materi gelombang elektromagnetik

RINGKASAN MATERI “GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK” (IPA FISIKA KELAS X SEMESTER 2 (GENAP) BAB IV))




A.      Penemuan Gelombang Elektromagnetik
1.    Teori Newton: “Sumber cahaya menembakkan sejumlah partikel ke segala arah. Partikel-partikel itu tdk bermassa hingga tdk dipengaruhi oleh gravitasi.”
Sesuai Hukum I Newton, partikel-partikel cahaya ini akan bergerak GLB, dan ketika cahaya menumbuk sebuah penghalang tak tembus cahaya, maka suatu bayangan tajam akan dibentuk pada penghalang itu. 
2.    Thomas Young pd thn 1804 berhasil mendemonstrasikan interferensi cahaya, yaitu fenomena di mana 2 sumber cahaya koheren yg dihasilkan oleh celah ganda membentuk pita terang dan pita gelap secara bergantian pd layar.
Fenomena interferensi cahaya tdk dpt diterangkan oleh teori Newton.
3.    Augustin Fresnel dapat memberikan teori matematika tentang Interferensi dan difraksi cahaya. Lalu Fresnel dan Young mengajukan teori ‘gelombang transversal cahaya’ (cahaya dianggap membutuhkan medium yg disebut ‘ether’). Teori ini menyulitkan para ilmuwan.
4.     James Clerk Maxwell mengajukan ‘teori gelombang elektromagnetik’: “Perubahan medan listrik menginduksikan medan magnetic yg juga berubah-ubah, lalu dari flux magnetic ini timbul medan listrik yg berubah-ubah, dan seterusnya. Gelombang elektromagnetik dihasilkan oleh proses berantai pembentukan medan listrik dan medan magnetic yg merambat ke segala arah.”
 5.   Karena medan listrik dan medan magnetic selalu saling tegak lurus (), dan keduanya tegak lurus () thp arah rambat gelombang, maka dapat disimpulkan bahwa gelombang elektromagnetik itu transversal.
6.        Persamaan Maxwell:       maka diperoleh
Kecepatan cahaya merambat = 3x108 m/s.
= 4x 10-7 Wb A-1 m-1  (permeabilitas vakum)
= 8,85418x10-12 C2 N-1 m-2 (permittivitas vakum)
7.       Heinrich Hertz membuktikan kebenaran teori Maxwell pd thn 1888.
8.       Spektrum gelombang elektromagnetik:
·         Frekuensi terrendah (panjang gelombang terbesar) yaitu gelombang radio dan TV (104m)
·         Frekuensi tertinggi (panjang gelombang terkecil) yaitu sinar gamma (10-13m).
·         λ cahaya tampak à mulai 4 x 10-7m (violet) sampai 7 x 10-7m (merah)
9.       Persamaan dasar gelombang:  c = λ.f

B.       Karakteristik & Penerapan Gelombang Elektromagnetik
10.    Gelombang radio & TV > 30 kHz. Gelombang ini dibangkitkan oleh osilator yg dipancarkan dari antenna pemancar dan diterima oleh antenna penerima. Tinggi rendah antenna menentukan luas daerah yg tercakup.
Ukuran pemancar dapat sangat kecil, dan ukuran penerima bisa sangat besar (hingga 400m) untuk mendeteksi gelombang radio yg sangat kecil.
λ dan f Gelombang radio &TV : 1500 m, 30-300 kHz (LF/LW); 300m , 300 kHz- 3 MHz (MF/MW) ; 30m, 3-30 MHz (HF/SW); 3m, 30-300 MHz (VHF/VSW); 30 cm, 0,3-3 GHz (UHF/USW); 3 cm, >3 GHz (SHF/Microwaves).
11.  Gelombang AM jangkauannya lebih jauh (tapi rendah kualitas suaranya), sedangkan FM jangkauan pendek (tapi kualitas suara bagus).
12.    Jika gelombang mikro diserap maka muncul efek pemanasan, prinsip ini diterapkan pd microwave.
RADAR (Radio Detection and Ranging) juga menggunakan gelombang  mikro (f sekitar 1010Hz), dan memanfaatkan sifat pemantulan gelombang. Jadi antenna radar berfungsi memancarkan dan menerima.
Radar juga tdk terpengaruh cuaca buruk.
Rangkaian TV juga menggunakan gelombang mikro.
13.  Radiasi Inframerah (1011 - 1014Hz ; 10-6 – 10-3 m), tidak terlihat namun terdeteksi oleh miliamperemeter. Dihasilkan oleh electron-elektron yg bergetar akibat pemanasan. Dengan pelat-pelat potret yg peka thp inframerah, satelit dapat mengamati tumbuh-tumbuhan yg tumbuh dgn rinci karena stiap jenis tumbuhan memancarkan jumlah & frekuensi inframerah yg berbeda. Selain itu, inframerah dari tubuh organism dpt diterima oleh foto thermogram untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker.
Spektroskopi Inframerah dpt digunakan untuk mempelajari struktur molekul.
Energi inframerah dpt menyembuhkan cacar & encok.
Remote Control adalah unit untuk komunikasi dng peralatan listrik memakai sinar inframerah dari LED. Prinsip ini juga dipakai pd alarm pendeteksi pencuri.
Pengering Cepat di tempat pengecatan mobil memanfaatkan pantulan inframerah (penguat panas).
14.    Cahaya tampak yaitu cahaya yg kita pakai untuk penerangan sehari-hari (dikenal oleh retina mata).

Contoh lain: Sinar laser digunakan di bidang telekomunikasi dan kedokteran (dgn serat optic).
15.    Sinar ultraviolet, UV (1015 - 1016Hz ; 10-8 – 10-7 m) dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Energinya = energy untuk reaksi kimia, maka dipakai utk memendarkan barium platina sianida dan meng hitamkan pelat foto berlapis perak bromide.
UV dari matahari mengaktifkan provit D dalam tubuh kita utk pertumbuhan tulang, juga dpt sterilisasi (membunuh) bakteri & virus di ruang operasi/bedah.
Molekul Ozon (O3 ) di atmosfer menyerap UV matahari yg berlebih agar tdk berbahaya bagi organism.
Di bank UV digunakan utk mendeteksi tandatangan.
16.  Sinar X (1016 – 1020Hz ; 10-10 – 10-6 m) memiliki daya tembus kuat (menembus almunium tebal 1 cm), tapi besi beberapa millimeter tdk tertembus.
Ditemukan oleh Wilhelm K. Rontgen pd Nov thn 1895.
Dihasilkan dari  pancaran electron berkecepatan tinggi yg ditumbukkan pd logam.
Sinar ini mudah menembus daging tapi sulit menembus tulang, dan menghitamkan pelat potret, maka sinar ini digunakan untuk memotret bagian dalam tubuh organism. Tapi tdk boleh lama.
Menentukan letak-letak atom dalam Kristal akibat gejala interferensi sinar X digunakan untuk Analisis struktur bahan.
Dalam industry sinar X digunakan utk memeriksa cacat benda di bagian dalamnya (misal ‘crack’). Di bandara pemeriksaan barang juga menggunakan sinar X.
17.  Sinar gamma (1020 – 1025Hz ; 10-15 – 10-10 m) sangat besar daya tembusnya (menembus pelat besi yg tebalnya beberapa cm). Jika dikontrol dapat digunakan untuk membunuh sel kanker dan tumor serta mensterilkan alat-alat di rumah sakit. Dalam industry juga dpt mendeteksi kecacatan benda atau bahan.

0 komentar:

Posting Komentar