Apa Itu Gelombang Elektromagnetik?
Gelombang elektromagnetik adalah salah satu bentuk energi yang termasuk dalam kategori gelombang, sama seperti gelombang mekanik, gelombang gravitasi, dan gelombang materi (gelombang probabilitas). Semakin tinggi frekuensinya, semakin tinggi pula frekuensi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dan semakin pendek panjang gelombangnya. Gelombang elektromagnetik ini disebut radiasi benda hitam. Sama seperti manusia hidup di udara namun mata tidak dapat melihat udara, selain gelombang cahaya, manusia juga tidak dapat melihat gelombang elektromagnetik lain yang ada di mana-mana.
Bagaimana gelombang elektromagnetik terbentuk?
Medan elektromagnetik mencakup dua aspek, yaitu medan listrik dan medan magnet, dan karakteristiknya masing-masing diwakili oleh besar medan listrik E (atau perpindahan listrik D) dan kerapatan fluks magnetik B (atau besar medan magnet H).
Menurut teori medan elektromagnetik Maxwell, kedua bagian ini saling terkait erat. Medan listrik yang berubah seiring waktu menyebabkan medan magnet, dan medan magnet yang berubah seiring waktu menyebabkan medan listrik.
Ketika sumber medan elektromagnetik berubah seiring waktu, medan listrik dan medan magnet saling menginduksi satu sama lain sehingga menyebabkan pergerakan medan elektromagnetik yang membentuk gelombang elektromagnetik. Kecepatan rambatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya. Di ruang hampa, kecepatannya adalah c=299792458 m/s ≈ 3×10⁸ m/s. Perjalanan gelombang elektromagnetik juga disertai dengan pengiriman daya.
Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik memiliki tiga sifat, yaitu amplitudo (intensitas, intensitas cahaya), frekuensi (panjang gelombang), dan bentuk gelombang (distribusi spektral). Untuk cahaya tampak, ketiga sifat ini masing-masing sesuai dengan kecerahan, corak, dan kromatisitas warna cahaya. Sejauh menyangkut gelombang elektromagnetik, terdapat pula konsep fase awal. Bentuk gelombangnya berupa kurva sinus (kurva kosinus), yang disebut gelombang sinus (gelombang kosinus). Semakin mendekati bentuk gelombang sinus, semakin murni spektrumnya dan semakin baik monokromatisitasnya. Contoh tipikal dari hal ini adalah laser.
1. Amplitudo Elektromagnetik
Nilai absolut maksimum yang dapat dicapai oleh besar medan listrik (E) dan besar medan magnet (H) dari gelombang elektromagnetik disebut nilai maksimum atau amplitudo gelombang elektromagnetik. Amplitudo gelombang elektromagnetik dibagi menjadi amplitudo medan listrik dan amplitudo medan magnet, dengan satuan masing-masing V/m dan A/m. Keduanya dapat mewakili intensitas gelombang elektromagnetik, namun dalam aplikasi praktis, besar medan listrik lebih sering digunakan sebagai cara untuk mewakili amplitudo gelombang elektromagnetik.
1.1 Kekuatan medan listrik
Kekuatan medan listrik adalah besaran fisika yang digunakan untuk menyatakan besar dan arah medan listrik, dan sering dilambangkan dengan huruf "E".
1.11 Rumus perhitungan
Dalam kasus yang berbeda, metode perhitungan besarnya medan listrik pun berbeda. Rumus berikut ini hanya berlaku untuk muatan titik:
E = KQ/r²
"E" adalah besar medan listrik, "K" adalah konstanta gaya elektrostatik, "Q" adalah besar muatan sumber, dan "r" adalah jarak antara muatan sumber dan muatan uji.
1.2 intensitas medan magnet
Kekuatan medan magnet pertama kali diturunkan dari sudut pandang muatan magnetik dalam sejarah. Serupa dengan hukum muatan Coulomb, diyakini bahwa di alam terdapat dua jenis muatan magnetik, yaitu muatan positif dan negatif, sehingga dikemukakanlah hukum muatan magnetik Coulomb. Gaya yang dialami oleh satu satuan muatan magnetik positif dalam medan magnet disebut kekuatan medan magnet (simbol H).
1.21 Rumus perhitungan
Dalam suatu medium, rumus untuk menghitung besar medan magnet adalah:
H = B / (μ₀ – M)
"B" adalah induksi magnetik, "M" adalah magnetisasi, "μ0" adalah permeabilitas magnetik di ruang hampa, μ0 = 4π × 10⁻⁷ Tesla m/A. Satuan "H" adalah A/m.
2 Frekuensi Elektromagnetik
Jumlah fluktuasi elektromagnetik per detik disebut frekuensi elektromagnetik.
Rumus perhitungan
Rumus untuk menghitung frekuensi gelombang elektromagnetik adalah:
f(Hz) = c(m/s) / λ(m)
"c": kecepatan gelombang (kecepatan cahaya adalah konstanta, sama dengan 299792458 m/s di ruang hampa, kira-kira sama dengan 3×10⁸ m/s) satuan: m/s;
"f": frekuensi (satuan: Hz, 1 MHz = 1000 kHz = 1×10⁶ Hz);
"λ": panjang gelombang (satuan: m);
3 Spektrum Elektromagnetik
Pengelompokan gelombang elektromagnetik ini berdasarkan urutan panjang gelombang atau frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Jika frekuensi setiap pita disusun secara berurutan dari yang terendah hingga tertinggi, maka urutannya adalah gelombang elektromagnetik frekuensi daya, gelombang radio (yang terbagi menjadi gelombang panjang, gelombang menengah, gelombang pendek, dan gelombang mikro), sinar inframerah, cahaya tampak, sinar ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma. Gelombang radio memiliki panjang gelombang terpanjang, sedangkan sinar kosmik (sinar-X, sinar gamma, dan sinar dengan panjang gelombang lebih pendek) memiliki panjang gelombang terpendek.
Bagan Spektrum Elektromagnetik
Penerapan Gelombang Elektromagnetik
- Gelombang radio: untuk komunikasi, dll;
- Gelombang mikro: digunakan dalam oven microwave, komunikasi satelit, dll;
- Sinar inframerah: digunakan untuk remote control, kamera termal, rudal berpemandu inframerah, dll;
- Cahaya tampak: Ini adalah dasar bagi semua makhluk hidup untuk melihat benda-benda;
- Sinar ultraviolet: digunakan untuk desinfeksi medis, verifikasi uang palsu, pengukuran jarak, deteksi cacat dalam teknik, dll;
- Sinar-X: untuk fotografi CT;
Sinar gamma: digunakan untuk pengobatan, membuat atom melompat untuk menghasilkan sinar baru, dll.
