SIFAT-SIFAT DAN KEGUNAAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

SIFAT-SIFAT GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Setiap gelombang elektromagnetik mempunyai sifat khas, misalnya gelombang radio mudah dipantulkan, sinar X dapat menembus benda-benda yang lunak, dan ultraviolet dapat memicu terjadinya reaksi kimia. Namun secara umum semua jenis gelombang tersebut  memiliki sifat-sifat sebagai berikut :
- merambat lurus
- dapat dipantulkan (refleksi)
- dapat berinterferensi
- dapat melentur (difraksi)
- dapat dipolarisasikan (khusus gelombang transversal)
Eksperimen sederhana yang dilakukan untuk membuktikan sifat-sifat gelombang di atas, dapat dilihat pada bahasan tersendiri.

KEGUNAAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
a. Gelombang Radio
Sumber gelombang radio adalah rangkaian osilator. Selain itu, gelombang radio kita dapatkan dari angkasa dalam jumlah sangat banyak. Manusia dapat mempelajari alam semesta salahsatunya karena adanya gelombang radio yang diterima dari angkasa luar. Gelombang radio memiliki frekuensi antara 30 kHz (kilohertz) sampai dengan 3 GHz (giga hertz) atau panjang gelombang 3 meter sampai dengan 1500 meter.
Tabel Pengelompokkan Gelombang Radio

Lebar frekuensi	Panjang gelombang	Penggunaan
Low frequency (LF) 30 kH – 300 kHz	Long wave 1000 – 10.000 m	Radio gelombang panjang dan komunikasi melalui  jarak jauh
Medium  frequency (MF) 300 kHz – 3 MHz	Medium wave 100 – 1000 m	Radio gelombang medium local dan radio jarak jauh
High frequency (HF) 3 MHz – 30 MHz	Short wave 10 m – 100 m	Radio gelombang pendek dan komunikas, radio amatir, dan CB
Very high frequency (VHF) 30 HMz – 300 MHz	very short wave 1 m – 10 m	Radio FM, polisi dan pelayanan darurat
Ultra high frequency (UHF) 300MHz – 3 GHz	Ultra  short wave 0,1 m – 1 m	TV (jalur 4,5)
Super high frequency (SHF) Di atas 3 GHz	Micro wave Di atas 0,1 m	Radar komunikasi satelit, telepon dan saluran TV

Gelombang radio dapat dihasilkan dari gerakan muatan listrik yang dipercepat di dalam penghantar melalui elektronika bernama osilator. Kemudian muatan tersebut dipancarkan melalui antena selanjutnya dapat diterima melalui antena pula. Luas daerah yang hendak dicakup dan panjang gelombang yang akan dihasilkan dapat ditemtukan berdasarkan tinggi rendahnya antena. Karena gelombang radio tidak dapat ditangkap dengan telinga, maka sebelumnya gelombang tersebut harus di ubah menjadi gelombang bunyi. Ukuran pemancar radio dapat dibua sekecil mungkin sehingga dapat ditanam dalam tubuh seekor binatang untuk mengetahui tingkah lakunya. Adapun ukuran antena dibuat sangat besar sehingga mampu mendeteksi gelombang-gelombang radio dari jarak yang sangat jauh.

b. MW, VHF, UHF
Gelombang menengah (medium wave, MW) dapat berfungsi sebagai alat komunikasi yang membawa informasi dari satu tempat ke tempat lain. Hal itu dikarenakan gelombanng menengah mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer bumi sehingga dapat mencapai tempat yang jauh dari pemancar. Informasi bunyi yang dapat di bawa gelombang berupa perubahan amplitudo atau modulasi amplitudo (amplitudo modulasi, AM)
Gelombang UHF dan VHF tidak dipantulkan oleh lapisan ionosfer sehingga luas daerah jangakauannya sangat sempit. Untuk itu digunakan stasium relay. Meskipun gelombang tersebut  tidak dapat dipantulkan, namun gelombang tersebut dapat menembus lapisan ionosfer, sehingga dapat digunakan sebagai alat komunikasi pada satelit. Pesawat TV dan Radio FM menggunakan gelombang ini sebagai pembawa informasi. Informasi bunyi dibawa dalam bentuk perubahan frekuensi  atau modulasi frekuensi (frequency modulation, FM)

c. Gelombang Mikro
Gelombang Mikro memiliki sifat :
- menimbulkan efek panas jika berinteraksi dengan materi
- mudah dipantulkan oleh benda berukuran beberapa meter karena panjang gelombangnya hanya beberapa centimeter.
Gelombang mikro dimanfaatkan untuk beberapa hal sebagai berikut :
- memasak makanan pada mikrowave
- menghitung jarak, memandu pendaratan pesawat pada saat cuaca buruk, memandu peluru kendali pada radar. Radar yang diperkuat disebut lidar (mirip laser, tetapi berasal dari gelombang mikro).

- mengirim laporan pada jaringan closed circuit television.

d. Radar (Radio Ditection and Ranging)
Dari arti katanya, radar digunakan untuk mencari dan menentukan jejak sebuah benda menggunakan gelombang radio, khususnya gelombang pada daerah frekuensi ± 10 ¹⁰ Hz. Jdi gelombang termasuk gelombang mikro. Gelombang mikro mudah dipantulkan oleh benda berukuran beberapa meter karena panjang gelombangnya mencapai beberapa centimeter. Antena radar  bertindak sebagai pemancar dan penerima gelombang. Jika selang waktu pergi dan pulang gelombang radar diketahui, maka jarak benda yang dipantulkan gelombang radar diketahui. Hal itu dikarenakan cepat rambat gelombang elektromahnetik sudah diketahui, yaitu c = 3 x 10 ⁸m/s. Jarak yang ditempuh gelombang radar dari saat pergi sampai pulang adalah 2d, dimana d menunjukkan jarak pemancar ke benda.

2d = c. Δt     atau d = 1/2 c.Δt

e.Infrared
Infrared atau sinar infra merah berarti di bawah merah. Gelombang itu memiliki panjang gelombang (7 x 10^-7 )  m sampai 10^-6 m tepat dibawah sinar tampak. Getaran atom dalam molekul-molekul benda yang dipanaskan merupakan sumber gelombang infra merah. Oleh karena itu sinar infra merah disebut juga radiasi termal. Energi matahari yang sampai ke bumi sebagian besar berupa sinar infra merah.  Adapun intensitas sinar infra merah tergantung pada suhu dan warna benda.
Kegunaan inframerah antara lain sebagai berikut :
1. Untuk mendeteksi tumbuhan di muka bumi.
Setiap tumbuhan dan makhluk hidup, bahkan benda mati memancarkan sinar infra merah dengan intensitas dan frekuensi berbeda. Melalui satelit yang dilengkapi dengan film dan bersifat  peka terhadap sinar infra merah, maka dapat dideteksi spesies tumbuhan di bumi secara rinci.
2. Untuk mempelajari struktur molekul suatu bahan.
Radiasi infra merah yang dihasilkan oleh setiap atom dalam molekul adalah khas, sehingga spektroskopi inframerah dapat digunakan untuk mempelajari struktur molekul.
3. Untuk mengetahuri rugi panas pada bangunan.
Potret inframerah pada bagunan dapat digunakan untuk mengetahui di mana rugi panas terbesar pada suatu bangunan.
4. Untuk mengeringkan mobil sehabis dicuci atau di cat.
Sifat panas sinar inframerah digunakan untuk mengeringkan cat mobil atau mobil yang telah dicuci.
5. Untuk mendiagnosis kesehatan
Kesehatan seseorang dapat didiagnosis melalui penyelidikan radiasi infra merah pada kulit orang tertentu.

e. Cahaya Tampak

Spektrum sinar tampak adalah satu-satunya spektrum gelombang elektromagmnetik yang dapat dilihat semuanya terdiri dari tujuh spektrum warna yaitu: merah-jingga-kuning-hijau-biru-nila-ungu. Sinar merah memiliki panjang  gelombang terpanjang tetapi frekuensi terkecil serta ungu panjang gelombang terpendek tapi frekuensi terbesar.

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 (10¹³) atau bersesuaian dengan panjang gelombang antara 380 dan 780 nm (10^-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.

 Mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm (atau dalam frekuensi 790-400 terahertz). Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah hijau dari spektrum optik. Warna pencampuran seperti pink atau ungu, tidak terdapat dalam spektrum ini karena warna-warna tersebut hanya akan didapatkan dengan mencampurkan beberapa panjang gelombang.
Panjang gelombang yang kasat mata didefinisikan oleh jangkauan spektral jendela optik, wilayah spektrum elektromagnetik yang melewati atmosfer Bumi hampir tanpa mengalami pengurangan intensitas atau sangat sedikit sekali (meskipun cahaya biru dipencarkan lebih banyak dari cahaya merah, salah satu alasan menggapai langit berwarna biru). Radiasi elektromagnetik di luar jangkauan panjang gelombang optik, atau jendela transmisi lainnya, hampir seluruhnya diserap oleh atmosfer. Dikatakan jendela optik karena manusia tidak bisa menjangkau wilayah di luar spektrum optik. Inframerah terletak sedikit di luar jendela optik, namun tidak dapat dilihat oleh mata manusia.  

g. Sinar ultraviolet.   
Sinar ultraviolet atau ultra ungu berarti atas ungu. Sinar ini berada pada selang frekuensi 10 ¹⁵ Hz sampai 10 ¹⁶ hz atau dalam daerah panjang gelombang 10 ^-8 sampai 10^-7 m. Sinar ultraviolet diradiasikan oleh atom atau molekul dalam nyala listrik, Energi sinar ultraviolet kira-kira sama dengan energi yang diperlukan untk rekasi kimia. Oleh karena itu sinar ultraviolet dapat memendarkan barium platina sianida, menghitamkan plat foto yang berlapiskan perak bromida, dan memiliki daya pembunuh kuman-kuman terutama kuman penyakit kulit. Pada dosis yang tepat, sinar ultraviolet dapat membantu pembentukan vitamin D.
Sinar ultraviolet berasal dari transisi elektron terluar suatu atom. selain itu, matahari juga merupakan sumber sinar ultraviolet. Sinar ultraviolet dari matahari diserap oleh molekul ozon di atmosfer sehingga tidak berbahaya bagi kehidupan bumi. Sinar matahari yang terlalu sering mengenai kulit mengakibatkan kulit berwarna kehitaman.
Penggunaan freon (CHC) yang berlebihan mengakibatkan kerusakan ozon. Hal ini dikarenakan molekul ozon (O3) yang bereaksi dengan dengan freon membentuk oksigen biasa biasa (O2). akibatnya jumlah sinar ultraviolet yang mencapai permukaan bumi meningkat. Hal ini dapat menyebabkan kanker kulit, katarak pada mata, mengurangi sistem kekebalan tubuh dan menyebabkan rendahnya produksi ganggang yang menjadi bahan pangan bagi seluruh rantai makanan.

 h. Sinar X

Sinar –x adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 10^-8  -  10^-12 m dan frekuensi sekitar 10¹⁶   -  10²¹ Hz.sinar ini dpat menembus benda-benda lunak seperti daging dan kulit tetapi tidak dapat menembus benda-benda keras seperti tulang,gigi,dan logam.Sinar x sering di gunakan di berbagai bidang seperti bidang kedokteran,fisika,kimia,mineralogy,metarulugi,dan biologi.

Sinar x di temukan secara tidak sengaja oleh Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923).Ilmuwan Jerman pada November 1895.Pada waktu itu,Rontgen sedang mempelajari pancaran electron dari tabung katode.Lempeng logam yang letaknya di dekat tbung katode memencarkan sinar flueresens selama electron di alirkan.Oleh sebab itu,Rontgen menyimpulkan bahwa sinar tersebut di sebabkan oleh radiasi dari suatu atom.karena tidak di kenal dalm ilmu,maka Rontgen memberikan nama dengan sebutan SINAR X.

Secara umum, sinar X bekerja bilamana energi tinggi elektron mengenai  sasaran. Sinar X itu sendiri tidak mengandung elektron, tetapi gelombang elektron magnetik. Oleh karena itu pada dasarnya dia serupa dengan radiasi yang dapat terlihat mata (yaitu gelombang cahaya), kecuali panjang gelombang sinar X jauh lebih pendek. 

Kegunaan sinar -X  diantaranya sebagai berikut :

- Penggunaan sinar X di bidang pengobatan dan diagnosa gigi. Penggunaan lain adalah di bidang radioterapi, di mana sinar X digunakan untuk menghancurkan tumor ganas atau mencegah pertumbuhannya.

- untuk menganalisis struktur bahan. Sinar X dapat menunjukkan gejala-gejala interferensi jika dijatuhkan pada Kristal padat. Dari pola-pola interferensi yang dihasilkan kita dapat mengetahui letak atom-atom dalam Kristal.

- Sinar X juga banyak digunakan di pelbagai keperluan industri. Misalnya, bisa digunakan buat ukur tebal sesuatu benda atau mencari kerusakan yang tersembunyi.

- Untuk mengetahui isi container tanpa membukanya, sifat sinar –X yang memiliki daya tembus besar dapat digunakan untuk melihat bagian dalam tanpa harus membelah

- Sinar X juga berfaedah di banyak bidang penyelidikan ilmiah, mulai dari biologi hingga astronomi. Khususnya, sinar X menyuguhkan para ilmuwan sejumlah besar informasi yang berkaitan dengan atom dan struktur molekul. 

i. Sinar Gamma

Sinar gamma (sering 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 gamma 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.

Sinar gamma begitu istimewa dibandingkan dengan sinar/partikel radioaktif  lainnya dikarenakan  tidak memiliki massa dan muatan. Sinar Gamma memiliki panjang gelombang yang paling kecil dan energi terbesar dibandingkan spektrum gelombang elektromagentik yang lain, (sekitar 10 000 kali lebih besar dibandingkan dengan energi gelombang pada spektrum sinar tampak). Selain itu, sinar gamma memiliki daya ionisasi yang paling rendah namun jangkauan tembus yang paling besar dibandingkan sinal beta dan alfa.
Sinar gamma muncul dari inti atom yang tidak stabil dikarenakan atom tersebut memiliki energi yang tidak sesuai dengan kondisi dasarnya (groundstate). Energi gamma yang muncul antara satu radioisotop dengan radioisotop yang lain adalah berbeda – beda dikarenakan setiap radionuklida memiliki emisi yang spesifik. Sinar gamma juga dapat ditemui di dalam alam semesta, dimana sinar gamma berjalan melintasi jarak yang teramat luas di alam semesta , yang kemudian pada akhirnya terserap oleh atmosfer bumi. Perlu diketahui, panjang gelombang yang beberbeda pada gelombang elektromagnetik akan menembus atmosfer dengan kedalaman yang berbeda pula. Karena daya tembusnya yang begitu tinggi, sinar gamma mampu menembus berbagai jenis bahan, termasuk jaringan tubuh manusia. Material yang memiliki densitas tinggi seperti timbal sering digunakan sebagai shielding untuk memperlambat atau menghentikan foton gamma yang memancar
Penting untuk diingat bahwa tidak ada perbedaan fisikal antara sinar gamma dan sinar X dari energi yang sama, keduanya untuk radiasi elektromagnetik yang sama, seperti sinar matahari dan sinar bulan adalah dua nama untuk cahaya tampak. Namun, gamma dibedakan dengan sinar X oleh asal mereka. Sinar gamma 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 gamma energi rendah dan sinar-X energi tinggi.
Sinar gamma merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi; mereka lebih menembus dari radiasi alfa 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. 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.

Sumber :
FISIKA untuk SMA/MA kelas X, Goris Seran daton, DKK, Penerbit Grasindo, 2007
http://annucigema.blogspot.com/2013/06/spektrum-sinar-tampak.html
http://annucigema.blogspot.com/2013/06/sinar-gamma.html