Penemu gelombang elektromagnetik pasti terkejut dengan hasil penemuannya. Pasalnya, gelombang elektromagnetik adalah bentuk gelombang yang memiliki peran terbesar dari bentuk gelombang-gelombang lainnya. Hampir semua penemu jenis gelombang elektromagnetik berbeda-beda. Penemu-penemu gelombang elektromagnetik ini tentunya juga memiliki sejarah yang berbeda. Yuk langsung simak!
Table of Contents
Sejarah Penemuan Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang pembawa energi yang bergerak dalam medan magnet dan medan listrik. Terbagi menjadi beberapa jenis. Namun, terkadang batas antar jenisnya pun tidak pasti. Berikut sejarah penemuannya.
1. Penemu Gelombang Radio
Sebuah prediksi matematis mengawali penemuan gelombang radio. Prediksi matematis ini dilakukan oleh James Clerk Maxwell. Singkatnya, teori matematika yang ia buat memprediksi bahwa gabungan gelombang pada medan listrik dan medan magnet dapat merambat sebagai “gelombang elektromagnetik”. Maxwell kemudian juga mengusulkan teori bahwa cahaya tampak sebenarnya terdiri gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang sangat pendek.
Fisikawan Jerman, Heinrich Hertz, mendemonstrasikan prediksi terkait gelombang elektromagnetik tersebut oleh pada tahun 1880-an. Demonstrasi ini dilakukan secara eksperimental di laboratoriumnya menghasilkan gelombang radio. Gelombang ini menunjukkan sifat gelombang yang sama dengan sifat cahaya, yakni dapat mengalami refraksi, difraksi, polarisasi, dan dapat membentuk gelombang berdiri.
Guglielmo Marconi, seorang penemu dari italia, kemudian mengembangkan pemancar (transmitter) dan penerima (receiver) radio pertama pada tahun 1894 hingga 1895. Atas hasil kerjanya, ia menerima Nobel Prize dalam bidang fisika. Komunikasi radio kemudian mulai digunakan secara komersial pada tahun 1900-an. Dan pada tahun 1912, istilah asli “gelombang Hertzian” digantikan dengan istilah modern, yakni “gelombang radio”.
2. Penemu Gelombang Mikro
Sejumlah eksperimen pada tahun 1890-an sebenarnya sudah pernah menghasilkan Gelombang mikro. Salah satunya adalah oleh Heinrizch Hertz, penemu gelombang elektromagnetik sebelumnya, dalam demonstrasi yang sama saat menemukan gelombang radio. Eksperimen tersebut berkonsentrasi untuk menghasilkan gelombang radio pendek dan gelombang mikro.
Namun, gelombang mikro baru mulai digunakan secara praktis pada 1940-an dan 1950an karena peralatan dan sumber daya yang belum memadai. Eksperimen untuk komunikasi pada tahun 1931, mengawali eksperimen penggunaan gelombang mikro lebih jauh. Eksperimen tersebut dilakukan dengan mentransmisikan data telepon, telegraf, dan faksimili antara Dover, Inggris dan Calais, Perancis.
Karena panjang gelombang ini lebih pendek dari panjang gelombang mikro, istilah baru perlu digunakan. Gelombang ini awalnya disebut “gelombang pendek” dan “gelombang ultra pendek”. Namun, istilah gelombang mikro kemudian mulai digunakan pada tahun 1931.
Teknologi gelombang mikro berkembang sangat baik sebelum dan selama perang dunia 2. Gelombang mikro mulai digunakan sebagai radar pada tahun 1930-an. Dan pada perang dunia 2, pemanfaatan gelombang mikro dalam teknologi radar sangat membantu komunikasi blok sekutu di medan perang yang menuntun pada kemenangan.
Gelombang mikro kemudian banyak dieksploitasi secara komersial setelah perang dunia 2. Salah satu keunggulan dari gelombang mikro ialah rentang frekuensi (bandwidth/lebar pita) yang sangat besar, hal ini terjadi karena frekuensi gelombang mikro cukup tinggi). Bahkan, gelombang mikro dapat membawa puluhan ribu panggilan telepon dalam satu pancaran. Maka dari itu, pada tahun 1950-an dan 1960-an, penggunaan telepon dan jaringan televisi antar kota dan benua (Amerika dan Eropa) mulai digunakan secara komersial. Penggunaan ini juga ditunjang dengan diluncurkannya satelit komunikasi pertama pada tahun 1960-an. Dan pada tahun 1964, ditemukan radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik (cosmic microwave background radiation) yang menjadi salah satu penemuan besar hingga kini.
3. Penemu Sinar Inframerah
Sinar inframerah ditemukan oleh Sir Frederick William Herschel pada tahun 1800. Pada saat itu, ia ingin membuktikan hipotesisnya mengenai seberapa panas suatu warna pada suhu berbeda. Ia kemudian mengarahkan sinar matahari melalui prisma sehingga terurai menjadi berbagi warna (warna pelangi). Ketika suhu diukur, semakin mendekati warna merah, suhu yang tercatat semakin panas. Namun, ketika ia mencoba mengukur suhu tepat di luar warna merah yang tampak tidak terdapat sinar, justru menunjukkan suhu paling panas diantara hasil pengukuran sebelumnya.
Dia kemudian menemukan bahwa cahaya tak tampak ini ternyata dipantulkan, dibiaskan, diserap, dan ditransmisikan persis seperti pada cahaya tampak. Cahaya tak tampak ini kemudian dikenal dengan sinar inframerah atau radiasi inframerah. Penemuan ini menandai pembuktian pertama bahwa terdapat jenis cahaya yang tidak kasat mata.
4. Penemu Cahaya Tampak
Agak sulit mendeskripsikan siapa penemu gelombang elektromagnetik yang satu ini, karena cahaya tampak atau sinar tampak merupakan jenis radiasi elektromagnetik yang sudah menemani manusia sepanjang sejarah. Meskipun demikian, hasil pemikiran manusia atau teori mengenai apa sebenarnya cahaya tampak ini berkembang dari waktu ke waktu. Berikut uraian singkat mengenai ‘sejarah perkenalan manusia dengan cahaya tampak’.
Teori Awal dan Teori Partikel
Pada awalnya, teori mengenai cahaya tampak masih sangat sederhana. Cahaya dianggap hanya berasal dari api dan bahkan cahaya adalah ‘atom api’. Hingga kemudian teori cahaya sebagai partikel dikemukakan oleh Sir Isaac Newton pada 1660-an. Teori Newton dapat memprediksikan fenomena pemantulan dengan baik, namun salah kaprah dalam memprediksi pembiasan bahwa cahaya melambat dalam medium yang lebih padat karena gaya gravitasinya lebih kuat.
Teori Gelombang
Lalu pada 1690, dengan persamaan matematis, Christiaan Huygens menerbitkan teori cahaya adalah gelombang. Ia mengemukakan bahwa cahaya merambat dalam bentuk serangkaian gelombang yang merambat dalam medium yang disebut Luminiferous ether. Dan cahaya merambat lebih lambat dalam medium yang lebih padat. Terdapat juga ilmuwan-ilmuwan yang seperti Thomas Young, Leonhard Euler, dan Augustin-Jean Fresnel yang turut mendukung dan berkontribusi pada teori ini. Dalam teori gelombang, cahaya dapat berinterferensi satu sama lain seperti halnya gelombang suara dan gelombang lainnya. Selain itu, warna yang berbeda juga disebabkan oleh perbedaan panjang gelombang cahaya. Teori ini juga dapat lebih mudah menjelaskan tentang fenomena difraksi dan polarisasi pada cahaya.
Teori Radiasi Elektromagnetik
Kemudian pada tahun 1845, Michael Faraday menemukan bahwa bidang polarisasi cahaya berputar saat cahaya melewati medan magnet yang kuat dalam medium transparan, hal ini dikenal dengan efek Faraday atau rotasi Faraday. Hal ini menjadi bukti pertama bahwa cahaya berkaitan dengan elektromagnetisme. Lalu pada tahuan 1847, ia mengusulkan bahwa cahaya adalah getaran elektromagnetik berfrekuensi tinggi yang merambat tanpa medium. James Clerk Maxwell kemudian menemukan bahwa rambatan gelombang elektromagnetik bergerak merambat dengan kecepatan konstan yang sama dengan kecepatan cahaya yang pernah diukur sebelumnya. Dari sini, Maxwell meyimpulkan bahwa cahaya adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik yang ia nyatakan pada tahun 1862.
Teori kuantum dari cahaya kemudian muncul pada tahun 1900-an, kamu bisa membaca selengkapnya di teori kuantum.
5. Penemu Sinar UV
Sinar UV ditemukan oleh Johann Wilhelm Ritter pada tahun 1801, setahun setelah ditemukannya sinar Inframerah. Pada saat itu, ia mengamati bahwa sinar tak tampak di luar cahaya ungu menggelapkan kertas rendaman klorida-perak lebih cepat dari cahaya ungu. Kemudian ditemukan bahwa sinar uv dapat membunuh bakteri pada tahun 1878. Selain itu, ditemukan sinar uv dengan panjang gelombang di bawah 200 nm pada tahun 1893 oleh Victor Schumann. Sinar UV ini disebut ultraviolet vakum karena diserap dengan kuat oleh oksigen di atmosfer.
6. Penemu Sinar X
Sebelum benar-benar ditemukan, sinar X hanyalah radiasi yang tidak dikenal yang muncul dari eksperimen sebelum-sebelumnya. Pada 8 November 1895, Wilhelm Röntgen bereksperimen dengan tabung katoda, dan tanpa disengaja menghasilkan sinar yang tidak terlihat. Atas penemuannya itu, ia menerima Nobel Prize Fisika. Penemu gelombang elektromagnetik ini menyebutnya sinar X, karena pada saat itu ia tidak tau radiasi/sinar apa itu. Namun, dalam sejumlah bahasa, sinar X disebut juga sinar Röntgen.
7. Penemu Sinar Gamma
Paul Villard, seorang kimiawan Perancis, adalah yang pertama kali mengamati Sinar Gamma pada tahun 1900. Pada saat itu, ia sedang mempelajari radiasi yang dipancarkan oleh radium. Paul Villard sebelumnya telah menemukan radiasi/sinar beta (β) pada tahun 1896 dan radiasi/sinar alfa (α) pada tahun 1899. Paul Villard kemudian menemukan radiasi yang ia sebut dengan radiasi/sinar gamma (γ) untuk menyesuaikan dengan radiasi sebelumnya.
Radiasi/sinar gamma ini memiliki karakteristik yang berbeda dari dua radiasi sebelumnya. Tidak seperti dua sinar lainnya, Villard menemukan bahwa sinar gamma tidak dapat dibelokkan (atau sangat sulit dibelokkan) dengan medan magnet. Sinar gamma juga memiliki kemampuan penetasi (menembus) lebih kuat dari ketiga radiasi tersebut.
Sinar gamma awalnya dianggap sebagai partikel yang memiliki massa, seperti halnya sinar alfa dan beta. Pada tahun 1914, Rutherford dan Edward Andrade membuktikan bahwa sinar gamma dapat memantul pada permukaan kristal yang artinya sinar gamma merupakan radiasi elektromagnetik. Rutherford dan Andrade juga mengukur panjang gelombang sinar gamma dan ternyata mirip dengan sinar X, hanya saja panjang gelombangnya lebih pendek.
Sinar gamma juga banyak ditemukan di luar angkasa. Salah satunya adalah pada fenomena semburan sinar gamma.
Kesimpulan
Setiap jenis sinar elektromagnetik memiliki sejarah yang berbeda. Dari yang paling lemah, gelombang radio, hingga yang paling kuat, sinar gamma. Berikut penemu gelombang elektromagnetik (radiasi EM):
- Gelombang radio. Oleh Heinrich Hertz (1880-an)
- Gelombang mikro. Oleh Heinrich Hertz. (1890-an)
- Sinar Inframerah. Oleh Sir Frederick William Herschel (1800).
- Cahaya tampak. Sejak awal peradaban manusia. Teori sebagai partikel oleh Sir Isaac Newton (1660-an), teori sebagai gelombang oleh Christiaan Huygens (1690), dan teori sebagai radiasi elektromagnetik oleh Michael Faraday (1845).
- Sinar UV. Oleh Johann Wilhelm Ritter (1801).
- Sinar X. Oleh Wilhelm Röntgen (1895).
- Sinar gamma. Oleh Paul Villard (1900).
Sumber dan Referensi:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_wave
- https://en.wikipedia.org/wiki/Microwave
- Discovery of Infrared Light (A Classical Activity) – NASA
- https://en.wikipedia.org/wiki/Light
- https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet
- https://en.wikipedia.org/wiki/X-ray
- https://en.wikipedia.org/wiki/Gamma_rays