MAKALAH (LAPORAN PENELITIAN GELOMBANG)

Selasa, 28 April 2009 |

KATA PENGANTAR


Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayahNya sehingga kami dapat menyelesaikan laporan tantang gelombang elektromagnetik ini dengan baik tanpa ada hambatan yang berarti
Atas terselesainya laporan ini kami mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu
Kami menyadari bahwa laporan ini masih memiliki banyak kekurangan oleh karna itu, kami mengharapkan keritik dan saran yang membangun. Kami juga berharap agar laporan ini bermafaat bagi pembaca pada khususnya.


Kotagajah, 16 April 2009



M. Suryadi
DAFTAR ISI


Kata Pengantar
Daftar isi
BAB 1.
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Tujuan
1.4. Manfaat

BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1. Pengantar Gelombang Eleltromagnetik
2.2. Klasifikasi Gelombang Elektromagnetik

BAB III
PEMBAHASAN
4.1. Perbedaan dan persamaan gelombang elektromagnetik
4.2. Susunan deret gelombang elektromagnetik berdasarkan frekuensi dan panjang gelombang.
4.3. Identifikasi penggunaan gelobang elektromegnetik
4.4. Perbedaan Penggunaan rentang frekuensi/panjang gelombang pada komunikasi radio, radar, telepon,dll.
BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang


Gelombang elektromagnetik merupakan radiasi dari percepatan muatn listrik dalam medan listrik dan medan magnet yang bersesuaian. Energi dapt dianggap sebagai gelombang yang merambat tanpa menggunakn medium melibtkan osilasi merdan listrik dan medan magnet. Dlam ruang cepat rambat gelombang elektromagnetik adalah 3 x 108 m/s. hal ini dikemukakan oeh Maxwell bahwa gelombang elektromagnetik dpat menunjukan hal yang sama dengan gelombang cahaya sehingga keduanya dapt dikatakan gelombang transversal.
Maxwell menyatakan bahwa, suatu medan listrik yang berubah-ubah menginduksikan medan magnet yang juga berubah-ubah. Selanjutnya, medan magnetik yang berubah-ubah ini menginduksikan kembali medan listrik yang berubah-ubah. Demikian seterusnya sehingga diperoleh proses berantai dari pembentukan medan listrik dan medan magntik yang merambat kesegala arah. Hasilnya adalah kehadiran Gelombang Elektromagnetik.
Berbeda dengan Thomas Young, ilmuwan Inggris yang mendemonstransikan gelombang elektromagnetik sebagai fenomena dimana dua sumber cahaya koheren yang dihasilkan oleh celah ganda membentuk pita terang dan pita gelap secara bergantian pada layar.


1.2. Rumusan Masalah


1. Di salam spectrum gelombang elektromagnetik terdapat beberapa macam gelombang elektromagnetik.
a. Dalam hal apakah perbedaan satu dengan yang lainnya?
b. Dalam hal apakah persamaan satu dengan yang lainnya?
2. Susun dari yang paling besar deret gelombang elektromagnetik berdasarkan frekuensi dan panjang gelombangnya!
3. Identifikasi pengunaan gelombang elektromagnetik (seperti infra merah, ultra violet, sinar laser,dll.) dalam komunikasi, kesehatan, industri!
4. Jelaskan perbedaan penggunaan rentang frekuensi/ panjang gelombang pada komunikasi radio, radar, telepon,dll!









1.3. Tujuan Pembelajaran

1. Mencari dan menelusuri literatur tentang gelombang elektromagnetik.
2. Menyusun deret gelombang elektromagnetik berdasarkan frekuensi atau panjang gelombang.
3. Mengidentifikasi penggunaan gelombang elektromagnetik (seperti infra merah, ultraviolet, sinar laser,dll) dalam komunikasi, kesehatan, dan industry.
4. Menjelaskan perbedaan penggunaan rentang frekuensi atau panjang gelombang pada komunikasi radio, radar, telepon, dll.



1.4. Manfaat

1.4.1. Kita dapat lebih memahami tentang apa yang dimaksud dengan gelombang elektromagnetik.
1.4.2. Kami dapat menyusun deret gelombang elektromagnetik berdasarkan frekuensi/panjang gelombang.
1.4.3. Kami dapat mengidentifikasi penggunaan gelombang elektromagnetik dalam komunikasi, kesehatan, industri.
1.4.4. Kami dapat menjelaskan perbedaan penggunaan rentang frekuensi / panjang gelombang.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA

2.1 Pengantar Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik merupakan radiasi dari percepatan muatan listrik dalam medan listrik dan muatan magnet yang bersesuaian. Energi dapta di anggap sebagai gelombag yang merambat tanpa menggunakan medium yang melibatkan osilasi medan listrik dan medan magnet dalam ruang hampa cepat rambat gelombang elektromagnetik adalah 2,9979 x 108 m/s atau serin dibulatkan 3 x 108 m/s. hal ini diramalkan oleh Maxwell bahwa cepat rambat gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya.

2.2 Klasifikasi Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik diklasifikasikan berdasarkan spektrumnya. Spektrum gelombang elektromagetik terdiri atas bermacam-macam gelombang, berdasarka frekuensi/ panjang gelombangnya, gelombang elektromagnetik dapat diklasifikasikan sebagai berukut :
Gelombang radio dan televise
Gelombang mikro
Sinar Ultraviolet
Cahaya tampak
Sinar infra merah/ infra red
Sinar-X
Sinar Gamma

Penjelasan :
Gelombang Radio dan Televisi
Gelombang radio dan televisi memiliki jangkauan frekuensi yang cukup luas dan biasanya dihasilkan oleh ragkaian osilator dalam alat – alat elektronika pada system siaran radio komersial biasanya digunakan 2 jenis system modulasi yaitu AM dan FM.
Gelombang Mikro
Gelombang mikro biasanya juga dihasilakn oleh alat – alat elektronika da dapat digunakan untuk alat – alat komunikasi, memasak, dan radar.
Sinar Ultraviolet
Sinar ultraviolet atau ultra ungu dihasilkan oleh atom – atom dan molekul – molekul dalam loncatan listrik. Matahari merupaka sumber utama dari sinar ultraviolet.
Cahaya Tampak
Cahaya tmpak adalah sinar yang dapat membantu penglihatan kita.
BAB III

PEMBAHASAN


4.3.1 a. Perbedaan antara gelombang elektromagnetik yang satu dengan yang lai yaitu
di bedakan berdasarkan frekuensi atau panjang gelombang .
b. persamaan antara gelpmbang elektromagnetik yang satu dengan yang lain terletak pada kecepatan merambat dalam vakum dengan cepat rambat yang sama, yaitu 3x 108 m/s

4.3.1 Dilihat dari panjang gelombang
1. Sinar Gamma
2. Sinar X
3. sinar ultraviolet
4. cahaya tampak
5. sinar inframerah
6. gelombang mikro atau radar
7. gelombang radio
Radiasi Elektromagnetik
3. Radiasi Elektromagnetik
Berangkat dari bahasan kita di atas mengenai komponen sistem PJ, energi elektromagnetik adalah sebuah komponen utama dari kebanyakan sistem PJ untuk lingkungan hidup, yaitu sebagai medium untuk pengiriman informasi dari target kepada sensor. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak.
Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.
Gambar 2. Energi elektromagnetik

Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbedabeda. 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.
Spektrum Elektromagnetik
Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spectrum 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.
Gambar 3. Spektrum elektromagnetik

Pembahasan Mengenai Kelompok Energi
Radio
Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.
Microwave
Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.
Infrared
Radiasi infrared (IR) bisa dipancarkan dari sebuah obyek ataupun dipantulkan dari sebuah permukaan. Pancaran infrared dideteksi sebagai energi panas dan disebut thermal infrared. Energi yang dipantulkan hampir sama dengan energi sinar nampak dan disebut dengan reflected IR atau near IR karena posisinya pada spektrum elektromagnetik berada di dekat sinar nampak. Panjang gelombang radiasi infrared berkisar antara 0.7 – 300 _m, dengan spesifikasi: near IR atau reflected IR: 0.7 – 3 _m, dan thermal IR: 3 –15 _m Untuk aplikasi PJ untuk lingkungan hidup menggunakan citra Landsat, Reflected IR pada band 4 (near IR), band 5,7 (Mid IR) dan thermal IR pada band 6, merupakan karakteristik utama untuk interpretasi citra. Sebagai contoh, gambar berikut menunjukkan suhu permukaan laut global (dengan thermal IR) dan sebaran vegetasi (dengan near IR).
Gambar 4. Infrared

Visible
Posisi sinar nampak pada spectrum elektromagnetik adalah di tengah. Tipe energi ini bisa dideteksi oleh mata manusia, film dan detektor elektronik. Panjang gelombang berkisar antara 0.4 to 0.7 _m. Perbedaan panjang gelombang dalam kisaran ini dideteksi oleh mata manusia dan oleh otak diterjemahkan menjadi warna. Di bawah adalah contoh komposit dari citra Landsat 7.
Gambar 5. Citra landsat komposit

Ultraviolet, X-Ray, Gamma Ray
Radiasi ultraviolet, X-Ray dan Gamma Ray berada dalam urutan paling kiri pada spectrum elektromagnetik. Tipe radiasinya berasosiasi dengan energi tinggi, seperti pembentukan bintang, reaksi nuklir, ledakan bintang. Panjang gelombang radiasi ultraviolet berkisar antara 3 nm-0.4 _m, sedangkan X-Ray 0.03 – 3 nm, dan Gamma ray < 0.003nm. Radiasi UV bisa dideteksi oleh film dan detektor elektronik, sedangkan X-ray dan Gamma-ray diserap sepenuhnya oleh atmosfer, sehingga tidak bisa diukur dengan PJ.
Interaksi Energi
Gelombang elektromagnetik (EM) yang dihasilkan matahari dipancarkan (radiated) dan masuk ke dalam atmosfer bumi. Interaksi antara radiasi dengan partikel atmosfer bisa berupa penyerapan (absorption), pemencaran (scattering) atau pemantulan kembali (reflectance).Sebagian besar radiasi dengan energi tinggi diserap oleh atmosfer dan tidak pernah mencapai permukaan bumi. Bagian energi yang bisa menembus atmosfer adalah yang ‘transmitted’. Semua masa dengan suhu lebih tinggi dari 0 Kelvin (-273 C) mengeluarkan (emit) radiasi EM.
Gambar 6. Interaksi energi

Sensor
Radiometer adalah alat pengukur level energi dalam kisaran panjang gelombang tertentu, yang disebut channel. PJ multispectral menggunakan sebuah radiometer yang berupa deretan dari banyak sensor, yang masing masing peka terhadap sebuah channel atau band dari panjang gelombang tertentu. Data spectral yang dihasilkan dari suatu target berada dalam kisaran level energi yang ditentukan.
Radiometer yang dibawa oleh pesawat terbang atau satelit mengamati bumi dan mengukur level radiasi yang dipantulkan atau dipancarkan dari benda-benda yang ada di permukaan bumi atau pada atmosfer. Karena masing masing jenis permukaan bumi dan tipe partikel pada atmosfer mempunyai karakteristik spectral yang khusus (atau spectral signature) maka data ini bisa dipakai untuk menyediakan informasi mengenai sifat target. Pada permukaan yang rata, hampir semua energi dipantulkan dari permukaan pada suatu arah, sedangkan pada permukaan kasar, energi dipantulkan hampir merata ke semua arah. Pada umumnya permukaan bumi berkisar diantara ke dua ekstrim tersebut, tergantung pada kekasaran permukaan.
Contoh yang lebih spesifik adalah pemantulan radiasi EM dari daun dan air. Sifat klorofil adalah menyerap sebagian besar radiasi dengan panjang gelombang merah dan biru dan memantulkan panjang gelombang hijau dan near IR. Sedangkan air menyerap radiasi dengan panjang gelombang nampak tinggi dan near IR lebih banyak daripada radiasi nampak dengan panjang gelombang pendek (biru).
Gambar 7. Karakteristik signal

Pengetahuan mengenai perbedaan spectral signature dari berbagai bentuk di permukaan bumi memungkinkan kita untuk menginterpretasi citra. Tabel di sebelah kanan sangat berguna dalam menginterpretasi vegetasi dari citra Landsat TM.
Ada dua tipe deteksi yang dilakukan oleh sensor: deteksi pasif dan aktif. Banyak bentuk PJ yang menggunakan deteksi pasif, dimana sensor mengukur level energi yang secara alami dipancarkan, dipantulkan, atau dikirimkan oleh target. Sensor ini hanya bisa bekerja apabila terdapat sumber energi yang alami, pada umumnya sumber radiasi adalah matahari, sedangkan pada malam hari atau apabila permukaan bumi tertutup awan, debu, asap dan partikel atmosfer lain, pengambilan data dengan cara deteksi pasif tidak bisa dilakukan dengan baik. Contoh sensor pasif yang paling dikenal adalah sensor utama pada satelit Landsat, Thematic Mapper, yang mempunyai 7 band atau channel.
Band 1 (0.45-0.52 _m; biru) - berguna untuk membedakan kejernihan air dan juga membedakan antara tanah dengan tanaman.
Band 2 (0.52-0.60 _m; hijau) - berguna untuk mendeteksi tanaman.
Band 3 (0.63-0.69 _m; merah) - band yang paling berguna untuk membedakan tipe tanaman, lebih daripada band 1 dan 2.
Band 4 (0.76-0.90 _m; reflected IR) - berguna untuk meneliti biomas tanaman, dan juga membedakan batas tanah-tanaman dan daratan-air.
Band 5 (1.55-1.75 _m; reflected IR) – menunjukkan kandungan air tanaman dan tanah, berguna untuk membedakan tipe tanaman dan kesehatan tanaman. Juga digunakan untuk membedakan antara awan, salju dan es.
Band 6 (10.4-12.5 _m; thermal IR) - berguna untuk mencari lokasi kegiatan geothermal, mengukur tingkat stress tanaman, kebakaran, dan kelembaban tanah.
Band 7 (2.08-2.35 _m; reflected IR) – berhubungan dengan mineral; ration antara band 5 dan 7 berguna untuk mendeteksi batuan dan deposit mineral.
Sumber: Sabins 1986:86; Jensen 1986:34
Sedangkan pada deteksi aktif, PJ menyediakan sendiri sumber energi untuk menyinari target dan menggunakan sensor untuk mengukur refleksi energi oleh target dengan menghitung sudut refleksi atau waktu yang diperlukan untuk mengembalikan energi. Keuntungan menggunakan deteksi pasif adalah pengukuran bisa dilakukan kapan saja. Akan tetapi sistem aktif ini memerlukan energi yang cukup besar untuk menyinari target. Sebagai contoh adalah radar Dopler, sebuah sistem ground-based, radar presipitasi pada satellite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), yang merupakan spaceborne pertama yang menghasilkan peta 3-D dari struktur badai.

Eksperimen Penemuan Gelombang 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. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik disebut elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.
Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873 oleh James Clerk Maxwell dalam papernya di Royal Society mengenai teori dinamika medan elektromagnetik (bahasa Inggris: A dynamical theory of the electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja penelitiannya antara 1861 dan 1865.
Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama yang mengirimkan dan menerima gelombang radio ketika dia menemukan bahwa keseimbangan induksinya menyebabkan gangguan ke telepon buatannya. Dia mendemonstrasikan penemuannya kepada Royal Society pada 1880 tapi hanya dibilang itu cuma merupakan induksi.
Adalah Heinrich Rudolf Hertz yang, antara 1886 dan 1888, pertama kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi radio memiliki seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang Hertzian), dan menemukan bahwa persamaan elektromagnetik dapat diformulasikan ke persamaan turunan partial disebut persamaan gelombang.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.
Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), 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 = Hν, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J·s — dan ν adalah frekuensi gelombang.
Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = hν.

Electromagnetic Research
Maxwell Review
Sekitar abad ke 19, Maxwell menyatakan persamaan nya yang cukup mengejutkan dunia Fisika. Salah satunya menyatakan adanya gelombang elektromagnetik. Namun, saat itu belum dapat dibuktikan. Karna itu, Heinrich Hertz mencoba untuk membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik itu.

Secara teori, Hertz menyadari bahwa gelombang elektromagnetik yang dinyatakan Maxwell merupakan gabungan dari gelombang listrik dan gelombang magnetik secara saling tegak lurus. Begitu pula dengan arah geraknya. Karena gelombang tersebut mengantung gelombang listrik, maka Hertz mencoba membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik tersebut melalui keberadaan gelombang listriknya yang diradiasikan oleh rangkaian pemancar.

Hertz mencoba membuat rangkaian pemancar sederhana dengan bantuan trafo untuk memperkuat tegangan dan kapasitor sebagai penampung muatannya. Karena ada arus pergeseran pada gap pemancar, diharapkan ada radiasi gelombang elektromagnetik yang akan dipancarkan. Karena secara teori, dari percikan yang muncul akan dihasilkan gelombang elektromagnetik. Alhasil, pada rangkaian loop penerima yang hanya berupa kawat berbentuk lingkaran yang tanpa diberikan sumber tegangan apapun, ternyata muncul percikan listrik pada gap-nya. Ini membuktikan ada listrik yang mengalir melalui radiasi suatu benda.yang akhirnya terhantarkan ke loop. Karena merasa belum puas, Hertz mencoba untuk menghitung frekuensi pada loop.

Ternyata frekuensi yang dihasilkan sama dengan frekuensi pemancar. Ini artinya listrik pada loop berasal dari pemancar itu sendiri. Dengan ini terbuktilah adanya radiasi gelombang elektromagnetik Maxwell. Percobaan Hertz ini juga memicu penemuan telegram tanpa kabel dan radio oleh Marconi. Rangkaian ini ada dalam kaca quartz untuk menghindari sinar UV.

























Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan magnet den medan listrik secara berurutan, dimana arah getar vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.
TEORI MAXWELL
Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:
Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.
Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas (Î) dan permeabilitas (m) zat.
C = 1 / Ö(Îo . mo) = 3 x 108 m/s
c =f . l
Îo = 8.85 x 10-12 C2/Nm2
mo = 12.56 x 10-7 wb/amp.m

0 komentar:

Poskan Komentar