Spektrum Gelombang Elektromagnet

Penemuan teorigelombang elektromagnetik berawal dari sebuah hipotesis yang dikemukakan oleh James Clark Maxwell (1831 – 1879). Sampai pada akhir ayatnya, beliau tidak mampu membuktikan hipotesisnya. Kemudian pada tahun 1887, seorang fisikawan kebangsaan Jerman yang bernama Heinrich Rudolfh Hertz (1857 – 1894) berhasil membuktikan hipotesa dari Maxwell dengan melakukan percobaan pembuktian adanya gelombang elektromagnetik dengan menggunakan kumparan Ruhmkorf.

Kemudian ilmuwan lain juga melakukan eksperimen sehingga ditemukan bahwa gelombang elektromagnetik terdiri atas bermacam-macam gelombang yang memiliki frekuensi dan panjang gelombangnya berbeda. Walaupun memiliki frekuensi dan panjang gelombangnya berbeda, gelombang elektromagnetik memiliki cepat rambat yang sama yakni sebesar 3 ×10⁸ m/s. Adapun hubungan antara frekuensi gelombang f, panjang gelombang λdan cepat rambat c gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:

c = λ.f

dengan nilai c = 3 ×10⁸ m/s

Gelombang elektromagnetik merupakan suatu bentuk energi yang umumnya dihasilkan oleh elektron-elektron yang bergetaran. Gelombang elektromagnetik dipancarkan oleh benda alam seperti matahari. Ada juga yang dapat dihasilkan oleh alat buatan manusia, misalnya gelombang radio, gelombang televisi, sinar x, dan lain-lain. Yang membedakan gelombang-gelombang elektromagnetik adalah panjang gelombangnya. Gelombang elektromagnetik ini memiliki spektrum yang amat lebar dari λ = 10⁸ m sampai λ = 10^-17m atau dari frekuensi 3 Hz sampai 3×10²⁵ Hz.

Spektrum gelombang elektromagnetik diurutkan mulai frekuensi gelombang paling panjang sampai paling pendek adalah sebagai berikut:

1. Sinar gamma (γ), dalam spektrumnya menempati tingkatan dengan frekuensi terbesar yaitu 10²⁰ Hz sampai 10²⁵ Hz. 
2. Sinar X (rontgen), frekuensinya memiliki rentang frekuensi 1016 Hz sampai 1020 Hz. Sinar X pertama kali ditemukan oleh Wilhem Conrad Rontgen sehingga sering di sebut juga sinar Rontgen.
3. Sinar ultra violet (UV), atau sinar Ultra Ungu merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi di atas sinar tampak (sinar ungu) dan di bawah Sinar X. Rentang frekuensi adalah antara 10¹⁵ Hz sampai 10¹⁶ Hz.
4. Sinar tampak (cahaya tampak), memiliki rentang frekuensi 3 x 10¹⁴ Hz sampai 10¹⁵ Hz. Sesuai dengan spektrum yang ada, cahaya tampak ada tujuh warna. Jika diurutkan dari frekuensi terbesar (panjang gelombang terkecil) adalah ungu, nilla, biru, hijau, kuning, jingga dan merah.
5. Sinar infra merah (IR), memiliki rentang frekuensi adalah 10¹¹ Hz sampai 10¹⁴ Hz.
6. Gelombang radar (gelombang mikro), memiliki rentang frekuensi 300 Mhz sampai 300 Ghz.
7. Gelombang televisi, memiliki rentang frekuensi 54 Hz sampai 890 MHz
8. Gelombang radio, memiliki rentang frekuensi 100 kHz sampai 100 GHz

Spektrum gelombang elektromagnetik ditunjukkan seperti pada gambar di bawah ini.

Untuk memantapkan pemahama anda tentang hubungan antara frekuensi, panjang, dan cepat rambat gelombang elektromagnetik silahkan simak contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal 1

Gelombang mikro memiliki frekuensi 900 MHz dipancarkan dari sebuah radar. Berapakah panjang gelombang mikro tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

f = 900 MHz = 9 × 10⁸ Hz

c = 3 × 10⁸ m/s

Ditanyakan: λ = ?

Jawab:

c = λ.f

λ = c/f

λ = (3 × 10⁸ m/s)/(9 × 10⁸ Hz)

λ = 0,33 m

Contoh Soal 2

Sinar X memiliki panjang gelombang 0,03 A°. Tentukan frekuensi dari Sinar X tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui:

λ = 0,03 A° = 3 × 10^–12 m

c = 3 × 10⁸ m/s

Ditanyakan: λ = ?

Jawab:

c = λ.f

f = c/ λ

f = (3 × 10⁸ m/s)/(3 × 10^–12 m)

f = 10²⁰ Hz

Jadi, frekuensi dari Sinar X tersebut adalah 10²⁰ Hz