GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

2. Bagaimana alat-alat berikut bekerja? Alat-alat tersebut bekerja menggunakan gelombang elektromagnetik.

3. Apakah Gelombang Elektromagnetik? Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat dan dapat merambat dalam ruang hampa.

4. Beberapa Percobaan Gelombang Elektromagnetik • Percobaan Oersted yang berhasil membuktikan : arus listrik dalam konduktor menghasilkan medan magnet disekitarnya (jarum kompas menyimpang bila di dekatkan pada kawat yang dialiri arus listrik) • Percobaan Faraday yang berhasil mebuktikan batang konduktor yang menghasilkan GGL induksi pada kedua ujungnya bila memotong medan magnet • Percobaan Faraday yang menunjukkan perubahan fluks magnetik pada kumparan menghasilkan arus induksi dalam kumparan tersebut

5. Kebenaran Hipotesa Maxwell tentang adanya gelombang elektromagnetik pada akhirnya dibuktikan oleh “Heinrich Hertz” Heinrich menemukan cara menghasilkan gelombang radio dan menentukan kelajuannya

6. Sketsa gelombang elektromagnetik

7. Sifat-sifat gelombang elektromagnetik • Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang tanpa medium • Merupakan gelombang transversal • Tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam medan magnet maupun medan listrik • Dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi) • Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersamaan, sehingga medan listrik dan medan magnet sefase dan berbanding lurus 

8. Spektrum GEM adalah rentang semua radiasi elektromagnetic yang mungkin yang dapat diukur dari frekuensi, panjang gelombang dan energi photon yang terkandung.

10. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK • Urutan spektrum gelombang electromagnetik berdasar • Kenaikan frekuensi atau penurunan panjang gelombang: • Gelombang radio • Jangkauan frekuensi cukup luas, memiliki 2 jenis modulasi, yaitu AM (jangkauan luas) dan FM (jangkauan sempit). • 2. Gelombang mikro • Digunakan untuk alat-alat elektronik, alat komunikasi, alat memasak (oven) dan radar. • Sinar inframerah • Dihasilkan oleh molekul dan benda panas, digunakan di bidang industri, medis, dan astronomi (pemotretan bumi dari satelit).

11. 4. Sinar tampak (cahaya) Adalah sinar yang dapat membantu penglihatan kita. Perbedaan frekuensi cahaya menimbulkan spektrum warna cahaya 5. Sinar ultraviolet Dihasilkan dalam atom-atom dan molekul-molekul dalam loncatan listrik. Matahari adalah sumber utama sinar ini. Dibidang industri digunakan untuk proses sterilisasi. 6. Sinar X disebut juga sinar Rontgen, sesuai penemunya. Sinar ini dihasilkan akibat tumbukan elektron berkecepatan tinggi di pemukaan logam. Dibidang kedokteran digunakan untuk diagnosa dan terapi medis, sedangkan di bidang industri, siner x digunakan untuk analisis struktur bahan. 7. Sinar gamma Merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang terpendek dan frekuensi tertinggi, dihasilkan dari inti atom yang tidak stabil ataupun sinar kosmis. Daya tembus sangat besar, mampu menembus pelat timbal.

12. GELOMBANG RADIO

13. Gelombang Radio Radio adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter.

16. Orang yang berjasa menemukan gelombang FM adalah Edwin Howard Armstrong yang dikenal sebagai “Bapak penemu radio FM”. Sinyal suara tidak dapat langsung dipancarkan karena sinyal suara bukan gelombang elektromagnetik. Jika sinyal suara tersebut diubah menjadi gelombang elektromagnetik sekalipun, berapa panjang antena yang dibutuhkan. Untuk dapat mengirimkan sinyal suara dengan lebih mudah, sinyal suara tersebut terlebih dahulu ditumpangkan pada sinyal radio dengan frekuensi yang lebih tinggi dari sinyal suara tersebut. Metode untuk menumpangkan sinyal suara pada sinyal radio disebut modulasi. Modulasi yang sering dipakai radio adalah modulasi amplitudo (AM – amplitude modulation) dan modulasi frekuensi (FM – frequency modulation)

17. Beda utama antara gelombang AM dengan FM adalah cara memodulasi suaranya. Gelombang FM mempunyai range tambahan sebesar plus 455 KHz. Jadi, jika ada frekeensi radio 88.00 FM, sebenarnya dia menggunakan frekuensi 88.00 MHz + 455 KHz. Mengapa ada tambahan 455 KHz? Nah, gelombang FM itu memodulasi suara secara digital. Jadi, gelombang suara audio itu dicacah secara digital sesuai frekuensi audio (batas ambang telinga antara 6 Hz - 20 KHz). Setelah dicacah secara digital (tambahan 455 KHz tadi, sebagai digital audio buffer), sinyal digital tsb. di-mix dengan gelombang radio (carrier) yang berfrekuensi 88.0 MHz tadi, kemudian dilempar ke udara terbuka. Bagaian yang penting dari sistem pemancar FM adalah antena, saluran transmisi, dan pemancar itu sendiri

18. Hasil analisa komparasi antara gelombang FM dan AM yang menunjukkan bahwa walaupun gelombang AM dapat menembus jangkauan yang lebih luas akan tetapi tidak seperti gelombang FM yang lebih tahan terhadap nois, maka gelombang FM dengan banyak karakteristik yang tidak dimiliki gelombang AM merupakan jenis modulasi yang lebih baik untuk digunakan dalam transver data audio dari pada gelombang AM.

19. GELOMBANG MIKRO

20. Gelombang Mikro

21. INFRA MERAH

22. Inframerah Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Frekuensi

23. Pemanfaatan antara lain : terapi fisik (physical therapy), fotografi inframerah untuk keperluan pemetaan sumber alam dan diagnosa penyakit.

24. CAHAYA TAMPAK

25. Cahaya Tampak Cahaya tampak (sering disebut cahaya) adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Berdasarkan dari urutan frekuensi terkecil, ia memiliki cahaya Merah, Jingga, Kuning, Hijau , Biru, Nila dan Ungu ( Me Ji Ku Hi Bi Ni U)

26. ULTRAVIOLET

27. Sinar Ultraviolet (UV) Istilah ultraviolet berarti "melebihi ungu" (dari bahasa Latin ultra, "melebihi"), sedangkan kata ungu merupakan warna panjang gelombang paling pendek dari cahaya dari sinar tampak.

28. Pemanfaatan UV Gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuh-tumbuhan, dan dapat membunuh kuman penyakit.

29. SINAR - X

30. Sinar X (X-ray) Sinar – X dihasilkan oleh elektron-elektron yang berada dibagian dalam kulit elektron atom, atau pancaran yang terjadi karena elektron dengan kelajuan besar menumbuk logam. Sinar – x dapat digunakan untuk memotret kedudukan tulang-tulang dalam badan, khususnya untuk menentukan tulang yang patah.

31. SINAR - GAMMA

32. Gamma Ray Sinar gamma (seringkali dinotasikan dengan huruf Yunani gamma, γ) adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron.

33. Pemanfaatan Gamma Ray Daya tembusnya yang sangat besar dapat menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan hidup. Dengan pengontrolan, sinar ini digunakan untuk membunuh sel-sel kanker dan mensterilkan peralatan rumah sakit.

34. Active Denial System Sistem persenjataan yang menggunakan gelombang elektromagnetik. Non-Lethal Weapon, tidak menyebabkan kematian,hanya bersifat melumpuhkan. Menggunakan sebuah antenna segi delapan untuk mengarahkan gelombang energi yang tidak terlihat kearah target. Gelombang elektromagnetik ini dipancarkan oleh sebuah transmitter dan kemudian merambat pada kecepatan cahaya (300.000 km per detik) sambil membawa energi yang hanya mampu menembus permukaan kulit sejauh 0,04 cm.

38. Kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya yang dirumuskan : o = 8.85 x 10-12 C2/Nm2 o = 12.56 x 10-7 wb/amp.m C = 3 . 108 m/s o = permitivitas ruang hampa o = perbeabilitas ruang hampa C = cepat rambat cahaya

39. Hubungan Frekuensi (f), Panjang Gelombang ( ), dan cepat rambat gelombang elektromagnetik (c) Contoh Soal: Sebuah gelombang radio dipancarkan pada frekuensi 150 MHz. Tentukan panjang gelombang yang dipancarkan! Jawab:

40. 2. Energi dalam GEM Hubungan antara kuat medan listrik dg medan magnetik : Dimana : Dengan : Em, Bm = nilai max amplitudo medan listrik dan magnetik c = cepat rambat cahaya

41. 3. Rapat Energi Listrik dan Magnetik Rapat energi listrik dan magnetik dinyatakan dengan : Dengan : ue = rapat energi listrik (J/m3) ε0 = 8,85 x 10-12 C2 N-1m-2 E = kuat medan listrik (N/C) uB = rapat energi magnetik (J/m3) B = besar induksi magnetik (Wb/m2) μ0 = 4π x 10-7 Wb/A

42. 4. Intensitas GEM Intensitas GEM atau laju energi yg dipindahkan melalui GEM disebut pointing (S). Dengan intensitas rata-rata :

43. Hubungan Intensitas Gelombang dengan Energi Rata-rata Dengan menggunakan hubungan dan rapat energi magnetik adalah Rapat energi total adalah

44. Rapat energi total rata-rata adalah Intensitas gelombang (laju energi rata2 per m2) yg dipindahkan melalui GEM sama dg rapat enrgi rata2 dikalikan dengan cepat rambat cahaya. Dengan : I = intensitas radiasi (W/m2) S = intensitas gelombang = laju energi rata2 per m2 (W/m2) P = daya radiasi (W) A = luas permukaan (m2)

45. Contoh Soal Medan listrik maksimum di suatu titik yang berjarak 8 meter dari suatu sumber titik adalah 2,3 V/m. Hitunglah : a. medan magnetik maksimumnya b. intensitas rata-rata c. daya sumber

46. Jawab Medan magnetik maksimum : E=2,3 V/m r = 8 m Intensitas rata-2 : Daya sumber : r : jarak sumber ke titik yang dimaksud.

48. Jika program TV kita dapat ditangkap di -Centauri, bintang terdekat dari bumi. Jarak bumi ke bintang tersebut 4,3 tahun cahaya. Jika stasiun TV di bumi mempunyai daya output 1000 kW, hitunglah : intensitas sinyal yang diterima di -Centauri -Centauri r

49. Jawab

50. 3. Ketika Badu berjalan menjauhi lampu jalanan sejauh 9 meter, dia mengukur intensitas cahaya disitu sebesar 0,8 kali intensitas mula-mula. Jika tinggi lampu 6 meter, berapakah jarak Badu (mendatar) dari lampu mula-mula? y = 6 m r ro x= ? 9 m