Apa Itu Gelombang Elektromagnetik?

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang pembawa energi yang bergerak merambat dalam medan magnet dan medan listrik dengan kecepatan konstan. Elektromagnetik adalah suatu hal yang berkaitan dengan “keterkaitan antara medan listrik (atau arus listrik) dengan medan magnet”.

Gelombang Elektromagnetik

Kata “elektromagnetik” tersusun dari dua kata yakni “elektro-” dan “-magnetik”. “Elektro” berarti suatu perihal yang berhubungan dengan listrik, dan “magnetik” berarti suatu perihal yang berhubungan dengan magnet. Maka dari itu, elektromagnetik adalah suatu hal yang berkaitan dengan “keterkaitan antara medan listrik (atau arus listrik) dengan medan magnet”.

Kata elektromagnetik pertama kali tercatat sekitar tahun 1815-1825. Kata elektromagnetik berarti suatu hal yang berkaitan dengan “keterkaitan antara medan listrik (atau arus listrik) dengan medan magnet”. Jadi, kata ini umumnya memiliki kata tambahan baik itu sebelum maupun sesudahnya. Seperti “gelombang elektromagnetik”, “medan elektromagnetik”, “radiasi elektromagnetik”, dan “spektrum elektromagnetik”.

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang pembawa energi yang bergerak dalam medan magnet dan medan listrik. Dengan arti lain, gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tersusun atas gelombang di medan magnet dan medan listrik. Maka dari itu, bukan gelombang elektromagnetik jika terdiri dari gelombang di medan magnet tanpa gelombang di medan listrik. Begitu pula sebaliknya.

Gelombang elektromagnetik bergerak dengan kecepatan 299.792.458 m/s dalam ruang hampa. Kecepatan ini tidak berubah di manapun. Medan listrik maupun medan magnet tidak dapat membelokkan gelombang ini. Namun, gelombang ini dapat mengalami gangguan atau difraksi seperti pemantulan.

Gelombang ini berbeda dengan gelombang mekanik. Perbedaan dari gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik adalah gelombang mekanik membutuhkan medium merambat sedangkan gelombang elektromagnetik tidak membutuhkan medium. Hal ini berarti bahwa gelombang elektromagnetik tidak hanya dapat merambat di udara dan air, tetapi juga melalui ruang hampa udara.

Penemu Gelombang Elektromagnetik

penemu sinar inframerah
William Herschel

Radiasi elektromagnetik selain cahaya tampak ditemukan pertama kali pada awal abad ke-19. Astronom William Herschel dianggap sebagai penemu dari radiasi inframerah. William Herschel kemudian mempublikasikan hasil dari penelitiannya pada tahun 1800 di hadapan Royal Society of Londron.

Herschel menggunakan kaca prisma untuk membiaskan cahaya dari Matahari dan mendeteksi sinar yang tidak dapat terlihat secara langsung oleh mata yang berada setelah sinar merah. Sinar ini ternyata menimbulkan panas berdasarkan termometer yang ia gunakan. “Sinar kalor” (sinar panas) ini kemudian disebut inframerah. Johann Wilhelm Ritter juga kemudian menemukan Sinar UV.

Penemu dari berbagai jenis gelombang elektromagnetik ini cukup banyak. Dari gelombang radio dengan energi rendah hingga sinar gamma yang berenergi tinggi. Kamu bisa membacanya secara lengkap di penemu gelombang elektromagnetik.


Sifat Gelombang Elektromagnetik

sifat gelombang elektromagnetik

Gelombang ini memiliki beberapa sifat tertentu. Sifat-sifat inilah yang menjadi ciri khas dari gelombang ini dari bentuk gelombang yang lain. Sifat-sifat dasar yang harus kamu tahu yaitu sebagai berikut.

  • Merambat dengan kecepatan konstan, yakni 299.792.458 m/s.
  • Merupakan gelombang transversal, yakni arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnya.
  • Arah getar dari gelombang medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.
  • Tidak memerlukan medium.
  • Perubahan yang terjadi pada medan listrik dan medan magnet terjadi secara yang bersamaan.
  • Tidak dibelokkan dengan gaya listrik ataupun gaya magnetik (gaya elektromagnetik).
  • Dapat mengalami ‘gangguan’ seperti pembiasan, pemantulan, interferensi, polarisasi dan difraksi.

Kamu bisa membaca penjelasan lengkap dari sifat-sifat di atas di sifat gelombang elektromagnetik.

Radiasi Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik memiliki kaitan erat dengan radiasi elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik adalah bentuk energi yang dibawa oleh foton melalui medan elektromagnetik. Foton ini membawa merupakan satuan unit terkecil dari radiasi elektromagnetik.

Radiasi ini dapat kita rasakan dalam berbagai bentuk. Contoh bentuk radiasi yang paling kita kenal adalah cahaya tampak, sinar UV, dan sinar inframerah. Masih banyak bentuk-bentuk dari radiasi ini namun tidak dapat kita lihat. Foton menyusun radiasi-radiasi tersebut memiliki panjang gelombang dan frekuensi yang berbeda-beda yang umumnya tersusun dalam satu spektrum.

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

gelombang elektromagnetik
Gelombang Elektromagnetik

Spektrum gelombang elektromagnetik adalah rentang frekuensi (spektrum) dari radiasi elektromagnetik. Spektrum elektromagnetik memiliki rentang yang cukup luas. Sebuah gelombang elektromagnetik umumnya diwakilkan dengan salah satu sifat fisik foton, yakni:

  1. Frekuensi (f)
  2. Panjang gelombang (λ)
  3. Energi foton (E)

Hanya dengan mengetahui salah satu dari tiga sifat tersebut, kita dapat langsung menentukan jenis dari gelombang elektromagnetik tersebut. Frekuensi yang dapat diamati memiliki rentang yang sangat luas. Dari frekuensi yang paling besar yang dapat diamati yakni 2,4 × 1023 Hz hingga frekuensi yang terkecil yakni ~1 kHz. Panjang gelombang berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang. Maka dari itu, semakin besar frekuensi gelombang maka akan semakin pendek panjang gelombang tersebut. Fakta uniknya adalah panjang gelombang terpendek memiliki ukuran lebih kecil dari sebuah atom, sedangkan panjang gelombang terpanjanga memiliki ukuran hingga sebesar alam semesta.

Energi dari foton berbanding lurus dengan frekuensinya. Maka dari itu, semakin kecil frekuensi gleombang maka semakin kecil energi fotonnya. Sebaliknya, semakin besar frekuensi gelombang maka semakin besar energi fotonnya. Kamu bisa membaca penjelasan lengkap dari spektrum tersebut di spektrum gelombang elektromagnetik.


Persamaan Gelombang Elektromagnetik

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, gelombang EM memiliki tiga variable utama untuk menentukan jenis gelombangnya. Perhitungan tersebut dibantu dengan dua konstanta yakni konstanta Planck dan konstanta kecepatan radiasi EM atau yang kita kenal juga dengan kecepatan cahaya. Semua itu dideskripsikan dengan persamaan berikut.

\begin{aligned}
E&=\frac{hc}{\lambda} \space \space \space\\\\
f&=\frac{c}{\lambda}\\\\
E&=hf
\end{aligned}

Ket:
E = energi foton (Joule)
h = konstanta Planck (6.62607015×10−34 J·s)
c = konstanta kecepatan gelombang EM (299.792.458 m/s)
λ = panjang gelombang (m)

Kamu bisa membaca penjelasan lengkap dan contoh soal dari persamaan tersebut di persamaan gelombang elektromagnetik.

Jenis Radiasi Elektromagnetik

spektrum gelombang elektromagnetik
Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Sebelumnya kita telah membahas mengenai spektrum dari gelombang EM ini. Dengan berbagai frekuensi, panjang gleombang, dan energi, tentu gelombang EM memiliki berbagai jenis. Jenis radiasi elektromagnetik yaitu:

  1. Gelombang Radio
  2. Gelombang Mikro
  3. Sinar Inframerah
  4. Cahaya Tampak
  5. Sinar UV
  6. Sinar X
  7. Sinar Gamma

1. Gelombang Radio

Gelombang radio umumnya dipancarkan dan diterima oleh antena. Gelombang radio merupakan jenis radiasi EM yang memiliki frekuensi terendah. Radiasi elektromagnetik memiliki rentang frekuensi yang sangat luas sehingga umumnya digunakan untuk sistem komunikasi seperti televisi, radio, HP, wifi, dan lain-lain. Dengan begitu, meskipun sama-sama menggunakan gelombang radio, setiap kebutuhan tersebut menggunakan rentang frekuensi khusus agar tidak mengganggu satu sama lain.

2. Gelombang Mikro

Gelombang mikro dapat kita temukan dengan mudah pada oven microwave yang digunakan untuk memasak atau memanaskan sesuatu. Radiasi elektromagnetik ini cenderung lebih mudah untuk menembus benda. Maka dari itu, gelombang mikro dapat menghantarkan energi hingga ke dalam permukaan suatu benda tersebut dan tidak hanya di permukaan.

Karena efek inilah, gelombang mikro sering digunakan pada oven microwave untuk memanaskan hingga bgian dalam makanan. Efek ini juga seringkali berguna dalam dunia industri. Selain kedua hal tersebut, gleombang mikro juga merupakan gelombang yang umum digunakan dalam radar dan komunikasi karena memiliki rentang yang cukup luas.

3. Sinar Inframerah

Sinar inframerah umumnya terbagi menjadi 3, yaitu inframerah jauh, inframerah sedang, dan inframerah dekat. Sinar inframerah jauh memiliki frekeuensi dari 300 GHz hingga 30 THz (panjang gelombang 1 mm – 10 μm). Sinar inframerah sedang memiliki fekuensi dari 30 hingga 120 THz (panjang gelombang 10 – 2,5 μm). Dan Sinar inframerah dekat memiliki frekuensi dari 120 hingga 400 THz (panjang gelombang 2.500 – 750 nm).

Secara keseluruhan, sinar inframerah umumnya digunakan dalam remote TV dan pendeteksi suhu manusia. Semua benda yang bersuhu diatas 0 Kelvin, memancarkan radiasi EM, sesuai dengan hukum radiasi benda hitam. Tubuh manusia pada suhu normal memancarkan radiasi sinar inframerah sehingga mudah terdeteksi oleh sensor inframerah.

4. Cahaya Tampak

Frekuensi yang satu tingkat lebih tinggi dari sinar inframerah adalah cahaya tampak atau sinar tampak. Sinar tampak memiliki frekuensi dari 400 hingga 790 THz (panjang gelombang 380 – 760 nm). Cahaya tampak adalah satu-satunya jenis radiasi EM yang terlihat oleh mata.

Matahari sebenarnya memancarkan radiasi elektromagnetik di hampir semua spektrum. Namun, radiasi EM yang paling kuat dipancarkan oleh matahari adalah sinar tampak. Cahaya tampak hanyalah potongan kecil dari lebarnya spektrum elektromagnetik.

Meskipun demikian, mata kita menerima cahaya tampak dalam satu warna, melainkan dalam berbagai warna. Seperti pelangi, pelangi memantulkan sinar inframerah dan sinar ultraviolet. Namun, kamu hanya dapat melihat spektrum cahaya tampak pada pelangi.

5. Sinar UV

Salah satu jenis radiasi elektromagnetik yang memiliki sifat mengionisasi adalah sinar UV. Artinya, sinar UV dapat membuat elektron lepas dari atom dan menyebabkan reaksi kimia. Sifat yang dapat mengionisasi ini juga dimiliki oleh sinar x dan disnar gamma. Uniknya, meskipun sinar UV tidak terlihat, namun sinar UV dapat membuat sejumlah jenis zat menjadi bercahaya yang disebut fluoresence.

Sinar UV yang kita kenal umumnya terbagi menjadi 3, yaitu sinar UVA, sinar UVB, dan sinar UVC. Sinar UVA memiliki energi paling rendah diantara ketiganya dan memiliki panjang gelombang 315 – 400 nm. Sinar UVB memiliki energi lebih tinggi dari UVA namun lebih rendah dari UVC dan memiliki panjang gelombang 280 – 315 nm. Sinar UVC memiliki energi paling besar diantara ketiganya dan memiliki panjang gelombang 315 – 400 nm. Namun, sebenarnya sinar UV memiliki rentang spektrum hinga panjang gelombang 10 nm.

6. Sinar X

Jenis radiasi elektromagnetik setelah sinar UV adalah sinar X. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, sinar X memiliki sifat pengionisasi, yakni mampu melepaskan elektron dari atom. Sinar ini memiilki energi yang lebih besar dari sinar UV dan memiliki panjang gelombang 0.01 – 10 nm.

Radiasi sinar X cenderung tidak banyak diserap sehingga lebih mudah untuk menembus banyak hal. Sifat ini memungkinkan sinar X untuk digunakan dalam berbagai hal seperti radiografi di dunia kedokteran (rontgen). Namun, sinar X ini diserap cukup kuat oleh atmosfer sehingga tidak ada sinar X dari luar angkasa yang dapat mencapai permukaan bumi.

7. Sinar Gamma

Jenis radiasi elektromagnetik setelah sinar X adalah sinar gamma. Sinar gamma memiliki sifat pengionisasi, yakni mampu melepaskan elektron dari atom. Sinar gamma memiliki energi yang lebih besar dari sinar UV dan sinar X. Selain itu, sinar gamma juga memiliki panjang gelombang lebih dari 10 pm.

Sinar gamma juga terserap dengan mudah oleh atmosfer sehingga sinar gamma dari luar angkasa tidak dapat mencapai permukaan bumi. Pemanfaatan sinar gamma umumnya salah satunya adalah sebagai alat iradiasi. Pemanfaatan tersebut terjadi karena sinar gamma dapat dengan mudah merusak molekul dan asam nukleat dari kuman.


Manfaat Gelombang Elektromagnetik

manfaat gelombang elektromagnetik
Salah satu pemanfaatan gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik dengan berbagi jenisnya tentu memiliki manfaat. Kita, manusia, memanfaatkannya di berbagi bidang dari hal sepele hingga hal vital. Berikut beberapa manfaat gelombang elektromagnetik.

  • Gelombang radio digunakan untuk komunikasi dan radar.
  • Gelombang mikro digunakan untuk memanaskan makanan di dalam oven microwave.
  • SInar inframerah digunakan untuk mendeteksi panas dan komunikasi remote control.
  • Cahaya tampak kita gunakan untuk melihat dengan mata.
  • Sinar UV untuk membunuh kuman.
  • Sinar X digunakan dalam radiografi di dunia kedokteran.
  • Sinar gamma digunakan untuk dalam iradiasi makanan untuk membunuh kuman dan pengawetan.

Bahaya Gelombang Elektromagnetik

bahaya gelombang elektromagnetik
Radiasi pengion dapat menyebabkan kanker prostat

Gelombang elektromagnetik memang memiliki banyak sekali manfaat yang dapat kita gunakan untuk memudahkan kehidupan. Namun, kita juga perlu untuk berhati-hati. Semakin tinggi frekuensi, semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi tingkat energi, maka semakin beresiko radiasi gelombang elektromagnetik tersebut. Diantara hal-hal yang perlu diperhatikan yaitu sebagai berikut.

  • Penggunaan gelombang mikro pada tubuh dapat menyebabkan pemanasan internal dalam tubuh.
  • Radiasi sinar inframerah dapat kita rasakan sebagai panas dan dapat menyebabkan kulit terbakar.
  • Radiasi pengion seperti UV, sinar X, dan sinar gamma, beresiko merusak DNA dalam sel kita dan menimbulkan kanker.
  • Semakin tinggi tingkat energi foton gelombang elektromagnetik, maka relatif semakin berbahaya pula gelombang elektromagnetik tersebut.
  • Ancaman dari luar angkasa seperti semburan sinar gamma.

Sumber dan Referensi:

  1. Electromagnetic – Dictionary.com
  2. Speed of Light – Wikipedia
  3. Electromagnetic Radiation – Wikipedia
  4. Electromagnetic Spectrum
  5. Ultraviolet – Wikipedia
  6. The Electromagnetic Spectrum – The Boundless Physics
  7. Properties of Electromagnetic Waves – CK-12 Foundation
  8. Gelombang Elektromagnetik : Pengertian, Sifat, Macam, Rumus Beserta Contoh Soal Lengkap – GuruPendidikan
  9. Definition of ‘Electromagnetic Waves’ – The Economic Times

Tinggalkan komentar