Artikel Gelombang Dan optik

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

PENDAHULUAN

Terima kasih
Cristian Huygens dan Thomas Young yang telah menyatakan bahwa cahaya adalah
sebagai gelombang. Berkat pernyataan tersebut kita bisa membedakan jenis
gelombang berdasarkan media perantaranya yaitu: gelombang mekanik dan gelombang
elektromagnetik. Gelombang permukaan air dan gelombang pada tali merupakan
contoh gelombang mekanik .
Seperti apakah gelombang
elektromagnetik, apa contoh gelombang elektromagnetik itu?
Gelombang elektromagnetik
sebenarnya selalu ada disekitar kita, salah satu contohnya adalah sinar
matahari, gelombang ini tidak memerlukan medium perantara dalam perambatannya.
Contoh lain adalah gelombang radio. Tetapi spektrum gelombang elektromagnetik
masih terdiri dari berbagai jenis gelombang lainnya, yang dibedakan berdasarkan
frekuensi atau panjang gelombangnya. Untuk itu disini kita akan mempelajari
tentang rentang spectrum gelombang elektromagnetik, karakteristik khusus
masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spectrum dan contoh dan
penerapan masing-masing gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.

EKSPLORASI
Bagaimana gelombang elektromagnetik
itu dapat dibangkitkan?
Untuk menjawab pertanyaan itu guru
melakukan demonstrasi sebagai berikut :
Ada dua buah penghantar yang difungsikan
sebagai sebuah antena, kedua batang dihubungkan oleh saklar ke kutub yang
berlawanan pada suatu baterai. Pada saat saklar ditutup, batang atas bermuatan
positif dan batang bawah bermuatan negatif. Medan listrik akan terbentuk seperti yang ditunjukkan
oleh garis-garis pada gambar dibawah:
Pada saat SMP kamu telah
mempelajari bahwa arus listrik adalah aliran muatan listrik positif pada suatu
penghantar. Muatan listrik mengalir karena ada perbedaan tegangan. Baterai merupakan
sumber tegangan yang menyebabkan timbulnya beda tegangan. Dengan adanya arus
listrik, disekitar antena akan muncul medan
magnet. Jadi bisa dikatakan suatu perubahan medan
listrik akan membangkitkan medan
magnetik. Untuk lebih memahami demonstrasi tersebut kita melakukan kegiatan
yaitu bekerja secara kelompok untuk mendiskusikan tentang karakteristik
gelombang elektromagnetik dan contoh penerapan gelombang elektromagnetik dalam
kehidupan sehari-hari.
Kegiatan I
Siswa berkelompok untuk berdiskusi
sesuai dengan LKS yang telah disediakan.
Dari pengamatan yang anda peroleh
pada kegiatan demonstrasi tadi dan dari literature yang anda peroleh sebutkan
karakteristik khusus dari gelombang elektromagnetik !

EKSPLANASI

Jika perubahan medan magnetik sinusoida maka dibangkitkan medan listrik yang juga
berubah secara sinusoida. Selanjutnya perubahan medan
listrik secara sinusoida ini membangkitkan medan magnetik yang berubah secara sinusoida.
Demikian seterusnya terjadi proses berantai pembentukan medan
listrik dan medan
magnetik yang merambat ke segala arah. Merambatnya medan
listrik dan medan medan magnet ke segala arah inilah yang
disebut gelombang elektomagnetik. Jika perambatan medan
listrik dan medan magnetik pada satu arah saja
maka lukisan perubahan medan listrik E dan
perubahan medan
magnetik B yang menghasilkan gelombang elektromagnetik yang ditunjukkan oleh
gambar dibawah. Medan listrik dan medan magnetik selalu
saling tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
Oleh karena itu gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal.

Menghitung cepat rambat gelombang elektromagnetik.
Selain mengemukakan hipotesa
tentang terjadinya gelombang elektromagnetik Maxwell juga berhasil menghitung
cepat rambat gelombang elektromagnetik. Persamaan yang berhasil diturunkannya
untuk menghitung cepat rambat gelombang elektromagnetik adalah: maka diperoleh

Hasil hitungan cepat rambat
gelombang elektromagnetik dalam vakum c oleh maxwell ini tepat sama dengan
cepat rambat yang telah diukur untuk gelombang cahaya dalam vakum. Hasil ini
tidak tepat jika dinyatakan terjadi secara kebetulan, sehingga maxwell
menyimpulkan bahwa cahaya termasuk salah satu spektrum dari gelombang
elektromagnetik.

Ciri-ciri gelombang elektromagnetik
Dari uraian tersebut diatas dapat
disimpulkan beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:

• perubahan medan
  listrik dan medan magnetik terjadi pada
  saat yang bersamaan, sehingga kedua medan
  memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat
  yang sama.
  
• arah medan listrik dan
  medan
  magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat
  gelombang.
  
• dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang
  elektromagnetik merupakan gelombang transversal.
  
• seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang
  elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi,
  dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk
  gelombang transversal.
  
• cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya
  bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditmpuhnya.
  Cepat rambat gelombang elektromagnetik dalam vakum merupakan suatu tetapan
  umum dan nilainya adala
  

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Gelombang
elektromagnetik mempunyai rentang frekuensi yang sangat besar. Gelombang elektromagnetik dikelompokkan
berdasarkan frekuensi ini dinamakan spektrum gelombang elektromagnetik. Cahaya
tampak adalah salah satu contoh spektrum gelombang elektromagnetik. Frekuensi
cahaya mulai dari 4,0 X 10¹⁴ Hz untuk cahaya merah sampai dengan 7,9
X 10¹⁴ Hz untuk cahaya violet (ungu). Gambar di bawah menunjukkan
urut urutan frekuensi menaik dari frekuensi rendah yang digunakan dalam
komunikasi radio sampai dengan frekuensi tinggi yang diperoleh pada sinar-X dan
sinar gamma.