu bersamaan.
  • Kuat medan magnet dan medan listrik besarnya berbanding lurus satu dengan lainnya atau berdasarkan hubungan E = c.B
  • Arah perambatan gelombang elektromagnetik selalu tegak lurus dengan arah medan listrik dan medan magnet.
  • Gelombang elektromagnetik dapat merambat ke ruang hampa.
  • Gelombang elektromagnetik dapat merambat dengan laju yang hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnet medium.
  • Gelombang elektromagnetik sama dengan gelombang transversal
  • Gelombang elektromagnetik dapat mengalami proses pemantulan, pembiasan, polarisasi, interferensi dan difraksi.
  • Laju rambat gelombang elektromagnetik pada ruang hampa adalah tetapan umum dan nilainya c=3x108m/s.

Baca Juga : Pengertian Hukum Hooke

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik adalah susunan seluruh bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya.

Gelombang elektromagnetik meliputi cahaya, sinar X, mikro gelombang, gelombang radio, sinar gamma dan lainnya. Dari beberapa gelombang elektromagnetik tersebut yang membedakan hanya pada panjang gelombang dan frekuensinya.

Pada gambar diatas, jenis spektrum elektromagnetik yang paling umum berhubungan dengan berbagai interval frekuensi dan panjang gelombang. Interval tersebut sering tidak dijelaskan secara benar dan kadang menjadi tumpang tindih.

Contoh: gelombang elektromagnetik sekitar 0,1nm biasanya disebut sinar X. Namun jika gelombang dari radioaktivitas nuklir disebut dengan sinar gamma.

Perlu diketahui bahwa mata manusia peka terhadap radiasi atau gelombang elektromagnetik sekitar 400-500 nm (nanometer), atau disebut dengan cahaya tampak.

Gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya sedikit kurang dari gelombang cahaya tampak disebut sinar ultraviolet yang berasal dari matahari.

Sedangkan gelombang dengan panjang gelombang sedikit lebih panjang dari gelombang cahaya tampak disebut dengan gelombang inframerah.

Maka dapat disimpulkan bahwa tidak ada batas panjang gelombang elektromagnetik atau seluruh panjang (frekuensi) secara teoritis.

Baca Juga : Cabang Ilmu Fisika 

Jenis Gelombang Elektromagnetik

Gelombang Elektromagnetik dibagi menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu gelombang radio, gelombang mikro dan gelombang inframerah. Berikut penjelasannya:

Gelombang Radio

Gelombang radio merupakan salah satu bentuk radiasi elektromagnetik yang terbentuk saat objek bermuatan listrik dari gelombang osilator di modulasi dengan gelombang audio pada frekuensi yang ada dalam frekuensi gelomabng radio (RF) pada spektrum elektromagnetik.

Gelombang Mikro (Micro Wave)

Gelombang mikro adalah gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi sangat tinggi atau Super High Frequency yaitu diatas 3 GHz (3×109 Hz).

Ketika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut. Pada saat makanan menyerap radiasi gelombang mikro maka akan membuat makanan tersebut menjadi panas.

Selain itu, gelombang mikro juga dimanfaatkan pada radar untuk mencari dan menentukan jejak suatu benda dengan gelombang mikro dengan frekuensi sekitar 1010 Hz.

Gelombang Inframerah (Infra Red)

Inframerah merupakan radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak dan lebih pendek dari radiasi gelombang radio.

Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga order dan memiliki sebuah gelombang antara 700nm hingga 1 mm.

Contoh Gelombang Elektromagnetik

1. Gelombang Radio

Pemanfaatan gelombang radio digunakn untuk mentransmisikan sinyal pada jarak yang sangat jauh, misalnya gelombang radio digunakan pada stasiun tv, radio atau lainnya untuk mentransmisikan sinyal komunikasi. Gelombang radio juga digunakan oleh radar untuk pencitraan satelit bumi dalam pembuatan peta 3 dimensi.

2. Gelombang Mikro

Gelombang mikro memiliki panjang gelombang yang berorde beberapa centimeter dan frekuensi mendekati frekuensi resonansi alami molekul air dalam zat padat dan cair.

Saat gelombang mikro diserap oleh benda, maka pada benda tersebut akan muncul efek pemanasan.

Contoh pemanfaatan gelombang mikro pada mikrowave (oven) dan pesawat radar.

3. Sinar Inframerah

Sinar inframerah tidak bisa dilihat namun sinyal dapat terdeteksi diatas spectrum cahaya merah yang biasanya digunakan untuk memindahkan satu bentuk energi yang tidak terlalu besar.

Contoh pemanfaatan inframerah biasanya pada remote control untuk mentransmisi data dalam bentuk energi.

4. Cahaya Tampak

Cahaya tampak memiliki spektrum elektromagnetik yang bisa terdeteksi melalui mata manusia. Contoh pemanfaatannya seperti penggunaan laser pada serta optik di bidang kedokteran atau telekomunikasi.

5. Sinar Ultraviolet

Matahari merupakan sumber utama pemancar sinar ultraviolet.

6. Sinar X

Biasanya sinar X digunakan dalam bidang kedokteran seperti untuk menerawang organ tubuh manusia atau juga dimanfaatkan untuk menganalisis struktur kristal.

7. Sinar Gamma

Sinar gamma memiliki kandungan frekuensi paling tinggi dan daya tembus paling besar. Salah satu pemanfaatan sinar gamma yaitu untuk mensterilkan peralatan medis.

Bahaya Pemanfaatan Gelombang Elektromagnetik

Berikut ini dampak atau bahaya yang ditimbulkan akibat pemanfaatan gelombang elektromagnetik, antara lain:

  • Pulsa microwave menimbulkan efek stress pada kimia syaraf otak.
  • Radiasi ponsel dapat merusak gelombang otak sehingga dapat menyebabka sakit pada kepala, pusing, kelelahan hingga hilang memori. Selain itu, radiasi ponsel juga menjadi salah satu penyebab terjadinya kanker otak.
  • Dampak penggunaan Wifi akibat radiasi elektromagnetik juga menyebabkan munculnya beberapa keluhan seperti nyeri di telinga, kepala, tenggorokan, dan beberapa bagian tubuh lainnya yang berada didekat peralatan elektronik atau menara pemancar.

Rumus Gelombang ElektroMagnetik

Contoh Soal Gelombang Elektromagnetik

Sebuah gelombang elektromagentik dalam suatu medium memiliki kelajuan 2,8 x 108 m/s. Jika permitivitas medium 12,76 x 10–7 wb/Am, tentukan permeabilitas medium tersebut.

Jawaban:
Diketahui:
c = 2,8 x 108 m/s,
ε = 12,76 x 10–7 wb/Am.
Ditanya: Permeabilitas medium?

Dijawab:
Dengan persamaan Maxwell, maka didapatkan:

Demikian artikel mengenai Materi Gelombang Elektromagnetik . Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan anda mengenai pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.