Radiasi Elektromagnetik [PDF]

Citation preview

Radiasi Elektromagnetik FISIKA Silpia Maulani XII MIPA 3



Kata Pengantar Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada kami, sehingga saya dapat menyelesaikan makalah fisika ini. Makalah ini saya buat sebagai tugas mata pelajaran Fisika kelas XII, dengan judul makalah “Radiasi Elektromagnetik”, yang saya susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu,saya ucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu pembuatanmakalah ini.Terlepas dari itu semua, Saya menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu, saya menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar saya dapat memperbaiki makalah fisika ini. Berharap semoga Makalah fisika tentang "Radiasi Elektromagnetik" untuk masyarakat ini dapat memberikan manfaat maupun inspirasi.



Jakarta, 13 November 2021



1



DAFTAR ISI Kata Pengantar …………………………………………………. 1 Daftar Isi



…………………………………………………... 2



Pendahuluan



………………………………………………….. 3



-



Latar Belakang ……………………………………………….. Rumusan Masalah …………………………………………….. Tujuan ………………………………………………………….



Isi



………………………………………………….. 4 -



Pengertian Radiasi Elektromagnetik…………………………… Gelombang elektromagnetik …………………………………… Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik……………………….. Manfaat Gelombang Elektromagnetik…………………………..



Penutup -



………………………………………………………. 12



Kesimpulan ……………………………………………………… Saran ……………………………………………………………..



Daftar Pustaka ………………………………………………….. 13



2



Pendahuluan  Latar Belakang Kemajuan teknologi mampu membawa manusia terbang ke luar angkasa. Lalu, bagaimana cara mereka berkomunikasi saat berada di luar angkasa? Bukannya di sana hampa udara ya? Mungkin itulah yang sering menjadi pertanyaan. Para astronot memanfaatkan gelombang radio untuk berkomunikasi, baik sesama astronot maupun dengan petugas yang ada di Bumi. Radiasi pada dasanya adalah suatu cara perambatan energi dari sumber energi ke lingkungannya tanpa membutuhkan medium. Gelombang radio, sinyal televisi, sinar radar, cahaya tak terlihat, sinar-x dan sinar gamma merupakan contoh-contoh gelombang elektromagnetik. Tingkat paparan gelombang elektromagnetik dari berbagai frekuensi berubah secara signifikan sejalan dengan perkembangan teknologi yang menimbulkan kekhawatiran bahwa paparan dari gelombang elektromagnetik ini dapat berpengaruh buruk terhadap kesehatan fisik manusia. Banyak kalangan mengklaim bahwa gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh alat-alat listrik dapat mengganggu kesehatan pengguna dan orang-orang yang berdiri di sekitarnya.



 Rumusan Masalah    



Pengertian Radiasi Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik Manfaat Gelombang Elektromagnetik



 Tujuan Mengetahui dan memahami materi mengenai “Radiasi Elektromagnetik”.



3



Radiasi Elektromagnetik Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat melewati ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Penelitian teoretis tentang radiasi elektromagnetik disebut elektrodinamika, sub-bidang elektromagnetisme. Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz. Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal. Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Ketika kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hf, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J·s — dan f adalah frekuensi gelombang. Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = hf. o Bahaya Radiasi Elektromagnetik Sudah banyak jurnal dan berita yang membahas bahaya dari radiasi elektromagnetik. Kita telah mengerti bahwa berbagaialat  elektronik kita memancarkan radiasi elektromagetik. Mari kita bahassatu persatu bahaya radiasi tersebut yang ada diberbagai alat di kehidupan kita: -



Laptop dan perangkat Wifi Perangkat ini ternyata selainn memberi manfaat yang sangat banyak juga berbahaya untuk  kesehatan kita. Beberapa bahaya yang ditimbulkan radiasi elektromagnetik  ialah - Menyebabkan nyeri  kepala



- Mengurangi konsentrasi



- Insomnia



- Menurunkan memori otak



- Mual mual



- Memicu kangker



- Kerusakan kromosom



4



-



Handphone Sudah banyak penelitian tentang bahaya  radiasi elektromagnetik dari  HP.  Terdapat 4 akibat yang terkenal.     



-



Mengurangi produksi sperma Bagi para pria sebaiknya berhati hati dengan bahaya ini. Sperma menjadi tidak subur dan menyebabkan turunnya prosentasi melahirkan keturunan. Ibu hamil dan anak anak Mengganggu  ingatan manusia Menyebabkan kangker otak



Komputer  Perangkat computer juga sering kita gunnakan dan menyebabkan berbagai bahaya yang akan timbul antara lain:  Rabun mata  Katarak  Epilepsi



Kita dapat mengurangi atau mencegah dampak tersebut dengan cara, sebagai berikut: 



-



Istirahat selama 5 menit untuk melihat lingkungan luar seperti  pohon hijau atau objek yang jarak Pandangnya cukup jauh setelah beraktivitas di depan computer selama50 menit.  Gunakan monitor LCD untuk mengurangi paparan radiasi  Atur jarak pandang anda  dengan monitor sekurang kurangnya 40-60 cm Televisi  Televisi merupakan piranti yang sering digunakan sebagai tempat berkumpul dan bercengkrama bersama keluarga tercinta.  Tanpa kita sadari ternyata televisi juga memiliki dampakyang tidak baik bagi kesehatan.



5



Keberadaan gelombang elektromagnetik didasarkan pada :



o Hipotesis Maxwell (James Clerk Maxwell) Seorang fisikawan Skotlandia, James Clark Maxwell mengemukakan “Jika medan magnet dapat menimbulkan medan listrik, maka sebaliknya, perubahan medan listrik dapat menyebabkan medan magnet. Maxwell adalah seorang fisikawan teori. Ia mendukung dugaannya dengan berbagai perhitungan teoritis. Dan, berdasarkan hasil setelah teori dan pemikirannya, Maxwell meramalkan keberadaan suatu gelombang trnversal yang dapat merambat diruang hampa. Gelombang itu terjadi karena interaksi antara medan magnet dan medan listrik. Gelombang itu disebut gelombang elektromagnetik. - Persamaan Matematis Dalam Hipotesis Maxwell Menurut perhitungan Maxwell, kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada dua besaran, yaitu permitivitas listrik (εo) dan permeabilitas magnet (μo). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.



Kita ketahui bahwa, nilai εo sebesar 8,85 × 10–12 C2/Nm2 dan nilai μo sebesar 12,60 x 10–6 wb/Am. Jika kedua nilai ini kita masukkan ke persamaan di atas, maka diperoleh nilai kecepatan gelombang elektromagnetik sebesar 3 × 1018 m/s. Besar kecepatan ini sama dengan besar kecepatan perambatan cahaya di ruang hampa berdasarkan hipotesis maxwell.



o Percobaan Oersted



Arus listrik dalam konduktor menghasilkan medan magnet disekitarnya . Dalam percobaan tersebut kawat yang tidak dialiri arus listrik, magnet jarum sejajar dan segaris kawat.Kawat dialiri arus listrik dari arah Utara – Selatan, kutub U magnet jarum menyimpang ke kanan.Kawat dialiri arus listrik dari arah Selatan – Utara, kutub U dari magnet jarum menyimpang ke kiri terhadap arah aliran arus listrik.Yang memutar magnet adalah medan magnet. Jika diperhatikan gerakan magnet terjadi sesaat arus listrik mengalir, munculnya medan magnet ada hubungannya dengan arus listrik. Dengan gejala



6



yang terjadi maka Oersted menyimpulkan bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet. 



o Percobaan Faraday Hukum induksi Faraday (singkatnya, hukum Faraday ) adalah hukum dasar elektromagnetisme yang memprediksi bagaimana medan magnet akan berinteraksi dengan rangkaian listrik untuk menghasilkan gaya gerak listrik (EMF) —suatu fenomena yang dikenal sebagai induksi elektromagnetik . Ini adalah prinsip operasi fundamental dari transformator , induktor , dan berbagai jenis motor listrik , generator dan solenoida.



Hukum Faraday telah ditemukan dan satu aspek darinya (transformator EMF) kemudian dirumuskan sebagai persamaan Maxwell-Faraday. Persamaan hukum Faraday dapat diturunkan dengan persamaan Maxwell-Faraday (menggambarkan EMF transformator) dan gaya Lorentz (menggambarkan EMF gerak). Bentuk integral dari persamaan Maxwell – Faraday hanya menjelaskan EMF transformator, sedangkan persamaan hukum Faraday menjelaskan baik EMF transformator maupun EMF gerak.



7



Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik



Dapat disimpulkan, sifat gelombang elektromagnetik sebagai berikut: o Memiliki kecepatan konstan di ruang hampa, yaitu sebesar 3 × 108 m/s. o Tidak memerlukan media rambat o Termasuk gelombang transversal dan memiliki sifat yang sama seperti gelombang transversal o Tidak membawa massa, namun membawa energi o Enegi yang dibawa sebanding dengan besar frekuensi gelombang o Medan listrik (E) selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) dan sefase o Memiliki momentum o Dibagi menjadi beberapa jenis tergantung frekuensinya (atau panjang gelombangnya)



Keterangan: E = energi radiasi (J); h = konstanta Planck = 6,6 × 1034 Js; f = frekuensi (Hz); c = kelajuan cahaya = 3 × 108 m/s; dan λ = panjang gelombang (m).



8



Spektrum Gelombang Elektromagnetik



o Gelombang radio Gelombang radio merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang terbesar dan frekuensi terkecil. Gelombang ini dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar. Elektron tersebut nantinya akan menghasilkan arus bolak-balik pada kawat. Gelombang radio dipancarkan melalui transmitter (antena pemancar) dan diterima oleh receiver (antena penerima).



o Gelombang mikro Gelombang mikro merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi terkecil kedua setelah gelombang radio. Frekuensi gelombang mikro adalah 1010 Hz dengan panjang gelombang 3 mm. gelombang mikro biasa dimanfaatkan untuk kepentingan deteksi bawah laut menggunakan radar, membantu pendaratan pesawat, dan sebagainya.



o Sinar inframerah Sinar inframerah memiliki frekuensi lebih besar daripada gelombang mikro. Frekuensi sinar inframerah berada di rentang 1011 Hz – 1014 Hz. Artinya, panjang gelombang sinar inframerah lebih kecil daripada gelombang radio dan gelombang mikro. Sinar inframerah banyak diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya di bidang kedokteran untuk terapi saraf dan penyembuhan penyakit encok, di bidang militer untuk melihat di tempat gelap atau berkabut, di bidang elektronika untuk remote control, dan masih banyak lainnya.



o Cahaya tampak Jika di spektrum sebelumnya kamu tidak bisa melihat wujud gelombangnya, tidak demikian dengan cahaya tampak. Warna-warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu merupakan bentuk spektrum cahaya tampak. Cahaya tampak memiliki frekuensi sekitar 1015 Hz dengan panjang gelombang 400 nm – 800 nm. Panjang gelombang terpendek dari cahaya tampak dimiliki oleh cahaya ungu. Artinya, cahaya ungu memiliki frekuensi dan energi terbesar dibandingkan warna lainnya. Sementara itu, panjang gelombang terpanjang dimiliki oleh cahaya merah. Aplikasi cahaya tampak bisa kamu lihat pada laser.



o Sinar ultraviolet Sinar ultraviolet atau biasa disingkat sinar UV merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi 1015 – 1016 Hz. Panjang gelombang sinar UV adalah 10 – 100 nm. Sinar UV dihasilkan oleh radiasi sinar Matahari. 9



o Sinar X Sinar X merupakan spektrum gelombang elektromagnetik dengan frekuensi atau energi terbesar kedua setelah sinar gamma. Frekuensi sinar X berada di kisaran 1016 – 1020 Hz. Sinar ini ditemukan oleh Wilhelm Rontgen. Itulah mengapa sinar X juga biasa disebut sinar Rontgen. Sinar X dihasilkan oleh aktivitas elektron berkecepatan tinggi yang menumbuk logam. Tumbukan antara elektron dan logam disertai pelepasan energi dalam bentuk radiasi sinar X. Oleh karena energinya sangat besar, tak heran jika sinar X mampu menembus logam dan tulang manusia.



o Sinar gamma Sinar gamma merupakan spektrum gelombang elektromagnetik dengan energi tertinggi. Hal itu dikarenakan sinar gamma memiliki frekuensi tertinggi di antara spektrum gelombang elektromagnetik lainnya, yaitu 1020 – 1025 Hz. Mengingat energi sinar gamma sangat besar, tak heran jika sinar ini bisa menembus logam beberapa sentimeter. Sinar gamma dihasilkan oleh aktivitas radioaktif atau atom-atom yang tidak stabil di reaksi inti.



10



Manfaat Gelombang Elektromagnetik Perbedaan pada panjang gelombang berbagai jenis gelombang elektromagnetik sangat penting. Seperti kita ketahui, perilaku gelombang sangat bergantung pada ukuran relatif panjang gelombang. Oleh karena perbedaan panjang gelombang yang menyebabkan perbedaan perilaku tiap jenis gelombang, gelombang elektromagnetik dimanfaatkan secara luas dengan tujuan pemanfaatan yang berbeda-beda tergantung jenis gelombangnya. Selain itu, panjang gelombang dan frekuensi juga penting  dalam menentukan jenis interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi. Berikut ini berbagai manfaat yang berasal dari berbagai jenis gelombang elektromagnetik: o Sinar Gamma - Dimanfaatkan dunia kedokteran untuk terapi kanker - Dimanfaatkan untuk sterilisasi peralatan rumah sakit - Untuk sterilisasi makanan, bahan makanan kaleng - Untuk pembuatan varietas tanaman unggul tahan penyakit dengan produktivitas tinggi - Untuk mengurangi populasi hama tananaman (serangga) - Untuk medeteksi keretakan /cacat pada logam (seperti kegunaan sinar X juga) - Untuk sistem perunut aliran suatu fluida (misalnya aliran PDAM), mendeteksi kebocoran o Sinar-X - Dimanfaatkan di bidang kesehatan kedokteran untuk memotret organ-organ dalam tubuh (tulang), jantung, paru-paru, melihat organ dalam tanpa pembedahan, foto Rontgen - Untuk analisa struktur bahan / kristal - Mendeteksi keretakan / cacat pada logam - Memeriksa barang-barang di bandara udara / pelabuhan. o Sinar Ultraviolet - Untuk proses fotosintesis pada tumbuhan - Membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia - Dengan peralatan khusus dapat digunakan untuk membunuh kuman penyakit, menyucihamakan ruangan operasi rumah sakit berikut instrumen-instrumen pembedahan - Untuk memeriksa keaslian tanda tangan di bank-bank. o Sinar Inframerah



11



Sinar inframerah memiliki jangkauan frekuensi antara 1011 hertz sampai 1014 hertz. Sinar inframerah dihasilkan dari transisi elektron dalam orbit atom. Benda yang memiliki temperatur yang lebih relatif terhadap lingkungannya akan meradiasikan sinar inframerah, termasuk dari dalam tubuh manusia. Sinar ini dimanfaatkan, di antaranya untuk pengindraan jarak jauh, transfer data ke komputer, dan pengendali jarak jauh (remote control).



penutup  Kesimpulan Begitu besar peranan gelombang elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita seharihari, tanpa kita sadari keberadaannya. Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan : Dapat disimpulkan bahwa begitu besar peranan gelombang elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita sadari keberadaannya. Salah satu contohnya yaitu dalam dunia kedokteran. Sinar elektromagnetik dalam spektrum sinar X digunakan untuk memotret organ-organ dalam tubuh (tulang), jantung, paru-paru, melihat organ dalam tanpa pembedahan, foto Rontgen. Selain itu pemanfaatan gelombang elektromagnetik juga digunakan dalam barang-barang teknologi yang sering kita gunakan sehari-hari yaitu HP, radio, televisi, dll. Spektrum elektromagnetik adalah susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya. Adapun contohnya ialah: gelombang radio, gelombang mikro, sinar imframerah, sinar gamma, sinar x, cahaya tampak, sinar ultraviolet. Selain banyak manfaat dari sinar elektromagnetik juga terdapat bahaya-bahaya yang ditimbulkan dari sinar elektromagnetik di antaranya adalah: - Dapat menyebabkan kanker kulit (Sinar ultraviolet). - Dapat menyebabkan katarak mata(Sinar ultraviolet). - Dapat menghitamkan warna kulit (Sinar ultraviolet). - Dapat melemahkan sistem kekebalan tubuh (Sinar ultraviolet). - Dapat menyebabkan kemandulan (Sinar gamma). - Dapat menyebabkan kerusakan sel/jaringan hidup manusia (Sinar X dan terutama sinar gamma).



 Saran Dengan adanya gelombang elektromagnetik, kita dimudahkan dalam berbagai bidang kehidupan. Seperti dibidang kesehatan, industry, bahkan teknologi. Maka dari itu, sudah selayaknya kita menggunakannya serta memanfaatkan seefektif dan seefisien mungkin gelombang elektromagnetik tersebut. 12



Daftar Pustaka https://www.slideshare.net/ridarahmah/makalah-fisika-radiasi-gelombang-elektromagnetik https://merahputih.com/post/read/awas-5-jenis-benda-pembawa-radiasi-yang-dekat-dengan-kita https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/gelombang-elektromagnetik-fisika-kelas12/#Spektrum_Gelombang_Elektromagnetik http://tayuyuwordsekai.blogspot.com/2018/11/percobaan-oersted.html https://fisikazone.com/hipotesis-maxwell/ https://www.slideshare.net/ridarahmah/makalah-fisika-radiasi-gelombang-elektromagnetik



13