Bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut

Bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut

Ilustrasi gelombang bunyi. (Photo created by pikisuperstar on Freepik)

Bola.com, Jakarta - Gelombang adalah getaran yang merambat. Adapun bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide.

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), gelombang adalah aliran getaran suara yang bergerak dalam eter.

Secara umum, berdasarkan bentuk dan sifatnya, gelombang terdiri dari gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik selalu merambat melalui perantara atau medium.

Sementara, glombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat, walau tidak ada medium. Sementara pada gelombang lainnya, seperti gelombang bunyi dan gelombang mekanik lainnya, hanya bisa merambat melalui medium tertentu.

Energi elektromagnetik merambat dalam bentuk gelombang dengan beberapa variabel yang bisa diukur. Jadi, gelombang elektromagnetik bisa diukur, baik dari panjang gelombang/wavelength, frekuensi, maupun kecepatan.

Di sisi lain, ada beberapa jenis gelombang elektromagnetik. Penting untuk memahami jenis-jenis gelombang elektromagnetik.

Berikut ini rangkuman tentang jenis-jenis gelombang elektromagnetik beserta penjelasannya, seperti dilansir dari emodul.kemdikbud.go.id, Jumat (22/10/2021).

Gelombang radio adalah jenis gelombang elektromagnetik yang terbentuk ketika bunyi/audio berubah menjadi sinyal listrik dan melalui gelombang osilator (gelombang pembawa).

 Gelombang elektromagnetik pertama kali ditemukan oleh Heinrich Hertz dan digunakan oleh Marconi sebagai media komunikasi.

Gelombang Mikro (Microwave) merupakan gelombang elektro magnetik dengan frekuensi super tinggi (Super High Frequency) yaitu di atas 3 GHz (3×109 Hz).

Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, molekul dan atom pada benda tersebut akan bergetar sehingga muncul efek pemanasan.

Jadi, jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, makanan menjadi panas dan masak dalam waktu singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam oven microwave.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan sebagai radar (Radio Detection and Ranging). Radar digunakan untuk mencari dan menentukan jejak suatu benda dengan gelombang mikro.

Inframerah merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari gelombang radio. Gelombang inframerah memiliki jangkauan panjang gelombang antara 1000 nm dan 1 mm.

Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar dan kemungkinan terurai menjadi beberapa molekul yang berbeda karena benda diipanaskan.

Jadi, setiap benda panas pasti memancarkan gelombang inframerah.

Gelombang cahaya tampak merupakan gelombang elektromagnetik yang bisa dilihat oleh indra penglihatan manusia. Gelombang cahaya tampak terdiri dari merah, jingga, kuning, hijau, biru,nila, dan ungu.

Panjang gelombang masing-masing cahaya tersebut, sebagai berikut:

Merah memiliki panjang gelombang antara 620-780 nm

  • Jingga: 590-620 nm
  • Kuning: 570-590 nm
  • Hijau: 490-570 nm
  • Biru: 450-490 nm
  • Nila: 420-450 nm
  • Ungu: 380-420 nm

Sekadar informasi 1 nm = 1 nano meter = 10-9 meter.

Cahaya ultra ungu sebenarnya bagian dari spektrum warna, namun indra penglihatan manusia tidak mampu melihatnya. Cahaya ultra ungu mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek dibanding warna lainnya.

Hal ini menyebabkan cahaya ultra ungu mempunyai daya tembus yang jauh lebih kuat dibanding warna lainnya. Cahaya ultra ungu mampu menembus kulit manusia bahkan bisa mengubah struktur sel.

Pada kadar rendah, cahaya ultra ungu membantu pembentukan vitamin D. Namun, pada kadar tinggi bisa menimbulkan kanker kulit. Cahaya ultra ungu berada pada panjang gelombang antara 3 nm hingga 380 nm.

Sinar-X mempunyai daya tembus yang luar biasa, lebih kuat daripada cahaya ultra ungu. Sinar-X mampu menembus struktur lunak, seperti daging dan kayu, kecuali struktur padat seperti tulang.

Dengan kemampuannya menembus daging, struktur tulang/rangka bisa tampak pada layar film. Sinar-X ditemukan oleh Wilhelm Rontgen (1823-1923) pada saat melakukan percobaan hamburan elektron bertegangan tinggi.

Panjang gelombang sinar-X antara 0,03 nm hingga 3 nm.

Gelombang sinar gamma (biasa ditulis sinar Ү) merupakan gelombang elektromagnetik yang paling kuat di antara gelombang elektromagnetik lainnya. Gelombang sinar Ү dapat menembus struktur padat, bahkan dapat mengubah struktur atom menjadi atom yang berbeda.

Sinar Ү terjadi dari suatu proses reaksi nuklir sehingga menghasilkan radiasi yang cenderung berbahaya bagi makhluk hidup. Panjang gelombang sinar Ү berkisar antara 0,0003 nm hingg a0,03 nm, atau bisa ditulis sebagai 0,3 pm hingga 30 pm.

Sekadar informasi, 1 piko meter = 10-12 meter.

Sumber: Kemdikbud

Hai Quipperian, bagaimana kabarnya? Semoga selalu sehat dan tetap semangat, ya.

Kemajuan teknologi mampu membawa manusia terbang ke luar angkasa. Lalu, bagaimana cara mereka berkomunikasi saat berada di luar angkasa? Bukannya di sana hampa udara ya? 

Nah, mungkin itulah yang sering menjadi pertanyaan Quipperian. Para astronot memanfaatkan gelombang radio untuk berkomunikasi, baik sesama astronot maupun dengan petugas yang ada di Bumi. 

Tahukah kamu jika gelombang radio termasuk dalam gelombang elektromagnetik, lho. Apa itu gelombang elektromagnetik? Untuk melihat pembahasannya, stay terus bareng Quipper Blog, ya.

Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak membutuhkan medium untuk merambat. Artinya, gelombang elektromagnetik bisa merambat meskipun dalam ruang hampa seperti di luar angkasa. 

Gelombang elektromagnetik dibentuk oleh medan magnet dan medan listrik yang saling merambat tegak lurus. Sumber penghasil gelombang elektromagnetik berbeda-beda. Beberapa di antaranya dihasilkan oleh nuklir atau atomik yang di dalamnya memuat fisika kuantum. Perhatikan ilustrasi gelombang elektromagnetik berikut ini.

Untuk kelajuan gelombang elektromagnetik bisa ditentukan dengan persamaan berikut.

Keterangan:

c = kelajuan gelombang elektromagnetik (m/s);

E = besar medan listrik (N/C); dan

B = besar medan magnet (T).

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Di awal pembahasan materi ini, kamu sudah dikenalkan dengan gelombang radio yang biasa digunakan oleh astronot untuk berkomunikasi. Ternyata, gelombang elektromagnetik itu tidak hanya gelombang radio saja. Melainkan ada 7 spektrum yang wajib kamu hafalkan, yaitu sebagai berikut.

1. Gelombang radio

Gelombang radio merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang terbesar dan frekuensi terkecil. Gelombang ini dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar. Elektron tersebut nantinya akan menghasilkan arus bolak-balik pada kawat. Gelombang radio dipancarkan melalui transmitter (antena pemancar) dan diterima oleh receiver (antena penerima).

2. Gelombang mikro

Gelombang mikro merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi terkecil kedua setelah gelombang radio. Frekuensi gelombang mikro adalah 1010 Hz dengan panjang gelombang 3 mm. gelombang mikro biasa dimanfaatkan untuk kepentingan deteksi bawah laut menggunakan radar, membantu pendaratan pesawat, dan sebagainya.

3. Sinar inframerah

Sinar inframerah memiliki frekuensi lebih besar daripada gelombang mikro. Frekuensi sinar inframerah berada di rentang 1011 Hz – 1014 Hz. Artinya, panjang gelombang sinar inframerah lebih kecil daripada gelombang radio dan gelombang mikro. 

Sinar inframerah banyak diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya di bidang kedokteran untuk terapi saraf dan penyembuhan penyakit encok, di bidang militer untuk melihat di tempat gelap atau berkabut, di bidang elektronika untuk remote control, dan masih banyak lainnya.

4. Cahaya tampak

Jika di spektrum sebelumnya kamu tidak bisa melihat wujud gelombangnya, tidak demikian dengan cahaya tampak. Warna-warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu merupakan bentuk spektrum cahaya tampak. Cahaya tampak memiliki frekuensi sekitar 1015 Hz dengan panjang gelombang 400 nm – 800 nm. 

Panjang gelombang terpendek dari cahaya tampak dimiliki oleh cahaya ungu. Artinya, cahaya ungu memiliki frekuensi dan energi terbesar dibandingkan warna lainnya. Sementara itu, panjang gelombang terpanjang dimiliki oleh cahaya merah. Aplikasi cahaya tampak bisa kamu lihat pada laser.

5. Sinar ultraviolet

Sinar ultraviolet atau biasa disingkat sinar UV merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi 1015 – 1016 Hz. Panjang gelombang sinar UV adalah 10 – 100 nm. Sinar UV dihasilkan oleh radiasi sinar Matahari.

6. Sinar X

Sinar X merupakan spektrum gelombang elektromagnetik dengan frekuensi atau energi terbesar kedua setelah sinar gamma. Frekuensi sinar X berada di kisaran 1016 – 1020 Hz. Sinar ini ditemukan oleh Wilhelm Rontgen. Itulah mengapa sinar X juga biasa disebut sinar Rontgen. Sinar X dihasilkan oleh aktivitas elektron berkecepatan tinggi yang menumbuk logam. Tumbukan antara elektron dan logam disertai pelepasan energi dalam bentuk radiasi sinar X. Oleh karena energinya sangat besar, tak heran jika sinar X mampu menembus logam dan tulang manusia.

7. Sinar gamma

Sinar gamma merupakan spektrum gelombang elektromagnetik dengan energi tertinggi. Hal itu dikarenakan sinar gamma memiliki frekuensi tertinggi di antara spektrum gelombang elektromagnetik lainnya, yaitu 1020 – 1025 Hz. Mengingat energi sinar gamma sangat besar, tak heran jika sinar ini bisa menembus logam beberapa sentimeter. Sinar gamma dihasilkan oleh aktivitas radioaktif atau atom-atom yang tidak stabil di reaksi inti.

Untuk memudahkan kamu dalam menghfal urutan spektrum gelombang elektromagnetik, perhatikan SUPER “Solusi Quipper” berikut.

Untuk rentang frekuensinya, bisa Quipperian lihat di bagan berikut.

Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik

Adapun sifat gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut.

  1. Memiliki kecepatan konstan di ruang hampa, yaitu sebesar 3 × 108 m/s.
  2. Tidak dipengaruhi oleh medan listrik maupun medan magnet karena tidak bermuatan listrik.
  3. Termasuk gelombang transversal.
  4. Energinya bergantung pada besarnya frekuensi. Hal itu didasarkan pada persamaan Planck berikut.

Keterangan:

E = energi radiasi (J);

h = konstanta Planck = 6,6 × 1034 Js;

f = frekuensi (Hz);

c = kelajuan cahaya = 3 × 108 m/s; dan

λ = panjang gelombang (m).

Manfaat Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik memiliki manfaat yang sangat besar dalam kehidupan. Kira-kira, apa saja ya manfaatnya? Apakah Quipperian tahu? Nah, daripada penasaran, inilah manfaat gelombang elektromagnetik.

1. Gelombang radio

Gelombang yang digunakan sebagai gelombang pembawa audio (suara). Biasanya kamu kenal sebagai radio.

2. Gelombang mikro

Adapun manfaat gelombang mikro adalah sebagai berikut.

  • Pemanas makanan (microwave).
  • Untuk komunikasi pada teknologi RADAR.
  • Menganalisis struktur atomik dan molekul.
  • Memandu pendaratan pesawat.
  • Mendeteksi keberadaan suatu objek.

3. Sinar inframerah

Adapun manfaat sinar inframerah adalah sebagai berikut.

  • Untuk terapi fisik, misalnya menyembuhkan penyakit cacar dan encok.
  • Untuk fotografi pemetaan sumber daya alam.
  • Digunakan pada remote control.
  • Mengeringkan cat kendaraan dengan cepat pada industri otomotif.

4. Cahaya tampak

Untuk cahaya tampak, memiliki manfaat berikut ini.

  • Sinar laser digunakan pada bidang telekomunikasi untuk menyalurkan suara, gambar, atau sinyal melalui serat optik.
  • Sinar laser digunakan di bidang kedokteran sebagai alat untuk mendiagnosis penyakit.
  • Di bidang industri, sinar laser digunakan untuk mengelas dan memotong lempengan baja.

5. Sinar ultraviolet

Sinar ultraviolet bisa dimanfaatkan untuk hal-hal berikut.

  • Proses fotosintesis atau asimilasi pada tumbuhan.
  • Pembentukan vitamin D.
  • Membunuh kuman penyakit.
  • Mensterilkan ruangan.
  • Memeriksa keaslian tanda tangan di dunia perbankan.

6. Sinar X

Sinar X bisa dimanfaatkan untuk hal-hal berikut.

  • Memotret organ-organ dalam tubuh seperti tulang, jantung, dan paru-paru.
  • Menganalisis struktur bahan atau kristal.
  • Mendeteksi keretakan atau cacat pada logam.
  • Memeriksa barang-barang di bandara.

7. Sinar gamma

Sinar gamma bermanfaat untuk hal-hal berikut.

  • Terapi kanker.
  • Sterilisasi peralatan rumah sakit.
  • Sterilisasi makanan kemasan.
  • Pembuatan varietas tanaman unggul tahan hama.
  • Mengurangi populasi hama.

Nah, agar kamu lebih paham, simak contoh soal berikut ini.

Contoh Soal 1

Perhatikan gambar berikut.

Gelombang elektromagnetik yang bermanfaat untuk memotret organ dalam tubuh ditunjukkan oleh nomor berapa?

Pembahasan:

Perhatikan kembali gambar berikut.

Gambar tersebut menunjukkan spektrum gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang terpendek ke terpanjang atau dari frekuensi tertinggi ke terendah. Artinya, urutan spektrum berdasarkan gambar di atas adalah sinar gamma, sinar X, sinar ultraviolet, cahaya tampak, sinar inframerah, gelombang mikro, dan gelombang radio.

Kamu harus ingat bahwa gelombang elektromagnetik yang bisa digunakan untuk memotret organ dalam tubuh adalah sinar X. Sinar X ditunjukkan oleh nomor 2.

Jadi, gelombang elektromagnetik yang digunakan untuk memotret organ dalam tubuh ditunjukkan oleh nomor 2.

Contoh Soal 2

Tentukan besarnya energi yang terkandung dalam suatu sinar dengan panjang gelombang 132 nm!

Pembahasan:

Diketahui:

λ = 132 nm

c = 3 × 108 m/s

h = 6,6 × 1034 Js

Ditanya: E =…?

Pembahasan:

Gunakan persamaan Planck berikut.

Jadi, energi yang terkandung dalam sinar tersebut adalah 1,5 × 10-18 J.

Itulah pembahasan Quipper Blog tentang gelombang elektromagnetik. Semoga bermanfaat buat Quipperian. Jika Quipperian ingin melihat pembahasan materi ini lebih detail, silakan gabung bersama Quipper Video. Salam Quipper!

[spoiler title=SUMBER]

Penulis: Eka Viandari