Handout Gelombang Elektromagnetik [PDF]

Citation preview

1 Handout GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK



GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK



Electromagnetic wave A. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK (Electromagnetic wave)



Peristiwa timbulnya medan listrik dan medan magnetic secara berkala dan menjalar ke segala arah dikenal sebagai Gelombang Elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik ditimbulkan oleh muatan yang dipercepat, terdiri atas medan magnetic B dan medan listrik E yang bergetar saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang. Oleh karena itu, gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal. Incident electric field and the emergence of a magnetic field on a regular basis and spread in all directions is known as electromagnetic waves. Electromagnetic waves generated by the accelerated charge, consisting of a magnetic field B and electric field E, which vibrate perpendicular to each other and both perpendicular to the direction of wave propagation. Therefore, electromagnetic waves are transverse waves. 1. Sifat – Sifat Gelombang Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik memiliki sifat – sifat yang sama sepert cahaya sebagai berikut. a. Dapat merambat dalam ruang hampa (tidak memerlukan medium untuk merambat). b. Tidak bermuatan listrik. c. Merupakan gelombang transversal, yaitu arah getarannya tegak lurus dengan arah perambatannya. d. Memiliki sifat umum gelombang seperti dapat mengalami polarisasi, pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), interferensi, dan lenturan (ditraksi). e. Arah perambatannya tidak dibelokkan, baik pada medan listrik maupun medan magnet. Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada permitivitas listrik (ε0) dan permeabilitas magnet (µ0), 1. Properties - properties Electromagnetic Waves



Properties of electromagnetic waves - the same properties as follows like light. a. Can travel in a vacuum (does not require a medium to propagate). b. No electric charge. c. Is a transverse wave, the vibration direction perpendicular to the direction the propagation. d. Having a general nature as may be experiencing a wave of polarization, reflection (reflection), refraction (refraction), interference, and flexibility (ditraction). e. The propagation. not deflected direction, both on the electric field and magnetic field. The speed of propagation of electromagnetic waves depends only on the electric permittivity (ε0) and magnetic permeability (μ0), c=1ε0 μ0 = 3 x 108 m/s



dengan : Kelompok 9: Asrie, Louisa, Rizky. X-3. 2010



2 Handout GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK



c = kecepatan gelombang elektromagnetik (m/s) ε0 = 8,85 x 10-12 C2/Nm2 µ0 = 4π x 10-7 Wb/Am



with: c = speed of electromagnetic waves (m / s) ε0 = 8.85 x 10-12 C2/Nm2 μ0 = 4π x 10-7 Wb / Am Dari hasil di atas terlihat bahwa cepat rambat gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya di ruang hampa. Secara umum panjang gelombang (λ), frekuensi (f), dan kecepatan (c) perambatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan : c=f λ From the above results show that rapid propagation of electromagnetic waves at the speed of light in a vacuum. In general, wavelength (λ), frequency (f), and velocity (c) propagation of electromagnetic wave satisfies the equation: c=f λ 1. Spektrum Spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi besar ke frekuensi kecil dijabarkan sebagai berikut. 2. Spectrum Spectrum frequency electromagnetic waves from large to small frequency described as follows. a. Sinar Gamma (γ)



Daerah frekuensi sinar antara γ antara 1020 Hz sampai 1025 Hz dan panjang gelombang 10-11 cm sampai 10-8 cm. Sinar gamma (γ) merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki daya tembus yang sangat kuat sehingga dapat menembus pelat besi dengan ketebalan sampai beberapa sentimeter. Sinar yang dihasilkan oleh inti – inti yang tidak stabil ini banyak digunakan untuk membunuh sel – sel kanker dan sterilisasi alat – alat kedokteran. Radiasi sinar gamma dapat diketahui dengan suatu alat yaitu detector Geiger-Muller. a. Gamma rays (γ) Area between γ-ray frequencies between 1020 Hz to 1025 Hz and a wavelength of 10-11 cm to 10-8 cm. Gamma ray (γ) is an electromagnetic wave which has a penetrating power so strongly that it can penetrate the metal plate with a thickness up to several centimeters. Rays generated by the core - an unstable nucleus is widely used to kill cells - cancer cells and sterilization equipment medical equipment. Gamma-ray radiation can be identified with a device that Geiger-Muller detector. b. Sinar-X Kelompok 9: Asrie, Louisa, Rizky. X-3. 2010



3 Handout GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK



Sinar-X dapat dihasilkan oleh elektron – elektron yang terletak di bagian kulit elektrolit atau dapat pula dihasilkan dari pancaran radiasi yang keluar ketika elektron yang berkecepatan tinggi menumbuk permukaan logam. Sinar-X mempunyai daerah frekuensi 1016 Hz sampai 1020 Hz atau daerah panjang gelombang 10-9 cm sampai 10-6 cm. Dengan panjang gelombang yang pendek dan frekuensi yang besar, sinar-X mempunyai daya tembus kuat. Karena kekuatan daya tembus ini, sinar-X dapat digunakan untuk memotret susunan tulang dalam tubuh, misalnya untuk menentukan letak tulang yang patah. Sinar-X pertama kali ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen pada tahun 1895 maka sinar-X ini sering disebut pula dengan sinar Rontgen. b. X-ray X-rays can be produced by electrons - electrons are located in the electrolyte or the skin can also result from radiation that came out when a high-speed electrons strike a metal surface. X-rays have a frequency region up to 1016 Hz or 1020 Hz the wavelength region 10-9 cm to 10-6 cm. With a short wavelength and frequency of large, X-rays have a strong penetrating power. Because of this penetrating power, Xrays can be used to photograph the bone structure in the body, for example, to determine the location of the broken bone. X-rays were first discovered by Wilhelm Conrad Röntgen in 1895, then the X-ray is often referred to also by X-ray beam. c. Sinar Ultraviolet Jenis gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi 1015 Hz sampai 1016 Hz atau daerah panjang gelombang 10-8 m sampai 10-7 ini dihasilakn oleh atom dan molekul dalam loncatan atau nyala listrik. Dengan mempunyai energi yang kira – kira sama dengan energi yang diperlukan dalam suatu reaksi kimia, maka sinar ultraviolet dapat digunakan untuk memndarkan barium platina sianida, menghitamkan plat foto yang berlapis perak bromida, dan memiliki daya pembunuh kuman, terutama untuk kuman – kuman penyakit kulit. c. Ultraviolet Type of electromagnetic wave has a frequency of 1015 Hz to 1016 Hz or a wavelength region 10-8 m to 10-7 this dihasilakn by atoms and molecules in electric springboard or flame. With that thought has energy - about equal to the energy needed in a chemical reaction, then the ultraviolet rays can be used to memndarkan barium platinum cyanide, black plate silver-plated photo bromide, and has a killer bacteria, especially for germs - germs skin disease. d. Cahaya Tampak Sinar tampak atau cahaya mempunyai daerah frekuensi yang cukup sempit, dengan panjang gelombang 10-7 cm sampai 10-6 cm. Sinar tampak memiliki spectrum warna dimulai dari frekuensi terkecil sampai terbesar yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. Jadi, warna merah mempunyai frekuensi terkecil dan panjang gelombang besar sedangkan warna ungu memiliki frekuensi terbesar dan panjang gelombang terkecil. Cahaya mutlak diperlukan agar mata Kelompok 9: Asrie, Louisa, Rizky. X-3. 2010



4 Handout GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK



kita dapat menangkap atau melihat benda – benda yang ada di sekitar kita. d. Light Looks Visible light or light areas have a fairly narrow frequency, with wavelengths 10-7 cm to 10-6 cm. Visible light has a spectrum of colors starting from the smallest to the largest frequency of red, orange, yellow, green, blue, indigo, violet. Thus, the red color has the smallest frequency and large wavelength while violet has the greatest frequency and the smallest wavelength. The light is absolutely necessary in order to catch our eyes or look at objects - objects that surround us. e. Sinar Inframerah Sinar inframerah memiliki jangkauan frekuensi 1011 Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-7 cm sampai 10-6 cm. Sinar inframerah dapat dihasilkan oleh electron dalam molekul yang bergetar karena dipanaskan. Apabila suatu benda dipanaskan akan memancarkan sinar inframerah yang jumlah sinarnya bergantung pada suhu dan warna benda. Dengan menggunakan prinsip ini, suatu satelit pengamat dapat mendeteksi tumbuh – tumbuhan (atau hal lain) yang ada di suatu daerah tertentu. Contoh lain penggunaan sinar inframerah adalah untuk menyelidiki suatu penyakit dalam tubuh dengan pancaran inframerah, atau dapat juga digunakan untuk mempelajari/mengetahui struktur suatu molekul (dikenal dengan spektroskopi inframerah). a. Infrared rays Infrared light has a frequency range 1011 Hz to 1014 Hz or a wavelength region 10-7 cm to 10-6 cm. Infrared rays can be produced by electrons in the molecules vibrate due to heating. If an object is heated to emit infrared rays which depends on the amount of light and color temperature of the object. By using this principle, an observer can detect satellites grow - plants (or anything else) in a particular area. Another example is the use of infrared rays to investigate a disease in the body with an infrared beam, or can also be used to study / learn the structure of a molecule (known as infrared spectroscopy). f. Sinar Mikro Gelombang yang merupakan radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu 3 GHz (3 x 109 Hz). Gelombang ini dapat menimbulkan efek pemanasan pada benda yang menyerapnya. Jadi, bila suatu makanan menyerap radiasi gelombang mikro maka makanan tersebut menjadi panas dalam waktu yang sangat singkat. Hal inilah yang dimanfaatkan dalam oven mikrowave (microwave oven) untuk memasak makanan dengan cepat dan lebih ekonomis. Gelombang mikro juga digunakan pada pesawat radar. Pesawat radar digunakan untuk mengukur kedalaman laut menggunakan sistem pemantulan. s= c Δt2 Kelompok 9: Asrie, Louisa, Rizky. X-3. 2010



5 Handout GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK



Keterangan : s = jarak bidang pantul dengan pesawat radar (m) c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s) Δt = selang waktu pengiriman dan penerimaan pulsa (s)



f. Ray Micro Which is a radio wave with the highest frequency of 3 GHz (3 x 109 Hz). These waves can cause heating effects on the body absorb it. Thus, if a food absorbs the microwave radiation to heat the food in a very short time. This is what is used in microwave ovens (microwave ovens) to cook food quickly and more economically. Microwaves are also used in aircraft radar. Aircraft radar used to measure the depth of the sea using reflection system. s= c Δt2



Description: s = distance of the aircraft radar reflection (m) c = speed of light (3 x 108 m / s) Δt = time interval pulse transmission and reception (s) g. Gelombang Radio dan Televisi Frekuensi gelombang radio dimulai dari 30 kHz ke atas dan dibagi serta dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya, seperti tabel berikut. g. Waves Radio and Television Frequency radio waves starting from 30 kHz up and divided and grouped according to broad frequency, such as the following table. Tabel Frekuensi Gelombang Radio dan Televisi Jenis Frekuensi dan Jenis Gelombang Kegunaan Lebar Frekuensi dan Panjang Gelombang Low Frekuensi (LF) 30 kHz – 300 kHz



Long Wave 1.500 m



- Komunikasi jarak jauh - Radio komersial gelombang panjang



Medium Frekuensi (MF) 300 kHz – 3 MHz



Medium Wave 300 m



– Komunikasi jarak jauh – Radio komersial gelombang panjang



High Frekuensi (HF) 3 MHz – 30 MHz



Short Wave 30 m



– Komunikasi radio amatir dan CB – Radio komersial gelombang pendek



Very High Frekuensi (VHF) 30 MHz – 300 MHz



Very Short Wave 3m



– Radio FM – Radio mobil polisi – Komunikasi pesawat udara



Kelompok 9: Asrie, Louisa, Rizky. X-3. 2010



6 Handout GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK



Ultra High Frekuensi (UHF) di atas 3 GHz



Ultra Short Wave 3 cm



– Komunikasi menggunakan satelit – Radar – Saluran televisi – Telepon



Sumber – sumber yang relevan : 1. http://id.wikipedia.org/wiki/Radiasi_elektromagnetik diakses tanggal 12 Februari 2010 2. http://fisikarudy.blog.com/2009/12/23/gelombangelektromagnetik/ , 12 Februari 2010 3. Buku Fisika Jilid 1 Untuk SMA Kelas X, Penulis : Marthen Kanginan, Penerbit : Erlangga, Halaman buku : halaman 320 - 331



Kelompok 9: Asrie, Louisa, Rizky. X-3. 2010