Intensitas Gelombang Elektromagnetik

Intensitas Gelombang Elektromagnetik
Gelombang Elektromagnetik. Powered by Blogger.

Translate

Intensitas Gelombang Elektromagnetik

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

Intensitas tersebut sebanding dengan harga maksimum medan magnet (B) dan sebanding pula dengan harga maksimun medan listriknya (E).


Kedua medan listrik dan medan magnet tersebut saling tegak lurus, merambat kearah sumbu X.

Gejala gelombang elektromagnetik baru dapat ditunjukkan beberapa tahun setelah Maxwell meninggal oleh : H.R. Hertz.


Gelombang Elektromagnetik

Bila dalam kawat PQ terjadi perubahan-perubahan tegangan baik besar maupun arahnya, maka dalam kawat PQ elektron bergerak bolak-balik, dengan kata lain dalam kawat PQ terjadi getaran listrik.

Perubahan tegangan menimbulkan perubahan medan listrik dalam ruangan disekitar kawat, sedangkan perubahan arus listrik menimbulkan perubahan medan magnet.
Perubahan medan listrik dan medan magnet itu merambat ke segala jurusan.

Karena rambatan perubahan medan magnet dan medan listrik secara periodik maka rambatan perubahan medan listrik dan medan magnet lazim disebut : GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK.

Percobaan-percobaan yang teliti membawa kita pada kesimpulan : 

  1. Pola gelombang elektromagnetik sama dengan pola gelombang transversal dengan vektor perubahan medan listrik tegak lurus pada vektor perubahan medan magnet.
2. Gelombang elektromagnetik menunjukkan gejala-gejala : Pemantulan, pembiasan, difraksi, polarisasi seperti halnya pada cahaya.

3. Diserap oleh konduktor dan diteruskan oleh isolator.

4. Gelombang elektromagnetik lahir sebagai paduan daya imajinasi dan ketajaman akal pikiran berlandaskan keyakinan akan keteraturan dan kerapian aturan-aturan alam.

Hasil-hasil percobaan yang mendahuluinya telah mengungkapkan tiga aturan gejala kelistrikan :
Hukum Coulomb
:
Muatan listrik menghasilkan medan listrik yang kuat.
Hukum Biot-Savart
:
Aliran muatan (arus) listrik menghasilkan medan magnet disekitarnya.
Hukum Faraday
:
Perubahan medan magnet (B) dapat menimbulkan medan listrik (E).
Didorong oleh keyakinan atas keteraturan dan kerapian hukum-hukum alam, Maxwell berpendapat :
Masih ada kekurangan satu aturan kelistrikan yang masih belum terungkap secara empirik.

Jika perubahan medan magnet dapat menimbulkan perubahan medan listrik maka perubahan medan listrik pasti dapat menimbulkan perubahan medan magnet, demikianlah keyakinan Maxwell.

Dengan pengetahuan matematika yang dimilikinya, secara cermat Maxwell membangun teori yang dikenal sebagai teori gelombang elektromagnetik

Baru setelah bertahun-tahun Maxwell tiada, teorinya dapat diuji kebenarannya melalui percobaan-percobaan. Menurut perhitungan secara teoritik, kecepatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada permitivitas dan permeabilitas.
Oleh sebab itu Maxwell mempunyai cukup alasan untuk menganggap cahaya adalah gelombang elektromagnetik.
Oleh karena itu konsep gelombang elektromagnetik ini merupakan penyokong teori HUYGENS tentang cahaya sebagai gerak gelombang.

Pengertian Gelombang Mekanis

Gejala mengenai gerak gelombang banyak kita jumpai sehari-hari. Kita tentu mengenal gelombang yang dihasilkan oleh sebuah benda yang dijatuhkan ke dalam air, sebab hal itu mudah kita amati.

Di dalam perambatannya ada gelombang yang memerlukan medium perantara, misalnya gelombang air, gelombang bunyi. Tetapi ada juga yang tidak memerlukan medium perantara, misalnya gelombang cahaya dan gelombang elektromagnet.

Di dalam bab ini dibahas hanyalah gelombang di dalam medium yang lenting yang disebut : Gelombang Mekanis.



Karena sifat kelentingan dari medium maka gangguan keseimbangan ini dirambatkan ketitik lainnya.

Jadi gelombang adalah usikan yang merambat dan gelombang yang bergerak akan merambatkan energi (tenaga).

Sifat umum gelombang, antara lain :
a. Dapat dipantulkan (refleksi)
b. Dapat dibiaskan (refraksi)
c. Dapat dipadukan (interferensi)
d. Dapat dilenturkan (defraksi)
e. Dapat dipolarisasikan (diserap arah getarnya)

Pengertian Gelombang Transversal

Pengertian dan Contoh Gelombang Transversal 

Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah getarannya tegak lurus dengan arah rambatannya, misalnya gelombang pada tali dan gelombang cahaya. Suatu gelombang dapat dikelompokkan menjadi gelombang trasnversal jika partikel-partikel mediumnya bergetar ke atas dan ke bawah dalam arah tegak lurus terhadap gerak gelombang.

Contoh gelombang transversal adalah gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. 

Titik tertinggi gelombang disebut puncak sedangkan titik terendah disebut lembah. Amplitudo adalah ketinggian maksimum puncak atau kedalaman maksimum lembah, diukur dari posisi setimbang. 

Jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada gelombang disebut panjang gelombang (disebut lambda – huruf yunani). 



Panjang gelombang juga bias dianggap sebagai jarak dari puncak ke puncak atau jarak dari lembah ke lembah.

Suatu gelombang dapat dikelompokkan menjadi gelombang trasnversal jika partikel-partikel mediumnya bergetar ke atas dan ke bawah dalam arah tegak lurus terhadap gerak gelombang. Contoh gelombang transversal adalah gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. 

Amplitudo adalah ketinggian maksimum puncak atau kedalaman maksimum lembah, diukur dari posisi setimbang. Jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada gelombang disebut panjang gelombang (disebut lambda – huruf yunani). Panjang gelombang juga bisa juga dianggap sebagai jarak dari puncak ke puncak atau jarak dari lembah ke lembah.

Sumber:
repository.usu.ac.id

Pengertian Gelombang Mekanik

Pengertian Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik adalah sebuah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium, yang menyalurkan energi untuk keperluan proses penjalaran sebuah gelombang.

Contoh : Suara , merupakan salah satu contoh gelombang mekanik yang merambat melalui perubahan tekanan udara, dalam ruang tanpa udara, suara tidak bisa dirambatkan. 

Di pantai dapat dilihat ombak, yang merupakan gelombang mekanik yang memerlukan air sebagai mediumnya. Contoh lain misalnya gelombang pada tali atau per (slinky), gelombang bunyi., dan gelombang laut.



Sumber:

repository.usu.ac.id

Aplikasi Gelombang Dalam Bidang Biologi

Aplikasi Gelombang Dalam Bidang Biologi

Pemanfaatan perbedaan frekuensi gelombang pada warna. Dalam bidang kedokteran,  kata Dr. Erwin Tb. Kusuma, Sp.KJ, terapi warna digolongkan sebagai electromagnetic medicine atau pengobatan dengan gelombang elektromagnetik. 

Tanpa disadari tubuh memiliki respon bawaan yang otomatis terhadap warna dan cahaya. Hal itu dapat terjadi karena pada dasarnya warna merupakan unsur dari cahaya, dan cahaya adalah salah satu bentuk energi. Pemberian energi pada tubuh akan menimbulkan efek positif. 

Bila diaplikasikan ke tubuh, warna memiliki karakteristik energi tersendiri. Pemanfaatan warna tergantung pada permasalahan masing-masing yang dialami seseorang.

Bagaimana itu bisa terjadi ?
Di otak manusia ada kelenjar pineal yang bertugas mengatur ritme hidup dari hari ke hari.Ketika sinar mengenai mata dan kulit, gelombang warna akan berjalan melalui saraf menuju kelenjar itu. Warna yang berbeda memiliki panjang gelombang dan frekuensi yang berbeda pula. 

Perbedaan gelombang inilah yang bisa memengaruhi fungsi fisik dan psikologis manusia. Semua spektrum warna, menurut ahli terapi warna dan bunga, sebenarnya sama saja, yaitu mejikuhibiniu.



Prinsip yang kita kenal selama ini: merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu . Jadi, yang membuat terapi warna bisa dimanfaatkan adalah bahwa frekuensi gelombang warna berbeda-beda.

Eryca Sudarsono dari Saraswati Inner Studies di Tangerang, Banten ini menyebutkan ada beberapa metode terapi warna. Di antaranya teknik sinar lampu atau lilin, pakaian, makanan (buah-buahan dan sayuran), air berenergi matahari, unsur dekorasi, dan visualisasi.

Sumber:

repository.usu.ac.id

Soal Ujian atau Tugas Gelombang Elektromagnetik

Soal Ujian atau Tugas Gelombang Elektromagnetik

Terkadang kita bingung dalam mencari materi bahan ujian ataupun tugas nah disini saya akan memberikan soal beserta jawabannya, semoga dapat membantu dalam belajar untuk menempuh ujian atau tugas:

Soal Ujian atau Tugas Gelombang Elektromagnetik
1. Gelombang elektromahnetik termasuk dalam gelombang apa? Jelaskan! 
Jawab: termasuk gelombang tranversal ynag tidak memerlukan medium rambat sehingga dapat merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan c= =2,998 x 108 m/s yang sama dengan kecepatan cahaya. 

2. Tuliskan hipotesis Maxwell! 
Jawab: apabila perubahan magnetic dapat menimbulkan medan listrik, maka sebaliknya perubahan medan listrik pun akan dapat menimbulkan medan magnetik. 

3. Sebutkan sifat-sifat gelombang elektromagnetik! 
Jawab: dapat merambat dalam ruang hampa, merupakan gelombang transversal, merambat dalam arah lurus (tak terpengaruh medan listrik dan medan magnetik) serta dapat mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan polarisasi. 

4. Tuliskan hubungan cepat rambat, panjang gelombang dan frekuensi gelombang elektromanetik! 
Jawab: c=ƒλ 

5. Semua gelombang elektromagnetik merambat dalam vakum dengan cepat rambat yang sama, yaitu? 
Jawab: c= 3 x 108 m/s 

6. Gelombang elektromagnetik terdiri dari? 
Jawab: terdiri dari medan listrik dan medan magnetik yang berubah secara periodik dan serempak dengan arah getar tegak lurus satu sama lain dan semua tegak lurus terhadap arah rambat gelombang 

7. Siapa orang yang pertama kali menguji hipotesis Maxwell? 
Jawab: Heinrich Hertz 

8. Sebutkan spektrum gelombang elektromagnetik berdasarkan kenaikan frekuensi atau penurunan panjang gelombang? 
Jawab: gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, sinar tampak (cahaya), sinar ultraviolet, sinar-X, sinar gamma. 

9. Gelombang radio memiliki jangkauan frekuensi yang cukup luas yang biasanya dihasilkan oleh? 
Jawab: rangkaian osilator dalam alat-alat eletronika 

10. Gelombang radio dihasilkan oleh? 
Jawab: muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar.

Sumber:

repository.usu.ac.id


Mekanisme Perambatan Gelombang Elektromagnetik

Mekanisme Dasar Perambatan Gelombang Elektromagnetik



Ada  beberapa mekanisme dasar perambatan gelombang elektromagnetik yang dikenal, yaitu : 

Refleksi (Pemantulan)
Refleksi  terjadi ketika gelombang elektromagnetik mengenai obyek yang memiliki  dimensi lebih besar dibandingkan dengan panjang  gelombang sinyal  dari pemancar gelombang. 

Refleksi terjadi pada permukaan bumi, bangunan, tembok, dan penghalang yang lain. Ketika gelombang radio  mengenai bahan  dielektrik sempurna,  sebagian dari energinya  ditransmisikan ke medium kedua, dan  sebagian  lagi dipantulkan kembali ke  medium pertama sehingga  tidak ada kehilangan energi karena penyerapan. 

Jika medium kedua adalah konduktor yang sempurna, maka semua energinya terpantul kembali ke medium pertama tanpa kehilangan energi. 

Scattering (Hamburan/Penyebaran)

Scattering terjadi ketika medium dimana gelombang  merambat mengandung obyek yang  lebih  kecil dibandingkan dengan panjang sinyal gelombang tersebut dan jumlah obyek perunit  volume sangat besar. Gelombang tersebar dihasilkan dari permukaan kasar, benda kecil, atau  obyek seperti tiang lampu dan pohon.



Refraksi (Pembiasan)
Refraksi digambarkan sebagai pembelokan gelombang radio yang melewati medium yang memiliki kepadatan yang berbeda. Dalam ruang hampa udara, gelombang elektromagnetik merambat pada kecepatan sekitar 300.000 km/detik. Ini adalah nilai konstan  c, yang umum  disebut dengan kecepatan cahaya tetapi sebenarnya merujuk kepada kecepatan cahaya dalam ruang hampa. 

Dalam udara, air, gelas, dan media transparan, gelombang elektromagnetik merambat pada kecepatan yang lebih rendah dari c.

Ketika suatu gelombang elektromagnetik merambat dari satu medium  ke medium  lain dengan kepadatan berbeda maka kecepatannya akan berubah. Akibatnya adalah  pembelokan arah gelombang pada batas kedua medium tersebut. Jika merambat dari medium yang kurang padat ke medium yang lebih padat, maka gelombang akan membelok ke arah medium yang lebih padat.



Difraksi (Lenturan)

Difraksi terjadi ketika garis edar radio antara pengirim dan penerima dihambat oleh permukaan yang tajam atau dengan kata lain kasar. Pada frekuensi tinggi, difraksi, seperti halnya pada refleksi, tergantung pada ukuran objek yang menghambat dan amplitudo, fase, dan polarisasi dari gelombang pada titik difraksi. 

Sumber:


repository.usu.ac.id

Pemanfaatan Gelombang Elektromagnetik

Pemanfaatan Gelombang Elektromagnetik

Penemuan gelombang elektromagnetik pada akhir abad 19 merupakan cikal bakal perkembangan tekhnologi di bidang komunikasi, kedokteran, penginderaan jarak jauh maupun bidang industri.

Sinar gamma
Banyak digunakan dalam bidang industri pengawetan makanan, produk industri dan lain-lain

SinarX
Sinar X dapat menembus jaringan tubuh tetapi tidak dapat menembus tulang sehingga sinar X sering di gunakan untuk memotret posisi tulang atau bagian tubuh yang mempunyai kelainan

Sinar X sangat berperan dalam mendapatkan informasi tentang mikroskopi atom dan molekul seperti penentuan struktur molekul menggunakan sinar X dengan panjang gelombang yang sangat pendek. Untuk pelaksanaannya digunakan sebuah alat yang diberi nama difraktometer sinar X.



Sinar X juga banyak dalam uji tak merusak seperti menentukan cacat pada hasil las. Alat yang digunakan disebut radiogrofi sinar X. sinar X juga dapat digunakan untuk menentukan unsur dalam suatu bahan. Menggunakan alat XRF ( X- Ray Fluorescence )

Sinar ultra violet
Sinar ultraviolet sering digunakan pada kandungan unsure-unsur dalam suatu bahan melalui teknik spektroskopi.

Sinar tampak
Sinar tampak adalah sinar yang dapat membantu penglihatan manusia.

Sinar inframerah
Banyak di gunakan untuk kegiatan pemotretan permukaan bum oleh pesawat udara yang terbang tinggi atau oleh satelit. Sinar inframerah juga digunakan untuk mempelajari setruktur molekul suatu zat menggunakan alat yang disebut spretometer inframerah.

Gelombang mikro
Gelombang mikro dalam bentuk gelombang televisi dan gelombang radar banyak digunakan dalam sistem komunikasi, sistem deteksi dan system pertahanan. Pada sistem radar antena berfungsi sebagai pemancar gelombang dan sebagai penerima gelombang pantul. Pancaran gelombang radar yang dihasilkan berbentuk pulsa, dan jika pulsa ini mengenai sasaran maka akan diterima pulsa pantul oleh antena radar. Pulsa pantul dapat ditampilkan pada layar sebuah osiloskop. Jika selang waktu antara pemancar gelombang radar dan penerima gelombang pantulnya adalah t kecepatan gelombang radar adalah c maka jarak antara sasaran dengan radar adalah s.Gelombang radar juga di gunakan dalam penentuan jarak bumi dan bulan.

Gelombang radio
Gelombang radio banyak dimanfaatkan dalam sarana komunikasi, membawa informasi dan berita dari stu tempat ke tempat lain. Komunikasi dengan memanfaatkan gelombang radio dapat menjangkau daerah Yng cukup jauh dari pemancarnya. Hal ini terjadi jika gelombang radio dalam bentuk gelombang angkasa sehingga dapat mencapai tempat-tempat di dunia yang jaraknya sangat jauh dari pemancar.

Sumber:
repository.usu.ac.id

Dasar Teori Perambatan Gelombang Elektromagnetik

Dasar Teori Perambatan 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.

Fisikawan Inggris kesohor James Clerk Maxwell ini terkenal melalui formulasi empat pernyataan yang menjelaskan hukum dasar listrik dan magnit.

Kedua bidang ini sebelum Maxwell sudah diselidiki lama sekali dan sudah sama diketahui ada kaitan antar keduanya. Namun, walau pelbagai hukum listrik dan kemagnitan sudah diketemukan dan mengandung kebenaran dalam beberapa segi, sebelum Maxwell, tak ada satu pun dari hukum-hukum itu yang merupakan satu teori terpadu.



Dalam dia punya empat perangkat hukum yang dirumuskan secara ringkas (tetapi punya bobot tinggi), Maxwell berhasil menjabarkan secara tepat perilaku dan saling hubungan antara medan listrik dan magnit.

Dengan begitu dia mengubah sejumlah besar fenomena menjadi satu teori tunggal yang dapat dijadikan pegangan. Pendapat Maxwell telah jadi anutan pada abad sebelumnya secara luas baik di sektor teori maupun dalam praktek ilmu pengetahuan.

Nilai terpenting dari, pendapat Maxwell yang baru itu adalah banyak persamaan umum yang bisa terjadi dalam semua keadaan. Semua hukum-hukum listrik dan magnit yang sudah ada sebelumnya dapat dianggap berasal dari pendapat Maxwell, begitu pula sejumlah besar hukum lainnya, yang dulunya merupakan teori yang tidak dikenal. Dari pendapat Maxwell ini dapat diperlihatkan betapa pergoyangan bolak-balik bidang elektromagnetik secara periodik adalah sesuatu hal yang bisa terjadi. Gerak bolak-balik seperti pendulum ini disebut gelombang elektromagnetik, yang bilamana sekali digerakkan akan menyebar terus hingga angkasa luar. Dari pendapat-pendapat ini mampu menunjukkan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik itu mencapai sekitar 300.000 kilometer (186.000 mil) per detik. Maxwell mengetahui bahwa ini sama dengan ukuran kecepatan cahaya. Dari sudut ini dia dengan tepat mengambil kesimpulan bahwa cahaya itu sendiri terdiri dari gelombang elektromagnetik.

Maxwell mengemukakan bahwa laju perubahan medan listrik sangat mempengaruhi besar magnet yang dibangkitkan dan sebaliknya. Akan dibangkitkan suatu medan magnet jika terjadi perubahan medan listrik. Perubahan medan listrik ini akan menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu dan demikian seterusnya terjadi proses berantai pembentukan medan magnet dan medan listrik yang merambat ke segala arah. Kemudian, Maxwell mengemukakan pula bahwa perubahan medan listrik dan medan magnet akan menghasilkan suatu gelombang medan listrik dan gelombang medan magnet yang dapat menyebar dan merambat dalam ruang disebut sebagai gelombang elektro magnetik. Pembuktiannya dengan dua batang konduktor dihubugkan dengan sebuah baterai melalui sebuah saklar. Setelah saklar ditutup, batang atas segera bermuatan positif dan batang bawah bermuatan negative serta garis medan listrik segera terbentuk selama muatan mengalir maka arus listrik juga mengalir dengan arah sesuai dengan anak panah. Akibatnya, suatu medan magnet (B) akan di hasilkan dengan arah tegak lurus bidang kertas.

Sumber:
repository.usu.ac.id

Mengenal James Clerk Maxwell

Mengenal James Clerk Maxwell

JAMES CLERK MAXWELL 1831-1879

Maxwell dilahirkan di Edinburgh, Skotlandia, tahun 1831. Dia teramatlah dini berkembang: pada usia lima belas tahun dia sudah mampu mempersembahkan sebuah kertas kerja ilmiah kepada “Edinburgh Royal Society.” Dia masuk Universitas Edinburgh dan tamat Universitas Cambridge. Kawin, tetapi tak beranak. 

Maxwell umumnya dianggap teoritikus terbesar di bidang fisika dalam seluruh masa antara Newton dan Einstein. Kariernya yang cemerlang berakhir terlampau cepat karena dia meninggal dunia tahun 1879 akibat serangan kanker, tak berapa lama sehabis merayakan ulang tahunnya yang ke-48.

James Clark Maxwel juga merupakan ilmuan yang telah menelusuri keterkaitan antara gejala kelistrikan dan kemagnetan dengan bertitik tolak pada dasarnya pengetahuan yang sudah ada pada saat itu yaitu:
Muatan listkik dapat menimbulkan medan listrik di sekitarnya besarnya kekuatan medan listrik ini dapat diperlihatkan oleh hokum Coulomb.



Arus listrik atau mauatan listrik yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet di sekitanya. Besarnya kekuatan medan listrik magnet diperlihatkan olrh hokum BiotSafart. Perubahan medan magnet dapat menghasilkan medan listrik yang dapat dijelaskan oleh hukum Faraday.

Sumber:
repository.usu.ac.id

Mode Perambatan Gelombang Elektromagnetik

Mode Perambatan Gelombang Elektromagnetik

Energi gelombang elektromagnetik terlihat dalam bentuk perambatan gelombang radio yang keluar dari antena pengirim dan dalam beberapa mode perambatan gelombang ini sangat tergantung pada frekuensi yang dikirimkan.

Ada beberapa mode perambatan gelombang elektromagnetik yang dikenal yaitu :

1. Propagasi Gelombang Bumi/Tanah (Ground Wave).
Gelombang bumi/tanah (ground wave) merambat mengikuti bentuk atau kontur dari permukaan bumi dan merambat pada jarak yang cukup jauh seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.3. Efek ini ditemukan pada frekuensi-frekuensi sampai 2 MHz. Gelombang elektromagnetik dalam rentang frekuensi ini tersebar di atmosfer sedemikian rupa sehingga gelombang-gelombang ini tidak menembus atmosfer atas.

Gelombang bumi dapat dibagi menjadi gelombang ruang bebas dan gelombang permukaan, dimana gelombang ruang bebas dapat dibagi lagi menjadi gelombang langsung yang merambat melalui jalur langsung antara antena pengirim dan antena penerima, dan gelombang pantul yang mencapai antena penerima setelah gelombang tersebut dipantulkan oleh tanah.



2. Propagasi Gelombang Angkasa/Langit (Sky Wave) 
Dengan propagasi gelombang angkasa/langit, sinyal dari antena bumi dipantulkan dari lapisan terionisasi pada atmosfer atas (ionosfer) kembali ke bumi. Walaupun sepertinya gelombang dipantulkan oleh ionosfer seolah-olah ionosfer adalah permukaan pemantul yang keras, efek ini sebenarnya disebabkan oleh refraksi. Sebuah sinyal gelombang langit dapat menjalar melalui beberapa lompatan, memantul bolak-balik antara ionosfer dan permukaan bumi. Dengan mode propagasi ini, sebuah sinyal dapat diterima ribuan kilometer dari pemancar. Propagasi gelombang angkasa/langit digunakan untuk radio amatir, radio CB, dan siaran internasional seperti BBC dan Voice of Amerika.

3. Propagasi Segaris Pandang (Line of Sight) 
Di atas 30 MHz, baik propagasi gelombang bumi maupun gelombang langit tidak bekerja dan komunikasi harus dilakukan secara segaris pandang (Line of Sight). Untuk komunikasi berbasis bumi, antena pemancar dan antena penerima harus berada dalam garis pandang efektif antara satu dengan yang lainnya. Istilah efektif digunakan karena gelombang mikro dibengkokkan atau mengalami refraksi oleh atmosfer. Besar dan arah pembengkokan ditentukan oleh berbagai keadaan, tetapi pada umumnya gelombang mikro dibengkokkan sesuai kelengkungan bumi sehingga merambat lebih jauh daripada garis pandang optik.

Sumber:
repository.usu.ac.id

Kisah Penemuan Gelombang Elektromagnetik

Kisah Penemuan Gelombang Elektromagnetik

Sejarah Penemuan Gelombang Elektromagnetik
1. MICHAEL FARADAY 1791-1867

Listrik merupakan penemuan yang sangat penting dalam perkembangan peradaban manusia selanjutnya. Penemuan listrik merupakan awal dari penemuan-penemuan penting selanjutnya, seperti gelombang elektromagnetik yang merupakan konsep dasar penemuan radio, televisi dan handphone.

Tahun 1791-1867 disebut sebagai abad listrik. Setiap aspek kehidupan manusia hampir seluruhnya membutuhkan listrik. Penggunaan listrik tersebar sangat luas dan hamper seluruh teknologi yang ada saat ini membutuhkan listrik.

Beberapa tokoh yang turut berperan dalam hal kelistrikan adalah : Charles Augustine de Coulomb, Count Alessandro Volta, Hans Christian Oersted dan Andre Marie Ampere. Mereka adalah ilmuwan terbaik di bidang listrik.

Namun, ilmuwan yang memiliki peran penting dalam hal kelistrikan adalah ilmuwan yang berasal dari Inggris, Michael Faraday dan James Clerk Maxwell. Penemuan keduanya saling berkaitan satu sama lain dan saling melengkapi, meskipun keduanya tidak berada dalam satu tim.



Michael Faraday lahir pada tahun 1791 di Newington, Inggris. Berasal dari keluarga kurang mampu dan lebih banyak belajar secara autodidak. Di usia empat belas tahun Michael Faraday menjadi pegawai yang bertugas menjilid dan menjual buku. Kesempatan inilah yang digunakan olehnya untuk membaca buku. Ketika usianya menginjak dua puluh tahun, Michael Faraday mengunjungi ceramah-ceramah yang diberikan oleh ilmuwan Inggris kenamaan Sir Humphry Davy. Faraday terpesona dan ternganga-nganga. Michael Faraday menulis surat kepada Davy hingga akhirnya Davy bersedia untuk menerimanya sebagai asisten. Hanya dalam tempo beberapa tahun, Faraday sudah membuat beberapa penemuan baru atas hasil kreasinya sendiri. Meskipun Michael Faraday tidak mempunyai latar belakang yang memadai di bidang matematika, namun beliau adalah seorang ahli ilmu alam.

Penemuan Faraday pertama yang penting di bidang listrik terjadi pada tahun 1821. Dua tahun sebelumnya Oersted telah menemukan bahwa jarum magnit kompas biasa dapat menyimpang jika arus listrik dialirkan dalam kawat yang tidak berjauhan. Hal ini membuat Michael Faraday menyimpulkan bahwa, jika magnit didekatkan, yang akan bergerak adalah kawat yang dialiri listrik. Bekerja atas dasar dugaan ini, Michael Faraday berhasil membuat suatu skema yang jelas dimana kawat akan terus-menerus berputar berdekatan dengan magnit sepanjang arus listrik dialirkan ke kawat. Sesungguhnya penemuan ini Faraday merupakan motor listrik pertama, suatu skema pertama penggunaan arus listrik untuk membuat sesuatu benda bergerak. Meskipun masih sangat primitif, penemuan Michael Faraday ini merupakan “nenek moyang” dari semua motor listrik yang digunakan dunia saat ini.

Penemuannya berupa penggunaan arus listrik untuk membuat benda bergerak adalah pembuka jalan yang luar biasa untuk penemuan-penemuan motor listrik selanjutnya. Namun kegunaan praktisnya masih terbatas karena belum ada metode untuk menggerakkan arus listrik selain dari baterei kimiawi sederhana yang ada pada saat itu. Faraday yakin, pasti ada suatu cara penggunaan magnit untuk menggerakkan listrik, dan beliau terus-menerus mencari jalan bagaimana menemukan metode tersebut. Kini, magnit yang tak berpindah-pindah tidak mempengaruhi arus listrik yang berdekatan dengan kawat. Tetapi di tahun 1831, Faraday menemukan bahwa bilamana magnit dilalui lewat sepotong kawat, arus akan mengalir di kawat sedangkan magnit bergerak. Keadaan ini disebut “pengaruh elektro magnetik,” dan penemuan ini disebut “Hukum Faraday” dan pada umumnya dianggap penemuan Faraday yang terpenting dan terbesar.

Hukum Faraday merupakan penemuan yang monumental, berdasarkan dua alasan berikut. Pertama, “Hukum Faraday” mempunyai arti penting yang mendasar dalam hubungan dengan pengertian teoritis tentang elektromagnetik. Kedua, elektromagnetik dapat digunakan untuk menggerakkan secara terus-menerus arus aliran listrik seperti diperagakan sendiri oleh Faraday lewat pembuatan dinamo listrik pertama. Meski generator tenaga pembangkit listrik kita untuk mensuplai kota dan pabrik dewasa ini jauh lebih sempurna ketimbang apa yang diperbuat Faraday, tetapi kesemuanya berdasar pada prinsip serupa dengan pengaruh elektromagnetik.

Faraday juga memberi sumbangan di bidang kimia. Beliau membuat rencana mengubah gas menjadi cairan, beliau menemukan berbagai jenis zat kimia, termasuk benzene. Karyanya yang lebih penting adalah usahanya di bidang elektrokimia (penyelidikan tentang akibat kimia terhadap arus listrik). Penyelidikan Faraday dengan ketelitian tinggi menghasilkan dua hukum “elektrolysis” yang merupakan dasar dari elektrokimia. Beliau juga mempopulerkan banyak sekali istilah yang digunakan dalam bidang elektrokimia seperti: anode, cathode, electrode dan ion.

Faraday juga memperkenalkan ke dunia fisika gagasan penting mengenai garis magnetik dan garis kekuatan listrik. Dengan penekanan bahwa bukan magnit sendiri melainkan medan diantaranya, dia menolong mempersiapkan jalan untuk pelbagai macam kemajuan di bidang fisika modern, termasuk pernyataan Maxwell tentang persamaan antara dua ekspresi lewat tanda (=) seperti 2x + 5 = 10. Faraday juga menemukan, jika perpaduan dua cahaya dilewatkan melalui bidang magnit, perpaduannya akan mengalami perubahan. Penemuan ini punya makna penting khusus, karena ini merupakan petunjuk pertama bahwa ada hubungan antara cahaya dengan magnit.

Faraday bukan cuma cerdas tetapi juga tampan dan punya gaya sebagai penceramah. Tetapi, dia sederhana, tak ambil peduli dalam hal kemasyhuran, duit dan sanjungan. Dia menolak diberi gelar kebangsawanan dan juga menolak jadi ketua British Royal Society. Hidup perkawinannya panjang dan berbahagia, cuma tak punya anak. Dia tutup usia tahun 1867 di dekat kota London.

Sumber:
repository.usu.ac.id

Energi Gelombang Elektromagnetik


Energi Gelombang Elektromagnetik

Energi gelombang elektromagnetik yang tersimpan per satuan volume dinyatakan sebagai
U =
1
2
(ǫoE
2 +
1
µo
B
2
) (1.14)
U = ǫoE
2 = ǫoE
2
oycos2
(κx − ωt + δ) (1.15)
Selama gelombang merambat, ia membawa energi sepanjang lintasan yang dilaluinya. Kerapatan fluks energi yang dibawa oleh medan ditentukan oleh vektor poynting
S =
1
µo
(E × B) (1.16)
S = cǫoE
2
oycos2
(κx − ωt + δ)ˆi = cUˆi (1.17)
Vektor poynting juga menunjukkan arah rambat gelombang. Persamaan di atas menunjukkan
bahwa arah rambat gelombang searah dengan sumbu x. Intensitas gelombang dinyatakan
sebagai harga rata-rata dari S, hSi
I = hSi =
1
2
ǫocE2
oy (1.18)

Sumber:
repository.usu.ac.id

Gelombang EM Pada Medium Udara

Gelombang EM Pada Medium Udara


Dengan Eo adalah amplitudo medan listrik pada sumbu y, sementara Bo adalah amplitudo
medan magnet pada sumbu z. Sedangkan κ = konstanta propagasi, x = arah rambat gelombang, δE = beda fase gelombang medan listrik terhadap titik acuan yaitu pada x=0, y=0, z=0 ,
dan δB = beda fase gelombang medan magnet terhadap titik acuan.
Pada ruang vakum dan medium non-konduktor, tidak terjadi beda fase antara medan
listrik dan medan magnet, sehingga dapat dinyatakan δE = δB = δ.
E = Eoe
i(κx−ωt+δ)ˆj B = Boe
i(κx−ωt+δ)ˆk (1.8)
atau bila dinyatakan hanya dalam komponen riil
E = Eo cos (κx − ωt + δ)ˆj B = Bo cos (κx − ωt + δ)
ˆk (1.9)
Berdasarkan Hukum Faraday, persamaan (1.4), dapat dimengerti bahwa arah getar medan
listrik harus saling tegak lurus dengan arah getar medan magnet. Hubungan antara amplitudo medan listrik dan medan magnet dapat dinyatakan sebagai
κ(Eo) = ω(Bo) (1.10)
atau dalam bentuk yang lebih umum
Bo =
κ
ω
Eo =
1
c
Eo (1.11)
Jadi suatu gelombang elektromagnetik dapat dinyatakan sebagai
E(x, t) = Eoe
i(κx−ωt+δ)ˆj B(x, t) = 1
c
Eoe
i(κx−ωt+δ)ˆk (1.12)


Sumber:
repository.usu.ac.id