RADIASI DAN EKSPERIMEN PENEMUAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Silvia

Radiasi elektromagnetik adalah gabungan medan listrik dengan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ketempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik disebut elektro dinamik, sub-bidang elektromagnetisme.

Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz. Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal.

Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = hf, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 ⁻³⁴ J·s — dan f adalah frekuensi gelombang.

Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi E_photon = hf.

Yang termasuk gelombang elektromagnetik

Gelombang	Panjang gelombang λ
gelombang radio	1 mm-10.000 km
infra merah	0,001-1 mm
cahaya tampak	400-720 nm
ultra violet	10-400nm
sinar X	0,01-10 nm
sinar gamma	0,0001-0,1 nm

Sinar kosmis tidak termasuk gelombang elektromagnetik; panjang gelombang lebih kecil dari 0,0001 nm.

Sinar dengan panjang gelombang besar, yaitu gelombang radio dan infra merah, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih rendah. Sinar dengan panjang gelombang kecil, ultra violet, sinar x atau sinar rontgen, dan sinar gamma, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih tinggi.

Eksperimen Penemuan Gelombang Elektromagnetik

Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873 oleh James Clerk Maxwell dalam papernya di Royal Society mengenai teori dinamika medan elektromagnetik (bahasa Inggris: A dynamical theory of the electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja penelitiannya antara 1861 dan 1865.

Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama yang mengirimkan dan menerima gelombang radio ketika dia menemukan bahwa keseimbangan induksinya menyebabkan gangguan ke telepon buatannya. Dia mendemonstrasikan penemuannya kepada Royal Society pada 1880 tapi hanya dibilang itu cuma merupakan induksi.

Adalah Heinrich Rudolf Hertz yang, antara 1886 dan 1888, pertama kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi radio memiliki seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang Hertzian), dan menemukan bahwa persamaan elektromagnetik dapat diformulasikan ke persamaan turunan partial disebut persamaan gelombang.

Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.

Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = hν, di mana E adalah energifoton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 ⁻³⁴ J·s — dan ν adalah frekuensi gelombang.

Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi E_photon = hν.

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Meini

Pada pertengahan abad kesepuluh seorang ilmuwan Mesir di Iskandaria yang bernama Al Hasan (965–1038) mengemukakan pendapat bahwa mata dapat melihat benda-benda di sekelilingnya karena adanya cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan oleh benda-benda yang bersangkutan masuk ke dalam mata.

Sir Isaac Newton (1642–1727) merupakan ilmuwan berkebangsaan Inggris yang mengemukakan pendapat bahwa dari sumber cahaya dipancarkan partikel-partikel yang sangat kecil dan ringan kesegala arah dengan kecepatan yang sangat besar. Bila partikel ini mengenai mata, maka manusia akan mendapat kesan melihat benda tersebut.

Karena partikel cahaya sangat ringan dan berkecepatan tinggi maka cahaya dapat merambat lurus tanpa terpengaruh gaya gravitasi bumi.

Ketika cahaya mengenai permukaan yang halus maka cahaya akan dipantulkan dengan sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul sehingga sesuai dengan hukum pemantulan Snellius.

 Menurut Christian Huygens (1629-1695) seorang ilmuwn berkebangsaan Belanda, bahwa cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi dan berupa gelombang.

 Perbedaan cahaya dan bunyi hanya terletak pada panjang gelombang dan frekuensinya.

 Huygens menganggap bahwa setiap titik pada sebuah muka gelombang dapat dianggap sebagai sebuah sumber gelombang yang baru dan arah muka gelombang ini selalu tegak lurus terhadap muka gelombang yang bersangkutan.

 Percobaan James Clerk Maxwell (1831–1879) seorang ilmuwan yang berkebangsaan Inggris (Scotlandia) menyatakan bahwa cepat rambat gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya yaitu 3x10⁸m/s, oleh karena itu Maxwell berkesimpulan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik.

 Seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman, Heinrich Rudolph Hertz(1857–1894) yang membuktikan bahwa gelombang eletromagnetik merupakan gelombang tranversal.

 Percobaan seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, Peter Zeeman (1852–1943) yang menyatakan bahwa medan magnet yang sangat kuat dapat berpengaruh terhadap berkas cahaya.

 

Percobaan Stark (1874–1957), seorangi lmuwan berkebangsaan Jerman yang mengungkapkan bahwa medan listrik yang sangat kuat dapat mempengaruhi berkas cahaya.

           Teori kuantum pertama kali dicetuskan pada tahun 1900 oleh seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman yang bernama Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947).

Kuat medan listrik E dan kuat medan magnetik B, mempunyai hubungan:

B_maks=Emaks/c→B=E/c atau B.c = E

E= kuat medan listrik (N/c)

B= induksi magnetic (T)

c= kecepatancahaya = 3.10⁸ m/s

Gelombang yang mempunyai daya tembus yang sangat besar adalah sinar X dan sinar γ.

Sifat gelombang elektromagnetik:
1. Dapat merambat dalam ruang hampa
2. Merupakan gelombang transversal (arah getar tegak lurus arah rambat), mengalami polarasi
3. Dapat mengalami refleksi, refraksi, interferensi, dan difraksi
4. Tidak dibelokkan dalam medan listrik maupun medan magnet.

Contoh sumber gelombang elektromagnetik :

1.Osilasi listrik.

2. Sinar matahari menghasilkan sinar inframerah.

3.Lampu merkuri dapat mengasilkan ultra violet.

4. Penembakan electron dalam tabung hampa pada keping logam dapat menghasilkan sinar X.

5. Inti atom yang tidak stabil dapat menghasilkan sinar gamma.

Energi rata–rata per satuan luas yang dirambatkan oleh gelombang elektromagnetik disebut dengan intensitas gelombang elektromagnetik.

Proses terjadinya medan magnet listrik dan medan magnet berlangsung secara bersama-sama dan menjalar kesegala arah.

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan magnet dan medan listrik secara berurutan, dimana arah getar vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.

 Diantara gelombang-gelombang yang terdapat pada spektrum gelombang radio yang dapat dilihat oleh mata hanyalah gelombang cahaya tampak  yang mempunyai panjang gelombang antara 7800 Amstrong (merah) – 3990 Amstrong (ungu).

APLIKASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK DI BIDANG ASTRONOMI

Abednego

Sinar gamma merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi; mereka lebih menembus dari radiasi alpha 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 gamma diserap lebih banyak oleh bahan dengan nomor atom tinggi dan kepadatan tinggi. Juga, semakin tinggi energi sinar gamma, makin tebal perisai yang dibutuhkan. Bahan untuk menahan sinar gamma biasanya diilustrasikan dengan ketebalan yang dibutuhkan untuk mengurangi intensitas dari sinar gamma setengahnya. Misalnya, sinar gamma 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 gamma dari fallout nuklir kemungkinan akan menyebabkan jumlah kematian terbesar dalam penggunaan senjata nuklir dalam sebuah perang nuklir. Sebuah perlindungan fallout yang efektif akan mengurangi terkenanya manusia 1000 kali. Sinar gamma memang kurang mengionisasi dari sinar alpha 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 gamma berinteraksi dengan bahan melalui tiga proses utama: efek fotoelektrik, penyebaran Compton, dan produksi pasangan.

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

Astronomi inframerah mengenai deteksi radiasi infra merah (panjang gelombangnya lebih panjang daripada cahaya merah). Alat yang digunakan hampir sama dengan astronomi optik dilengkapi peralatan untuk mendeteksi foto infra merah. Teleskop Ruang Angkasa digunakan untuk mengatasi gangguan pengamatan yang berasal dari atmosfer. 

Efek Doppler utk gelombang elektromagnetik termasuk cahaya tampak penting dlm astronomi.para ahli perbintangan(astronomer) membandingkan panjang gelombang cahaya dari bintang yang jauh dengan panjang gelombang yang di pancarkan oleh elemen yang sama di bumi .dalam system bintang kembar , dimana dua bintang mengorbit mengelilingi pusat massa bersamanya,cahaya di geserkan oleh efek Doppler kefrekuensi yang lebih tinggi bila sebuah bintang bergerak menuju seorang pengamat di bumi dan di geserkan ke frekuensi yang lebih rendah bila bintang itu bergerak menjauhi seorang pengamat di bumi . pengukuran pergeseran frekuensi itu mengungkapkan informasi bentuk orbit dan massa bintang yang membentuk system kembar tersebut.

Cahaya dari kebanyakan galaksi digeserkan menuju panjang gelombang yang lebih panjang atau ujung merah dari spekrum tampak.sebuah efek yang dinamakan pergeseran merah(red shift).ini seringkali di jelaskan ssebagai pergeseran Doppler yang di akibatkan dari gerak galaksi ini menjauhi kita.tetapi daari segi pandangan teori relatifitas umum,pergessaran merah itu adalah sesuatu yang lebih fundamental,yang di asosiasikan dengan ekspansi ruang itu sendiri.galaksi yang jauh mempunyai pergeseran merah yang besar karma cahayanya telah berjalan untuk waktu yang lama dan telah terbagi ekspansinya pada semua ruang yang telah di lalui cahaya itu ketika bergerak.mengekstrapolasikan ekspansi ini kembali ke 10¹⁰ tahun yang silam akan menghasilkan gambaran “ledakan  besar(bigbang)”.daaari sisi pandang ini ledakan besar itu bukan merupakan ledakan dalam ruang tetapi merupakan ekspansi permualaan yang cepat dari ruang itu sendiri.

Banyak kalangan mengklaim bahwa gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh ponsel (telepon seluler) dapat mengganggu kesehatan pengguna dan orang-orang yang berdiri di sekitarnya. Anggapan ini dibenarkan oleh para ahli bidang telekomunikasi, namun tidak sedikit pula bantahan-bantahan oleh beberapa pihak yang menyangkal sebaliknya.

Para ahli mengungkapkan radiasi yang ditimbulkan handphone tidak seratus persen bisa menyebabkan gangguan kesehatan terhadap manusia, mengingat masih banyak orang yang masih setia menggunakan piranti wireless ini untuk memudahkan aktifitasnya dan tidak terjadi suatu hal apapun bahkan boleh dibilang masih aman-aman saja.Namun kita juga tidak bisa mengabaikan permasalahan ini, hal ini sudah dibuktikan oleh salah satu negara yang memiliki jumlah pengguna ponsel terbanyak dunia. Peraturannya bisa dikatakan sangat ketat apalagi mengenai efek samping dari radiasi ponsel.

Penetapan aturan ambang batas toleransi radiasi handphone, tentunya dapat menimbulkan banyak perdebatan di kalangan produsen dengan pemerintah setempat.Banyak banyak peneliti yang mengungkap pengaruh radiasi ponsel terhadap kesehatan manusia menerangkan bahwa seseorang yang banyak terkena radiasi ponsel cepat atau lambat, dapat menyebabkan efek detrimental pada otak, bahkan ada yang berpendapat bahwa penggunaan ponsel secara terus menerus selama lima sampai 18 tahun atau lebih, dapat beresiko lebih tinggi terkena kanker leukemia atau kanker pankreas serta juga dapat menyebabkan penurunan jumlah produksi sperma sampai 80 persen.