A. KARAKTERISTIK DAN APLIKASI GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
Spektrum gelombang elektromagnetik tampak memiliki warna
yang berbeda-beda. Warna ini disebabkan perbedaan frekuensi gelombang.
Berdasarkan frekuensi gelombang inilah dapat diketahui sifat/karakteristik
gelombang. Rentang frekuensi tertinggi (sinar gamma) hingga frekuensi rendah
(radio) serta aplikasi setiap spektrum gelombang elektronik adalah sebagai
berikut.
1. Gelombang Sinar
Gamma
Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang
mempunyai frekuensi tertinggi dalam spektrum gelombang elektromagnetik, yaitu
antara 1020Hz sampai 1025 Hz. Panjang gelombangnya
berkisar antara 10–5 nm sampai 0,1 nm. Sinar gamma berasal dari radioaktivitas
nuklir atau atom-atom yang tidak stabil dalam waktu reaksi inti. Sinar gamma
memiliki daya tembus yang sangat kuat, sehingga mampu menembus logam yang memiliki
ketebalan beberapa sentimeter. Jika diserap pada jaringan hidup, sinar gamma akan
menyebabkan efek yang serius seperti mandul dan kanker.
2.
Sinar-X
(Rontgen)
Sinar-X
mempunyai frekuensi antara 1016Hz sampai 1020 Hz. Panjang
gelombangnya 10–11 sampai 10–8 m. Sinar –X ditemukan oleh
Wilhelm Conrad Rontgen pada tahun 1895. Untuk menghormatinya sinar-X juga
disebut sinar rontgen. Sinar-X dihasilkan dari elektron-elektron yang terletak
di bagian dalam kulit elektron atom atau dapat dihasilkan dari electron dengan
kecepatan tinggi yang menumbuk logam. Sinar-X banyak dimanfaatkan dalam bidang
kedokteran seperti untuk memotret kedudukan tulang, dan bidang industri
dimanfaatkan untuk menganalisis struktur kristal. Sinar-X mempunyai daya tembus
yang sangat kuat. Sinar ini mampu menembus zat padat seperti kayu, kertas, dan
daging manusia. Pemeriksaan anggota tubuh dengan sinar-X tidak boleh terlalu
lama, karena membahayakan.
3.
Sinar
Ultraviolet
Sinar ultraviolet merupakan gelombang elektromagnetik yang
mempunyai frekuensi antara 1015 Hz sampai dengan 1016 Hz.
Panjang gelombangnya antara 10 nm sampai 100 nm. Sinar ultraviolet dihasilkan
dari atom dan molekul dalam nyala listrik. Sinar ini juga dapat dihasilkan dari
reaksi sinar matahari. Sinar ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu
dapat merangsang badan Anda menghasilkan vitamin D . Secara khusus, sinar ultra
violet juga dapat diaplikasikan untuk membunuh kuman. Lampu yang menghasilkan
sinar seperti itu digunakan dalam perawatan medis. Sinar ultraviolet juga
dimanfaatkan dalam bidang perbankan, yaitu untuk memeriksa apakah tanda tangan
Anda di slip penarikan uang sama dengan tanda tangan dalam buku tabungan.
4.
Cahaya
atau Sinar Tampak
Cahaya atau sinar tampak mempunyai frekuensi sekitar 1015
Hz. Panjang gelombangnya antara 400 nm sampai 800 nm. Mata manusia sangat peka terhadap
radiasi sinar tersebut, sehingga cahaya atau sinar tampak sangat membantu
penglihatan manusia.
Panjang
gelombang sinar tampak yang terpendek dalam spektrum bersesuaian dengan cahaya
violet (ungu) dan yang terpanjang bersesuaian dengan cahaya merah. Semua warna
pelangi terletak di antara kedua batas tersebut. Perhatikan tabel berikut!
Salah satu aplikasi dari sinar tampak adalah penggunaan
sinar laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi.
5.
Sinar
Infra Merah
Sinar infra merah mempunyai frekuensi antara 1011
Hz sampai 1014 Hz. Panjang gelombangnya lebih panjang/besar dari
pada sinar tampak. Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran
electron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang
elektromagnetik pada frekuensi khas. Di bidang kedokteran, radiasi inframerah
diaplikasikan sebagai terapi medis seperti penyembuhan penyakit encok dan
terapi saraf. Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan
melihat di tempat yang gelap atau berkabut. Hal ini mungkin karena sinar infra
merah tidak banyak dihamburkan oleh partikel udara. Selain itu, sinar infra
merah dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi
meskipun terhalang oleh kabut atau awan. Di bidang elektronika, infra merah
dimanfaatkan pada remote kontrol peralatan elektronik seperti TV dan VCD. Unit
kontrol berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui reaksi yang
dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED).
6.
Radar
atau Gelombang Mikro
Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnetik dengan
frekuensi sekitar 1010 Hz. Panjang gelombangnya kira-kira 3 mm. Gelombang mikro
ini dimanfaatkan pada pesawat radar (radio detection and ranging). Gelombang
radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat
terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari
atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat. Misalnya,
jika radar memancarkan gelombang mikro mengenai benda, maka gelombang mikro
akan memantul kembali ke radar. Selang waktu antara pemancaran dan penerimaan radar
adalah Dt,
kecepatan perambatan radar c, maka jarak sasaran dari pemancar radar dapat
ditentukan dengan persamaan berikut.
7. Gelombang Radio
Gelombang radio terdiri atas osilasi (getaran) cepat pada
medan elektrik dan magnetik. Di antara spektrum gelombang elektromagnetik,
gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang
terbesar dan memiliki frekuensi paling kecil. Gelombang radio dihasilkan oleh
elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat.
Kenyataannya arus bolak-balik yang terdapat pada kawat ini, dihasilkan oleh
gelombang elektromagnetik. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pemancar
(transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver). Jika dibedakan
berdasarkan frekuensinya, gelombang radio dibagi menjadi beberapa band
frekuensi. Nama-nama band frekuensi beserta kegunaannya dapat Anda lihat pada
tabel berikut ini.
Jika dilihat dari perambatannya, gelombang radio yang
dipancarkan oleh antena pemancar sebagian dipantulkan oleh lapisan ionosfer dan
sebagian lagi diteruskan. Pada gambar berikut, menunjukkan perambatan gelombang
radio frekuensi sedang dan frekuensi tinggi yang digunakan untuk siaran radio
AM (amplitudo modulation) dan FM (frequency modulation) serta televisi.
Pada gambar tersebut terlihat bahwa frekuensi tinggi
jangkauannya relatif lebih sempit jika dibandingkan dengan frekuensi sedang.
Hal ini dapat terlihat bahwa frekuensi tinggi kebanyakan tidak dipantulkan oleh
lapisan ionosfer. Dari penjelasan ini, Anda dapat mengetahui mengapa siaran
radio FM hanya dapat didengar pada daerah tertentu. Ketika Anda berpindah ke
tempat atau daerah lainnya nama stasiun radionya sudah berubah dan disesuaikan
dengan daerahnya masing-masing. Berbeda halnya dengan radio AM, Jika Anda pergi
dari tempat tinggal Anda ke tempat atau daerah lainnya, stasiun radionya masih
tetap ada. Hal ini disebabkan oleh jangkauan frekuensi sedang lebih luas jika
dibandingkan dengan jangkauan frekuensi tinggi.