x ini gwe mw share makalah2 buatan gue slama kuliah,,, cemogaa bermanfaat temann
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal yang gangguannya berupa medan listrik E dan medan magnet B saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus arah rambat gelombang. Karena gangguan gelombang elektromagenik adalah medan listrik dan medan magnetik maka gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam vakum. Semua jenis gelombang elektromagnetik merambat dalam vakum dengan kecepatan sama yaitu c = 3 x 108 m/s yang disebut denan tetapan umum.
Ketika kedua
gelombang yang berpadu sefase (beda fase 0, 2𝞹,
4 𝞹,..../ 0, 𝞹, 2 𝞹, 3 𝞹,....) maka yang terjadi adalah interferensi konstruktif9
saling menguatkan) dan gelombang memiliki amplitudo maksimum. Sedangkan ketika
gelombang yang berpadu berlawanan fase ( beda fase: 𝞹,
3 𝞹, 5 𝞹, .../ ½ 𝞹, 1 ½ 𝞹,...) maka yang terjadi adalah interferensi destruktif (
saling melemahkan) an gelombang memiliki amplitudo nol.
BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
1.1.Latar belakang
Kemajuan teknologi saat ini semakin
meningkat berikut dalam penggunaan gelombang elekromagnetik dalam kehidupan
sehari-hari.
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 spektrum gelombang elektromagnetik, karakteristik
khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spektrum dan contoh dan
penerapan masing-masing gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
1.2. Rumusan masalah
1. Apa yang dimaksud dengan
gelombang elektromagnetik?
2. Bagaimana hubungan antara amplitudo kuat
medan listrik dan amplitudo kuat
medan magnet ?
1.3. Tujuan masalah
1. Mengetahui pengertian dari
gelombang elektromagnetik
2. Hubungan antara amplitudo kuat
medan listrik dan amplitudo kuat medan magnet.
BAB
II
GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
2.1. Pengertian Gelombang Elektromagnetik
|
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal yang gangguannya berupa medan listrik E dan medan magnet B saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus arah rambat gelombang. Karena gangguan gelombang elektromagenik adalah medan listrik dan medan magnetik maka gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam vakum. Semua jenis gelombang elektromagnetik merambat dalam vakum dengan kecepatan sama yaitu c = 3 x 108 m/s yang disebut denan tetapan umum.
|
1. Spektrum
Gelombang Elektromagnetik
Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang
gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum
elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam
satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang
tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang
sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti
radiasi X-ray dan Gamma Ray.
a. Gelombang
Radio
Gelombang radio dikelompokkan
menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau
sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan
dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh
muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar.
Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut
osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena
pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio
akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.
b. Gelombang mikro
Gelombang mikro
(mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas
3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek
pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka
makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah
yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan
ekonomis.
Gelombang mikro
juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR
berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang
mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena
cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati
selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.
c. Sinar Inframerah
Sinar
inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang
gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan
oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter,
maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat
tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.
Sinar infamerah
dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda
diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah
sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.
d. Cahaya tampak
Cahaya tampak
sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat
didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat
dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung
warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet
(ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah
penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.
e. Sinar Ultraviolet
Sinar
ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam
daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan
molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan
sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas
atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar
ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup dibumi.
·
Sinar X
Sinar X
mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat
pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai
daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan
pelat aluminium setebal 1 cm.
·
Sinar Gamma
Sinar gamma
mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10
cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang ser jika
diserap oleh jaringan tubuh.
Gel radio gel mikro inframerah sinar tampak UV sinar X sinar
2.
Sifat-Sifat
Gelombang Elektromagnetik
Gelombang
elektromagnetik memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
- Gelombang
elektromagnetik dapat merambat dalam ruang tanpa medium
- Gelombang Elektromagnetik merupakan gelombang transversal.
- Gelombang elektromagnetik tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak
lurus dalam medan magnet maupun medan listrik.
- Gelombang elektromagnetik dapat mengalami pemantulan (refleksi),
pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi),
pengutuban (polarisasi).
- Perubahan medan listrik dan medan magnet
terjadi secara bersamaan, sehingga medan listrik dan medan magnet sefase
dan berbanding lurus.
3.
Konsep
Gelombang Elektromagnetik
Keberadaan
gelombang elektromagnetik didasarkan pada hipotesis Maxwell “James
Clark Maxwell ” dengan mengacu pada 3 fakta relasi antara listrik
dan magnet yang sudah ditemukan :
- percobaan Oersted yang berhasil
membuktikan : arus listrik dalam konduktor menghasilkan medan magnet
disekitarnya (jarum kompas menyimpang bila di dekatkan pada kawat yang
dialiri arus listrik)
- percobaan Faraday yang berhasil membuktikan batang konduktor yang
menghasilkan GGL induksi pada kedua ujungnya bila memotong medan magnet
- percobaan Faraday yang menunjukkan
perubahan fluks magnetik pada kumparan menghasilkan arus induksi dalam
kuparan tersebut
Didasarkan
pada penemuan Faraday “Perubahan Fluks magnetik dapat menimbulkan medan
listrik” dan arus pergeseran yang sudah
dihipotesakan Maxwell sebelumnya, maka Maxwell mengajukan suatu hipotesa baru :
“Jika perubahan fluks magnet dapat menimbulkan medan listrik maka perubahan
Fluks listrik juga harus dapat menimbulkan medan magnet” Hipotesa ini dikenal dengan sifat simetri
medan listrik dengan medan magnet.
Bila Hipotesa Maxwell benar, konsekuensinya
perubahan medan listrik akan mengakibatkan medan magnet yang juga berubah serta
sebaliknya dan keadaan ini akan terus berulang. Medan magnet atau medan listrik
yang muncul akibat perubahan medan listrik atau medan magnet sebelumnya akan
bergerak (merambat) menjauhi tempat awal kejadian. Perambatan medan listrik dan
medan magnet inilah yang disebut sebagai gelombang elektromagnetik.
Kebenaran Hipotesa Maxwell tentang adanya gelombang
elektromagnetik pada akhirnya dibuktikan oleh “ Heinrich Hertz”
Maxwell menyatakan bahwa gangguan pada gelombang
elektromegnetik berupa meda listrik dan medang magnetik yang selalu saling
tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambatan gelombang.
Rumus cepat rambat gelombang elektromagnetik Maxwell:
c : cepat rambat gelombang elektromagnetik = 2,99792 x 108
m/s = 3 x 108 m/s
: permeabilitas
vakum = 4 x 10-7
Wb A-1 m-1
: permitivitas
vakum = 8,85418 x 10-12 C2N-1m-2
Pada pembicaraan kita mengenai gelombang elektromagnetik,
kita batasi pada gelombang elektromagnetik yang mempunyai medan listrik sejajar sumbu Y, induksi magnetik sejajar sumbu Z dan tegak lurus , sedangkan sumbu x
adalah arah rambat.
|
|||||
Ambil kontur : ABCDA pada medan
listrik, maka:
Menurut hukum Henry Farady
Lihat kontur PQRSP pada bidang
X-Z (medan magnet) pada gambar di atas.
Menurut hukum Ampere- Maxwell:
Jika (pers.1) kita turunkan terhadap x:
Dan (pers.2)
kita turunkan tehadap t:
Kita peroleh:
(Pers.3) menunjukkan bahwa medan listrik merambat
sepanjang sumbu x dengan kecepatan:
Jika (pers.1) kita turunkan terhadap t:
Dan (pers.2)kita
turunkan terhadap x:
(Pers.4) menunjukkan bahwa mwwdan magnet merambat
sepanjang sumbu x dengan kecepatan
diberi notasi c (cepat
rambat cahaya dalam vakum), karena secara eksperimen, henry Hertz mandapatkan
bahwa , sama denagn cepat rambat cahaya dalam vakum. (Pers.3)
dan (pers.4) mempunyai solusi umum :
(per. 5)
(pers.6)
Gelombang dari medan listrik dan medan magnet mempunyai fase
sama, E dan B adalah amplitudo dari masing-masing gelombang dan mempunyai
hubungan sebagai berikut.
Apabila (pers.5) dan (pers.6) masing-masing kita turunkan
terhadap x dan t:
Sedangkan menurut (pers.1) :
2.2. Hubungan Antara Amplitudo Kuat Medan Listrik dan
Amplitudo Kuat Medan Magnet
Berdasarkan persamaan maxwell,
solusi terbaik dari gelombang bidang elektromagnetik
adalah suatu gelombang E dan B berubah terhadap x dan t seusai dengan persamaan:
|
Untuk mendapatkan hubungan antara Em dan Bm maka
1. Persamaan
Vektor Pointing (S)
Laju energi yang dipindahkan melalui gelombang
elekrtomagnetik disebut poynting ( lambang S ). Dan didefinisikan oleh persamaan vektor:
|
|
Dimana vektor poynting P = daya
= kuat medan listrik A
= luas penampang
= kuat medan
magnet
2. Intensitas
Gelombang Elektromagnetik
Kita ketahui rapat energi listrik:
Rapat energi
magnet:
Jadi rapat energi
total (rapat energi elektromagnetik):
Intensitas
gelombang elektromagnetik;
Intensitas
rata-rata gelombang elektromagnetik adalah;
Dalam hal gelombang
elektromgnetik harmonik, maka;
Jadi intensitas
rata-ratanya adalah:
Sedangkan momentum
persatuan volumenya jadi;
3. Difraksi
Cahaya
Difraksi
maksimum
n = 0,1,2,3,…
n = 0 untuk pita terang pusat, n = 1 untuk pita terang ke – 1,….
θ = sudut simpang (Sudut Deviasi).
d= lebar celah
Lebar pita terang pusat
= 2y1, dengan y1 adalah jarak pita gelap ke - 1
dari titik tengah terang pusat , dihitung sebagai berikut :
Dengan L adalah jarak celah tunggal ke layar.
4.
Perbesaran Sistem Alat Optik dibatasi oleh Difraksi
Suatu kriteria yang
menyatakan bagaimana bayangan dari dua dua benda titik yang masih dapat
dipisahkan dengan baik oleh suatu lensa,
pertama diusulkan oleh Lord Rayleigh (1887-1905), disebut kriteria
Rayleigh, yang berbunyi sebagai berikut:
“Dua benda titik tepat akan dapat pisahkan jika pusat
dari pola difraksi benda titik pertama berimpit dengan minimum pertama dari
pada difraksi benda titik dua”
Ukuran sudut pemisahan
agar dua benda titik masih dapat dipisahkan secara tepat brdasarkan
kriteria Rayleigh disebut batas sudut resolusi atau sudut resolusi minimum
(lambang θm), dinyatakan oleh:
Karena sudut θm sangat kecil maka sin θm
≈ θm , sehingga persamaan menjadi
Jarak pisah terpendek dari dua benda titik dimana bayangan yang
dihasilkannya masih dapat ditampilkan sebagai dua titik terpisah yang disebut
btas resolusi atau daya urai alat optik (dm)
Karena sudut θm sangat kecil maka tan θm
≈ θm ≈
Dengan : θm = sudut resolusi minimum (radian)
= Panjang
gelombang (m)
d = Diameter bukaan alat optik (m)
= batas resolusi
atau daya urai lensa (m)
L
= jarak benda dari lensa (m)
5.
Interferensi Cahaya
|
·
Sudut
OQP = sudut S2 S1R karena di depan sudut adlah 90° (sama)
sehingga nya juga sama.
·
Interferensi
maksimum terjadi jika fase sama, karena sefase maka ini terjadi pada pita
terang ( interferensi konstruktif) sehingga beda lintasannya;
·
Interferensi
minimum terjadi jika berlawana fase (Destruktif) atau beda lintasannya ½ , 1 ½ , 2 ½ ,...
·
Jarak
pita terang dan gelap ke ke-n ke terang pusat
6. Kisi
Difraksi
Kisi
difraksi merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan pola interferensi
yang lebih tajam pada layar yang memiliki celah dengan lebar sama dan jarak
antar celah yang berdekatan juga sama.
Tetapan kisi garis terang
n= 0 menyatakan
maksimum orde ke nol atau pusat terang, n =1 menyatakan maksimum orde
ke-1(garis terang ke-1), dan seterusnya.
7.
Polarisasi Cahaya
Polarisasi cahaya yaitu
merupakan terserapnya sebagian arah getar cahaya. Cahaya yang mempunyai satu
arah getar saja disebut cahaya terpolarisasi linear. Polarisasi hanya terjadi
pada gelombang transversal. Ada empat cara untuk memperoleh cahaya
terpolarisasi:
1. Penyerapan selektif
2. Pemantulan
3. Pembiasan ganda
4. Hamburan
Polarisasi dengan penyerapan selektif,
Menurut hukum malus:
Maka intensitas cahaya yang diteruskan oleh sistem
polaroid mencapai maksimum kedua sumbu transmisi atau polarisasi adaah sejajar
(= 0°/ 180°) dan mencapai minimum jika kedua sumbu
polarisasi saling tegak lurus (= 90°).
8. Polarisasi
dengan pemantulan
Malus menemukan cahaya terpolarisasi akibat pemantulan
yaitu melalui dua medium. Ada tiga keungkinan yang terjadi pada cahaya yang
dipantulkan yaitu:
1.
Cahaya
pantul tak terpolarisasi ( sudut datang 0°/90°)
2.
Cahaya
pantul terpolarisasi sebagian (sudut datang 0°< <90°)
3.
Cahaya pantul terpolarisasi sempurna.
|
Gunakan persamaan dasar pembiasan:
Jika cahaya datang dari udara () menuju ke bahan dengan indeks bias n maka;
Persamaan ini disebut dengan hukum Brewster.
9. Efek
Dopler Pada Gelombang Elektromagnetik
Efek dopler pada gelombang
elektromagnetik misalnya cahaya adalah perubahan frekuensi jika sumber cahaya
bergerak. Frekuensi akan menjadi rendah jika sumber cahaya menjauhi pengamat,
berarti 𝝀 menjadi besar. Untuk cahaya tampak, 𝝀 besar
berada pada daerah warna merah, berarti jika terjadi pergerakan sumber cahaya
yang menjauh maka spektrum cahaya akan bergeser ke arah warna merah. Misal:
sebuah bintang di langit yang bergerak menjauhi bumi,maka warna bintang akan
beralih ke warna merah.
Dalam efek Doppler untuk gelombang bunyi, kecepatan bunyi berperan penting
dan kecepatan ini bergantung pada medium sebagai acuan. Misalnya, kecepatan
bunyi terhadap acuan udara bergerak berbeda dengan kecepatan bunyi terhadap
acuan udara diam. Kontras dengan gelombang bunyi, kecepatan rambat gelombang
elektromagnetik juga sama, baik diukur relatif terhadap pengamat bergerak
maupun relatif terhadap pengamat yang bergerak dengan kecepatan tetap.
Ketika gelombang elektromagnetik, sumber gelombang, dan pengamat bergerak
sepanjang garis lurus yang sama melalui vakum, maka untuk vrell
<< c
fp = frekuensi yang di terima pengamat (Hz)
fs = frekuensi yang dipancarkan sumber gelombang (Hz)
vrel =
kecepatan antara sumber dan pengamat saling relatif.
c = kecepatan cahaya dalam vakum
c = kecepatan cahaya dalam vakum
efek Doppler terutama digunakan untuk menentukan laju gerak kendaraan.
Radar adalah suatu detektor yang dapat mengukur jarak denganmenggunakan
gelombang mikro (𝝀= 3 cm), yaitu dengan
mengukur waktu gema pada saat gelombang dipantulkan kembali. Berikut adalah
contoh aplikasi radar.
1. Radar untuk menentukan kecepatan gerak (radar Doppler)
2. Menentukan posisi pesawat udara atau benda-benada lain(mengukur jarak).
3. Mengamati lalu lintas untuk kendaraan yang melebihi kecepatan maksimum yang
diizinkan.
BAB
III
PENUTUP
3.1 Simpulan
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat
merambat walau tidak ada medium. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang
transversal yang gangguannya berupa medan listrik E dan medan magnet B saling
tegak lurus dan keduanya tegak lurus arah rambat gelombang.
Gelombang elektromagnetik memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
a) Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang tanpa medium
b) Gelombang Elektromagnetik merupakan gelombang transversal.
c) Gelombang elektromagnetik tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam medan magnet
maupun medan listrik.
d) Gelombang elektromagnetik dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan
(interferensi), pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi).
e) Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersamaan,
sehingga medan listrik dan medan magnet sefase dan berbanding lurus.
3.2 Saran
Daftar
Pustaka
·
Sarajo,
Abi Ganijanty. 2011. Gelombang dan Optika
untuk Universitas. Jakarta: Salembateknika.
·
Riyn. 2010. Gelombang
elektromagnetik. http://riyn.multiply.com/journal/item/48/Gelombang_elektromagnetik. diakses pada tanggal 22 oktober 2011
·
Syafira.2011.
gelombang elektromagnetik. http://www.slideshare.net/ruypudjo/a1-gel-elektromagnetik-syafira/download. diakses pada tanggal 22 oktober 2011.
·
Mohtar.
2011. Gelombang elektromagnetik ppt. http://www.uns.ac.id.
diakses pada tanggal 22 oktober 2011.
·
Nurwani.
2010. Gelelektromagnetikppt. http://www.slideshare.net/nurwani/gelombang-elektromagnetik/download. diakses pada tanggal 22 oktober 2011.
·
kanginan, marthen. 2002. Fisika untuk
SMA Kelas XII. Jakarta : Erlangga.
jangan lupa komentarnyaa.... masak nyontek gak blang pa2 ma gwe...e-mail gw.. buat yang mau temenan
No comments:
Post a Comment