Gelombang Elektromagnetik: Pengertian, Sifat, Jenis, dan Manfaatnya

PARBOABOA – Gelombang elektromagnetik adalah fenomena dasar dalam ilmu fisika yang mencakup berbagai spektrum energi elektromagnetik.

Gelombang ini terdiri dari serangkaian gelombang yang merambat melalui ruang hampa udara dengan kecepatan cahaya.

Dikutip dari buku yang berjudul FISIKA Interaktif Kls.X IPA karya Efrizon Umar (2007), kajian awal tentang gelombang energi elektromagnetik dilakukan oleh James Clerk Maxwell (1831-1879), Maxwell membuat teori cemerlang yang menyatukan fenomena kelistrikan dan kemagnetan.

Selanjutnya, Maxwell menjelaskan bahwa gelombang ini terjadi karena penjalaran medan listrik dan medan magnet yang berlangsung secara bersama-sama dengan arah vektor medan magnet dan medan listrik tegak lurus.

Agar lebih memahaminya, simak ulasan selengkapnya di bawah ini, mulai dari pengertian, rumus, sifat, dan manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari.

Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Dikutip dari buku yang berjudul Konsep Gelombang & Penerapannya dalam Kehidupan karya Elisa dkk (2023), gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang terjadi dari perubahan medan listrik dan medan magnet secara berkala.

Gelombang ini timbul dari muatan listrik yang bergerak dipercepat. Gerak dipercepat ini terjadi misalnya pada getaran, ataupun gerak muatan listrik dalam lingkaran karena adanya percepatan yang terhadap waktu secara sinusoidal.

Dikutip dari Journal Britannica yang berjudul Electromagnetic Radiation, dalam teori kuantum modern, gelombang energi elektromagnetik merupakan aliran foton atau biasa disebut kuanta cahaya dan aliran tersebut pasti akan melalui ruang.

Foton merupakan paket energi h ν yang selalu bergerak dengan kecepatan cahaya universal. Simbol h adalah konstanta Planck, sedangkan nilai ν sama dengan frekuensi elektromagnetik teori klasik.

Foton-foton yang mempunyai energi yang sama h ν semuanya sama, dan kepadatan jumlahnya sesuai dengan intensitas gelombang.

Secara fundamental, gelombang ini terbentuk oleh interaksi antara medan listrik dan medan magnet yang terjadi secara simultan dan saling terkait.

Fenomena ini terjadi ketika partikel bermuatan, seperti elektron yang bergerak atau berubah kecepatan dan menghasilkan medan listrik yang kemudian memicu medan magnet.

Perubahan dua medan ini menyebabkan gelombang energi elektromagnetik merambat melalui ruang hampa udara atau medium tertentu dengan kecepatan cahaya.

Rumus Gelombang Elektromagnetik

Rumus gelombang energi elektromagnetik dapat dijelaskan menggunakan persamaan dasar yang menghubungkan panjang gelombang ( λ), frekuensi (f), dan kecepatan cahaya (c) dalam ruang hampa udara. Persamaan ini dikenal sebagai persamaan gelombang energi elektromagnetik dan diwakili oleh rumus:

C= λ.F

Di mana:

• C adalah kecepatan cahaya (sekitar 300.000 kilometer per detik dalam ruang hampa udara)
• λ adalah panjang gelombang dalam satuan meter
• F adalah frekuensi dalam hertz (getaran per detik).

Dengan menggunakan rumus ini, kita dapat menghitung salah satu variabel jika kita mengetahui dua variabel lainnya. Misalnya, untuk menghitung panjang gelombang, kita dapat menggunakan rumus:

λ=c/f

Sementara untuk menghitung frekuensi, kita dapat menggunakan rumus:

f=c/ λ

Rumus ini memperlihatkan hubungan yang konsisten antara panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan cahaya dalam gelombang energi elektromagnetik.

Pengetahuan tentang persamaan ini penting dalam memahami sifat-sifat gelombang energi elektromagnetik dan aplikasinya dalam berbagai konteks, mulai dari komunikasi nirkabel hingga teknologi medis.

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Dikutip dari buku yang berjudul Siap Menghadapi Ujian Nasional 2010: Fisika SMA/MA karya Goris Seran Daton dan Supliyadi, spektrum gelombang energi elektomagnetik menunjukkan urutan gelombang energi elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang terpendek atau frekuensi terbesar adalah sinar gamma (y).

Sedangkan, urutan spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi besar ke frekuensi kecil adalah gelombang radio. Berikut ini adalah spektrum gelombang energi elektromagnetik:

• Sinar Gamma (Panjang Gelombang (λ)  10-15m-10-11m)
• Sinar X (Panjang Gelombang (λ) 10-13m-10-8m)
• Ultraviolet (Panjang Gelombang (λ) 10-8m-10-7m)
• Cahaya Tampak (Panjang Gelombang (λ) 10-7m)
• Inframerah (Panjang Gelombang (λ) 10-3m-10-3m)
• Gelombang Mikro (Panjang Gelombang (λ) 10-3m-10-1m)
• Gelombang Radio (Panjang Gelombang (λ) 10-1m-103m)

Jenis jenis Gelombang Elektromagnetik

Beberapa jenis-jenis gelombang energi elektromagnetik adalah sebagai berikut:

1. Gelombang Radio

Dikutip dari Journal LibreText Chemistry, gelombang radio memiliki panjang gelombang sekitar 103m. Sesuai dengan namanya, gelombang radio ditransmisikan melalui siaran radio, siaran TV, bahkan telepon seluler. Gelombang radio memiliki tingkat energi paling rendah.

Gelombang radio digunakan dalam komunikasi jarak jauh, dimana gas hidrogen di luar angkasa melepaskan energi radio dengan frekuensi rendah dan dikumpulkan sebagai gelombang radio.

Mereka juga digunakan dalam sistem radar, di mana mereka melepaskan energi radio dan mengumpulkan kembali energi yang dipantulkan.

Gelombang radio sangat berguna dalam memprediksi perkiraan cuaca, sistem gelombang yang digunakan untuk mengilustrasikan peta permukaan bumi dan memprediksi pola cuaca karena energi radio dengan mudah menembus atmosfer.

2. Gelombang Mikro

Gelombang mikro dapat digunakan untuk menyebarkan informasi ke luar angkasa, serta dapat digunakan untuk menghangatkan makanan.

Gelombang mikro juga digunakan dalam penginderaan jauh di mana gelombang mikro dilepaskan dan dipantulkan kembali untuk mengumpulkan informasi tentang pantulannya.

Gelombang mikro dapat diukur dalam sentimeter. Mereka bagus untuk mengirimkan informasi karena energinya dapat melewati zat seperti awan dan hujan.

Gelombang mikro pendek terkadang digunakan dalam radar Doppler untuk memprediksi prakiraan cuaca.

3. Gelombang Inframerah

Gelombang inframerah dapat dilepaskan sebagai panas atau energi panas. Gelombang Inframerah juga dapat dipantulkan kembali.

Disebut inframerah dekat karena kemiripannya dengan energi cahaya tampak. Contoh gelombang elektromagnetik inframerah adalah CCTV dan sensor gerak

4. Cahaya Tampak

Cahaya tampak adalah satu-satunya bagian dari spektrum gelombang ini yang dapat dilihat manusia dengan mata telanjang.

Bagian spektrum ini mencakup serangkaian warna berbeda yang semuanya mewakili panjang gelombang tertentu. Cahaya tampak juga berfungsi sebagai terbentuknya pelangi.

Pelangi terbentuk dengan cara cahaya melewati materi yang diserap atau dipantulkan berdasarkan panjang gelombangnya.

Oleh karena itu, beberapa warna dipantulkan lebih banyak dibandingkan warna lainnya, sehingga menghasilkan pelangi.

5. Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet terletak di atas spektrum cahaya tampak, sinar ultraviolet memiliki energi yang cukup untuk merangsang fluoresensi. Aplikasinya termasuk sterilisasi, analisis forensik, dan pengobatan kulit.

6. Sinar-X

Gelombang elektromagnetik dengan energi tinggi seperti Sinar X digunakan dalam bidang medis untuk pemindaian pencitraan seperti CT scan dan radiografi. Sinar-X juga berperan penting dalam penelitian dan industri.

7. Sinar Gamma

Gelombang dengan energi tertinggi, sering terkait dengan reaksi nuklir. Sinar gamma digunakan dalam pengobatan kanker dan eksplorasi energi nuklir.

Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik

Dikutip dari buku yang berjudul Buku Pintar Fisika karya Dr. Efrizon Umar (2008), Gelombang energi elektromagnetik mempunyai beberapa sifat, di antaranya dapat merambat dalam ruang hampa, mempunyai arah getar tegak lurus terhadap arah rambat, bergerak lurus tidak dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet, serta dapat mengalami polarisasi, interferensi, refleksi, refraksi, dan difraksi

Manfaat Gelombang Elektromagnetik

Dikutip dari dari buku yang berjudul Siap Menghadapi Ujian Nasional 2010: Fisika SMA/MA karya Goris Seran Daton dan Supliyadi, manfaat gelombang energi elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari, yaitu:

• Sinar Gamma dapat digunakan untuk mengecek keretakan hasil pengelasan logam, untuk membunuh sel kanker
• Sinar X dapat mendeteksi organ-organ tubuh bagian dalam, mengambil gambar tulang dalam tubuh, analisis struktur kristal.
• Ultraviolet dapat menentukan kandungan suatu bahan, digunakan pada lampu neon.
• Sinar tampak berguna untuk fotosintesis pada tumbuhan.
• Inframerah digunakan untuk foto inframerah, remote control
• Gelombang mikro untuk komunikasi radar, microwave: penggunaan gelombang mikro untuk radar dapat mendeteksi kedudukan pesawat terbang.
• Gelombang radio digunakan untuk komunikasi radio dan teleskop

Demikianlah penjelasan mengenai gelombang elektromagnetik, mulai dari pengertian, sifat, jenis, dan manfaatnya. Selamat membaca dan semoga bermanfaat.