Gelombang Elektromagnetik: Definisi, Sifat, Jenis, Bahaya dan Manfaat

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang dapat merambat meskipun tidak ada medium. Berikut penjelasan lengkapnya.
October 18, 2021
Gelombang Elektromagnetik
Gelombang Elektromagnetik

Apa itu gelombang elektromagnetik? Nah, di artikel kali ini kalian akan memahami materi gelombang elektromagnetik mulai dari definisi, apa saja sifat dan jenisnya, bahaya hingga manfaatnya.

Definisi

Gelombang elektromagnetik bisa didefinisikan sebagai gelombang yang perambatannya tidak memerlukan medium. Nah, karena itulah gelombang yang terpancar pada handphone termasuk gelombang elektromagnetik. Begitu pula ketika kita mendengarkan FM Radio, kita perlu mencari frekuensi gelombang radio tersebut dengan tepat agar dapat didengar dengan jelas.

Gelombang elektromagnetik dihasilkan ketika suatu muatan listrik dipercepat atau elektron yang terikat pada atom bertransisi ke tingkat energi yang lebih rendah.

Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik memiliki beberapa sifat yang diantaranya yaitu:

1) Dapat merambat dalam ruang hampa.

2) Merupakan gelombang transversal (arah rambat/osilasi-nya tegak lurus terhadap arah gerak gelombang).

3) Dapat mengalami proses pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), difraksi (lenturan), polarisasi, dan interferensi.

4) Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.

Spektrum Elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik merupakan ragam gelombang elektromagnetik yang dikategorikan berdasarkan rentang panjang gelombang atau frekuensinya. Spektrum gelombang elektromagnetik dipancarkan oleh transisi elektron, yaitu ketika suatu elektron berpindah dari orbit satu ke orbit yang lain.

Dapat terbagi menjadi beberapa daerah yang tertentang dari sinar gama, gelombang pendek berenergi tinggi, sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang yang sangat panjang.

Jenis-Jenis Gelombang Elektromagnetik

1) Gelombang Radio

Digunakan sebagai alat komunikasi seperti radio, televisi, dan telepon, gelombang radio memiliki daerah frekuensi antara 104 sampai 107 hertz.

Gelombang ini digunakan sebagai pembawa informasi dari suatu tempat ke tempat lain yang berjauhan karena mempunyai sifat yang mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer Bumi.

Nah, karena itulah gelombang radio dapat mencapai tempat-tempat di Bumi yang jaraknya sangat jauh dari pemancar radio, asalkan energi yang dipancarkan oleh pemancar cukup besar.

Informasi berupa suara dikirimkan melalui gelombang radio dalam sebuah paket gelombang sebagai perubahan amplitudo yang disebut modulasi amplitudo dan sebagai perubahan frekuensi yang disebut modulasi frekuensi. Atau bisa juga kita kenal dalam televisi dan radio FM yang menggunakan gelombang modulasi frekuensi sebagai pembawa informasi.

Modulasi frekuensi sebagai pembawa informasi lebih unggul dibandingkan dengan modulasi amplitudo (AM) dikarenakan hal ini disebabkan pada pemancar AM terdengar gerau sebab-akibat adanya peristiwa kelistrikan dan kemagnetan di udara yang mengganggu amplitudo.

2) Gelombang Mikro

Gelombang mikro (microwaves) merupakan gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi, yaitu dapat mencapai 3 x 109 Hz. Selain sebagai alat komunikasi, gelombang mikro juga dapat dipakai untuk memasak karena dapat memanaskan benda yang menyerap gelombang tersebut.

Radar seperti yang kita ketahui atau merupakan singkatan dari Radio Detection and Ranging juga menggunakan gelombang mikro. Antena radar dapat bertindak sebagai pemancar dan penerima gelombang elektromagnetik.

3) Sinar Inframerah

Sinar inframerah memiliki frekuensi antara 1011-1014 hertz atau pada daerah panjang gelombang 10-3 m sampai 10-6 m. Frekuensi ini dapat dihasilkan oleh getaran elektron-elektron dalam bahan. Getaran tersebut pada suatu atom dapat juga memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi-frekuensi yang khas dalam daerah inframerah.

Manfaat lain dari sinar inframerah yaitu digunakan sebagai remote relevisi dan transfer data di ponsel. Namun, saat ini media transfer data ponsel tidak lagi menggunakan inframerah, melainkan Bluetooth yang mana menggunakan frekuensi radio. Beda dengan inframerah yang mendasarkan diri pada gelombang cahaya.

4) Sinar Tampak

Sinar tampak atau cahaya adalah sinar yang bisa membantu penglihatan. Berada pada frekuensi yang cukup sempit dengan panjang gelombang berkisar antara 10-6 cm - 10-7 cm, dengan spektrum warna mulai dari panjang gelombang terbesar (merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu). Ungu memiliki panjang gelombang terpendek, sedangkan merah mempunyai panjang gelombang panjang.

5) Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet dihasilkan oleh atom-atom dan molekul dalam nyala listrik. Sebagian besar atom memancarkan sinar dengan frekuensi-frekuensi yang khas pada daerah sinar tampak dan sinar ultraviolet.

Memiliki frekuensi antara 1015 Hz hingga 1016 Hz, sinar ultraviolet sering dijumpai pada Matahari yang mana merupakan sumber utama dari sinar ultraviolet.

Lapisan ozon (O3) di atmosfer berfungsi menyerap sinar ultraviolet yang dihasilkan oleh cahaya matahari. Berlubangnya lapisan tersebut dapat meningkatkan sinar ultraviolet yang sampai ke permukaan Bumi. Inilah yang akan mengancam kehidupan makhluk hidup di Bumi, salah satunya dapat menimbulkan penyakit kanker kulit.

Akan tetapi dibalik itu semua, sinar ultraviolet juga bermanfaat bagi manusia sebagai detektor untuk membedakan uang asli dengan uang palsu.

6) Sinar-X

Sinar ini pertama kali ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen, inilah mengapa sinar-X sering disebut sinar Rontgen. Sinar-X dihasilkan oleh elektron-elektron yang terletak pada bagian dalam kulit elektron dari sebuah atom dan dapat dihasilkan pula oleh elektron yang ditumbukkan pada permukaan logam dengan kecepatan tinggi.

Nah, cara itulah yang dipakai untuk mendapat sinar-X secara komersial. Oleh karena panjang gelombangnya sangat pendek, sinar-X memiliki daya tembus yang kuat. Frekuensinya antara 1016 Hz sampai 1020 Hz.

Sinar-X banyak digunakan dalam bidang kedokteran dan industri. Sinar ini juga dapat digunakan untuk mendeteksi organ-organ dalam tubuh, seperti untuk mendeteksi paru-paru serta memotret posisi tulang tubuh (misalnya dalam menentukan posisi tulang yang patah).

7) Sinar Gama (ϒ)

Memiliki frekuensi antara 1020 Hz sampai 1025 Hz, sinar gama merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi terbesar. Sinar ini dihasilkan oleh inti-inti atom yang tidak stabil dan memiliki daya tembus yang sangat besar sehingga dapat menembus pelat besi dengan ketebalan beberapa sentimeter. Salah satu fungsi sinar gama yaitu dapat digunakan dalam kedokteran sebagai pembunuh sel kanker dan sterilisasi alat-alat kedokteran.

Sumber Radiasi Elektromagnetik

Di setiap harinya manusia terpapar oleh radiasi elektromagnetik tanpa menyadarinya. Gelombang ini dihasilkan ketika suatu muatan listrik dipercepat atau elektron yang terikat pada atom bertransisi ke tingkat energi yang lebih rendah. Sumber radiasi elektromagnetik yang paling utama adalah Matahari yang mana menghasilkan gelombang elektromagnetik dengan berbagai frekuensi.

Gelombang-gelombang yang dipancarkan Matahari ini menjadi sumber energi utama bagi kehidupan di Bumi. Selanjutnya, sinar ultraviolet yang dipancarkan Matahari berguna bagi tumbuhan untuk berfotosintesis. Selain itu, cahaya tampak yang dihasilkan Matahari membantu manusia untuk dapat melihat lingkungan sekitarnya.

Nah, selain Matahari, ternyata Bumi juga memancarkan radiasi elektromagnetik, lho! Energi Matahari yang diteruskan ke Bumi dalam bentuk panas dapat menghangatkan permukaan Bumi sehingga Bumi akan memancarkan radiasi inframerah ke luar angkasa.

Beberapa sumber radiasi elektromagnetik, di antaranya:

1) Osilasi Listrik

Osilasi listrik merupakan perwujudan dari kumparan yang berputar terhadap lingkungan bermedan magnet. Dalam hal ini akan menghasilkan arus listrik yang berubah-ubah secara teratur menghasilkan medan listrik yang juga berubah-ubah secara teratur. Perubahan medan listrik akan menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah pula sehingga timbul pola gelombang elektromagnetik. Nah, osilasi listrik ini menghasilkan gelombang radio dan televisi.

2) Sinar matahari menghasilkan spektrum cahaya dari sinar infra merah, cahaya tampak, dan sinar ultra violet.

3) Lampu infrared secara khusus menghasilkan infra merah.

4) Lampu merkuri menghasilkan ultra violet.

5) Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan sinar X (atau biasa disebut sebagai sinar rontgen).

6) Inti atom yang tidak stabil sehingga menghasilkan radiasi alpha, beta, dan gamma. Radiasi sinar gamma merupakan salah satu perwujudan gelombang elektromagnetik.

Bahaya Radiasi Elektromagnetik

Paparan radiasi ultraviolet yang berlebihan terhadap manusia, hewan, tumbuhan, dan bahan-bahan bangunan dapat menimbulkan dampak negatif. Pada manusia misalnya, radiasi ultraviolet B yang berlebihan dapat menimbulkan penyakit kanker kulit, katarak mata, serta mengurangi daya tahan tubuh terhadap penyakit infeksi.

Selain itu, peningkatan radiasi ultraviolet B juga dapat memicu reaksi kimiawi di atmosfer bagian bawah, yang mana akan mengakibatkan penambahan jumlah reaksi fotokimia yang menghasilkan asap beracun atau hujan asam. Hal ini tentunya dapat mengganggu saluran pernapasan.

Manfaat Radiasi Gelombang Elektromagnetik

Selain memiliki dampak buruk, radiasi gelombang elektromagnetik juga mempunyai peran yang sangat membantu bagi kehidupan manusia. Di antaranya:

1) Gelombang Radio

Pada gelombang radio digunakan sebagai alat komunikasi radio, televisi, penelitian luar angkasa, serta sebagai Radar (Radio Detection and Ranging) yang berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, dan memonitor lingkungan.

2) Gelombang Mikro

Gelombang mikro berguna sebagai alat komunikasi radar. Namun, dikarenakan gelombang ini merupakan gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi, maka selain sebagai alat komunikasi juga dapat dipakai untuk memanaskan benda, misalnya digunakan sebagai alat pemanas microwave.

3) Sinar Inframerah

Gelombang inframerah memiliki peran aktif yang digunakan sebagai remote control (misalnya televisi dan AC), alarm pencuri, terapi fisik, dan alat transfer data di ponsel (sebelum adanya Bluetooth).

4) Sinar Tampak

Cahaya tampak yang dipakai dalam kehidupan sehari-hari yaitu sebagai sumber energi serta juga untuk membantu penglihatan mata.

5) Sinar Ultraviolet

Selain mempunyai kerugian, sinar ultraviolet juga mempunyai beberapa manfaat yang di antaranya yaitu membantu meneliti keaslian uang dan tanda tangan di bank, meningkatkan produksi vitamin D, dan mengurangi risiko kanker (dengan syarat tidak terpapar sinar UV berlebihan, namun harus dalam kadar yang tepat agar bisa mencegah penyakit seperti kanker prostat, kanker pankreas, kanker ovarium, kanker usus besar, dan kanker getah bening.)