Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum merupakan ragam dari rentangan panjang dari suatu gelombang radiasi. Spektrum gelombang elektromagnetik adalah ragam gelombang elektromagnetik yang dikategorikan berdasarkan rentang frekuensinya. Spectrum gelombang elektromagnetik dipancarkan oleh transisi elektron yaitu ketika suatu electron berpindah dari orbit satu ke orbit yang lain.

A.    Kegunaan Gelombang Elektromagnetik

        Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.

Pertama, arus listrik dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Ini dikenal sebagai gejala induksi magnet. Peletak dasar konsep ini adalah Oersted yang telah menemukan gejala ini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh Ampere. Gejala induksi magnet dikenal sebagai Hukum Ampere.

Jenis-Jenis spektrum gelombang elektromagnetik ada 7 macam. Jenis tersebut dikategorikan berdasarkan besar frekuensi gelombangnya. Jika diurutkan dari frekuensinya yang paling besar ke yang paling kecil adalah

1.     Gelombang radio

Gelombang radio banyak digunakan, terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti handphone, televisi, dan radio. Di antara spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan memiliki frekuensi paling kecil. Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Kenyataannya arus bolak-balik yang terdapat pada kawat ini, dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver). Gelombang ini memiliki panjang sekitar 10³ meter dengan frekuensi sekitar 10⁴ Hertz. Sumber gelombang ini berasal dari rangkaian oscillator elektronik yang bergetar. Rangkaian oscillator tersebut terdiri dari komponen resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C). Spektrum gelombang radio dimanfaatkan manusia untuk teknologi radio, televisi, dan telepon.

 Manfaat radio:

1)       Teleskop radio yang mampu mendeteksi spectrum gelombang lain dari luar angkasa mis: inframerah, ultra unggu, sinar X sinar gamma dan menemukan bintangb netron.

2)       Gelombang radio mengirimkan suara music atau percakapan gambar, dan data tanpa terlihat mata manusia dalam jarak yang mungkin mencapai jutaan kilometer.

3)       Beberapa penggunaan gelombang radio yang lain, misalnya telepon nirkabel (cordless phone), jaringan nirkabel, mainan dengan radio kontrol, telopon seluler, GPS (Gelombang Positioning Syistem), dan walkie talkie.

4)       Dalam system penyiaran radio (radio broadcasting), gelombang radio digunakan untuk membawa sinyal suara (audio) dari stasiun pemancar radio ke pesawat penerima radio.

System penelaan (tuning) pada pesawat radio di rumah-rumah penduduk akanmenyeleksi gelombang radio dari pemancar radio berdasarkan frekuensinya. Setelah gelombang radio dengan frekuensi tertentu dipilih, system rangkaian elektronik pada pesawat penerima radio akan mengambil sinyal audio yang dibawa oleh gelombang radio tersebut akan mengirimkannya ke sisem output sebagai suara pada speaker pesawat penerima radio tersebut.

2.     Gelombang Mikro

Gelombang ini memiliki panjang sekitar 10^-2 meter dengan frekuensi sekitar 10⁸ hertz. Gelombang ini dihasilkan oleh tabung klystron, kegunaanya sebagai penghantar energy panas. Salah satu contoh penggunaan gelombang micro yaitu pada oven microwave yang berupa efek panas untuk memasak. Gelombang micro dapat mudah diserap oleh suatu benda dan juga menimbulkan efek pemanasan pada benda tersebut. Selain itu, gelombang micro juga dapat digunakan untuk mesin radar.

Gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator. Frekuensi gelombang mikro sekitar 1010 Hz. Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency.  

-Untuk pemanas microwave

-Untuk komunikasi RADAR (Radio Detection and Ranging)

-Untuk menganalisa struktur atomik dan molekul

-Dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut

-Digunakan pada rangkaian Televisi

Manfaat Micro:

untuk mendeteksi jarak suatu objek dan sebagai oven microwave

3.     Sinar Inframerah

Gelombang ini memiliki panjang sekitar 10^-5 meter dengan frekuensi sekitar 10¹² hertz. Gelombang infra merah dihasilka ketika molekul electron bergetar karena panas, contohnya tubuh manusia dan bara api. Manfaat kegunaan lain yaitu untuk remote TV dan transfer data di ponsel.

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.  

-Untuk terapi fisik, menyembuhkan penyakit cacar dan encok (physical therapy)

-Untuk fotografi pemetaan sumber daya alam, mendeteksi tanaman yang tumbuh di bumi dengan detail

-Untuk fotografi diagnosa penyakit

-Digunakan pada remote control berbagai peralatan elektronik, alarm pencuri

-Mengeringkan cat kendaraan dengan cepat pada industri otomotif

-Pada bidang militer,dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut.

-Sinar infra merah dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan.

Manfaat Inframerah:

a)       Salah satu penggunaan popular dari radiasi inframerah pada saat ini adalah remote control untuk peralatan elektronik seperti TV, AC, dan VCD.

b)       Sinar intramerah juga digunakan pada kamera untuk menangkap gambar dalam lingkungan yang gelap. kamera inframerah juga digunakan dalam pembuatan film ataupun program intertainment di televisi. Leser inframerah juga digunakan dalam system barcode, baik dibidang perdagangan maupun database kesehatan.

c)       Teleskop satelit inframerah untuk menghasilkan foto gambar alam semesta dengan hasil berkualitas

4.     Sinar ultraviolet

Gelombang UV memiliki panjang 10^-8 meter dengan frekuensi 10¹⁶ hertz. Gelombang ini berasal dari matahari dan juga dapat dihasilkan oleh transisi elektron dalam orbit atom, busur karbon, dan lampu mercury. Funsi UV dapat bermanfaat dan dapat berbahaya bagi manusia. Salah satu contoh fungsi sinar UV adalah sebagai detector untuk membedakan uang asli dan uang palsu.

Sinar ultraviolet dihasilkan dari radiasi sinar Matahari. Selain itu, dapat juga dihasilkan dari transisi elektron dalam orbit atom. Jangkauan frekuensi sinar ultraviolet, yaitu berkisar diantara 105 hertz sampai dengan 1016 hertz.  

-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

Manfaat Ultraviolet:

a)       Untuk mendeteksi kandungan unsur2 dalam suatu bahan,

b)       Sinar matahari juga merupakan sumber sinar ultraviolet yang merangsang badan kita menghasilkan vitamin D yang kita perlukan untuk kesehatan tulang.

c)       Sinar ulotraviolet memiliki energi kimia yang dapat memandarkan bahan kimia seperti barium-platina-sianida. Karakteristik ini dimanfaatkan untuk berbagai hal, seperti misalnya didunia perbankan. Saat anda mengambil uang di bank, teller bank akan menyinari buku tabungan anda untuk memastikan kesamaan tangan anda di slip penarikan dengan tanda tangan di buku tabungan anda.

d)       Sinar ultraviolet juga dapat digunakan untuk memeriksa keaslian uang kertas.

5.     Gelombang Cahaya Tampak

Sesuai namanya, spketrum ini berupa cahaya yang dapat ditangkap langsung oleh mata manusia. Gelombang ini memiliki panjang 0.5x10^-6 meter dengan frekuensi 10¹⁵ hertz. Dan  gelombang cahaya tampak sendiri terdiri dari 7 macam yang disebut warna. Jika diurutkan dari yang paling besar frekuensinya adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

Manfaat Cahaya Tampak: 

a)       Pada laser (pada pistol senapan, meriam laser)

b)       Digunakan dalam system komunikasi menggunakan serat optic sebagai pembawa sinyal komunikasi yang dipandu leser.

6.     Sinar X (Sinar Rontgen)

Gelombang ini memiliki panjang 10^-10 meter dan memiliki frekuensi 10¹⁸ hertz. Gelombang sinar X sering disebut juga dengan sinar rontgen, karena gelombang ini banyak dimanfaatkan untuk kegiatan rontgen di rumah sakit.

Sinar-X, dikenal juga sebagai sinar Rontgen. Sinar-X dihasilkan dari peristiwa tumbukan antara elektron yang dipercepat pada beda potensial tertentu.  

-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

Manfaat Sinar X:

Mendeteksi  patah tulang, penyakit dalam / mengahasilkan gambar di film fotografi. Sinar-x ini benyak digunakan dalam bidang ke dokteran untuk memotret kedudukan tulang atau organ dalam tubuh manusia .

7.     Gelombang Sinar Gamma

Gelombang ini memilik panjang 10^-12 meter dengan frekuensi 10²⁰ hertz. Dihasilkan dari peristiwa peluruhan radio aktif atau inti atom yang tidak stabil.Gelombang sinar gamma merupakan gelombang yang memiliki frekuensi paling besar dan serta panjang gelombang terkecil. Sehingga daya tembusnya sangat besar, bahkan bisa menembus plat besi. Salah satu fungsi dari sinar gamma yaitu dapat digunakan dalam kedokteran sebagai pembunuh sel kanker dan sterilisasi alat – alat kedokteran.

Manfaat Sinar Gamma:

a)    Di bidang kedokteran, sinar gamma digunakan untuk membunuh sel kanker, tumor, dan menangani gangguan pada tubuh manusia.

b)    Sinar gamma juga dapat digunakan untuk sterilisasi alat-alat kedokteran atau deteksi retekan pada pipa baja.

B. Bahaya-bahaya yang bisa ditimbulkan gelombang elektromagnetik

1) Dapat menyebabkan kanker kulit (Sinar ultraviolet)
2) Dapat menyebabkan katarak mata(Sinar ultraviolet)
3) Dapat menyebabkan rendahnya produk ganggang (Sinar ultraviolet)
4) Dapat menghitamkan warna kulit (Sinar ultraviolet)
5) Dapat melemahkan sistem kekebalan tubuh (Sinar ultraviolet)
6) Dapat menyebabkan kemandulan (Sinar gamma)
7) Dapat menyebabkan kerusakan sel/jaringan hidup manusia (Sinar X dan terutama sinar gamma)

Sumber Referensi:
Marthen Kanginan, Fisika SMA 1B, Erlangga
Setya Nurachmandani, Fisika Untuk SMA/MA Kelas X, BSE Depdiknas
Sri Handayani/Ari Damari, Fisika Untuk SMA/MA Kelas X, BSE Depdiknas

http://newblog-rhynasbha.blogspot.com/2012/11/fisika-gelombang-elektromagnetik.html

http://paling-asik.blogspot.com/2012/03/spektrum-gelombang-elektromagnetik-dan.html