Teori Maxwell

Konsep yang bisa menjelaskan fenomena ini adalah konsep gelombang elektromagnetik. Dan, konsep gelombang elektromagnetik ternyata sangat luas tidak hanya berkaitan dengan TV atau ponsel saja, melainkan banyak aplikasi lain yang bisa sering kita temukan sehari-hari di sekitar  kita. Aplikasi tersebut meliputi microwave, radio, radar, atau sinar-x.

Dua hukum dasarnya adalah yang menghubungkan gejala kelistrikan dan kemagnetan.

Pertama arus listrik dapat menghasilkan medan megnet. Ini dikenal sebagai gejala induksi magnet. Peletak  dasar konsep ini adalag Oersted yang  telah menemukan gejala ini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh Ampere. Gejala induksi magnet dikenal sebagai Hukum Ampere.

Kedua medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan listrik dalam bentuk arus listrik. Gejala ini dikenal sebagai gejala induksi elektromagnet. Konsep induksi elektromagnet ditemukan secara eksperimen oleh Micahel Faraday dan dirumuskan secara lengkap oleh Joseph Henry. hukum induksi elektromagnet sendiri kemudian dikenal sebagai Hukum Faraday-Henry.

Dari kedua prinsip dasar listrik magnet diatas dan dengan mempertimbangkan konsep simetri yang berlaku dalam hukum alam, James Clerk Maxwell mengajukan suatu usulan. Usulan yang dikemukakan Maxwell, yaitu bahwa jika medan magnet yang berubah terhadap waktu menghasilkan medan listrik maka hal sebalinya boleh jadi dapat terjadi. dengan demikian Maxwell mengusulkan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan magnet. usulan Maxwell ini kemudian menjadi hukum ketiga yang menghubungkan antara kelistrikan dan kemagnetan.

Jadi prinsip ketiga adalah medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan magnet. Prinsip ketiga ini yang dikemukakan oleh Maxwell pada dasarnya merupakan pengembangan dari rumusan hukum Ampere. Oleh karena itu, prinsip ini dikenal dengan nama Hukum Ampere-Maxwell.

Dari ketiga prinsip dasar kelistrikan dan kemagnetan di atas, maxwell melihat adanya suatu pola dasar. Medn magnet yang berubah terhadap waktu dapat membangkitkan medan listrik yang juga berubah-ubah terhadap waktu, dan medan listrik yang berubah terhadap waktu juga dapat menghasilkan medan magnet dan medan listrik secara kontinu. jika medan magnet dan medan listrik ini secara serempak merambat di dalam ruang ke segala arah maka ini merupakan gejala gelombang. Gelombang semacam ini disebut gelombang elektromagnetik karena terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang merambat dalam ruang.

Pada mulanya gelombang elektromagnetik masih berupa ramalan dari Maxwell yang dengan intuisinya mampu melihat adanya pola dasar dalam kelistrikan dan kemagnetan, sebagaimana telah dibahas di atasnya. Kenyataan ini menjadikan J.C. Maxwell  dianggap sebagai penemu dan perumus dasar-dasar gelombang elektromagnetik.

Polarisasi Cahaya

Polarisasi adalah peristiwa perubahan arah getar gelombang cahaya yang acak menjadi satu arah getar.
atau polarisasi optik adalah salah satu sifat cahaya yakni jika cahaya itu bergerak beroscillasi dengan arah tertentu.

Terjadi akibat peristiwa berikut :
1. Polarisasi dapat diakibatkan oleh pemantulan Brewster
2. Polarisator karena penyerapan selektif
3.Polarisasi karena pembiasan ganda, terjadi pada hablur kolkspat (CaCO3),kuarsa,mike,kristal
   gula,topaz,dan es.

Polarisasi cahaya adalah penguraian cahaya,gambar arah cahayanya merambat lurus.

Soal-soal Elektromagnetik

Soal-soal gaya elektromagnetik

1. Pernyataan berikut yang bukan termasuk sifat gelombang elektromagnetik adalah....
    a. merupakan gelombang transversal
    b. dapat merambat di ruang hampa
    c. arah perambatannya tegak lurus
    d. dapat mengalami pembiasan
    e.  dapat mengalami polasiasi

2. Gelombang elektromagnetik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3x108 ms-1. 

    Apabila frekuensi gelombang tersebut 20MHz, maka panjang gelombangnya adalah....

    a. 5m

    b. 10m

    c. 15m

    d. 20m

    e.  25m

3. Gelombang elektromagnetik yang mempunyai daerah frekuensi 104-107 Hz adalah....

    a. gelombang mikro

    b. gelombang radio

    c. gelombang tampak

    d. sinar inframerah

    e. sinar gamma

4. Rentang frekuensi medium wave pada gelombang radio adalah....

    a. 30MHz - 300HHz

    b. 300MHz - 3GHz

    c. 30kHz - 300kHz

    d. 300kHz - 3MHz

    e. 13Mhz - 30MHz

5. Rentang panjang gelombang radio VHF adalah

    a. 30.000m - 3.000m

    b. 3.000m -  300m

    c. 300m - 30m

    d. 3m - 0,3m

    e. 30m - 3m

6. Gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi paling tinggi adalah...

    a. gelombang mikro

    b. gelombang radio

    c. cahaya tampak

    d. sinar inframerah

    e.  sinar gamma

7. Spektrum elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 10 - 3 m sampai 10 - 6 m 

    adalah....

    a. gelombang mikro

    b. gelombang radio

    c. cahaya tampak

    d. sinar inframerah

    e. sinar gamma

8. Sinar yang dapat membantu penglihatan kita adalah....

    a. gelombang mikro
    b. gelombang radio
    c. cahaya tampak
    d. sinar inframerah
    e. sinar gamma

9. Spektrum warna sinar tampak yang memiliki panjang gelombang terpendek adalah....
    a. kuning
    b. merah
    c. ungu
    d. hijau
    e. biru

10. Matahari merupakan sumber utama dari ......

    a. gelombang radio
    b. sinar ultraviolet
    c. cahaya tampak
    d. sinar inframerah
    e. sinar gamma

Kunci jawaban :
1. a
2. c
3. a
4. b
5. e
6. e
7. d
8. c
9. c
10. b

Radiasi Elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampakadalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik diisebut elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.

Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat menghantarkan sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan, panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui  sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hf, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck - 6626 × 10 ⁻³⁴ J·s - dan f adalah frekuensi gelombang.

Radiasi Elektromagnetik

Medan Elektromagnetik

Medan elektromagnetik adalah sebuah medan terdiri dari dua medan vektor yang berhubungan : medan listrik dan medan magnet. Ketika dibilang medan elektromagnetik, medan tersebut dibayangkan mencakup seluruh ruang ; biasanya medan elektromagnetik hanya terbatas di sebuah daerah kecil di sekitar objek dalam ruang.

Vektor yang merupakan karakter medan masing-masing memiliki sebuah nilai yang didefinisikan pada setiap titik ruang dan waktu. Bila hanya medan listrik bukan nol, dan konstan dalam waktu, medan ini dikatakan sebuah medan elektrostatik. Medan magnet dihubungkan dengan persamaan Maxwell.

Medan elektromagnetik  dapat dijelaskan dengan sebuat dasar kuantum oleh elektrodinamika kuantum. Elektrodinamika kuantum adalah teori medan kuantum relativistik tentang elektrodinamika. 

Gambar Medan Elektromagnetik

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.

Contoh spektrum elektromagnetik :

Gelombang radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang      gelombang tingii, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dari diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.


Gelombang mikro
Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis.
Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.

Sinar Inframerah

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.
Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda. 

Cahaya tampak

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

Sinar ultraviolet 

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.

Sinar X 

Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.    

 
Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh. 

Spektrum Elektromagnetik

Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat, dapat merambat dalam ruang hampa. gelombang ini diteliti oleh Heinrich Hertz. Energi elektromagnetik merambat dalam gellombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu : panjang gelombang, frekuensi, amplitudo, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan, panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya. Dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.

Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbeda-beda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik