Materi Ajar Untuk SMA dan Madrasah Aliyah Kelas XII IPA PDF

Preview

Summary

Materi Ajar Radiasi Elektromagnetik Untuk SMA dan Madrasah Aliyah Kelas XII IPA PETA KONSEP Gelombang Gelombang Ruang termasuk merambat melalui hampa transversal Elektromagnetik Hipotesis Maxwell Gelombang radio menjelaskan Gelombang mikro Percobaan Hertz Sinar inframerah Cahaya tampak terdiri atas ...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Materi Ajar Untuk SMA dan Madrasah Aliyah Kelas XII IPA Ihfa Indira

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

MAKALAH FISIKA GELOMBANG ELEKT ROMAGNET IK DISUSUN OLEH: NAMA : TANIA CHRIST IAN… Tania Christ iana Alexandra

MAKALAH fisika XII Erik 28 Makalah Fisika SMA XII zahra syafa

Materi Ajar

Radiasi Elektromagnetik

Untuk SMA dan Madrasah Aliyah Kelas XII IPA

PETA KONSEP

Gelombang transversal

termasuk

Gelombang Elektromagnetik

merambat melalui

Ruang hampa

Hipotesis Maxwell

menjelaskan

Gelombang radio

Gelombang mikro Percobaan Hertz Sinar inframerah

Cahaya tampak

terdiri atas

Sinar ultraviolet

Sinar-X

Sinar gamma

1

P

erpindahan kalor dari cahaya matahari melalui ruang hampa ke bumi adalah secara radiasi dengan gelombang elektromagnetik. Apakah hanya cahaya matahari yang termasuk gelombang elektromagnetik? ternyata

tidak. Kita bisa melihat jaga raya dengan mengorbitkan teleskop sinar-X dan memberi pandangan baru yang menarik bagi kita. Stasiun radio yang jauh memperdengarkan suara musik merdu di rumah Anda melalui gelombang radio. Anda bisa berbicara dengan seseorang yang ada di luar kota atau bahkan luar negeri menggunakan pesawat telepon juga melalui gelombang elektromagnetik. Untuk mengetahui lebih lanjut tentang gelombang elektromagnetik, mari kita pelajari bab ini.

PENERAPAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK Tentunya

anda

tidak

asing

elektromagnetik.

Tapi

tahukah

dengan

anda

yang

sebenarnya

namanya

gelombang

apa

gelombang

itu

elektromagnetik dan pemanfaatanya untuk apa saja. Gelombang Elektromagnetik sangat bermanfaat bagi kegiatan sehari-hari, beberapa pemanfaatanya digunakan untuk beberapa hal berikut :

1. Gelombang Radio Panjang gelombang radio frekuensi terentang dari beberapa kilometer sampai 0,3 meter. Frekuensi gelombang radio terentang sekitar beberapa hertz dan energi foton bergerak dari sekitar 0 sampai 10 eV. Anonim (2009) menyatakan bahwa berdasarkan lebar frekuensinya, gelombang radio dibedakan menjadi Low Frequency (LF), Medium Frequency (MF), High Frequency (HF), Very High Frequency (VHG), Ultra High Frequency (UHF), dan Super High Frequency (SHF). Foster (2004) menyatakan “modulasi frekuensi sebagai pembawa informasi lebih unggul dibandingkan dengan modulasi amplitudo (AM) sebab pada pemancar AM akan terdengar daru akibat 2

adanya peristiwa-peristiwa kelistrikan dan kemagnetan di udara yang dapat mengganggu amplitudo gelombang. Gelombang ini diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari satu tempat ke tempat lain. Gelombang radio banyak digunakan, terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti handphone, televisi, dan radio. Di antara spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan memiliki frekuensi paling kecil. Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Kenyataannya arus bolak-balik yang terdapat pada kawat ini, dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh

antena

penerima

(receiver).

Jika

dibedakan

berdasarkan

frekuensinya,gelombang radio dibagi menjadi beberapa band frekuensi. Namanama band frekuensi beserta kegunaannya dapat Anda lihat pada tabel berikut ini. Jenis-jenis Gelombang Radio : A. Gelombang Radio AM (Amplitudo Mudulation) Informasi yang dipancarkan oleh antena yang berupa suara dibawa gelombang radio berupa perubahan amplitudo yang disebut amplitudo modulasi (AM). Gelombang AM mempunyai frekuensi antaraHz sampai Hz. Gelombang tersebut memiliki sifat mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer bumi, sehingga mampu mencapai jangkauan yang sangat jauh dari stasiun pemancar radio. Kelemahan gelombang radio AM adalah sering terganggu oleh gejala kelistrikan di udara, sehingga gelombang yang ditangkap pesawat radio kadang terdengar berisik.

B. Gelombang Radio FM (Frequency Modulation) Gelombang radio FM dan mempunyai frekuensi sekitar Hz. Radio FM menggunakan gelombang ini sebagai pembawa berita/informasi. Informasi dibawa dengan cara frekuensi modulasi (FM). Pemancar FM lebih jernih jika 3

dibandingkan dengan pemancar AM. Hal ini dikarenakan gelombang radio FM tidak terpengaruh oleh gejala kelistrikan di udara. Gelombang radio FM tidak dapat dipantulkan oleh ionosfer bumi, sehingga tidak dapat menjangkau tempattempat yang jauh di permukaan bumi. Supaya jangkauan gelombang jauh diperlukan stasiun penghubung (relay), yang ditempatkan di satelit atau di permukaan bumi. C. Gelombang Televisi Gelombang televisi lebih tinggi frekuensinya dari gelombang radio FM. Sebagaimana gelombang radio FM, gelombang televisi membawa informasi gambar dan suara. Gelombang ini tidak dipantulkan oleh ionosfer bumi, sehingga diperlukan penghubung dengan satelit atau di permukaan bumi untuk tempat yang sangat jauh. Misalnya di wilayah Bukittinggi dibangun sebuah stasiun penghubung (relay) yang letaknya dipuncak Gunung Marapi.

2. Gelombang Mikro Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency. Gelombang ini memiliki panjang sekitar 10-2 meter dengan frekuensi sekitar 108 hertz. Gelombang ini dihasilkan oleh tabung klystron, kegunaanya sebagai penghantar energy panas. Salah satu contoh penggunaan gelombang micro yaitu pada oven microwave yang berupa efek panas untuk memasak. Gelombang micro dapat mudah diserap oleh suatu benda dan juga menimbulkan efek pemanasan pada benda tersebut. Selain itu, gelombang micro juga dapat digunakan untuk mesin radar. Gelombang radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.Selain itu, Gelombang ini dihasilkan oleh peralatan elektronik khusus, misalnya dalam tabung klystron.

4

3. Sinar Inframerah Supriyono, (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang inframerah terentang -3

dari 10 meter sampai 7,8 x 10-7 meter dengan rentang frekuensi inframereh dari 3 x 10 11 hertz sampai 4 x 1014 hertz. Lala (2008) menyatakan sinar infra merah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda dipanaskan. Jadi, setiap benda panas memancarkan sinar inframerah dengan sinar yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.

Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi khas. Karakteristik:

 Tidak dapat dilihat oleh manusia

 Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang

 Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas

 Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan. Jenis-Jenis Inframerah Berdasarkan Panjang Gelombang:  Inframerah jarak dekat dengan panjang gelombang 0.75 – 1.5 µm

 Inframerah jarak menengah dengan panjang gelombang 1.50 – 10 µm  Inframerah jarak jauh dengan panjang gelombang 10 – 100 µm Manfaat Sinar Inframerah, antara lain: 1. Di bidang kedokteran, radiasi inframerah diaplikasikan sebagai terapi medis seperti penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf. Sirkulasi darah dalam tubuh Anda dapat terlihat dengan menggunakan bantuan sinar inframerah. 2. Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut. Hal ini mungkin karena sinar infra merah

5

tidak banyak dihamburkan oleh partikel udara. Selain itu, sinar infra merah dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan. Misalkan, Seorang tentara yang sedang berperang dapat melihat musuhnya dalam kegelapan dengan bantuan kacamata inframerah yang dapat melihat hawa panas dari seseorang. Dengan menggunakan kacamata ini dengan sangat mudah seseorang dapat ditemukan dalam ruangan gelap. 3. Di bidang elektronika, infra merah dimanfaatkan pada remote kontrol peralatan elektronik seperti TV dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui reaksi yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED).

4. Cahaya Tampak Cahaya tampak merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia sangat membantu dalam penglihatan. Supriyono (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang cahaya terentang dari 7,8 x 10-7 meter (warna merah) sampai 3,8 x 10-7 meter (warna ungu) dengan frekuensi cahaya dari 4 x 1014 hertz sampai 8 x 1014 hertz. Sesuai dengan spektrum yang cahaya tampak ada tujuh

warna. Jika diurutkan dari frekuensi terbesar (panjang gelombang terkecil) adalah ungu, nilla, biru, hijau, kuning, jingga dan merah. Cahaya ini dihasilkan oleh atom dan molekul yang diakibatkan kerena adanya perubahan internal gerakan elektron.

Contoh Sinar Tampak yaitu Pelangi. Manfaat Sinar Tampak yaitu membantu penglihatan manusia. Juga dimanfaatkan untuk sebagai penerangan, sinar tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan, rumah sakit, industri, dan telekomunikasi.

5. Sinar Ultraviolet Matahari merupakan sinar ultraviolet yang memiliki radiasi ultraviolet yang tinggi. Supriyono (2006) menyatakan bahwa panjang gelombang sinar ultraviolet terentang dari 3,8 x 10-7 meter hingga 6 x 10-10 meter dengan rentang frekuensi dari 8 x

6

1014 hertz sampai sekitar 3 x 1017 hertz. Sinar ultraviolet dihasilkan oleh atom dan molekul yang bermuatan listrik.

Sinar ini selain dihasilkan oleh radiasi matahari, juga dapat dihasilkan dari tabung lucutan. Pada tabung lucutan dapat terjadi penembakan elektron pada atom-atom seperti gas Hidrogen, gas Neon, dan gas-gas mulia yang lain. Contoh yang sering kalian lihat adalah lampu TL (tabung lampu). Namun untuk lampu yang digunakan untuk penerangan telah dirancang dengan pancaran sinar Ultraviolet yang minimum. Terpapar sinar ultraviolet sangat lama menyebabkan kanker kulit Manfaat Sinar Ultraviolet antara lain : 1. Sinar Ultraviolet dapat digunakan dalam teknik spektroskopi yaitu untuk mengetahui kandungan unsur-unsur pada suatu bahan. 2. Dalam perkembangannya sinar Ultraviolet diketahui dapat mempengaruhi kecepatan pertumbuhan sel, dapat digunakan untuk memicu perkembangan ternak seperti sapi dan babi. 3. Sinar ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang badan Anda menghasilkan vitamin D . 4. Secara

khusus,

sinar

ultra

violet

juga

dapat

diaplikasikan

untuk

membunuh kuman. 5. Bidang Perbankan, dimanfaatkan untuk memeriksa apakah tanda tangan Anda di slip penarikan uang sama dengan tanda tangan dalam buku tabungan.

6. Sinar-X Sinar-X memiliki panjang gelombang berkisar antara 10 -11 meter sampai 10-9 meter dengan rentang frekuensi 1016 hertz hingga 1020 hertz sehingga sinar ini memiliki daya tembus yang cukup kuat yang dapat menembus buku tebal, kayu tebal, dan bahkan pelat aliminium setebal 1 cm (Anonim, 2009c). Anonim (2009b) menyatakan bahwa “sinar-X dihasilkan oleh elektron-elektron yang berada di bagian dalam kulit elektron atom, atau pancaran yang terjadi karena 7

elektron dengan kelajuan besar menumbuk logam”. Supriyono (2006) menyimpulkan bahwa sinar-X memiliki sifat-sifat, yaitu: a. merambat menurut lurus, b. dapat menghitamkan pelat film, c. dapat mengionkan gas karena memiliki energi tinggi, d. dapat menembus logam tipis, e. tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet, f. dipancarkan ketika sinar katode menumbuk logam, g. dapat mengeluarkan elektron-elektron foto dari permukaan logam yang ditumbukkan. Sinar X banyak digunakan di bidang kesehatan kedokteran dan juga bidang lainya, pemanfaatanya seperti :    

Untuk memotret organ-organ dalam tubuh (tulang), jantung, paru-paru, melihat organ dalam tanpa pembedahan, foto Rontgen. Untuk analisa struktur bahan / kristal. Mendeteksi keretakan / cacat pada logam. Memeriksa barang-barang di bandara udara / pelabuhan.

7. Sinar Gamma Sinar gamma memiliki pajang gelombang 10 -10 meter sampai 10-12 meter dengan frekuensi 1018 hingga 1020 (Supriyono, 2006). Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi terbesar dan bentuk radioaktif yang dikeluarkan inti-inti atom tertentu. Gelombang ini memiliki energi yang besar yang dapat menembus logam dan beton. Sinar Gamma juga banyak di gunakan untuk dunia kesahatan dan juga pertanian, beberapa diantaranya digunakan untuk kegiatan seperti :

8

      

Untuk terapi kanker. Dimanfaatkan untuk sterilisasi peralatan rumah sakit. Untuk sterilisasi makanan, bahan makanan kaleng. Untuk pembuatan varietas tanaman unggul tahan penyakit dengan produktivitas tinggi. Untuk mengurangi populasi hama tananaman (serangga). Untuk medeteksi keretakan /cacat pada logam (seperti kegunaan sinar X juga). Untuk sistem perunut aliran suatu fluida (misalnya aliran PDAM), mendeteksi kebocoran.

Kesimpulan: 1. Gelombang radio diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari satu tempat ke tempat lain. 2. Gelombang mikro digunakan pada pesawat radar untuk menentukan jejak sebuah benda. 3. Sinar nfremerah memiliki efe panas dan digunakan pada foto pancaran inframerah dari tubuh untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi, dan kanker. 4. Spektrum cahaya tampak sesuai urutan dari frekuensi kecil, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. 5. Sinar ultraviolet memiliki efek kimia sehingga dapat menghitamkan pelat foto, membunuh bakteri dan virus, dan melihat keaslian tanda tangan.

9

Kesimpulan: 6. Sinar gamma dihasilkan dari peristiwa peluruhan radioaktif, memiliki frekuensi dan energy paling tinggi sehingga dapat digunakan untuk memeriksa cacat pada logam, mensterilkan peralatan rumah sakit, dan membunuh sel-sel kanker.

10...