RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNET

Oleh:Siti Nur Khotimah (4201412051)

Widyastuti Rochimatun Ch (4201412056)

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang

dihasilkan dari perubahan medan magnet dan medan listrik secara

berurutan, dimana arah getar vektor medan listrik dan

medan magnet saling tegak lurus.

PENDAHULUAN

Arah rambatan

Arah medan listrik

Arah medan magnet

c

http://www.walter-fendt/phlle/emwave.htm

HIPOTESIS MAXWELL

Hukum Coulomb

Hukum Bio-Savart

Hukum Faraday

Hipotesis Maxwell

Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:

Perubahan medan listrik (E) dapat menghasilkan medan

magnet (B) dan sebaliknya dan akan berlanjut terus

Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat

rambat gelombang elektromagnetik (c) tergantung dari

permitivitas () dan permeabilitas () zat.

HIPOTESIS MAXWELL

Kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya yang dirumuskan :

oo

c .

1

o = 8.85 x 10-12 C2/Nm2

o = 12.56 x 10-7 wb/amp.mC = 3 . 108 m/s

o = permitivitas ruang hampao = perbeabilitas ruang hampaC = cepat rambat cahaya

Cepat rambat gelombang elektromagnetik dinyatakan dengan panjang gelombang dan frekwensi :

c = .fc = cepat rambat gelombang elektromagnetik (3.108 m/s) = panjang gelombang (m)f = frekwensi (Hz)

Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik

Merupakan Getaran medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus terhadap arah rambatnya

Tidak bermuatan listrik sehingga tidak dipengaruhi atau tidak dibelokkan oleh medan listrik atau medan magnet

Tidak bermassa dan tidak dipengaruhi medan gravitasi

Merambat dalam lintasan garis lurus

Dapat merambat di ruang hampa

Dapat mengalami pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, serta polarisasi

Kecepatannya di ruang hampa sebesar 3 × 108 m/s.

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNET

Gelombang elektromagnetik telah dibangkitkan atau dideteksi pada jangkauan frekuensi yang lebar. Jika diurut dari frekuensi terbesar hingga frekuensi terkecil, berikut susunan spektrum gelombang elektromagnetik

Sinar Gamm

aSinar-X

SinarUltraviolet

Cahaya

tampak

Sinar Infrare

d

Gel. Mikro

Gel. Televisi

Gel. Radio

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNET

Jangkauan Frekuensi Spektrum GEM

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNET

Radiasi Gelombang Elektromagnetik

Gelombang Sinar Gamma ( γ )

Sinar gamma merupakan gelombang elek-tromagnetik yang mempunyai frekuensi tertinggi dalam spektrum gelombang elektro-magnetik, yaitu antara 1020 Hz sampai 1025 Hz. Panjang gelombangnya berkisar antara 10-5 nm sampai 0,1 nmSifat Sinar Gamma : Berasal dari radioaktivitas nuklir atau atom-atom

yang tidak stabil dalam waktu reaksi inti Memiliki daya tembus yang sangat kuat Memiliki efek berbahaya jika diserap oleh jaringan

hidup

Sinar - X

Sinar-X adalah salah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang berkisar antara 10 nm ke 100 pm (mirip dengan frekuensi dalam jangka 1016 Hz sampai1020 Hz). Sinar-X umumnya digunakan dalam diagnosis gambar medical dan Kristalografi sinar-X. Sinar-X adalah bentuk dari radiasi ion dan dapat berbahaya.

Sebuah foto sinar-X (radiograf) diambil oleh Rontgen

Sinar Ultraviolet (UV)

Radiasi ultraungu (ultraviolet) adalah radiasi gelombang elektromaknetik terhadap panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar tampak, namun lebih panjang dari sinar-x.Sinar UV mempunyai frekwensi antara 1015 Hz hingga 1016 Hz juga disebut "Gelombang Pendek" (Short Wave).

Cahaya TampakSpektrum optik (cahaya atau spektrum terlihat) adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang terlihat bagi mata manusia. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik; mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 nm sampai 700 nm meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm. Sebuah mata yang telah beradatasi-cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah kuning dari spektrum optik.

Cahaya Tampak

Sinar Inframerah

Sinar inframerah mempunyai range frekwensi antara 1011Hz – 1014 Hz. Sinar ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron dalam bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi khas

Gelombang RADAR/Mikro

Gelombang radar disebut juga gelombang mikro termasuk dalam gelombang radio dengan frekwensi paling tinggi bisa mencapai 3.109 Hz.

Fungsi gel. radar : Mendeteksi suatu objek Memandu pendaratan pesawat terbang Membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau kabut

Gelombang Radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat penghantar

Gelombang Radio mempunyai frekwensi berkisar antara 10 kHz sampai dengan 1 GHz

GELOMBANG RADIO/TV

GELOMBANG RADIO/TV

Gel. Radio AM -- > 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. Gel Radio FM -- > Radio FM menggunakan gelombang ini

sebagai pembawa berita/informasi. Informasi dibawa dengan cara frekuensi modulasi (FM). Gelombang radio FM tidak dapat dipantulkan oleh ionosfer bumi, sehingga tidak dapat menjangkau tempat-tempat yang jauh di permukaan bumi

ENERGI GEM

• Hubungan kuat medan listrik dan kuat medan magnetik

• Rapat energi rata-rata ()

• Intensitas Gelombang Elektromagnetik

• Hubungan Intensitas Radiasi Rata-rata dengan Rapat Energi Rata-rata

HUBUNGAN KUAT MEDAN LISTRIK

DAN KUAT MEDAN MAGNETIK Berdasarkan persamaan

Maxwell, diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik adalah suatu gelombang sinusoida dengan medan listrik E dan medan magnet B berubah terhadap jarak x dan waktu t menurut persamaan:

Em dan Bm adalah nilai maksimum amplitudo medan listrik dan medan magnetik

Turunan parsial dari persamaan (2.2), berarti t dianggap bilangan tetap, dan turunan parsial dari persamaan (2.3), berarti x dianggap tetap, sehingga:

Persamaan gelombang elektromagnetik seperti persamaan (2.2) dan (2.3) harus memenuhi hubungan:

Dari persamaan (2.5) dan (2.6), maka:

karena = c, dari persamaan (2.4) maka:

--

Keterangan:

= amplitudo kuat medan listrik / kuat medan listrik maksimum (N)

= Amplitudo kuat medan magnetik / kuat medan magnetik maksimum (Wb.)

𝑬𝒎=𝑩𝒎𝒄

Sehingga,

Energi yang tersimpan dalam sebuah kapasitor merupakan usaha untuk muatan listrik. Demikian pula untuk mengisi kapasitor dari keadaan kosong (nol) sampai bermuatan q diperlukan sejumlah energi.

Apabila kapasitor keping sejajar mempunyai luas penampang A dan jarak antara kedua keping adalah d, maka kapasitasnya dinyatakan:

Sementara itu, medan listrik E dinyatakan dengan:

V = E.d Dengan demikian,

Karena A.d = Volume kapasitor V

Rapat energi listrik (ue )adalah energi per satuan volume, maka:

Rapat energi magnetik atau energi magnetik per satuan volume (um ), merupakan perbandingan antara energi yang tersimpan dalam solenoida dengan volumenya.

Rapat energi rata-rata ()

Keterangan :Rapat energi per

satuan volume disebut rapat energi

= rapat energi rata-rata ()

𝒖=𝑬𝒎𝑩𝒎

𝟐𝝁𝟎𝒄

Intensitas Gelombang Elektromagnetik

Disebut juga laju energi rata-rata per satuan waktu atau daya rata-rata persatuan luas. Yaitu besarnya energi yang dipancarkan tiap satuan waktu persatuan luas.

Laju energi yang dpindahkan oleh GEM disebut vektor pointing (S)

Keterangan : = intensitas radiasi rata-rata / laju energi rata-rata / daya

radiasi rata-rata (W) I = intensitas gelombang rata-rata (W) P= daya GEM (W) A= luas daerah yang dirambati GEM )

dengan

Hubungan Intensitas Radiasi Rata-rata dengan Rapat Energi

Rata-rata

Keterangan : = intensitas radiasi rata-

rata / laju energi rata-rata / daya radiasi rata-rata (W)

= rapat energi rata-rata ()c = cepat rambat GEM

dalam vakum (3x)

𝑺=𝒄𝒖laju rata-rata per m3 yang dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik sama dengan rapat energi rata rata dikalikan dengan cepat rambat cahaya

TERIMA KASIH..