MAPEL FISIKA BAB 6 RADIASI ELEKTROMAGNETIK

 1. 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 tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat menghantarkan muatan 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 Max Planck:

Perubahan medan listrik dan medan magnet ditimbulkan dengan cara dua bola isolator bermuatan positif dan negatif digetarkan sehingga jaraknya berubah-ubah sesuai dengan frekuensi getaran tersebut. Perubahan medan magnet tersebut juga menimbulkan medan listrik. Timbulnya medan listrik ini ditandai dengan dipancarkannya gelombang elektromagnetik. Pada gambar di bawah ditunjukkan perubahan medan listrik dan medan magnet yang menimbulkan adanya gelombang elektromagnetik.

Cahaya mempunyai kesamaan sifat dengan radiasi elektromagnetik, terutama mengenai sifat penjalarannya. Cahaya terdiri dari 2 komponen, yaitu komponen listrik dan komponen magnetik. Interaksi gelombang elektromagnetik terjadi antara medan listrik gelombang elektromagnetik dengan gerakan elektronik dari materi.

 

Gambar: gelombang elektromagnetik yang merambat

Radiasi elektromagnetik mempunyai dua sifat :

	a.	Sebagai Gelombang
		Radiasi elektromagnetik mempunyai frekuensi (f) Jumlah osilasi lengkap (jumlah unit panjang gelombang lengkap) yang dibuat gelombang per detik. Satu osilasi per detik = satu hertz (Hz). Energi radiasi (Power radiation). Radiasi elektromagnetik punya intensitas yang proporsional dengan energi radiasi yaitu jumlah energi dari seberkas sinar yang melewati luasan tertentu per detik. Difraksi. Bila seberkas radiasi elektromagnetik dilewatkan melalui celah sempit, maka akan terjadi difraksi. Dalam difraksi terjadi perubahan/pemisahan panjang gelombang. Panjang gelombang () : Jarak dari puncak ke puncak antara gelombang.
	b.	Sebagai Materi partikel
		Radiasi elektromagnetik memiliki energi radiasi Energi radiasi elektromagnetik dipancarkan dalam bentuk kuanta (ata foton), energi satu foton hanya akan bergantung pada frekuensi.     Sifat partikel dari radiasi elektromagnetik ditunjukkan dengan efek fotolistrik
		dengan:         E = energi foton dalam Joule f = frekuensi radiasi elektromagnetik dalam Hz h = tetapan Planck = 6,626 x 10–34 J.s c = kecepatan cahaya = 3 x 108 m/s  = panjang gelombang dalam meter.
Bila suatu radiasi elektromagnetik dilewatkan melalui materi, maka komponen listrik akan berinteraksi dengan atom dan molekul dalam materi tersebut. Adapun interaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
	1.	Transmisi Radiasi
	2.	Absorbsi Radiasi. Dalam absorbsi atom/molekul akan mengalami eksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi.
	3.	Hamburan Radiasi/Proses Scattering. Terjadi karena tumbukan antara radiasi elektromagnetik dengan partikel besar dalam medium.
Interaksi Radiasi dan Materi
		a. Refraksi (membias dan dispersi)
	b.	Refleksi (memantul dan hamburan)
	c.	Absorbsi (penyerapan dan transisi)
	d.	misi (pemancaran dan emisi)

2. Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau energi per foton. Spektrum dari radiasi elektromagnetik dibagi menjadi tujuh daerah/bagian menurut panjang gelombang dan frekuensinya:

 

Semakin pendek panjang gelombangnya (semakin besar  frekuensinya), warna radiasinya semakin besar.

 

Spektrum Radiasi Elektromagnetik

 

 

3. Sumber Radiasi

Sumber Radiasi Elektromagnetik berasal dari Cahaya/sinar matahari. Spektrum cahaya matahari dapat diuraiakan sebagai berikut:

 

Berikut ini akan dijelaskan sumber radiasi elektromagnetik berasal dari cahaya/sinar matahari. (beri info dulu ya untuk nyambung dengan materi di bawah ini):

	1.	Gelombang Radio
		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. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula.
	2.	Gelombang mikro
		Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu di atas 3 GHz. 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 gelombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, sehingga posisi pesawat dengan cepat dapat diketahui.
	3.	Sinar Inframerah
		Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011 Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. 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.
	4.	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. Kegunaan cahaya salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.
	5.	Sinar ultraviolet
		Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombang 10-8m-10-7 m. 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.
	6.	Sinar X
		Sinar X dihasilkan oleh electron-elektron yang terletak pada bagian dalam kulit electron dari sebuah atom. Sinar X mempunyai frekuensi antara 1016 Hz sampai 1020 Hz panjang gelombangnya sangat pendek, tetapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.
	7.	Sinar Gamma
		Sinar gamma dihasilkan oleh inti-inti atom yang tidak stabil.Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 1020 Hz sampai 1025 Hz. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh. Untuk mendeteksi adanya sinar gamma digunakan peralatan Geiger-Muller.
Sifat dari radiasi elektromagnetik, antara lain:
	1.	Dapat merambat di ruang hampa,
	2.	merupakan gelombang transversal,
	3.	mengalami pemantulan (refleksi),
	4.	mengalami pembiasan( refraksi),
	5.	mengalami interferensi,
	6.	mengalami lenturan (difraksi),
	7.	arah rambatannya tidak ditentukan oleh medan listrik maupun medan magnet.

Contoh Soal:

1.	Tentukan kuanta energi yang terkandung dalam sinar dengan panjang gelombang 6600 Ã… jika kecepatan cahaya adalah 3 x 108 m/s dan tetapan Planck adalah 6,6 x 10−34 Js !
	Pembahasan:
2.	Tentukan perbandingan kuanta energi yang terkandung dalam sinar dengan panjang gelombang 6000 Ã… dan sinar dengan panjang gelombang 4000 Ã… !
	Pembahasan:
	λ1 = 6000 Å λ2 = 4000 Å
	Dari E = h(c/λ), maka
	E1 : E2 = λ2 : λ1 = 4000 : 6000 = 2 : 3