Dokumen tersebut membahas tentang gelombang elektromagnetik, mulai dari pengertian, contoh alat yang bekerja menggunakan gelombang elektromagnetik, percobaan yang membuktikan adanya gelombang elektromagnetik, hingga spektrum dan sifat-sifat gelombang elektromagnetik serta penerapannya dalam teknologi modern."

1. Gelombang Elektromagnetik
Drs. Agus Purnomo
aguspurnomosite.blogspot.com

2. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

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

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

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

8. Sketsa Gelombang Elektromagnetik

9. Sifat-sifat Gelombang
Elektromagnetik
1. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang
tanpa medium
2. Merupakan gelombang transversal
3. Tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam
medan magnet maupun medan listrik
4. 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. Spektrum GEM
adalah rentang semua radiasi elektromagnetic yang
mungkin yang dapat diukur dari frekuensi, panjang
gelombang dan energi photon yang terkandung.

12. SPEKTRUM GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
Urutan spektrum gelombang electromagnetik berdasar
Kenaikan frekuensi atau penurunan panjang gelombang:
1. Gelombang Radio
Jangkauan frekuensi cukup luas, memiliki 2 jenis
modulasi, yaitu AM (jangkauan luas) dan FM (jangkauan
sempit).

13. SPEKTRUM GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
2. Gelombang Mikro
Digunakan untuk alat-alat elektronik, alat
komunikasi, alat memasak (oven) dan radar.

14. SPEKTRUM GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
3. Sinar Inframerah
Dihasilkan oleh molekul dan benda panas, digunakan di
bidang industri, medis, dan astronomi (pemotretan bumi
dari satelit).

15. SPEKTRUM GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
4. Sinar Tampak (Cahaya)
Adalah sinar yang dapat membantu penglihatan kita.
Perbedaan frekuensi cahaya menimbulkan spektrum
warna cahaya

16. SPEKTRUM GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
Dihasilkan dalam atom-atom dan molekul-molekul
dalam loncatan listrik. Matahari adalah sumber utama
sinar ini. Dibidang industri digunakan untuk proses
sterilisasi.

17. SPEKTRUM GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
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.

18. SPEKTRUM GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
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.

19. GELOMBANG RADIO

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

21. Name Frequency &Wavelength Aplications
3–30 Hz
ELF Communication with submarines
100,000 km – 10,000 km
30–300 Hz
SLF Communication with submarines
10,000 km – 1000 km
300–3000 Hz
ULF Communication within mines
1000 km – 100 km
3–30 kHz Submarine communication, avalanche beacons, wireless heart rate
VLF
100 km – 10 km monitors, geophysic
30–300 kHz
LF Navigation, time signals, AM longwave broadcasting, RFID
10 km – 1 km
MF 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 MHz
VHF aircraft-to-aircraft communications. Land Mobile and Maritime Mobile
10 m – 1 m
communications
television broadcasts, microwave ovens, mobile phones, wireless LAN,
300–3000 MHz
UHF Bluetooth, GPS and Two-Way Radios such as Land Mobile, FRS and
1 m – 100 mm
GMRS Radios

23. 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)

24. 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

25. 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.

26. GELOMBANG MIKRO

27. Gelombang Mikro
Name Frequency and Wavelengths Aplications
3–30 GHz
SHF microwave devices, wireless LAN, most modern Radars
100 mm – 10 mm
30–300 GHz
EHF Radio astronomy, high-frequency microwave radio relay
10 mm – 1 mm

28. INFRA MERAH

29. 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

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

31. CAHAYA TAMPAK

32. 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)

33. ULTRAVIOLET

34. 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.

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

36. SINAR - X

37. 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.

38. SINAR - GAMMA

39. 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.

40. 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.

41. 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.

43. PENERAPAN TEKNOLOGI

44. PENERAPAN TEKNOLOGI

45. Kecepatan gelombang elektromagnetik
sama dengan kecepatan cahaya
yang 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

46. Hubungan Frekuensi (f), Panjang Gelombang

( ), dan cepat rambat gelombang
elektromagnetik (c)
c  f .
Contoh Soal:
Sebuah gelombang radio dipancarkan pada frekuensi 150 MHz. Tentukan
panjang gelombang yang dipancarkan!
Jawab:
c  f .
c
 
f
8
3 x10 m / s
  4
15 x10 Hz
  2000 m

47. 2. Energi dalam GEM
Hubungan antara kuat medan listrik dg medan magnetik :
Em E
 c
Bm B
Dimana :
E y  E m cos (kx -  t)
B x  B m cos (kx -  t)
Dengan :
Em, Bm = nilai max amplitudo medan listrik dan magnetik
c = cepat rambat cahaya

48. 3. Rapat Energi Listrik dan Magnetik
Rapat energi listrik dan magnetik dinyatakan dengan :
0E
2
ue 
2
1 B
2 uB 
20
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

49. 4. Intensitas GEM
Intensitas 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 0
Dengan intensitas rata-rata :
E m Bm
S 
20

50. Hubungan Intensitas Gelombang dengan Energi Rata-rata
E 1
Dengan menggunakan hubungan B  dan c 
c  0 0
rapat energi magnetik adalah
E  0 0
2 2 2 2
B E /c 1
uB      0E  ue
2
20 20 20 2
Rapat energi total adalah
2
B
u  u B  u e  2u B 
0

51. Rapat energi total rata-rata adalah
 E m Bm
u 
2  0c
Intensitas 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0
Dengan :
I = intensitas radiasi (W/m2)
S = intensitas gelombang = laju energi rata2 per m2 (W/m2)
P = daya radiasi (W)
A = luas permukaan (m2)

52. Contoh Soal
1. 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

53. • 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.

54. Em 2 ,3 9
Bm    7 , 7 x10
2
8
Wb / m
c 3 . 10
2 2
Em 2 ,3 3
I    7 , 01 x10
2
7
watt / m
2c 0 2 x 3 . 10 x 4  10
8
3
P  4  r I  4  8 .7 , 01.10
2 2
 5, 6 w att

55. 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

56. • 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

57. 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

58. • 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

59. 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

60. 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

61. Latihan :
1. Suatu GEM dalam vakum memiliki
amplitudo medan listrik 360 V/m.
Hitunglah amplitudo medan magnetiknya?

62. 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 radiasi
b. Rapat energi rata-rata pada titik yg
berjarak r = 4 m dari sumber radiasi

63. 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 sumber
b. Hitung rapat energi magnetik rata-rata
pada jarak 1 m dari sumber
c. Tentukan intensitas gelombang pada
lokasi tsb

64. aguspurnomosite.blogspot.com