Tampilkan postingan dengan label Gelombang Elektromagnetik. Tampilkan semua postingan

Home Gelombang Elektromagnetik

Selasa, 12 April 2016

Aplikasi Gelombang Elektromagnetik Sinar Gamma pada Kehidupan Sehari-hari

    Tidak ada komentar
April 12, 2016

Sinar gamma biasanya dilambangkan dengan huruf latin γ, merupakan salah satu gelombang elektromagnetik. Dalam spektrumnya menempati tingkatan dengan frekuensi terbesar yaitu 1020 Hz sampai 1025 Hz atau dengan panjang gelombang terpendek yakni 10-17 m sampai 10-12 m. 
Aplikasi Gelombang Elektromagnetik Sinar Gamma pada Kehidupan Sehari-hari

Sifat yang dimiliki sinar gamma adalah energi yang besar sehingga daya tembusnya sangat kuat. Sinar gamma mempunyai daya tembus yang paling kuat dibanding gelombang-gelombang yang masuk dalam kelompok gelombang elektromagnetik. Sinar gamma dapat menembus pelat besi yang tebalnya beberapa cm. Sinar gamma ini memiliki banyak manfaat bagi kehidupan manusia. Adapun manfaat dari sinar gamma antara lain.

Menyembuhkan Tumor, Kanker, dan Kelainan Lain

Sinar gamma dapat digunakan untuk membunuh sel kanker dan tumor serta kelainan lainnya yang dikenal dengan sebutan gamma knife. Gamma Knife merupakan suatu metode terapi sinar gamma yang digunakan untuk pengobatan tumor dan kelainan-kelainan lainnya di otak tanpa membuka tulang tengkorak. Radiasi sinar gamma ini digunakan untuk menghancurkan sel-sel yang sakit sementara menjaga sel-sel lainnya yang masih sehat. Serangkaian Sinar Gamma dipancarkan langsung pada sel yang terkena kanker untuk dimusnahkan.

Membunuh Bakteri

Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki energi tinggi yang dapat membunuh bakteri, sehingga sering digunakan untuk mensterilisasi makanan, minuman dan peralatan dokter sebelum melakukan operasi. Penggunanaan sinar gamma untuk membunuh organisme dikenal dengan istilah irradiation. Dosis sinar gamma yang dipakai juga tidak merusak sel makanan, sehingga gizi makanan tidak berkurang. Makanan jadi tahan lama karena tidak ada bakteri yang merusak makanan dan tentunya rasa makanan sama dengan aslinya. Makanan iradiasi tidak berbahaya bagi manusia.

Pembentukan Bibit Unggul Tanaman

Pembentukan bibit unggul pada tanaman dapat dilakukan dengan menggunakan radiasi gelombang elektromagnetik sinar gamma, misalnya pembentukan bibit unggul pada padi. Bibit padi yang akan dijadikan bibit unggul diberi radiasi dengan dosis yang bervariasi, dari dosis terkecil yang tidak membawa pengaruh hingga dosis rendah yang mematikan. Biji yang sudah diradiasi itu kemudian disemaikan dan ditaman berkelompok menurut ukuran dosis radiasinya. Sinar gamma ini dapat memicu terjadinya mutasi pada tanaman. Dari proses mutasi ini diharapkan dapat diperoleh tanaman dengan sifat-sifat yang menguntungkan, misalnya tanaman padi yang lebih tahan terhadap hama dan memiliki tunas lebih banyak.

Pelacakan Kebocoran Pipa Bawah Tanah

Mungkin Anda penasaran bagaimana caranya mengetahui sumber kebocoran sebuah pipa yang ditanam di dalam tanah tanpa harus menggali pipa tersebut. Coba anda bayangkan kalau mencari kebocoran pipa yang panjangnya ratusan kilometer dengan menggalinya. Selain memerlukan banyak tenaga juga memerlukan waktu yang tidak sedikit, serta memerlukan biaya yang sangat banyak. Dengan memanfaatkan ilmu fisika khususnya gelombang elektromagentik sinar gamma kita dapat mendeteksi kebocoran pada pipa-pipa yang ditanam di bawah tanah. Suatu zat yang mampu memancarkan sinar gamma dilarutkan kedalam air dan dialirkan pada pipa bawah tanah. Kemudian, permukaan tanah di atas pipa air diperiksa dengan Geiger Counter. Intensitas radiasi yang berlebihan menunjukkan terjadinya kebocoran pada pipa tersebut. Sangat mudah bukan?


Selain yang disebutkan di atas, masih banyak penerapan sinar gamma dalam kehidupan sehari-hari. Dengan memanfaatkan ilmu pengetahuan dengan bijak, maka kehidupan kita akan lebih mudah dan tidak merugikan orang lain, serta tentunya bermanfaat untuk banyak orang. 

Read More

Sabtu, 09 April 2016

Intensitas Gelombang Elektromagnet dan Contoh Soalnya

    Tidak ada komentar
April 09, 2016

Seperti yang sudah dijelaskan pada postingan sebelumnya bahwa gelombang elektromagnetik membawa energi dalam bentuk medan listrik dan medan magnet, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
gelombang elektromagnetik membawa energi dalam bentuk medan listrik dan medan magnet

Adapun medan listrik dan medan magnet sesaatnya dinyatakan dengan persamaan berikut.
dengan:
persamaan medan listrik dan medan magnet

dengan:
Em = amplitudo medan listrik
Bm = amplitudo medan magnet
k = tetapan angka gelombang (k = 2π/λ)
ω= frekuensi sudut (ω= 2πf)

Selain memiliki energi, gelombang elektromagnetik juga memiliki intensitas yang dinyatakan dalam laju energi (daya) per satuan luas permukaan. Di mana intensitas gelombang elektromagnetik tegak lurus dengan arah rambat gelombang elektromagnetik. Laju energi (daya) per satuan luas permukaan yang tegak lurus arah rambat gelombang elektromagnetik dinyatakan dengan suatu vektor yang disebut vektor Poynting. Vektor Poynting dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
Laju energi (daya) per satuan luas
dengan:
S = laju energi per satuan luas
E = energi pada medan listrik
B = laju energi pada medan magnet
μo = 4π x 10-7 Wb/Am

Arah vektor ρS adalah searah dengan arah rambat gelombang elektromagnetik. Satuan ρS dalam sistem satuan internasional dinyatakan dalam W/m2. Sedangkan, laju energi rata-rata (S) dapat diperoleh dengan memasukkan persamaan E = Emsin (kx - ωt)dan B = Bm sin (kx - ωt) ke persamaan ρs = (1/μo)E × B, sehingga diperoleh:
laju energi rata-rata

Jika fungsi kuadrat sinus dirata-ratakan terhadap ruang dan waktu akan diperoleh faktor ½. Laju energi rata-rata adalah:
laju energi rata-rata
dengan:
S = laju energi rata-rata tiap satuan luas (W/m2)
Em = amplitudo medan listrik
Bm = amplitudo medan magnet
μo = 4π x 10-7 Wb/Am

Untuk memantapkan pemahaman tentang laju energi per satuan luas pada gelombang elektromagnetik, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal 1
Medan listrik maksimum suatu gelombang elektromagnet di suatu tempat adalah 300 N/C. Cepat rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa 3 x 108 m/s dan permetivitas listrik untuk ruang hampan 8,85 x 10-12 C/Nm2. Hitung laju energi rata-rata tiap satuan luas gelombang elektromagnetik!

Penyelesaian:
Diketahui:
Em = 200 N/C
c= 3 × 108 m/s
μo = 8,85 x 10-12C/Nm2

Ditanyakan: S = ?

Contoh soal 1 ini berkaitan dengan materi energi pada gelombang elektromagnetik. Kita harus cari terlebih dahulu yakni:
Bm = Em/c
Bm = (300 N/C)/(3 × 108m/s)
Bm = 1,0 × 10-6 J/Cs

S = (Em.Bm)/2μo
S = (200 . 1,0 × 10-6)/(2 . 8,85 x 10-12)
S = (2,0 × 10-4)/(1,77 × 10-11)
S = 1,13 × 107 W/m2

Contoh Soal 2
Medan magnetik dalam suatu gelombang elektromagnetik memiliki puncak 1,77 x 10-8 J/Cs. Berapa besar energi yang diangkut oleh gelombang ini per meter persegi per sekon?

Penyelesaian:
Diketahui:
Bm = 1,77 x 10-8 J/Cs
c= 3 × 108 m/s
μo = 8,85 x 10-12C/Nm2

Ditanyakan: S = ?

Jawab:
Bm = Em/c
Em = c.Bm
Em = (3 × 108 m/s).(1,77 x 10-8 J/Cs)
Em = 5,31 N/C

S = (Em.Bm)/2μo
S = (5,31 . 1,77 x 10-8)/(2 . 8,85 x 10-12)
S = (5,31 . 1,77 x 10-8)/(1,77 × 10-11)
S = 5,31 × 103 W/m2

Contoh Soal 3
Medan listrik dalam suatu gelombang elektromagnetik dapat dinyatakan dengan persamaan gelombang berjalan: Ey= 100 sin (107x - ωt) (dalam SI). Tentukan amplitude dari medan magnetik yang terkait, panjang gelombang serta frekuensinya!

Penyelesaian:
Diketahui:
Ey = 100 sin (107x - ωt)

Ditanyakan: Bm, λ dan f = ?

Jawab:
Ey = 100 sin (107x - ωt)
Ey = Em sin (kx - ωt)
Jadi dari persamaan tersebut akan didapatkan:
Em = 100 N/C
k = 107

maka:
Bm = Em/c
Bm = (100 N/C)/(3 × 108m/s)
Bm = 3,33 × 105 W/C

k = 2π/λ
107 = 2π/λ
λ = 2π/107
λ = 6,28/107
λ = 6,28 × 10-7 m

c = λ.f
f = c/λ
f = (3 × 108)/(6,28 × 10-7)
f = 4,78 × 1014 Hz

Nah demikian pembahasan tentang intensitas gelombang elektromagnetik dan beberapa contoh soalnya. Untuk pemanfaatkan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari akan diulas pada postingan selanjutnya. Mohon maaf jika ada kata atau penulisan yang salah dalam postingan ini. Jika ada masalah dalam menguasai materi ini, silahkan tanyakan pada kolom komentar. Mari kita belajar bersama-sama, kita pasti bisa.

Read More

Selasa, 05 April 2016

Energi Gelombang Elektromagnet dan Contoh Soalnya

    Tidak ada komentar
April 05, 2016

Dalam ilmu geografi kita akan mengenal istilah abrasi. Menurut wikipedia, abrasi merupakan proses pengikisan pantai oleh tenaga gelombang laut. Kerusakan garis pantai akibat abrasi ini dipacu oleh terganggunya keseimbangan alam daerah pantai tersebut. Salah satu cara untuk mencegah terjadinya abrasi adalah dengan penanaman hutan mangrove. Dari peristiwa abrasi itu kita dapat ketahui bahwa gelombang laut membawa energi. Bagaimana halnya dengan gelombang elektromagnetik ini?
Energi Gelombang Laut
Gelombang laut membawa energi
Gelombang elektromagnetik ini juga membawa energi yaitu dalam bentuk medan listrik dan medan magnet, seperti ditunjukkan pada di bawah ini.
medan listrik dan medan magnet pada gelombang elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik
Kita tinjau suatu gelombang elektromagnetik yang menjalar ke arah sumbu x maka medan listrik dan medan magnet sesaatnya dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.
persamaan medan listrik dan medan magnet pada gelombang elektromagnetik
dengan:
Em = amplitudo medan listrik
Bm = amplitudo medan magnet
k = tetapan angka gelombang (k = 2π/λ)
ω= frekuensi sudut (ω= 2πf)

Seorang ilmuwan berkebangsaan Scotlandia yang bernama James Clark Maxwell (1831–1879) yang mengemukakan hipotesa tentang teori gelombang elektromagnetik, berhasil menemukan hubungan antara amplitudo medan listrik Em dan amplitudo medan magnet Bm yakni dengan persamaan sebagai berikut.
hubungan antara amplitudo medan listrik dan amplitudo medan magnet
dengan:
c = 3 ×108 m/s
Em = amplitudo medan listrik
Bm = amplitudo medan magnet

Perbandingan antara amplitudo medan listrik dengan amplitudo medan magnetik dari suatu gelombang elektromagnetik selalu sama dengan laju perambatan cahaya
dalam ruang hampa yang besarnya 3 × 108 m/s.

Untuk memantapkan pemahaman tentang hubungan antara amplitudo medan listrik dan amplitudo medan magnet, sailahkan simak contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal 1
Gelombang elektromagnetik mempunyai amplitudo medan sebesar 600 V/m. Berapa amplitude medan magnetiknya?

Penyelesaian:
Diketahui:
Em = 600 V/m
c= 3 × 108 m/s

Ditanyakan: Bm = ?

Jawab:
Bm = – Em/c
Bm = – (600 V/m)/(3 × 108m/s)
Bm = – 2 × 10-6 Vs/m2

Dari penjelasan di atas kita ketahui bahwa suatu gelombang elektromagnetik mempunyai medan listrik dan medan magnet. Oleh karena itu, gelombang elektromagnetik juga membawa tenaga atau rapat energi (besar energi per satuan volume). Untuk rapat energi listrik per satuan volume ue dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.
rapat energi listrik per satuan volume
dengan:
ue = rapat energi listrik (J/m3)
εo = permitivitas listrik = 8,85 × 10-12 C2/Nm2
E = kuat medan listrik (N/C)

Sedangkan untuk rapat energi magnet per satuan volume um dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.
rapat energi magnet per satuan volume
dengan:
um = rapat energi magnet (J/m3)
μo = 4π x 10-7 Wb/Am
B = besar induksi magnet (Wb/m2)

Untuk memantapkan pemahaman tentang rapat energi (besar energi per satuan volume), sailahkan simak contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal 2
Gelombang elektromagnetik mempunyai kuat medan listrik sebesar 600 N/C. Berapa rapat energi listrik per satuan volumenya?

Penyelesaian:
Um = ½ εoE2
Um = ½ (8,85 × 10-12 C2/Nm2)(6 × 107 N/C) 2
Um = ½ (8,85 × 10-12 C2/Nm2)(3,6 × 1015 N2/C2)
Um = (4,425 × 10-12 C2/Nm2)(3,6 × 1015 N2/C2)
Um = 15,93 × 103 J/m3
Um ≈ 1,6 × 104 J/m3

Selain memiliki rapat energi (besar energi per satuan volume), gelombang elektromagnetik juga memiliki laju energi (daya) per satuan luas permukaan yang tegak lurus arah rambat gelombang elektromagnetik. Materi tentang laju energi pada gelombang elektromagnetik akan dibahas pada pada postingan berikutnya (tentang intensitas gelombang elektromagnet). Salam Mafia => Kita pasti bisa.

Read More

Senin, 04 April 2016

Spektrum Gelombang Elektromagnet

    Tidak ada komentar
April 04, 2016

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.
Spektrum Gelombang Elektromagnet

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

Read More
Langganan: Postingan ( Atom )