Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Gelombang Elektromagnetik

7,040 views

Published on

MATERI PRESENTASI FISIKA UNTUK ANAK SMA KELAS X PADA SEMESTER GENAP. SUDAH SAYA SUSUN DENGAN RINCI, MENARIK DAN DETAIL, SEHINGGA MEMUDAHKAN ANDA UNTUK MEMPELAJARINYA. Kunjungi saya di http://aguspurnomosite.blogspot.com

Published in: Education
  • Be the first to comment

Gelombang Elektromagnetik

  1. 1. Gelombang Elektromagnetik Drs. Agus Purnomo aguspurnomosite.blogspot.com
  2. 2. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
  3. 3. Bagaimana alat-alat berikut bekerja?Alat-alat tersebut bekerja menggunakan gelombang elektromagnetik.
  4. 4. Apakah Gelombang Elektromagnetik ?Gelombang elektromagnetikadalah gelombang yang tidakmemerlukan medium untukmerambat dan dapatmerambat dalam ruanghampa.
  5. 5. 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)
  6. 6. • 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
  7. 7. Kebenaran Hipotesa Maxwelltentang adanya gelombangelektromagnetik padaakhirnya dibuktikan oleh“Heinrich Hertz”Heinrich menemukancara menghasilkangelombang radio danmenentukan kelajuannya
  8. 8. Sketsa Gelombang Elektromagnetik
  9. 9. Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik1. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang tanpa medium2. Merupakan gelombang transversal3. Tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam medan magnet maupun medan listrik4. Dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi)5. Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersamaan, sehingga medan listrik dan medan magnet sefase dan berbanding lurus
  10. 10. Spektrum GEMadalah rentang semua radiasi elektromagnetic yang mungkin yang dapat diukur dari frekuensi, panjang gelombang dan energi photon yang terkandung.
  11. 11. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIKUrutan spektrum gelombang electromagnetik berdasarKenaikan frekuensi atau penurunan panjang gelombang:1. Gelombang Radio Jangkauan frekuensi cukup luas, memiliki 2 jenis modulasi, yaitu AM (jangkauan luas) dan FM (jangkauan sempit).
  12. 12. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK2. Gelombang Mikro Digunakan untuk alat-alat elektronik, alat komunikasi, alat memasak (oven) dan radar.
  13. 13. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK3. Sinar Inframerah Dihasilkan oleh molekul dan benda panas, digunakan di bidang industri, medis, dan astronomi (pemotretan bumi dari satelit).
  14. 14. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK4. Sinar Tampak (Cahaya)Adalah sinar yang dapat membantu penglihatan kita.Perbedaan frekuensi cahaya menimbulkan spektrumwarna cahaya
  15. 15. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIKDihasilkan dalam atom-atom dan molekul-molekuldalam loncatan listrik. Matahari adalah sumber utamasinar ini. Dibidang industri digunakan untuk prosessterilisasi.
  16. 16. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK6. Sinar Xdisebut juga sinar Rontgen, sesuai penemunya. Sinar ini dihasilkanakibat tumbukan elektron berkecepatan tinggi di pemukaan logam.Dibidang kedokteran digunakan untuk diagnosa dan terapimedis, sedangkan di bidang industri, siner x digunakan untukanalisis struktur bahan.
  17. 17. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK7. Sinar GammaMerupakan gelombang elektromagnetik dengan panjanggelombang terpendek dan frekuensi tertinggi, dihasilkandari inti atom yang tidak stabil ataupun sinar kosmis.Daya tembus sangat besar, mampu menembus pelattimbal.
  18. 18. GELOMBANG RADIO
  19. 19. Gelombang Radio• Radio adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter.
  20. 20. Name Frequency &Wavelength Aplications 3–30 HzELF Communication with submarines 100,000 km – 10,000 km 30–300 HzSLF Communication with submarines 10,000 km – 1000 km 300–3000 HzULF Communication within mines 1000 km – 100 km 3–30 kHz Submarine communication, avalanche beacons, wireless heart rateVLF 100 km – 10 km monitors, geophysic 30–300 kHz LF Navigation, time signals, AM longwave broadcasting, RFID 10 km – 1 kmMF 300–3000 kHz AM (Medium-wave) broadcasts 1 km – 100 m 3–30 MHz Shortwave broadcasts, amateur radio and over-the-horizon aviation HF 100 m – 10 m communications, RFID FM, television broadcasts and line-of-sight ground-to-aircraft and 30–300 MHzVHF aircraft-to-aircraft communications. Land Mobile and Maritime Mobile 10 m – 1 m communications television broadcasts, microwave ovens, mobile phones, wireless LAN, 300–3000 MHzUHF Bluetooth, GPS and Two-Way Radios such as Land Mobile, FRS and 1 m – 100 mm GMRS Radios
  21. 21. Orang yang berjasa menemukan gelombang FM adalahEdwin Howard Armstrong yang dikenal sebagai “Bapakpenemu radio FM”.Sinyal suara tidak dapat langsung dipancarkan karenasinyal suara bukan gelombang elektromagnetik. Jikasinyal suara tersebut diubah menjadi gelombangelektromagnetik sekalipun, berapa panjang antenayang dibutuhkan. Untuk dapat mengirimkan sinyalsuara dengan lebih mudah, sinyal suara tersebutterlebih dahulu ditumpangkan pada sinyal radiodengan frekuensi yang lebih tinggi dari sinyal suaratersebut. Metode untuk menumpangkan sinyal suarapada sinyal radio disebut modulasi. Modulasi yangsering dipakai radio adalah modulasi amplitudo (AM –amplitude modulation) dan modulasi frekuensi (FM –frequency modulation)
  22. 22. Beda utama antara gelombang AM dengan FMadalah cara memodulasi suaranya. GelombangFM mempunyai range tambahan sebesar plus455 KHz. Jadi, jika ada frekeensi radio 88.00FM, sebenarnya dia menggunakan frekuensi88.00 MHz + 455 KHz. Mengapa ada tambahan455 KHz? Nah, gelombang FM itu memodulasisuara secara digital. Jadi, gelombang suaraaudio itu dicacah secara digital sesuai frekuensiaudio (batas ambang telinga antara 6 Hz - 20KHz). Setelah dicacah secara digital (tambahan455 KHz tadi, sebagai digital audiobuffer), sinyal digital tsb. di-mix dengangelombang radio (carrier) yang berfrekuensi88.0 MHz tadi, kemudian dilempar ke udaraterbuka. Bagaian yang penting dari sistempemancar FM adalah antena, salurantransmisi, dan pemancar itu sendiri
  23. 23. Hasil analisa komparasi antara gelombangFM dan AM yang menunjukkan bahwawalaupun gelombang AM dapatmenembus jangkauan yang lebih luasakan tetapi tidak seperti gelombang FMyang lebih tahan terhadap nois, makagelombang FM dengan banyakkarakteristik yang tidak dimiliki gelombangAM merupakan jenis modulasi yang lebihbaik untuk digunakan dalam transver dataaudio dari pada gelombang AM.
  24. 24. GELOMBANG MIKRO
  25. 25. Gelombang MikroName Frequency and Wavelengths Aplications 3–30 GHzSHF microwave devices, wireless LAN, most modern Radars 100 mm – 10 mm 30–300 GHzEHF Radio astronomy, high-frequency microwave radio relay 10 mm – 1 mm
  26. 26. INFRA MERAH
  27. 27. 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
  28. 28. • Pemanfaatan antara lain : terapi fisik (physical therapy), fotografi inframerah untuk keperluan pemetaan sumber alam dan diagnosa penyakit.
  29. 29. CAHAYA TAMPAK
  30. 30. 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)
  31. 31. ULTRAVIOLET
  32. 32. 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.
  33. 33. Pemanfaatan UV• Gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuh-tumbuhan, dan dapat membunuh kuman penyakit.
  34. 34. SINAR - X
  35. 35. 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.
  36. 36. SINAR - GAMMA
  37. 37. 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.
  38. 38. 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.
  39. 39. 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.
  40. 40. PENERAPAN TEKNOLOGI
  41. 41. PENERAPAN TEKNOLOGI
  42. 42. Kecepatan gelombang elektromagnetiksama dengan kecepatan cahayayang dirumuskan : 1 o = 8.85 x 10-12 C2/Nm2 c o = 12.56 x 10-7 wb/amp.m  o . o C = 3 . 108 m/s o = permitivitas ruang hampa o = perbeabilitas ruang hampa C = cepat rambat cahaya
  43. 43. Hubungan Frekuensi (f), Panjang Gelombang  ( ), dan cepat rambat gelombang elektromagnetik (c) c  f .Contoh Soal:Sebuah gelombang radio dipancarkan pada frekuensi 150 MHz. Tentukanpanjang gelombang yang dipancarkan!Jawab:c  f . c  f 8 3 x10 m / s  4 15 x10 Hz  2000 m
  44. 44. 2. Energi dalam GEMHubungan antara kuat medan listrik dg medan magnetik : Em E  c Bm BDimana : E y  E m cos (kx -  t) B x  B m cos (kx -  t)Dengan :Em, Bm = nilai max amplitudo medan listrik dan magnetikc = cepat rambat cahaya
  45. 45. 3. Rapat Energi Listrik dan MagnetikRapat energi listrik dan magnetik dinyatakan dengan : 0E 2 ue  2 1 B 2 uB  20Dengan :ue = rapat energi listrik (J/m3)ε0 = 8,85 x 10-12 C2 N-1m-2E = kuat medan listrik (N/C)uB = rapat energi magnetik (J/m3)B = besar induksi magnetik (Wb/m2)μ0 = 4π x 10-7 Wb/A
  46. 46. 4. Intensitas GEMIntensitas GEM atau laju energi yg dipindahkan melalui GEM disebut pointing (S).  1   EB E m B m cos ( kx   t ) 2 S  E xB S   0 0 0Dengan intensitas rata-rata : E m Bm S  20
  47. 47. Hubungan Intensitas Gelombang dengan Energi Rata-rata E 1Dengan menggunakan hubungan B  dan c  c  0 0rapat energi magnetik adalah E  0 0 2 2 2 2 B E /c 1 uB      0E  ue 2 20 20 20 2Rapat energi total adalah 2 B u  u B  u e  2u B  0
  48. 48. Rapat energi total rata-rata adalah  E m Bm u  2  0cIntensitas gelombang (laju energi rata2 per m2) yg dipindahkan melalui GEM sama dg rapat enrgi rata2 dikalikan dengan cepat rambat cahaya. 2 2 S  cu S  I  P  E m Bm  Em  cB m A 20 2  0c 20Dengan :I = intensitas radiasi (W/m2)S = intensitas gelombang = laju energi rata2 per m2 (W/m2)P = daya radiasi (W)A = luas permukaan (m2)
  49. 49. Contoh Soal1. Medan listrik maksimum di suatu titik yang berjarak 8 meter dari suatu sumber titik adalah 2,3 V/m. 7 J ik a d ik e ta h u i :  0  4  1 0 W b /A .m d a n c  3 x 1 0 m /s 8 Hitunglah : a. medan magnetik maksimumnya b. intensitas rata-rata c. daya sumber
  50. 50. • Jawab Medan magnetik maksimum : Em Bm  c E=2,3 V/m r=8m Intensitas rata-2 : 2 2 cBm Em I   20 2c 0 Daya sumber : P  I A  4 r 2 I r : jarak sumber ke titik yang dimaksud.
  51. 51. Em 2 ,3 9 Bm    7 , 7 x10 2 8 Wb / m c 3 . 10 2 2 Em 2 ,3 3I    7 , 01 x10 2 7 watt / m 2c 0 2 x 3 . 10 x 4  10 8 3P  4  r I  4  8 .7 , 01.10 2 2  5, 6 w att
  52. 52. 2. 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
  53. 53. • Jawab 1 tahun cahaya  (3 x 10 8 m s )(365 x 24 x 3600 s )  9,4608 x 10 m 15 6 P P 10 I    4 r 2 16 2 A 4 (3,1 4 )( 4, 0 7 x 1 0 ) 29  4, 8 x 1 0 2 w att/m
  54. 54. 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=6m r ro x= ? 9m
  55. 55. • Jawab P I  4 r 2 P / 4 r x  y 2 2 2 2 I r   0  P0 / 4  r ( x  9)  y 2 2 2 2 I0 0 r x  36 2 0, 8  x  18 x  117 2 x  72 x  288  0 2 b  b  4ac 72  (  7 2 )  4 .1 .(  2 8 8) 2 2 x1, 2   2a 2 x  7 5, 8 m
  56. 56. 4. Suatu GEM yang digunakan untuk komunikasi di kapal selam mempunyai panjang gelombang 4 kali jari-jari bumi (jari-jari bumi = 6375 km). Hitung berapa frekuensi gelombang ini ! Jawab : c  f . 8 c 3 x 10 f    11, 8 m  6 4 x 6, 375 x 10
  57. 57. 5. Intensitas yang diterima secara langsung dari matahari (tanpa penyerapan panas oleh atmosfir bumi) pada suatu hari terik sekitar 2 135 W / m Berapa jauh Amir harus berdiri dari suatu pemanas yang mempunyai daya 0,9 kW agar intensitas panas yang dirasakan Amir sama dengan intensitas matahari.Jawab : P I  4 r 2 P 900    0, 53 2 r 4 I 4 ( 3 .1 4 ) (1 3 5 ) r  0, 73 m
  58. 58. Latihan :1. Suatu GEM dalam vakum memiliki amplitudo medan listrik 360 V/m. Hitunglah amplitudo medan magnetiknya?
  59. 59. 2. Sebuah sumber titik dari radiasi EM memiliki daya rata2 keluaran P = 1000 W. Tentukan :a. Amplitudo max medan listrik Em dan medan magnetik Bm pada titik yg berjarak r = 4 m dari sumber radiasib. Rapat energi rata-rata pada titik yg berjarak r = 4 m dari sumber radiasi
  60. 60. 3. Sebuah sumber cahaya monokromatik memancarkan daya EM 250 W merata ke segala arah.a. Hitung rapat energi listrik rata-rata pada jarak 1 m dari sumberb. Hitung rapat energi magnetik rata-rata pada jarak 1 m dari sumberc. Tentukan intensitas gelombang pada lokasi tsb
  61. 61. aguspurnomosite.blogspot.com

×