Mempelajari Konsep Gelombang Elektromagnetik, Sifat, dan Manfaatnya | Fisika Kelas 12

Yuk, kenali konsep gelombang elektromagnetik, sifat, dan manfaatnya secara lengkap di artikel berikut ini! 

—

Halo! Apakah kamu suka mendengarkan radio? Lagu apa yang sering kamu dengar? Kamu tau gak, lagu yang kamu dengar dari radio merupakan penerapan dari gelombang elektromagnetik, lho!

Pernah dengar tentang gelombang ini? Apa sih spektrum gelombang elektromagnetik itu? Apa saja penerapan lain dari gelombang elektromagnetik? Dari pada penasaran, yuk langsung aja simak pembahasannya!

Konsep Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang tidak membutuhkan medium dalam perambatannya. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang melalui beberapa karakter seperti panjang gelombang, amplitudo, frekuensi, dan kecepatan.

Energi elektromagnetik dipancarkan atau dilepaskan pada level yang berbeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, maka semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan akan tetapi semakin tinggi frekuensinya.

Sifat-sifat lainnya yang membedakan gelombang elektromagnetik dengan yang lainnya ialah gelombang elektromagnetik dapat membawa energi dari satu tempat ke tempat lain, dan juga memiliki kecepatan konstan di ruang hampa, yaitu sebesar 3 × 10⁸ m/s. 

Baca juga: Mengenal Transistor, Si Kecil Pendobrak Zaman

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum gelombang elektromagnetik dengan urutan dari panjang gelombang terbesar atau frekuensi terkecil ke panjang gelombang terkecil atau frekuensi terbesar terbagi menjadi 7 macam gelombang, yakni:

1. Gelombang radio: dimanfaatkan untuk mentransmisikan sinyal pada jarak yang sangat jauh.
2. Gelombang mikro: ketika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut.
3. Sinar inframerah: sinar inframerah tidak dapat terlihat tetapi dapat terdeteksi diatas spektrum cahaya merah yang dipakai untuk memindahkan energi yang tidak terlalu besar. 
4. Cahaya tampak: memiliki spektrum elektromagnetik yang bisa dideteksi oleh mata manusia. 
5. Sinar ultraviolet: sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet adalah matahari.
6. Sinar X: Sinar ini memiliki nama lain yakni sinar rontgen. Merupakan salah satu bentuk dari radiasi elektromedik
7. Sinar gamma: memiliki frekuensi paling tinggi dan daya tembus paling besar dari semua sinar yang ada di alam semesta.

Baca Juga: Postulat Einstein dalam Teori Relativitas Khusus

Manfaat Gelombang Elektromagnetik

Setelah memahami tentang konsep dan spektrum dari gelombang elektromagnetik, mari kita mengenal manfaat gelombang elektromagnetik dalam kehidupan kita sehari-hari:

1. Gelombang radio

Gelombang ini dimanfaatkan untuk:

• Mentransmisikan sinyal pada jarak yang sangat jauh.
• Mentransmisikan sinyal komunikasi berupa siaran radio dan stasiun TV
• Pencitraan satelit ke bumi dalam pembuatan peta 3 dimensi.

2. Gelombang mikro 

Jenis gelombang ini dimanfaatkan pada:

• microwave (oven) untuk memasak/menghangatkan makanan
• berkomunikasi melalui radar, 
• Mendeteksi posisi suatu objek yang diamati.

3. Sinar inframerah 

Sinar ini banyak dimanfaatkan contohnya pada:

• Remote control dalam mentransmisikan data dalam bentuk energi. 
• Teknologi pada kamera CCTV / alat militer yang bisa menerawang di malam hari atau dalam keadaan gelap 
• Digunakan sebagai alat medis.  

4. Cahaya tampak 

Manfaat yang diaplikasikan dari cahaya ini adalah:

• Penggunaan laser dalam serat optik pada bidang kedokteran untuk mendiagnosis penyakit
• Sinar laser yang dapat  menyalurkan suara, gambar, atau sinyal melalui serat optik.
• Laser tertentu bisa dimanfaatkan untuk mengelas dan memotong benda

5. Sinar ultraviolet

Penggunaan sinar UV biasanya dimanfaatkan untuk: 

• Mengecek keaslian uang dalam dunia perbankan.
• Pada bidang medis, digunakan untuk membunuh bakteri
• Mengeringkan tinta dan resin

6. Sinar X

Fungsi dari sinar X antara lain:

• Umumnya dalam dunia medis untuk mendapat pencitraan melihat organ dalam tubuh dan tulang (Rontgen)
• Digunakan dalam dunia manufaktur untuk mengecek kecacatan / mengecek kualitas produk
• Mengecek kualitas dari batu permata dan kristal

7. Sinar gamma

Sangat langka untuk kita temui, manfaatnya ialah:

• Dalam dunia medis digunakan pada alat pemindai (CT-Scan)
• Menyembuhkan penyakit kanker dengan metode operasi pisau gamma
• Radiasi sinar gamma juga digunakan dalam bedah saraf
• Digunakan untuk membunuh bakteri dan virus

Baca juga: Peran Sinar – X di Berbagai Bidang Kehidupan 

Energi Gelombang Elektromagnetik

Seperti yang sudah dibahas sebelumnya bahwa gelombang elektromagnetik dapat membawa energi ke suatu tempat, kita akan bahas nih apa saja contoh yang membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik beneran bisa membawa energi juga.

Contoh paling sederhana yang bisa kamu buktikan juga, adalah cahaya dari lampu bohlam dan juga panas yang diradiasikan oleh api. Coba deh kamu sentuh sebentar saja bagian lampu dari kendaraan yang sebelumnya sudah menyala, terasa hangat bukan?

Begitu pula ketika kamu kedinginan saat berkemah, hawa panas yang diradiasikan dari api unggun akan terasa menghangatkan badanmu. Itulah bukti bahwa gelombang elektromagnetik juga membawa energi. 

Aliran energi dalam gelombang elektromagnetik dinyatakan dalam laju energi yang mengalir per satuan luas atau daya per satuan luas. Berikut persamaan umum gelombang elektromagnetik:

E = E_maks sin (k𝑥 -ωt)

B = B_maks sin (k𝑥 -ωt)

Keterangan:

• ƒ = frekuensi (Hz)
• T = periode (s)
• λ = panjang gelombang (m)
• k = bilangan gelombang
• c = kecepatan cahaya di vakum
• ω = kecepatan sudut (rad/s)

Nilai laju energi rata-rata yang mengalir tiap satuan waktu luas adalah intensitas.

Contoh soal

Medan listrik maksimum di suatu titik yang berjarak 5 meter dari sumber radiasi adalah 3 V/m. Daya yang dihasilkan oleh sumber tersebut adalah…

A. 2,50 W
B. 3,75 W
C. 6,00 W
D. 7,50W
E. 9,00 W

Jawaban: 

Pembahasan

Intensitas sumber pada jarak 5 meter dapat diketahui dengan: 

Dengan demikian, daya yang dihasilkan oleh sumber, yaitu:

Jadi, jawaban yang tepat adalah B.

Nah, sampai sini sudah paham kan tentang konsep, spektrum dan pemanfaatan gelombang elektromagnetik beserta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Ingin menonton video pelajaran beranimasi lainnya yang sesuai dengan pelajaran di sekolahmu? Yuk, belajar di ruangbelajar sekarang juga!

Artikel ini diperbarui pada 22 Oktober 2021.