Definisi
Gelombang elektromagnetik adalah bentuk radiasi yang terdiri dari medan listrik dan
medan magnet yang berayun secara bersamaan. Gelombang ini merupakan salah satu
bentuk energi yang merambat melalui ruang hampa udara atau medium yang dapat
menghantarkan listrik, seperti kabel tembaga. Gelombang elektromagnetik tidak
memerlukan medium fisik untuk merambat, sehingga dapat bergerak melalui ruang hampa.
Catatan: gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal dan bisa merambat melalui ruang hampa
Pembentukan elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah fenomena alam yang mendasar yang melibatkan
perambatan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Konsep pembentukan gelombang
elektromagnetik terkait erat dengan perubahan medan listrik dan medan magnet yang
terjalin bersamaan.
Pertama-tama, perubahan dalam medan listrik menciptakan medan magnet, dan sebaliknya,
perubahan dalam medan magnet menciptakan medan listrik. Proses ini menghasilkan
gelombang elektromagnetik yang merambat melalui ruang hampa atau medium yang dapat
menghantarkan listrik.
Faktor utama yang memicu pembentukan gelombang elektromagnetik adalah arus listrik.
Ketika arus listrik mengalir melalui kawat penghantar, medan magnet terbentuk di
sekitarnya. Jika arus ini berubah-ubah, baik dalam besarannya atau arahnya, akan terjadi
perubahan medan magnet. Sejalan dengan Hukum Faraday, perubahan medan magnet ini
menginduksi perubahan medan listrik.
Gelombang elektromagnetik memiliki spektrum yang luas, mulai dari gelombang radio
dengan panjang gelombang yang panjang hingga sinar gamma dengan panjang gelombang
yang sangat pendek. Frekuensi dan panjang gelombang gelombang elektromagnetik ini
bervariasi, memberikan berbagai aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, termasuk komunikasi
nirkabel, pemindaian medis, dan teknologi pemancar dan penerimaan.
Dengan demikian, konsep pembentukan gelombang elektromagnetik merangkum interaksi
kompleks antara medan listrik dan medan magnet, yang berawal dari arus listrik dan
membentuk salah satu dasar bagi banyak teknologi modern.
Sejarah singkat
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.
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 parsial disebut persamaan
gelombang.
Rumus laju gelombang radio
v = λ/T
v = kecepatan laju gelombang magnetik
λ = panjang gelombang
T = waktu yang diperlukan untuk gelombang
Sifat gelombang elektromagnetik
1. Merupakan gelombang transversal.
2. Merambat dalam ruang hampa.
3. Mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), interferensi, difraksi, dan
polarisasi.
4. Arah perambatannya tidak dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik.
5. Terjadi perubahan medan listrik dan medan magnet yang berlangsung secara terus
menerus.
Spektrum elektromagnetik
1. Gelombang radio
Gelombang radio adalah bagian dari spektrum elektromagnetik dengan
panjang gelombang terbesar dan frekuensi terendah. Diproduksi oleh elektron dalam
kawat penghantar yang menghasilkan arus bolak-balik, gelombang radio dikirim
melalui antena pemancar dan diterima oleh antena penerima.
2. Gelombang mikro
Gelombang mikro, dengan frekuensi 10^10 Hz dan panjang gelombang 3
mm, adalah bagian dari spektrum elektromagnetik setelah gelombang radio.
Digunakan untuk deteksi bawah laut, bantuan pendaratan pesawat, dan aplikasi
lainnya.
3. Gelombang inframerah
Sinar inframerah memiliki frekuensi lebih tinggi daripada gelombang mikro,
berkisar antara 10^11 Hz – 10^14 Hz, dengan panjang gelombang lebih kecil
daripada gelombang radio dan gelombang mikro. Sinar inframerah digunakan dalam
berbagai aplikasi sehari-hari, seperti terapi saraf dalam kedokteran, penglihatan
malam di militer, remote control dalam elektronika, dan banyak lagi.
4. Cahaya tampak
Cahaya tampak, yang termasuk warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila,
dan ungu, dapat terlihat dalam spektrum cahaya. Dengan frekuensi sekitar 10^15 Hz
dan panjang gelombang 400 nm - 800 nm, cahaya ungu memiliki panjang
gelombang terpendek, menunjukkan frekuensi dan energi tertinggi. Sementara itu,
cahaya merah memiliki panjang gelombang terpanjang. Aplikasi cahaya tampak
termasuk penggunaan laser.
5. Cahaya ultraviolet
Sinar ultraviolet atau biasa disingkat sinar UV merupakan spektrum
gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi 1015 – 1016 Hz. Panjang
gelombang sinar UV adalah 10 – 100 nm. Sinar UV dihasilkan oleh radiasi sinar
Matahari.
6. Sinar X
Sinar X, dengan frekuensi 10^16 - 10^20 Hz, memiliki energi tinggi dan
merupakan jenis gelombang elektromagnetik kedua setelah sinar gamma.
Ditemukan oleh Wilhelm Rontgen, sinar X juga dikenal sebagai sinar Rontgen.
Dihasilkan oleh tumbukan elektron berkecepatan tinggi dengan logam, sinar X
memiliki energi besar yang memungkinkannya menembus logam dan tulang
manusia.
7. Sinar Gamma
Sinar gamma memiliki energi tertinggi dalam spektrum gelombang
elektromagnetik, dengan frekuensi mencapai 10^20 - 10^25 Hz. Karena energinya
yang besar, sinar gamma dapat menembus logam beberapa sentimeter. Sinar ini
dihasilkan oleh aktivitas radioaktif atau atom tidak stabil dalam reaksi inti.