Kecepatan Perambatan Gelombang Elektromagnetik Bergantung Pada

Kecepatan Perambatan Gelombang Elektromagnetik Bergantung Pada

Gelombang elektromagnetik
adalah gelombang yang memancar tanpa media rambat yang membawa muatan energi listrik dan magnet (elektromagnetik). Tidak seperti gelombang pada umumnya yang membutuhkan media rambat, gelombang elektromagnetik tidak memerlukan media rambat (sama seperti radiasi). Oleh karena tidak memerlukan media perambatan, gelombang elektromagnetik sering pula disebut sebagai radiasi eletromagnetik.

Lihat juga materi StudioBelajar.com lainnya:
Gelombang Bunyi
Listrik Statis

Sifat Gelombang Elektromagnetik

Bentuk gelombang elektromagnetik hampir sama seperti bentuk gelombang transversal pada umumnya, namun pada gelombang ini terdapat muatan energi listrik dan magnetik dimana medan listrik (E) selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) yang keduanya menuju ke arah gelombang seperti yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Bentuk gelombang elektromagnetik yang membawa muatan energi elektromagnetik tanpa memiliki media rambat. Sumber gambar: Douglas C. Giancoli

Dapat disimpulkan, sifat gelombang elektromagnetik sebagai berikut:

  • Tidak memerlukan media rambat
  • Termasuk gelombang transversal dan memiliki sifat yang sama seperti gelombang transversal
  • Tidak membawa massa, namun membawa energi
  • Enegi yang dibawa sebanding dengan besar frekuensi gelombang
  • Medan listrik (E) selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) dan sefase
  • Memiliki momentum
  • Dibagi menjadi beberapa jenis tergantung frekuensinya (atau panjang gelombangnya)

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik meliputi cahaya, gelombang radio, sinar X, sinar gamma, mikro gelombang, dan lain-lain. Berbagai gelombang elektromagnetik hanya berbeda dalam panjang gelombang dan frekuensinya. Lihat tabel dibawah untuk memberikan gambaran mengenai jenis-jenis spektrum gelombang elektromagnetik yang biasanya berhubungan dengan berbagai interval frekuensi dan panjang gelombang. Interval ini sering tidak terdefinisikan secara benar dan kadang-kadang tumpang-tindih. Misalnya, gelombang elektromagnetik yang kira-kira 0,1 nm biasanya disebut sinar X, tetapi jika gelombang ini berasal dari radioaktivitas nuklir, disebut sinar gamma.

Spektrum Gelombang Elektromagnetik. Sumber gambar: Serway, Jewet

Mata manusia peka terhadap radiasi atau gelombang elektromagnetik dari kira-kira 400 hingga 700 nm (nanometer), suatu jangka yang disebut cahaya tampak. Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang sedikit kurang dari gelombang cahaya tampak disebut sinar ultraviolet yang umumnya berasal dari matahari, dan gelombang dengan panjang gelombang yang sedikit lebih panjang daripada gelombang cahaya tampak disebut gelombang inframerah. Tidak ada batas pada panjang gelombang elektromagnetik; dengan kata lain, semua panjang gelombang (atau frekuensi) secara teoritis mungkin.

Manfaat Gelombang Elektromagnetik

Perbedaan pada panjang gelombang berbagai jenis gelombang elektromagnetik sangat penting. Seperti kita ketahui, perilaku gelombang sangat bergantung pada ukuran relatif panjang gelombang. Oleh karena perbedaan panjang gelombang yang menyebabkan perbedaan perilaku tiap jenis gelombang, gelombang elektromagnetik dimanfaatkan secara luas dengan tujuan pemanfaatan yang berbeda-beda tergantung jenis gelombangnya. Selain itu, panjang gelombang dan frekuensi juga penting  dalam menentukan jenis interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi.

Berikut ini berbagai manfaat yang berasal dari berbagai jenis gelombang elektromagnetik:

  • Sinar X memiliki panjang gelombang yang sangat pendek dan frekuensi yang tinggi, dapat dengan mudah menembus banyak bahan yang tak tertembus oleh gelombang cahaya dengan frekuensi lebih rendah yang diserap oleh bahan tersebut. Sinar X dipakai dokter untuk melihat organ dalam tubuh seperti tulang untuk mendiagnosa pasien. Berkat adanya sinar X, dokter tidak dapat melihat organ dalam tubuh pasien tanpa perlu melakukan pembedahan. Selain itu, sinar X juga dipakai di Bandara penerbangan untuk melihat isi tas/koper penumpang tanpa harus membukanya sehingga proses antrian dapat berlangsung dengan cepat.
  • Gelombang mikro memiliki panjang gelombang yang berorde beberapa centimeter dan frekuensi yang mendekati frekuensi resonansi alami molekul air dalam zat padat dan cairan. Dengan demikian gelombang mikro dapat dengan mudah diserap oleh molekul air dalam makaman, yang merupakan mekanisme pemanasan dalam pemanggang gelombang mikro, contohnya adalah oven microwave.
  • Sinar inframerah tidak dapat dilihat namun dapat dideteksi diatas spektrum cahaya merah yang biasanya dipakai untuk memindahkan satu bentuk enegi yang tidak terlalu besar. Sinar inframerah dipakai pada konsol gim atau berbagai jenis remote sehingga pengguna tidak memerlukan media kabel untuk mentransmisikan data dalam bentuk energi.
  • Gelombang radio memiliki rentang yang cukup besar. Gelombang radio dimanfaatkan guna mentransmisikan sinyal untuk jarak yang sangat jauh yang tidak bisa dicapai oleh gelombang inframerah, akan tetapi besar energi yang ditransmisikan tidak sebesar yang dapat ditransmisikan oleh gelombang inframerah. Gelombang radio dipakai oleh stasiun TV, Radio, dan lainnya untuk mentransmisikan sinyal komunikasi. Selain itu gelombang radio dipakai oleh radar untuk memberitahu posisi benda-benda di atas permukaan bumi. Gelombang radio juga dipakai untuk pencitraan satelit ke bumi untuk membuat peta 3 dimensi.
Baca :   Jumlah Dan Selisih Dua Sudut

Contoh Soal

  1. Gelombang manakah yang memiliki energi lebih besar, sinar gamma atau sinar X?
  2. Jenis gelombang apakah yang memiliki panjang gelombang dengan orde beberapa meter?
  3. Gelombang elektromagnetik apakah yang memiliki periode 10-16 sekon?

Pembahasan:

1. Sinar gamma memiliki frekuensi hingga 1022, sedangkan sinar X memiliki frekuensi 1020. Oleh karena besar energi yang dibawa sebanding dengan besar frekuensi suatu gelombang (E = hf), maka sinar gamma memiliki energi yang lebih besar dibandingkan sinar X. Oleh sebab itulah sinar gamma sangat berbahaya bagi makhluk hidup karena dapat merusak objek yang dilaluinya.

2. Jenis gelombang yang memiliki panjang gelombang dalam orde beberapa meter adalah gelombang TV dan gelombang radio FM. Kedua gelombang ini termasuk sebagai gelombang radio pendek.

T = 10-16 sekon

Gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi 1016 Hz adalah cahaya ultraviolet. Cahaya ultraviolet berbahaya bagi makhluk hidup, khususnya bagi manusia dan dianggap sebagai penyebab utama terjadinya kanker kulit.

Kontributor: Ibadurrahman
Mahasiswa S2 Teknik Mesin FTUI

Materi StudioBelajar.com lainnya:

  1. Usaha dan Energi
  2. Hukum Archimedes
  3. Hukum Pascal


Full PDF Package
Download Full PDF Package

This Paper

A short summary of this paper

31 Full PDFs related to this paper


Download

PDF Pack

Berdasarkan ilmu fisika, gelombang didefinisikan sebagai perambatan energi dari satu tempat ke tempat lain tanpa menyeret materi yang dilewatinya. Pengertian gelombang tersebut tercantum dalam buku “Getaran dan Gelombang – Persiapan Olimpiade Fisika” oleh Prof. Yohanes Surya, Ph.D.

Misalnya, pada gelombang air, jika sebutir batu dijatuhkan pada air, maka akan timbul gangguan pada permukaan air. Gangguan tersebut tidak membawa atau menyeret materi yang dilewati pada permukaan air. Inilah yang disebut gelombang.

Baca :   Nilai X Yang Memenuhi Gambar Di Samping Adalah

Beberapa jenis gelombang lain adalah gelombang tali, gempa, bunyi, radio, mikro dan cahaya. Berdasarkan medium perambatannya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu mekanik dan elektromagnetik.

Gelombang mekanik contohnya gelombang air, bunyi, tali, dan gempa merambat melalui suatu medium yang dapat berupa zat padat, cair atau gas.

Sedangkan gelombang elektromagnetik contohnya adalah gelombang cahaya, radio dan mikro yang tidak membutuhkan medium untuk perambatannya.

Rumus Kecepatan Gelombang

Kecepatan gelombang atau cepat rambat gelombang merupakan perbandingan antara perpindahan satu panjang gelombang dan periodenya. Besar kecepatan gelombang merupakan perbandingan antara jarak satu panjang gelombang dan periodenya.

Advertising

Advertising

Rumus kecepatan gelombang adalah panjang gelombang dibagi periode gelombang atau ditulis dengan v = λ/T. Lambang λ (lambda) adalah panjang gelombang yang memiliki satuan meter (m). Sedangkan T adalah periode gelombang memiliki satuan detik (s). Maka, satuan kecepatan gelombang adalah m/s.

Panjang gelombang (λ) adalah jarak antara puncak ke puncak yang berurutan atau jarak antara dasar ke dasar yang berurutan. Sedangkan periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan untuk terjadinya satu gelombang, yaitu waktu yang berlalu antara satu titik puncak berurutan yang melewati titik yang sama pada ruang.

Menghitung kecepatan gelombang juga dapat menggunakan frekuensi (ƒ), yaitu jumlah gelombang dalam satu sekon. Satuan frekuensi adalah Hertz (Hz), rumusnya adalah T = 1/ƒ atau ƒ = 1/T sehingga rumus kecepatan gelombang juga dapat ditulis v = λƒ.

Contoh soal 1

Salah satu ujung seutas tali diikat, sedangkan ujung yang lain digetarkan naik-turun dengan periode 0,2 s sehingga terbentuk dua bukit dan satu lembah. Jika jarak penggetar dengan tiang pengikat 1,5 m, tentukan kecepatan gelombang yang terbentuk!

Pembahasan:

Diketahui: T = 0,2 s

Cari frekuensi gelombang menggunakan rumus periode gelombang.

T = 1/ƒ

0,2 = 1/ƒ

ƒ = 5 Hz

Diketahui terbentuk dua bukit dan satu lembah dengan panjang 1,5 meter. Ingat, panjang gelombang adalah satu bukit dan satu lembah, maka panjang gelombang adalah 3/2 λ.

Hitung panjang satu gelombang sebagai berikut.

 3/2λ = 1,5 m

λ = ⅔ (1,5) = 1 m

Jadi, panjang λ adalah 1 meter. Hitung kecepatan gelombang menggunakan rumus berikut.

v = λƒ

v = 1 × 5 = 5 m/s

Maka, kecepatan gelombang adalah 5 m/s.

Contoh soal 2

Pada permukaan air laut terdapat dua buah gabus yang terpisah satu sama lain sejauh 60 cm. Keduanya naik turun bersama permukaan air laut sebanyak 20 kali selama 10 sekon.

Jika salah satu gabus di puncak gelombang dan gabus yang lain di lembang gelombang, sedangkan di antara kedua gabus terdapat satu bukit gelombang, maka kecepatan gelombangnya adalah…

Pembahasan:

Diketahui n = 1,5; l = 60 cm; ƒ = 2 Hz.

nλ = l

1,5λ = 60

λ = 40 cm

Gunakan rumus kecepatan gelombang.

v = λƒ

v = 40 × 2 = 80 cm/s.

Jadi, kecepatan gelombang tersebut adalah 80 cm/s.

Baca :   Cara Membuka Casing Hp Redmi 4x

Pengertian Gelombang

Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambat atau berjalan. Definisi tersebut tercantum dalam buku “Hafalan Rumus Fisika SMA” oleh penerbit Cmedia.

Untuk memahami gelombang, perhatikan gambar berikut.

Gambar Gelombang (Katadata)

Keterangan:

  • Titik B-B’ adalah amplitudo (simpangan terbesar).
  • Titik B-F dan titik D-H adalah satu panjang gelombang.
  • Titik A-I adalah panjang tali.
  • Titik A-B-C dan E-F-G adalah bukit.
  • Titik C-D-E dan E-F-G adalah lembah.
  • Satu gelombang terdiri dari satu bukit dan satu lembah. Hubungan antara panjang tali dengan panjang gelombang adalah: nλ = l. n adalah banyak gelombang, λ adalah panjang gelombang dan l adalah panjang tali.
  • Periode gelombang (T) adalah t/n.

Contoh soal

Gelombang air laut menyebabkan permukaan air naik turun dengan periode 2 sekon. Jika jarak antara dua puncak gelombang 5 m, maka gelombang akan mencapai jarak 10 m dalam waktu…

Pembahasan:

Diketahui: t = 2 sekon; l = 5 m; n = 1.

T1 = T2

t1÷n1 = t2÷n2

t2 = t1 ÷ n1 × n2

t2 = 2 ÷ 1 × 2 = 2

Jadi, gelombang akan mencapai jarak 10 m dalam waktu 2 sekon.

Macam-Macam Gelombang

Gelombang dibagi menurut medium perambatan serta arah getar dan rambat sebagai berikut.

Berdasarkan medium perambatannya:

  • Gelombang mekanik: Jenis gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium. Contohnya, gelombang bunyi dan gelombang tali.
  • Gelombang elektromagnetik: Jenis gelombang yang dalam perambatannya tidak memerlukan medium. Contohnya, gelombang cahaya

Berdasarkan arah getar dan arah perambatannya:

  • Gelombang transversal: Arah getarannya tegak lurus dengan arah rambatannya. Contohnya gelombang tali dan gelombang cahaya.
  • Gelombang longitudinal: Gelombang yang arah getarannya searah dengan arah rambatannya. Contohnya, gelombang bunyi.

Sifat-Sifat Gelombang

Sifat-sifat gelombang dijelaskan sebagai berikut.

a. Dapat dipantulkan (Refleksi)

Hukum pemantulan menyatakan bahwa “sudut datang sama dengan sudut pantul gelombang”. Secara matematis dituliskan θi = θr.

b. Dapat dibiaskan (Refraksi)

Pembiasan adalah fenomena pembelokan gelombang akibat adanya perbedaan indeks bias zat perantara. Contohnya, sinar laser yang berada di darat ditembakkan ke dalam air.

Menurut hukum Snellius tentang teori pembiasan, menyatakan bahwa:

  1. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.
  2. Sinar datang membentuk sudut θi terhadap garis normal dan sinar pantul membentuk sudut θr terhadap garis pantul. Rumusnya adalah n1×Sinθi = n2×Sinθr. Untuk mencari n gunakan rumus n = c/v dengan n adalah indeks bias, c adalah cepat rambat gelombang di ruang hampa, dan v adalah cepat rambat gelombang di dalam medium.

c. Interferensi (Perpaduan Gelombang)

Interferensi adalah perpaduan antara dua gelombang cahaya. Interferens terjadi jika kedua gelombang bersifat koheren dan akan dikatakan koheren jika kedua gelombang memiliki amplitudo, frekuensi yang sama, dan fase gelombang yang bersifat tetap.

d. Difraksi (Pelenturan Cahaya)

Difraksi adalah peristiwa dimana cahaya melewati celah sempit (dimana lebar celah sempit lebih kecil dari pada panjang gelombangnya).

e. Polarisasi

Polarisasi adalah peristiwa penyerapan arah bidang getar dari sebuah gelombang transversal. Konsep polarisasi hanya terjadi pada gelombang transversal.

Itulah penjelasan tentang rumus kecepatan gelombang serta contoh soal dan pembahasannya.

Kecepatan Perambatan Gelombang Elektromagnetik Bergantung Pada

Sumber: https://lovelyristin.com/kecepatan-perambatan-gelombang-elektromagnetik-bergantung-pada-panjang-gelombangnya-dan-frekuensinya

Check Also

Contoh Soal Perkalian Vektor

Contoh Soal Perkalian Vektor. Web log Koma – Setelah mempelajari beberapa operasi hitung pada vektor …