Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat tanpa membutuhkan medium. Gelombang elektromagnetik dapat merambat di ruang hampa. Sementara itu, radiasi elektromagnetik merupakan kombinasi medan listrik E dan medan magnet B yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik terdiri atas medan listrik dan medan magnet yang merambat saling tegak lurus.
$$c=\frac{E}{B}$$
Keterangan
c = kelajuan gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa (3 x 10-8 m/s)
E = kuat medan listrik (N/C)
B = Kuat medan magnetik (Tesla)
Spektrum Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik pertama kali dibangkitkan dan dideteksi secara eksperimen oleh Heinrich Hertz pada tahun 1887. Hertz menggunakan peralatan yang memancarkan muatan. Muatan tersebut dibuat bergerak bolak balik dalam waktu yang sangat singkat.
Berdasarkan gambar di atas, spektrum elektromagnetik ini terdiri atas gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, cahaya tampak, sinar ultraviolet, sinar X, dan sinar gamma.
- Gelombang Radio Gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan frekuensi terkecil. Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver)
- Gelombang Mikro Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar 1010 Hz. Sementara panjang gelombangnya sekitar 3 mm. Gelombang mikro ini dimanfaatkan pada pesawat radar (radio detection and ranging), Gelombang radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat. Sebagai contoh, jika gelombang mikro yang dipancarkan radar mengenai benda, gelombang mikro akan memantul kembali ke radar.
- Sinar Inframerah Sinar inframerah mempunyai frekuensi antara 1011 Hz sampai 1014 Hz. Panjang gelombang sinar inframerah lebih besar daripada panjang gelombang sinar tampak. Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik. Di bidang kedokteran, radiasi inframerah diaplikasikan sebagai terapi medis, seperti penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf. Pada bidang militer, terdapat teleskop inframerah yang dapat digunakan untuk melihat di tempat gelap atau berkabut. Hal ini memungkinkan karena sinar inframerah tidak banyak dihamburkan oleh partikel udara. Pada bidang militer, sinar inframerah juga dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan Bumi, meskipun terhalang oleh kabut atau awan. Di bidang elektronika, sinar inframerah dimanfaatkan pada remote control peralatan elektronik seperti televisi dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui reaksi yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED).
Berdasarkan gambar di atas, spektrum elektromagnetik ini terdiri atas gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, cahaya tampak, sinar ultraviolet, sinar X, dan sinar gamma.
- Gelombang Radio Gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan frekuensi terkecil. Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver)
- Gelombang Mikro Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar 1010 Hz. Sementara panjang gelombangnya sekitar 3 mm. Gelombang mikro ini dimanfaatkan pada pesawat radar (radio detection and ranging), Gelombang radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat. Sebagai contoh, jika gelombang mikro yang dipancarkan radar mengenai benda, gelombang mikro akan memantul kembali ke radar.
- Sinar Inframerah Sinar inframerah mempunyai frekuensi antara 1011 Hz sampai 1014 Hz. Panjang gelombang sinar inframerah lebih besar daripada panjang gelombang sinar tampak. Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik. Di bidang kedokteran, radiasi inframerah diaplikasikan sebagai terapi medis, seperti penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf. Pada bidang militer, terdapat teleskop inframerah yang dapat digunakan untuk melihat di tempat gelap atau berkabut. Hal ini memungkinkan karena sinar inframerah tidak banyak dihamburkan oleh partikel udara. Pada bidang militer, sinar inframerah juga dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan Bumi, meskipun terhalang oleh kabut atau awan. Di bidang elektronika, sinar inframerah dimanfaatkan pada remote control peralatan elektronik seperti televisi dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui reaksi yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED).
Sementara itu, sifat-sifat radiasi gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut: 1. Merupakan perambatan getaran medan listrik dan medan magnet yang saling tegaklurus terhadap arah rambatnya. 2. Kecepatannya konstan di ruang hampa, yaitu sebesar 3 × 108 m/s. 3. Tidak dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnet karena tidak 4. Dapat dipantulkan, dibiaskan, interferensi, dan polarisasi. 5. Dapat merambat dalam ruang hampa atau vakum.
- Merupakan gelombang transversal 7. Dapat bersifat sebagai partikel dan memiliki energi yang bergantung pada frekuensi sesuai dengan persamaan
$$\begin{align}& E=h.f \\ & E=h.\frac{c}{\lambda } \\\end{align}$$
Keterangan
E = Energi foton gelombang elektromagnetik (Joule)
h = Tetapan Planck (6,6 x 10-34 Js)
Sumber Radiasi Elektromagnetik
Sebagian besar sumber radiasi elektromagnetik berasal dari Matahari. Namun, ada juga yang dapat dibuat. Berikut ini adalah sumber-sumber radiasi gelombang elektromagnetik
Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Gelombang ini dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver), seperti pada handphone dan radio.
Gelombang mikro dihasilkan oleh Matahari, tabung diode, magnetron, dan sudah ada alat-alat yang dirakit untuk menghasilkan gelombang mikro ini.
Sinar inframerah dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik. Selain itu, dapat juga dihasilkan dari sinar Matahari, permukaan yang panas, dan lampu LED. Sinar inframerah juga dihasilkan dan digunakan pada remote TV.
Cahaya tampak dihasilkan oleh uraian sinar Matahari dan lampu.
Sinar ultraviolet dihasilkan dari atom dan molekul dalam nyala listrik. Sinar ini juga dapat dihasilkan dari reaksi sinar Matahari. Sinar ultraviolet dari Matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang badan untuk menghasilkan vitamin D.
Sinar X dihasilkan dari elektron-elektron yang terletak di bagian dalam kulit atom. Sinar X juga dapat dihasilkan dari elektron dengan kecepatan tinggi yang menumbuk logam. Televisi yang masih menggunakan tabung katode juga dapat menghasilkan sinar X.
Sinar gamma dihasilkan dari radioaktivitas nuklir atau atom-atom yang tidak stabil dalam reaksi inti. Sinar gamma memiliki daya tembus yang sangat kuat, sehingga mampu menembus logam yang memiliki ketebalan beberapa sentimeter. Jika diserap jaringan hidup, sinar gamma akan menyebabkan efek yang serius, seperti mandul dan kanker
Pemanfaatan Radiasi Elektromagnetik Berikut ini adalah beberapa pemanfaatan radiasi gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari
Gelombang Radio
Gelombang radio dimanfaatkan untuk pembicaraan jarak jauh yang tidak menggunakan kawat penghantar. Gelombang ini bertindak sebagai pembawa gelombang audio (suara). Ada dua macam cara untuk membawa gelombang bunyi ke penerima nya, yaitu dengan sistem amplitudo modulasi dan sistem frekuensi modulasi (AM dan FM)
Gelombang Mikro
Gelombang mikro dimanfaatkan sebagai berikut: Pemanas microwave. Komunikasi radar (radio detection and ranging). Menganalisis struktur atomik dan molekul. Mengukur kedalaman laut. Mendeteksi suatu objek. Memandu pendaratan pesawat terbang. Membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta menentukan arah dan posisi yang tepat.
Sinar Inframerah
Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto pancaran inframerah ini disebut termogram. Termogram dapat digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi, dan kanker. Selain itu, sinar inframerah juga memiliki fungsi sebagai berikut: Untuk terapi fisik menyembuhkan penyakit cacar dan encok Untuk fotografi pemetaan sumber daya alam dan mendeteksi taaman yang tumbuh di bumi dengan detail Untuk remote control dan berbagai peralatan elektronik lainnya Untuk mengeringkan cat kendaraan dengan cepat pada industri otmotif Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang dapat digunakan untuk melihat ditempat gelap dan berkabut. Inframerah juga simanfaatkan satelit untuk memfoto permukaan bumi, meskipun dalam keadaan berawan dan berkabut
Cahaya Tampak
Beberapa manfaat cahaya tampak adalah sebagai berikut. Pada bidang telekomunikasi, sinar laser digunakan untuk menyalurkan suara atau sinyal gambar melalui serat optik. Pada bidang kedokteran, sinar laser digunakan untuk mendiagnosis penyakit, pengobatan penyakit, perbaikan suatu cacat, dan pembedahan. Pada bidang industri, sinar laser digunakan untuk pengelasan dan pemotongan lempengan baja.
Sinar Ultraviolet
Sinar ultraviolet dapat dimanfaatkan sebagai berikut. Proses fotosintesis atau asimilasi pada tumbuhan. Membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia. Membunuh kuman penyakit dengan bantuan alat lain. Mensterilkan ruangan operasi rumah sakit berikut instrumeninstrumen pembedahan. Memeriksa keaslian tanda tangan pada dunia perbankan
Sinar X
Sinar X dapat dimanfaatkan sebagai berikut: Memotret organ-organ dalam tubuh seperti tulang, jantung, dan paruparu. Untuk menganalisis struktur bahan atau kristal. Mendeteksi keretakan atau cacat pada logam. Memeriksa barang-barang di bandara atau pelabuhan.
Sinar Gamma
Sinar gamma dapat dimanfaatkan sebagai berikut. Terapi kanker. Sterilisasi peralatan rumah sakit. Sterilisasi bahan makanan kaleng. Pembuatan varietas tanaman unggul tahan penyakit dengan produktivitas tinggi. Mengurangi populasi hama tananaman (serangga)