Gelombang elektromagnetik: Pengertian, manfaat, contoh, sifat

Gelombang elektromagnetik atau gelombang EM adalah gelombang yang tercipta sebagai hasil getaran antara medan listrik dan medan magnet. Dengan kata lain, gelombang EM terdiri dari medan magnet dan listrik yang berosilasi.

Listrik bisa statis, seperti saat memegang balon di dinding atau membuat rambut Anda berdiri. Magnet juga bisa statis seperti magnet kulkas. Tetapi ketika mereka berubah atau bergerak bersama, mereka membuat gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal dengan berbagai sifat dan kegunaan.

Gelombang elektromagnetik terbentuk ketika medan listrik berpasangan dengan medan magnet. Medan magnet dan listrik dari gelombang elektromagnetik saling tegak lurus dan terhadap arah gelombang. James Clerk Maxwell dan Heinrich Hertz adalah dua ilmuwan yang mempelajari bagaimana gelombang elektromagnetik terbentuk dan seberapa cepat mereka melakukan perjalanan.

Pengertian

Gelombang elektromagnetik (EM) adalah gelombang transversal. Getaran atau osilasi mereka adalah perubahan medan listrik dan magnet pada sudut kanan ke arah perjalanan gelombang.

Gelombang elektromagnetik terbentuk ketika medan listrik bersentuhan dengan medan magnet. Mereka karenanya dikenal sebagai gelombang ‘elektromagnetik’. Medan listrik dan medan magnet gelombang elektromagnetik saling tegak lurus (pada sudut siku-siku) satu sama lain. Mereka juga tegak lurus dengan arah gelombang EM.

Gelombang EM bergerak dengan kecepatan konstan 3,00 x 108 ms-1 dalam ruang hampa. Mereka tidak dibelokkan oleh medan listrik, maupun oleh medan magnet. Namun, mereka mampu menunjukkan interferensi atau difraksi. Gelombang elektromagnetik dapat merambat melalui apa saja – baik itu udara, bahan padat, atau ruang hampa. Tidak membutuhkan media untuk menyebarkan atau melakukan perjalanan dari satu tempat ke tempat lain. Gelombang mekanis (seperti gelombang suara atau gelombang air), di sisi lain, membutuhkan media untuk bergerak. Gelombang EM adalah gelombang ‘transversal’. Ini berarti bahwa gelombang diukur dengan amplitudo (ketinggian) dan panjang gelombang (jarak antara titik tertinggi / terendah dari dua gelombang yang berurutan).

Sifat

Semua gelombang elektromagnetik memiliki sifat berikut:

  • mentransfer energi sebagai radiasi dari sumber gelombang ke penyerap
  • dapat melakukan perjalanan melalui ruang hampa seperti di ruang angkasa
  • bergerak dengan kecepatan yang sama melalui ruang hampa udara atau udara

Gelombang elektromagnetik bergerak dengan kecepatan 300.000.000 meter per detik (m / s) melalui ruang hampa udara.

Contoh

Gelombang elektromagnetik membentuk spektrum gelombang yang berkelanjutan. Ini termasuk:

  • gelombang dengan panjang gelombang yang sangat pendek, frekuensi tinggi dan energi tinggi
  • gelombang dengan panjang gelombang yang sangat panjang, frekuensi rendah dan energi rendah

Gelombang elektromagnetik dapat dipisahkan menjadi tujuh kelompok berbeda dalam spektrum.

Setiap kelompok berisi rentang frekuensi. Misalnya, cahaya tampak berisi rentang frekuensi terbatas yang dapat dideteksi oleh mata manusia:

  • cahaya merah memiliki frekuensi cahaya tampak paling rendah
  • cahaya violet memiliki frekuensi tertinggi cahaya tampak

Manfaat Gelombang elektromagnetik

Perilaku gelombang elektromagnetik dalam suatu zat tergantung pada frekuensinya. Perilaku yang berbeda dari berbagai kelompok dalam spektrum elektromagnetik membuatnya cocok untuk berbagai kegunaan. Dengan meningkatnya frekuensi, gelombang elektromagnetik menjadi semakin berbahaya.

Gelombang radio.

Gelombang radio digunakan untuk komunikasi seperti siaran televisi dan radio, komunikasi dan transmisi satelit.

Gelombang radio ditransmisikan dengan mudah melalui udara. Mereka tidak menyebabkan kerusakan jika diserap oleh tubuh manusia, dan mereka dapat dipantulkan untuk mengubah arah mereka. Sifat ini membuatnya ideal untuk komunikasi.

Gelombang radio dapat dihasilkan oleh osilasi di sirkuit listrik. Ketika gelombang radio diserap oleh konduktor, mereka menciptakan arus bolak-balik. Arus listrik ini memiliki frekuensi yang sama dengan gelombang radio. Informasi dikodekan ke dalam gelombang sebelum transmisi, yang kemudian dapat diterjemahkan ketika gelombang diterima. Sistem televisi dan radio menggunakan prinsip ini untuk menyiarkan informasi.

Gelombang mikro.

Gelombang mikro digunakan untuk memasak makanan, komunikasi dan untuk komunikasi satelit. Sumber gelombang mikro yang intens bisa berbahaya melalui pemanasan internal sel-sel tubuh.

Gelombang Mikro – Lebih Tinggi.

Gelombang mikro frekuensi tinggi memiliki frekuensi yang mudah diserap oleh molekul dalam makanan. Energi internal molekul meningkat ketika mereka menyerap gelombang mikro, yang menyebabkan pemanasan. Gelombang mikro melewati atmosfer dengan mudah, sehingga mereka dapat melewati antara stasiun di Bumi dan satelit di orbit.

Inframerah.

Cahaya inframerah (IR) digunakan oleh pemanas listrik, kompor untuk memasak makanan, komunikasi jarak pendek seperti remote control, serat optik, sistem keamanan dan kamera pencitraan termal yang mendeteksi orang dalam kegelapan. Efek pemanasan dari IR dapat menyebabkan luka bakar pada kulit.

Inframerah – Lebih Tinggi.

Cahaya inframerah memiliki frekuensi yang diserap oleh beberapa ikatan kimia. Energi internal ikatan meningkat ketika mereka menyerap cahaya inframerah, yang menyebabkan pemanasan. Ini membuat cahaya inframerah berguna untuk pemanas listrik dan untuk memasak makanan. Semua benda memancarkan cahaya inframerah. Mata manusia tidak dapat melihat cahaya ini, tetapi kamera inframerah dapat mendeteksi itu. ‘Pencitraan termal’ ini berguna untuk mendeteksi orang dalam gelap.

Cahaya tampak.

Cahaya tampak adalah cahaya yang bisa kita lihat, demikian pula yang digunakan dalam fotografi dan pencahayaan. Ini juga digunakan dalam komunikasi serat optik, di mana pulsa kode cahaya perjalanan melalui serat kaca dari sumber ke penerima.

Ultraviolet.

Kita tidak dapat melihat sinar ultraviolet (UV) tetapi dapat memiliki efek berbahaya pada tubuh manusia. Sinar ultraviolet di bawah sinar matahari dapat menyebabkan kulit menjadi cokelat atau terbakar. Zat fluoresen digunakan dalam lampu hemat energi – mereka menyerap cahaya ultraviolet yang dihasilkan di dalam lampu, dan memancarkan kembali energinya sebagai cahaya tampak. Zat serupa digunakan pada uang kertas untuk mendeteksi pemalsuan. Sifat-sifat berbahaya dari UV berarti itu akan membunuh bakteri dan dapat digunakan untuk mensterilkan air.

Gelombang elektromagnetik dalam kedokteran.

Perubahan atom dan intinya dapat menyebabkan gelombang elektromagnetik dihasilkan atau diserap. Sinar gamma dihasilkan oleh perubahan inti atom. Mereka adalah bentuk radiasi nuklir. Gelombang energi tinggi seperti sinar-X dan sinar gamma ditransmisikan melalui jaringan tubuh dengan penyerapan yang sangat sedikit. Ini membuatnya ideal untuk pencitraan internal. Sinar-X diserap oleh struktur padat seperti tulang, itulah sebabnya foto sinar-X digunakan untuk membantu mengidentifikasi tulang yang patah.

Pencitraan sinar-X juga digunakan untuk memindai struktur internal objek dan pemindai keamanan bandara.

Sinar gamma digunakan untuk mensterilkan makanan dan peralatan medis, dan dalam perawatan dan deteksi kanker.

Radiasi pengion.

Gelombang ultraviolet, sinar-X dan sinar gamma adalah jenis radiasi pengion. Mereka dapat menambah atau menghilangkan elektron dari molekul, menghasilkan ion bermuatan listrik. Ionisasi dapat memiliki efek berbahaya pada tubuh:

  • Gelombang ultraviolet dapat menyebabkan kerusakan pada sel-sel kulit dan mata, dan meningkatkan risiko kanker kulit
  • Sinar-X dan sinar gamma dapat menyebabkan mutasi gen, yang dapat menyebabkan kanker