Gelombang Elektromagnetik
a. Teori Maxwell tentang Gelombang Elektromagnetik
Perkembangan teori gelombang elektromagnetik sudah dimulai sejak awal abad 19 oleh Oersted dan Ampere, baru kemudian gagasan medan magnetik oleh Faraday dan disempurnakan oleh Maxwell. Maxwell berpikir bahwa perubahan medan magnetik dapat menimbulkan medan listrik dan perubahan medan listrik akan menimbulkan medan magnetik.
Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnetik B menimbulkan medan listrik E yang arahnya tegak lurus B. Aturan yang diiinginkan Maxwell, perubahan medan listrik E haruslah menghasilkan medan magnetik B yang tegak lurus E.
Pada tahun 1885 hipotesis Maxwell dapat dibuktikan lewat percobaan oleh Hertz, enam tahun setelah Maxwell meninggal dunia.
Dengan menggetarkan sakelar, terjadi getaran listrik pada rangkaian sekunder yang ditandai dengan loncatan bunga api. Pada kawat yang ditekukan sampai ujung-ujungnya sangat berdekatan juga terlihat adanya loncatan bunga api. Ini membuktikan bahwa ada pemindahan energi elektromagnetik dari kumparan Ruhkorff ke potongan kawat yang terpisah sama sekali.
b. Spektrum Gelombang Elektromagnetik
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:
· Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah 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 energy 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].
Berdasarkan atas panjang gelombang atau frekuensi yang dimiliki, rentang spektrum gelombang elektromagnetik selengkapnya terdiri atas frekuensi yang terendah ke frekuensi yang tertinggi, yaitu :
1. Gelombang Radio
2. Gelombang Mikro
3. Radar
4. Sinar Inframerah
5. Cahaya atau sinar tampak
6. Sinar Ultraviolet
7. Sinar X
8. Sinar Gamma
Gelombang elektromagnetik terdiri atas bermacam-macam gelombang yang berbeda frekuensi dan panjang gelombangnya tetapi kecepatan di ruang hampa sama.
1. Gelombang Radio
Gelombang radio memiliki daerah frekuensi antara 30 kHz – 3 kHz. Gelombang ini dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melelui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian-rangkaian elektronik seperti osilator LC, dan digunakan dalam sistem-sistem komunikasi radio. Frekuensi radio menunjuk ke spektrum elektromagnetik di mana gelombang elektromagnetik dapat dihasilkan oleh pemberian arus bolak-balik ke sebuah antena.
2. Gelombang Mikro
Gelombang mikro ini mempunyai panjang gelombang sekitar 10 cm. Gelombang ini juga mudah diserap oleh air, lemak, dan gula, dan sukar diserap oleh molekul-molekul dalam gelas, keramik, kertas, dan beberapa jenis plastik. Prinsip dan sifat ini banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya microwave cooking.
3. Radar
Radar merupakan singkatan dari Radio Detection and Ranging, yang berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda. Radar menggunakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar 1010 Hz.
Oleh karena panjang gelombang yang digunakan cukup pendek (berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang), gelombang ini mudah dipantulkan oleh benda-benda yang cukup besar seperti mobil, pesawat terbang, atau roket. Jika pulsa gelombang yang dikirimkan dipantulkan kembali oleh suatu benda, maka benda tersebut dapat dideteksi keberadaannnya.
4. Sinar Inframerah
Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm.
Sinar infaramerah dihasilkan oleh elektron dalam moleku-molekul yang bergetar karena benda dipanaskan.
5. Cahaya atau sinar tampak
Sinar yang dapat kelihatan oleh mata kita disebut sinar tampak atau cahaya. Sinar tampak berada pada frekuensi yang cukup sempit dengan panjang gelombang antara 10-6 cm – 10-7 cm dengan spektrum warna dari mulai panjang gelombang besar yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan panjang gelombang terpendek adalah warna ungu.
6. Sinar Ultraviolet
Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1.015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombang 10-8 sampai 10-7.
Sinar ultraviolet dihasilakan oleh atom atau molekul dalam nyala listrik dan mempunyai energi kimia, sehingga dapat memendarkan barium platina sianida, menghitamkan pelat foto yang berlapis perak bromida, dan mempunyai daya pembunuh kuman-kuman terutama untuk penyakit kulit.
Dengan menggunakan cara spektroskopi dapat memungkinkan untuk mensterilkan peralatan bedah karena sinar ini dapat membunuh mikroorganisme.
7. Sinar X
Sinar X mempunyai daerah frekuensi antara 1016 Hz sampai 1020 Hz atau dalam daerah panjang gelombang 10-11 m sampai 10-8 m, yang pertama kali ditemukan pada tahun 1895 oleh Wihelm K. Rontgen (1845-1923). Oleh karena panjang gelombangnya sangat pendek, sinar-X mempunai daya tembus sangat besar. Daya tembusnya tergantung pada frekuensi, semakin tinggi frekuensinya semakin besar daya tembusnya.
Sinar X dapat dihasilkan dengan cara menembakkan elektron dalam tabung ruang hampa pada permukaan keping logam.
Pada bidang kedokteran, sinar-X digunakan untuk membuat potret bagian dalam tubuh misalnya untuk melihat bagian tulang yang patah, karena sifatnya dapat menembus daging, namun tertahan oleh tulang.
8. Sinar Gamma
Sinar gamma mempunyai frekuensi dalam daerah antara 1020 Hz- 1025 Hz atau panjang gelombang antara 10-13 sampai 10-11 m. Daya tembusnya merupakan yang terbesar sehingga dapat menembus pelat timbal atau pelat besi yang tebalnya beberapa centimeter. Sinar gamma dihasilkan oleh inti-inti atom yang tidak stabil atau dari sinar-sinar kosmik. Alat pendeteksi sinar gamma adalah pencacah Geiger( Geiger Counter), kamar kabut Wilson, emulsi film, dan pencacah sintilasi.
Jika sinar gamma ini menembus jaringan hidup maka energinya akan diserap dan akan merusak sel-sel. Akan tetapi, sinar gamma juga dapat digunakan untuk membunuh sel kanker.
a. Teori Maxwell tentang Gelombang Elektromagnetik
Perkembangan teori gelombang elektromagnetik sudah dimulai sejak awal abad 19 oleh Oersted dan Ampere, baru kemudian gagasan medan magnetik oleh Faraday dan disempurnakan oleh Maxwell. Maxwell berpikir bahwa perubahan medan magnetik dapat menimbulkan medan listrik dan perubahan medan listrik akan menimbulkan medan magnetik.
Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnetik B menimbulkan medan listrik E yang arahnya tegak lurus B. Aturan yang diiinginkan Maxwell, perubahan medan listrik E haruslah menghasilkan medan magnetik B yang tegak lurus E.
Pada tahun 1885 hipotesis Maxwell dapat dibuktikan lewat percobaan oleh Hertz, enam tahun setelah Maxwell meninggal dunia.
Dengan menggetarkan sakelar, terjadi getaran listrik pada rangkaian sekunder yang ditandai dengan loncatan bunga api. Pada kawat yang ditekukan sampai ujung-ujungnya sangat berdekatan juga terlihat adanya loncatan bunga api. Ini membuktikan bahwa ada pemindahan energi elektromagnetik dari kumparan Ruhkorff ke potongan kawat yang terpisah sama sekali.
b. Spektrum Gelombang Elektromagnetik
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:
· Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah 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 energy 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].
Berdasarkan atas panjang gelombang atau frekuensi yang dimiliki, rentang spektrum gelombang elektromagnetik selengkapnya terdiri atas frekuensi yang terendah ke frekuensi yang tertinggi, yaitu :
1. Gelombang Radio
2. Gelombang Mikro
3. Radar
4. Sinar Inframerah
5. Cahaya atau sinar tampak
6. Sinar Ultraviolet
7. Sinar X
8. Sinar Gamma
Gelombang elektromagnetik terdiri atas bermacam-macam gelombang yang berbeda frekuensi dan panjang gelombangnya tetapi kecepatan di ruang hampa sama.
1. Gelombang Radio
Gelombang radio memiliki daerah frekuensi antara 30 kHz – 3 kHz. Gelombang ini dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melelui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian-rangkaian elektronik seperti osilator LC, dan digunakan dalam sistem-sistem komunikasi radio. Frekuensi radio menunjuk ke spektrum elektromagnetik di mana gelombang elektromagnetik dapat dihasilkan oleh pemberian arus bolak-balik ke sebuah antena.
2. Gelombang Mikro
Gelombang mikro ini mempunyai panjang gelombang sekitar 10 cm. Gelombang ini juga mudah diserap oleh air, lemak, dan gula, dan sukar diserap oleh molekul-molekul dalam gelas, keramik, kertas, dan beberapa jenis plastik. Prinsip dan sifat ini banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya microwave cooking.
3. Radar
Radar merupakan singkatan dari Radio Detection and Ranging, yang berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda. Radar menggunakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar 1010 Hz.
Oleh karena panjang gelombang yang digunakan cukup pendek (berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang), gelombang ini mudah dipantulkan oleh benda-benda yang cukup besar seperti mobil, pesawat terbang, atau roket. Jika pulsa gelombang yang dikirimkan dipantulkan kembali oleh suatu benda, maka benda tersebut dapat dideteksi keberadaannnya.
4. Sinar Inframerah
Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm.
Sinar infaramerah dihasilkan oleh elektron dalam moleku-molekul yang bergetar karena benda dipanaskan.
5. Cahaya atau sinar tampak
Sinar yang dapat kelihatan oleh mata kita disebut sinar tampak atau cahaya. Sinar tampak berada pada frekuensi yang cukup sempit dengan panjang gelombang antara 10-6 cm – 10-7 cm dengan spektrum warna dari mulai panjang gelombang besar yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan panjang gelombang terpendek adalah warna ungu.
6. Sinar Ultraviolet
Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1.015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombang 10-8 sampai 10-7.
Sinar ultraviolet dihasilakan oleh atom atau molekul dalam nyala listrik dan mempunyai energi kimia, sehingga dapat memendarkan barium platina sianida, menghitamkan pelat foto yang berlapis perak bromida, dan mempunyai daya pembunuh kuman-kuman terutama untuk penyakit kulit.
Dengan menggunakan cara spektroskopi dapat memungkinkan untuk mensterilkan peralatan bedah karena sinar ini dapat membunuh mikroorganisme.
7. Sinar X
Sinar X mempunyai daerah frekuensi antara 1016 Hz sampai 1020 Hz atau dalam daerah panjang gelombang 10-11 m sampai 10-8 m, yang pertama kali ditemukan pada tahun 1895 oleh Wihelm K. Rontgen (1845-1923). Oleh karena panjang gelombangnya sangat pendek, sinar-X mempunai daya tembus sangat besar. Daya tembusnya tergantung pada frekuensi, semakin tinggi frekuensinya semakin besar daya tembusnya.
Sinar X dapat dihasilkan dengan cara menembakkan elektron dalam tabung ruang hampa pada permukaan keping logam.
Pada bidang kedokteran, sinar-X digunakan untuk membuat potret bagian dalam tubuh misalnya untuk melihat bagian tulang yang patah, karena sifatnya dapat menembus daging, namun tertahan oleh tulang.
8. Sinar Gamma
Sinar gamma mempunyai frekuensi dalam daerah antara 1020 Hz- 1025 Hz atau panjang gelombang antara 10-13 sampai 10-11 m. Daya tembusnya merupakan yang terbesar sehingga dapat menembus pelat timbal atau pelat besi yang tebalnya beberapa centimeter. Sinar gamma dihasilkan oleh inti-inti atom yang tidak stabil atau dari sinar-sinar kosmik. Alat pendeteksi sinar gamma adalah pencacah Geiger( Geiger Counter), kamar kabut Wilson, emulsi film, dan pencacah sintilasi.
Jika sinar gamma ini menembus jaringan hidup maka energinya akan diserap dan akan merusak sel-sel. Akan tetapi, sinar gamma juga dapat digunakan untuk membunuh sel kanker.
1 komentar:
Bagussss!!!!!
Posting Komentar