Fisika 12

Gelombang Elektromagnetik

GuruOnlinee.com – Halo sobat cerdas, dalam artikel ini kita akan membahas tentang Gelombang Elektromgnetik. Apa sih itu Gelombang Elektromagnetik? Apa isi Hipotesis Maxwell? Apa saja sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik? Apa itu spektrum cahaya? Untuk mengetahuinya, yuk simak penjelasan berikut!

A. Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat melalui ruang hampa (vakum) yang membawa muatan energi listrik dan magnet (elektromagnetik). Tidak sama seperti gelombang lainnya yang hanya bisa merambat pada medium tertentu, seperti gelombang bunyi dan gelombang mekanik lainnya. Oleh karena itu gelombang elektromagnetik tidak memerlukan media perambatan, gelombang ini sering juga disebut sebagai radiasi eletromagnetik.

Gelombang elektromagentik terdiri dari medan listrik E dan medan magnetik B yang saling tegak lurus dan bergerak bersama-sama dalam arah yang sama. Perhatikan gambar berikut:

Sumber: D.C. Giancoli

Energi elektromagnetik merambat dalam bentuk gelombang dengan beberapa variabel yang dapat diukur, seperti: panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan. Panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Hubungan antara panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan dapat dilihat pada rumus berikut:

Keterangan :

c : Kecepatan cahaya ( 3 x 10⁸ m/s)

λ : Panjang gelombang (m)

f : Frekuensi (Hz)

B. Hipotesis Maxwell

James Clerk Maxwell mengungkapkan teorinya bahwa tegangan bolak-balik menghasilkan muatan yang bergetar yang mengalami percepatan, muatan yang dipercepat tersebut menghasilkan gelombang elektromagnetik. Selain teori tentang terbentuknya gelombang elektromagnetik, ia juga mengemukakan prinsip elektromagnetik. Berikut prinsip tersebut:

Arus listrik pada suatu konduktor menimbulkan medan listrik yang arahnya mengelilingi konduktor tersebut (hukum Ampere)
Konduktor yang bergerak memotong medan magnetik menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung konduktor tersebut.
Perubahan fluks magnetik yang menembus bidang kumparan kawat menimbulkan arus induksi (hukum Faraday)
Perubahan fluks listrik menimbulkan medan magnet (hukum Maxwell)

Keempat prinsip diatas diungkapkan ke dalam 4 persamaan dasar. Melalui persamaan tersebut, Maxwell menurunkan cepat rambat gelombang elektromagnetik c, yaitu:

keterangan:

µ_o : permeabilitas vakum (4π x 10^-7 Wb/A m)

ε_o : permitivitas vakum (8,85 x 10^-7 C²/N m²)

c : Kecepatan cahaya (3 ×10⁸ m/s)

Perhitungan yang dilakukan Maxwell menghasilkan besar nilai kecepatan rambat gelombang elektromagnetik, yaitu 3×10⁸ m/s, hasil tersebut sama dengan kecepatan rambat cahaya dalam ruang hampa. Oleh karena itu Maxwell berkesimpulan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik.

C. Sifat Gelombang Elektromagnetik

Berikut sifat-sifat dari gelombang elektromagnetik:

Tidak memerlukan media rambat.
Termasuk gelombang transversal dan memiliki sifat yang sama seperti gelombang transversal.
Tidak membawa massa, namun membawa energi.
Enegi yang dibawa sebanding dengan besar frekuensi gelombang.
Medan listrik (E) selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) dan sefase.
Memiliki momentum.
Dibagi menjadi beberapa jenis tergantung frekuensinya (atau panjang gelombangnya).

D. Spektrum Cahaya

Spektrum gelombang elektromagnetik adalah daftar yang menunjukkan panjang gelombang atau frekuensi dari berbagai macam gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik terdiri dari berbagai panjang gelombang, mulai dari yang sangat panjang seperti gelombang radio hingga yang sangat pendek seperti sinar gamma. Perhatikan gambar berikut:

Sumber: Serway Jawett.

Spektrum gelombang elektromagnetik dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu:

Gelombang radio, yaitu gelombang yang memiliki panjang gelombang yang sangat panjang, mulai dari sekitar 1 cm hingga 100 km. Contohnya adalah gelombang yang digunakan untuk komunikasi radio dan televisi.
Gelombang mikro, yaitu gelombang memiliki panjang gelombang antara 1 cm hingga 1 mm. Contohnya adalah gelombang yang digunakan untuk komunikasi nirkabel, radar, dan microwave oven.
Inframerah, yaitu gelombang memiliki panjang gelombang antara 1 mm hingga 700 nm. Inframerah dapat terdeteksi sebagai panas yang dirasakan oleh manusia.
Cahaya tampak, yaitu gelombang yang memiliki panjang gelombang antara 700 nm hingga 400 nm. Sinar tampak adalah gelombang yang dapat dilihat oleh mata manusia.
Ultraviolet, yaitu gelombang memiliki panjang gelombang antara 400 nm hingga 10 nm. Ultraviolet dapat menyebabkan kerusakan pada kulit dan mata jika terpapar terlalu lama.
Sinar X, yaitu gelombang yang memiliki panjang gelombang antara 10 nm hingga 0,01 nm. Sinar X dapat menembus bahan-bahan padat dan digunakan dalam bidang radiografi.
Sinar gamma, yaitu gelombang memiliki panjang gelombang yang sangat pendek, kurang dari 0,01 nm. Sinar gamma dapat menyebabkan kerusakan yang serius pada sel-sel tubuh dan biasanya hanya dihasilkan oleh bahan radioaktif.

Demikianlah pembahasan kita terkait Gelombang Elektromagnetik. Terima kasih, semoga bermanfaat.

Untuk memahami fisika lebih dalam, yuk baca berbagai materi fisika SMA pada halaman website ini dengan mengklik: Materi Fisika SMA.