3. Apakah Gelombang Elektromagnetik ?
Gelombang elektromagnetik
adalah gelombang yang tidak
memerlukan medium untuk
merambat dan dapat
merambat dalam ruang hampa.
4. 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)
• 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
5. Kebenaran Hipotesa Maxwell
tentang adanya gelombang
elektromagnetik pada
akhirnya dibuktikan oleh
“Heinrich Hertz”
Heinrich menemukan
cara menghasilkan
gelombang radio dan
menentukan kelajuannya
7. 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
8. Spektrum GEM
adalah rentang semua radiasi elektromagnetic yang
mungkin yang dapat diukur dari frekuensi, panjang
gelombang dan energi photon yang terkandung.
9.
10. 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).
2. Gelombang mikro
Digunakan untuk alat-alat elektronik, alat komunikasi, alat memasak
(oven) dan radar.
3. Sinar inframerah
Dihasilkan oleh molekul dan benda panas, digunakan di bidang industri,
medis, dan astronomi (pemotretan bumi dari satelit).
11. 4. Sinar tampak (cahaya)
Adalah sinar yang dapat membantu penglihatan kita. Perbedaan
frekuensi cahaya menimbulkan spektrum warna cahaya
5. Sinar ultraviolet
Dihasilkan dalam atom-atom dan molekul-molekul dalam loncatan
listrik. Matahari adalah sumber utama sinar ini. Dibidang industri
digunakan untuk proses sterilisasi.
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.
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.
13. Gelombang Radio
• Radio adalah bentuk level energi
elektromagnetik terendah, dengan kisaran
panjang gelombang dari ribuan kilometer
sampai kurang dari satu meter.
15. Gelombang Mikro
Name Frequency and Wavelengths Aplications
SHF
3–30 GHz
100 mm – 10 mm
microwave devices, wireless LAN, most modern Radars
EHF
30–300 GHz
10 mm – 1 mm
Radio astronomy, high-frequency microwave radio relay
17. 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
18. • Pemanfaatan antara lain : terapi fisik
(physical therapy), fotografi inframerah
untuk keperluan pemetaan sumber alam
dan diagnosa penyakit.
20. 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)
22. 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.
23. Pemanfaatan UV
• Gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul
dalam nyala listrik. Sinar UV diperlukan dalam
asimilasi tumbuh-tumbuhan, dan dapat
membunuh kuman penyakit.
25. 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.
27. 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.
28. 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.
29. 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.
30.
31.
32.
33. Kecepatan gelombang elektromagnetik
sama dengan kecepatan cahaya
yang dirumuskan :
o
o
c
.
1
o = 8.85 x 10-12 C2/Nm2
o = 12.56 x 10-7 wb/amp.m
C = 3 . 108 m/s
o = permitivitas ruang hampa
o = perbeabilitas ruang hampa
C = cepat rambat cahaya
34. Hubungan Frekuensi (f), Panjang Gelombang ( ), dan
cepat rambat gelombang elektromagnetik (c)
.
f
c
Contoh Soal:
Sebuah gelombang radio dipancarkan pada frekuensi 150 MHz. Tentukan
panjang gelombang yang dipancarkan!
Jawab:
Hz
x
s
m
x
f
c
f
c
4
8
10
15
/
10
3
.
m
2000
35. 2. Energi dalam GEM
Hubungan antara kuat medan listrik dg medan magnetik :
Dimana :
Dengan :
Em, Bm = nilai max amplitudo medan listrik dan magnetik
c = cepat rambat cahaya
c
B
E
B
E
m
m
t)
-
(kx
cos
t)
-
(kx
cos
m
x
m
y
B
B
E
E
36. 3. Rapat Energi Listrik dan Magnetik
Rapat energi listrik dan magnetik dinyatakan dengan :
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
2
0
2
1
E
ue
0
2
2
B
uB
37. 4. Intensitas GEM
Intensitas GEM atau laju energi yg dipindahkan melalui GEM
disebut pointing (S).
Dengan intensitas rata-rata :
B
x
E
S
0
1
0
2
0
)
(
cos
t
kx
B
E
EB
S m
m
0
2
m
m B
E
S
38. Hubungan Intensitas Gelombang dengan Energi Rata-rata
Dengan menggunakan hubungan dan
rapat energi magnetik adalah
Rapat energi total adalah
c
E
B
0
0
1
c
e
B u
E
E
c
E
B
u
2
0
0
0
0
2
0
2
2
0
2
2
1
2
2
/
2
0
2
2
B
u
u
u
u B
e
B
39. Rapat energi total rata-rata adalah
Intensitas gelombang (laju energi rata2 per m2) yg dipindahkan
melalui GEM sama dg rapat enrgi rata2 dikalikan dengan
cepat rambat cahaya.
Dengan :
I = intensitas radiasi (W/m2)
S = intensitas gelombang = laju energi rata2 per m2 (W/m2)
P = daya radiasi (W)
A = luas permukaan (m2)
c
B
E
u m
m
0
2
u
c
S
0
2
0
2
0 2
2
2
m
m
m
m cB
c
E
B
E
A
P
I
S
40. Contoh Soal
1. Medan listrik maksimum di suatu titik
yang berjarak 8 meter dari suatu sumber
titik adalah 2,3 V/m.
Hitunglah :
a. medan magnetik maksimumnya
b. intensitas rata-rata
c. daya sumber
7
0
8
Jika diketahui : 4 10 Wb/A.m
dan 3 x 10 m/s
c
41. • Jawab
Medan magnetik maksimum :
E=2,3 V/m
r = 8 m
Intensitas rata-2 :
Daya sumber :
r : jarak sumber ke titik yang dimaksud.
m
m
E
B
c
2 2
0 0
2 2
m m
cB E
I
c
2
4
P I A r I
43.
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
44. • Jawab
8
15
1 tahun cahaya (3 x 10 )(365 x 24 x 3600 )
9,4608 x 10
m
s s
m
6
2 16 2
29 2
10
4 4(3,14)(4,07 x 10 )
4,8 x 10 watt/m
P P
I
A r
45. 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 = 6 m r
ro
x= ? 9 m
46. • Jawab
2
2
2 2 2
0
2 2 2 2
0 0 0
2
2
2
2
2
1,2
4
/ 4
/ 4 ( 9)
36
0,8
18 117
72 288 0
72 ( 72) 4.1.( 288)
4
2 2
75,8
P
I
r
r
I P r x y
I P r r x y
x
x x
x x
b b ac
x
a
x m
47. 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 :
8
6
.
3 x 10
11,8 m
4 x 6,375 x 10
c f
c
f
48. 5. Intensitas yang diterima secara langsung dari
matahari (tanpa penyerapan panas oleh
atmosfir bumi) pada suatu hari terik sekitar
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 :
2
135 /
W m
2
2
4
900
0, 53
4 4(3.14)(135)
0, 73 m
P
I
r
P
r
I
r
49. Latihan :
1. Suatu GEM dalam vakum memiliki
amplitudo medan listrik 360 V/m.
Hitunglah amplitudo medan magnetiknya?
50. 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
51. 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
