Karakteristik Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal yang memiliki sifat: 1.    dapat dipantulkan 2.    dapat dibiaskan 3.    dapat berinterferensi 4.    dapat berdifraksi, dan 5.    mengalami gejala polarisasi               Pemantulan Gelombang Elektromagnetik Cahaya yang jatuh pada bidang batas dua bahan mengalamipemantulan dengan sudut pantul yang persis sama dengansudut datang. Kedua sudut ini diukur dari arah tegak lurusbidang batas medium (atau disebut garis normal).           Dalam hal pemantulan cahaya, terdapat beberapa fenomena           yang menarik untuk kita perhatikan. Bila bahan kedua tidak dapat ditembus oleh cahaya, maka cahaya hanya mengalami pemantulan. Bila bahan kedua dapat ditembus oleh cahaya, maka cahaya mengalami pemantulan dan pembiasan.  Bila bahan kedua memiliki indeks bias lebih kecil daripada bahan pertama dan cahaya datang dengan sudut lebih besar daripada sudut kritis, maka cahaya dipantulkan seluruhnya. Sifat pemantulan cahaya, yaitu sudut datang sama dengan sudut pantul memunculkan fenomena pemantulan yang berbeda antara permukaan batas yang rata dan tidak rata. Bila berkas cahaya sejajar jatuh pada bidang batas yang rata, maka berkas cahaya yang dipantulkan juga sejajar. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan teratur.  Bila berkas cahaya sejajar jatuh pada bidang batas yang tidak sejajar (tidak teratur), maka berkas cahaya pantul memiliki arah yang tidak teratur pula. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan bias (difus).

Spektrum Gelembang Elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetikyang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan (lihat juga tabel dan awalan SI):

Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi, hasilnya kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz

Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz

Panjang gelombang dikalikan dengan energi per foton adalah 1.24 μeVm

Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (λ ≥ 0,5 mm). Istilah "spektrum optik" juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 - 700 

nm)^[1].

Yang termasuk ke dalam Gelombang Elektromagnetic adalah :

a.   Gelombang Radio

Gelombang radio merupakan gelombang yang memiliki frekuensi paling kecil atau panjang gelombang paling panjang. Gelombang radio berada dalam rentang frekuensi yang luas meliputi beberapa Hz sampai gigahertz (GHz atau orde pangkat 9). Gelombang ini dihasilkan oleh alat-alat elektronik berupa rangkaian osilator (variasi dan gabungan dari komponen Resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C)). Oleh karena itu, gelombang radio banyak digunakan dalam sistem telekomunikasi. Siaran TV, radio, dan jaringan telepon seluler menggunakan gelombang dalam rentang gelombang radio ini.

Suatu sistem telekomunikasi yang menggunakan gelombang radio sebagai pembawa sinyal informasinya pada dasarnya terdiri dari antena pemancar dan antena penerima. Sebelum dirambatkan sebagai gelombang radio, sinyal informasi dalam berbagai bentuknya (suara pada sistem radio, suara dan data pada sistem seluler, atau suara dan gambar pada sistem TV) terlebih dahulu dimodulasi. 

Modulasi di sini secara sederhana dinyatakan sebagai penggabungan antara getaran listrik informasi (misalnya suara pada sistem radio) dengan gelombang pembawa frekuensi radio tersebut. Penggabungan ini menghasilkan gelombang radio termodulasi. Gelombang inilah yang dirambatkan melalui ruang dari pemancar menuju penerima.

Oleh karena itu, kita mengenal adanya istilah AM dan FM. Amplitudo modulation (AM) atau modulasi amplitudo menggabungkan getaran listrik dan getaran pembawa berupa perubahan amplitudonya. Adapun frequency modulation (FM) atau modulasi frekuensi menggabungkan getaran listrik dan getaran pembawa dalam bentuk perubahan frekuensinya.

b.   Gelombang Mikro

Oven microwave menggunakan sifat-sifat gelombang mikro (microwave) berupa efek panas untuk memasak. Selain itu, gelombang mikro juga digunakan dalam sistem komunikasi radar dan analisis struktur atom dan molekul.

Rentang frekuensi gelombang mikro membentang dari 3 GHz hingga 300 GHz. Frekuensi sebesar ini dihasilkan dari rangkaian osilator pada alat-alat elektronik. Gelombang mikro dapat diserap oleh suatu benda dan menimbulkan efek pemanasan pada benda tersebut. Sebuah sistem pemanas berbasis microwave dapat memanfaatkan gejala ini untuk memasak benda. Sistem semacam ini digunakan dalam oven microwave yang dapat mematangkan makanan di dalamnya secara merata dan dalam waktu singkat (cepat).

Dalam suatu sistem radar, gelombang mikro dipancarkan terus menerus ke segala arah oleh pemancar. Jika ada objek yang terkena gelombang ini, sinyal akan dipantulkan oleh objek dan diterima kembali oleh penerima. Sinyal pantulan ini akan memberikan informasi bahwa ada objek yang dekat yang akan ditampilkan oleh layar radar.

Dari waktu pemancaran sinyal sampai diterima kembali oleh radar, jarak objek yang terdeteksi dapat diketahui. Tentu kamu dapat membayangkan rumus yang dapat dipakai untuk menghitung jarak ini, bukan? Ya, jarak adalah kecepatan dikali waktu, dan karena kecepatan gelombang adalah konstan, maka dengan mengetahui waktu, jarak pun dapat dihitung. Jangan lupa bahwa pembagian dengan faktor 2 diperlukan karena sinyal menempuh jarak pulang pergi. Coba kamu tuliskan rumusnya.

Sistem radar banyak dimanfaatkan oleh pesawat terbang dan kapal selam. Dengan adanya radar, pesawat terbang dan kapal selam mampu mendeteksi keberadaan objek lain yang dekat dengan mereka. Di saat cuaca buruk di mana terjadi badai dan gangguan cuaca yang dapat mengganggu pengelihatan, keberadaan radar dapat membantu navigasi pesawat terbang untuk mengetahui arah dan posisi mereka dari tempat tujuan pendaratan.

c.   Sinar 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. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang gelombang antara 700  nm dan 1 mm. Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop

d.  Spektrum Optik

Dalam rentang spektrum gelombang elektromagnetik, cahaya atau sinar tampak hanya menempati pita sempit di atas sinar inframerah. Spektrum frekuensi sinar tampak berisi frekuensi dimana mata manusia peka terhadapnya. Frekuensi sinar tampak membentang antara 40.000 dan 80.000 GHz (10 pangkat 13) atau bersesuaian dengan panjang gelombang antara 380 dan 780 nm (10 pangkat -9). Cahaya yang kita rasakan sehari-hari berada dalam rentang frekuensi ini. cahaya juga dihasilkan melalui proses dalam skala atom dan molekul berupa pengaturan internal dalam konfigurasi elektron.

Pembahasan tentang cahaya begitu luas dan membentuk satu disiplin ilmu fisika tersendiri, yaitu optik.

e.   UltraViolet

Radiasi ultraungu (sering disingkat UV, dari bahasa Inggris: ultraviolet) adalah radiasi elektromagnetis terhadap panjang gelombang yang lebih pendek dari daerah dengan sinar tampak, namun lebih panjang dari sinar-X yang kecil.

Radiasi UV dapat dibagi menjadi hampir UV (panjang gelombang: 380–200 nm) dan UV vakum(200–10 nm). Dalam pembicaraan mengenai pengaruh radiasi UV terhadap kesehatan manusia dan lingkungan, jarak panjang gelombang sering dibagi lagi kepada UVA (380–315 nm), yang juga disebut "Gelombang Panjang" atau "blacklight"; UVB (315–280 nm), yang juga disebut "Gelombang Medium" (Medium Wave); dan UVC (280-10 nm), juga disebut "Gelombang Pendek" (Short Wave).

Istilah ultraviolet berarti "melebihi ungu" (dari bahasa Latin ultra, "melebihi"), sedangkan kata ungumerupakan warna panjang gelombang paling pendek dari cahaya dari sinar tampak. Beberapa hewan, termasuk burung, reptil, dan serangga seperti lebah dapat melihat hingga mencapai "hampir UV". Banyak buah-buahan, bunga dan benih terlihat lebih jelas di latar belakang dalam panjang gelombang UV dibandingkan dengan penglihatan warna manusia.

f.   Sinar-X

Sinar-X atau sinar Röntgen adalah salah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik denganpanjang gelombang berkisar antara 10 nanometer ke 100 pikometer (mirip dengan frekuensi dalam jangka 30 PHz to 60 EHz). Sinar-X umumnya digunakan dalam diagnosis gambar medis danKristalografi sinar-X. Sinar-X adalah bentuk dari radiasi ion dan dapat berbahaya.

g.   Sinar Gamma

Sinar gama (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.

Sinar gama membentuk spektrum elektromagnetik energi-tertinggi. Mereka seringkali didefinisikan bermulai dari energi 10 keV/ 2,42 EHz/ 124 pm, meskipun radiasi elektromagnetik dari sekitar 10 keV sampai beberapa ratus keV juga dapat menunjuk kepada sinar X keras. Penting untuk diingat bahwa tidak ada perbedaan fisikal antara sinar gama dan sinar X dari energi yang sama -- mereka adalah dua nama untuk radiasi elektromagnetik yang sama, sama seperti sinar matahari dan sinar bulan adalah dua nama untuk cahaya tampak. Namun, gama dibedakan dengan sinar X oleh asal mereka. Sinar gama adalah istilah untuk radiasi elektromagnetik energi-tinggi yang diproduksi oleh transisi energi karena percepatan elektron. Karena beberapa transisi elektron memungkinkan untuk memiliki energi lebih tinggi dari beberapa transisi nuklir, ada penindihan antara apa yang kita sebut sinar gama energi rendah dan sinar-X energi tinggi.

Sinar gama merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi; mereka lebih menembus dari radiasialfa atau beta (keduanya bukan radiasi elektromagnetik), tapi kurang mengionisasi.

Perlindungan untuk sinar γ membutuhkan banyak massa. Bahan yang digunakan untuk perisai harus diperhitungkan bahwa sinar gama diserap lebih banyak oleh bahan dengan nomor atom tinggi dan kepadatan tinggi. Juga, semakin tinggi energi sinar gama, makin tebal perisai yang dibutuhkan. Bahan untuk menahan sinar gama biasanya diilustrasikan dengan ketebalan yang dibutuhkan untuk mengurangi intensitas dari sinar gama setengahnya. Misalnya, sinar gama yang membutuhkan 1 cm (0,4 inchi) "lead" untuk mengurangi intensitasnya sebesar 50% jujga akan mengurangi setengah intensitasnya dengan konkrit 6 cm (2,4 inchi) atau debut paketan 9 cm (3,6 inchi).

Sinar gama dari fallout nuklir kemungkinan akan menyebabkan jumlah kematian terbesar dalam penggunaan senjata nuklir dalam sebuahperang nuklir. Sebuah perlindungan fallout yang efektif akan mengurangi terkenanya manusia 1000 kali.

Sinar gama memang kurang mengionisasi dari sinar alfa atau beta. Namun, mengurangi bahaya terhadap manusia membutuhkan perlindungan yang lebih tebal. Mereka menghasilkan kerusakan yang mirip dengan yang disebabkan oleh sinar-X, seperti terbakar, kanker, dan mutasi genetika.

Dalam hal ionisasi, radiasi gama berinteraksi dengan bahan melalui tiga proses utama: efek fotoelektrik, penyebaran Compton, dan produksi pasangan.