Penerapan Spektrum Gelombang Elektromagn Septiana Rahmawati
ANALISIS DAMPAK PENERAPAN SPEKTRUM GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Oleh : Septiana Rahmawati
NIM : 13306141049
A. Pendahuluan
1. Latar Belakang
Dewasa ini, peranan teknologi dalam kehidupan sehari-hari hampir tak
dapat dipisahkan. Di dalam mengembangkan teknologi untuk kehidupan manusia,
Fisika banyak memegang peranan penting. Studi tentang gelombang banyak
melahirkan teknologi-teknologi baru yang sangat bermanfaat bagi kehidupan
manusia (Indrajit, 2007: 201).
Saat ini kemajuan teknologi terus meningkat termasuk dalam
penggunaan
gelombang
elektromagnetik
dalam
kehidupan
sehari-hari.
Sebenarnya, gelombang elektromagnetik selalu ada di sekitar kita. Tanpa kita
sadari pula, di dalam tubuh manusia juga terdapat gelombang elektromagnetik
yaitu sinar inframerah (Aline, 2010).
Cahaya matahari yang setiap hari menyinari bumi merupakan gelombang
elektromagnetik. Gelombang radio yang memungkinkan suara jernih penyiar
stasiun radio komersial sampai ke telinga para pendengarnya di berbagai tempat
juga
merupakan
gelombang
elektromagnetik.
Sinar
inframerah
yang
memungkinkan sebuah kamera mengambil gambar di tempat yang gelap juga
merupakan gelombang elektromagnetik. Selain cahaya matahari, gelombang
radio, dan sinar inframerah, masih banyak jenis gelombang eletromagnetik yang
lain yang semuanya memiliki kecepatan rambat yang sama tetapi berbeda
frekuensi dan panjang gelombangnya. Kelompok gelombang berkecepatan sama
tetapi dengan frekuensi berbeda-beda akan membentuk sebuah spektrum
(Ruwanto, 2007: 154).
Spektrum gelombang elektromagnetik meliputi tujuh gelombang dengan
frekuensi berbeda-beda. Ketujuh gelombang tersebut masing-masing memiliki
manfaat yang sudah ditemukan oleh para ahli. Sebagian besar pemanfaatannya
adalah dalam bidang teknologi. Sebagai contohnya adalah telepon seluler atau
telepon genggam. Namun dalam pemanfaatannya, para ahli juga menemukan
kekurangan dari pemanfaatan spektrum gelombang elektromagnetik ini.
Contohnya adalah penggunaan sinar gamma yang ternyata dapat membunuh sel
hidup dalam tubuh manusia.
Berangkat dari hal tersebut, dapat dilakukan analisis mengenai dampak
pemanfaatan spektrum gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
Dampak dapat berupa dampak positif maupun dampak negatif.
2. Permasalahan
Sebagian besar fenomena yang terjadi dimuka bumi ini berkaitan dengan
gelombang elektromagnetik. Kemudian muncul pertanyaan, apa sebenarnya
gelombang elektromagnetik itu? Bagaimana pengaruhnya terhadap kehidupan di
muka bumi? Apa saja penerapannya dalam kehidupan sehari-hari? Apa dampak
yang timbul dari penerapannya?
B. Gelombang Elektromagnetik
1. Hipotesis Maxwell
Teori gelombang elektromagnetik kali pertama dikemukankan oleh
James Clerk Maxwell (1831-1879). Ini berawal dari beberapa hukum dasar yang
telah dipelajari, yaitu Hukum Coulomb, Hukum Biot-Savart atau Hukum Ampere,
dan Hukum Faraday. Hukum Coulomb memperlihatkan bagaimana muatan listrik
dapat menghasilkan medan listrik, Hukum Biot-Savart atau Hukum Ampere
menjelaskan bagaimana arus dapat menghasilkan medan magnet, dan Hukum
Faraday menyatakan bahwa perubahan medan listrik dapat menghasilkan gaya
gerak listrik (GGL) induksi. Maxwell melihat adanya keterkaitan yang sangat erat
antara gejala kelistrikan dan kemagnetan. Ia mengemukakan bahwa jika
perubahan
medan
magnetik
menghasilkan
medan
listrik,
seperti
yang
dikemukakan oleh Faraday, dan hal sebaliknya dapat terjadi, yakni perubahan
medan listrik dapat menimbulkan perubahan medan magnet (Saripudin dkk, 2009:
158).
Maxwell menurunkan beberapa persamaan yang berujung pada
hipotesisnya mengenai gelombang elektromagnetik. Menurut Maxwell, ketika
terdapat perubahan medan listrik (E), akan terjadi perubahan medan magnetik (B).
Perubahan medan magnetik ini akan menimbulkan kembali perubahan medan
listrik dan seterusnya. Maxwell menemukan bahwa perubahan medan listrik dan
perubahan medan magnetik ini menghasilkan gelombang medan listrik dan
gelombang medan magnetik yang dapat merambat di ruang hampa. Gelombang
medan listrik (E) dan medan magnetik (B) inilah yang kemudian dikenal dengan
nama gelombang elektromagnetik (Saripudin dkk, 2009: 158).
Perhatikan bahwa arah getar dan arah rambat gelombang medan listrik
dan gelombang medan magnetik saling tegak lurus sehingga gelombang
elektromagnetik termasuk gelombang transversal. Akan tetapi, gelombang
elektromagnetik adalah gelombang medan dan bukan gelombang partikel, seperti
pada air ataupun pada tali. Oleh karena gelombang medan inilah, gelombang
eletromagnetik dapat merambat di ruang hampa (Saripudin dkk, 2009: 158).
Menurut perhitungan Maxwell, kecepatan perambatan gelombang
elektromagnetik hanya bergantung pada dua besaran, yaitu
1) Permitivitas listrik (Ɛ0), dan
2) Permeabilitas magnetik (µ0) (Taranggono dan Subagya, 2001: 101).
Dirumuskan:
Apabila nilai permitivitas listrik Ɛ0 = 8,85 x
permeabilitas magnetik µ0 = 12,60 x
perambatan
gelombang
−6
10
elektromagnetik
−12
10
2
C /N . m
2
dan nilai
wb/A.m, diperoleh nilai kecepatan
c=3 x 10
8
m/s,
sama
dengan
kecepatan perambatan cahaya di ruang hampa (Taranggono dan Subagya, 2004:
101).
2. Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik bukanlah sebutan untuk sebuah gelombang
berfrekuensi tunggal. Gelombang elektromagnetik memiliki rentang frekuensi
yang cukup lebar. Jadi, gelombang elektromagnetik meliputi berbagai gelombang
dengan
frekuensi
yang
cukup
berbeda-beda.
Kelompok
gelombang
elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda ini membentuk spektrum
gelombang elektromagnetik (Purwoko dan Fendi, 2009: 272).
Gambar 1. Spektrum gelombang elektromagnetik
Gelombang Elektromagnetik meliputi spektrum panjang gelombang dan
frekuensi yang sangat besar. Spektrum elektromagnetik (electromagnetic
spectrum) ini mencakup transmisi radio dan TV, cahaya tampak, radiasi
inframerah dan ultraviolet, sinar-x dan sinar gamma. Gelombang elektromagnetik
telah terdeteksi dengan frekuensi sedikitnya dari 1 sampai
10
24
Hz, yang
memberikan jangkauan panjang gelombang dan frekuensi aproksimasi untuk
berbagai segmen. Meskipun sangat luas perbedaan penggunaan dan cara untuk
menghasilkan
spektrum
itu,
namun
semuanya
ini
adalah
gelombang
elektromagnetik dengan karakteristik umum, termasuk laju perambatan (dalam
ruang hampa) c = 299 792 458 m/s. Gelombang elektromagnetik dapat berbeda
frekuensinya f dan panjang gelombangnya λ, tetapi hubungan c=fλ, dalam ruang
hampa berlaku untuk setiap gelombang elektromagnetik itu (Young dan
Freedman, 2003: 485).
Hanya bagian yang sangat kecil dari spektrum ini yang dapat dideteksi
secara langsung melalui indera penglihatan kita. Kita menamakan jangkauan ini
cahaya tampak (visible light). Panjang gelombangnya kira-kira dari 480 sampai
700 nm (400 sampai 700 x 10−9 m), dengan frekuensi yang bersesuaian dengan
kira-kira 750 sampai 430 THz (7,5 sampai 4,3 x
14
10
Hz). Bagian-bagian yang
berbeda dari spektrum tampak menimbulkan sensasi manusia mengenai warnawarna yang berbeda (Young dan Freedman, 2003: 486).
Cahaya putih biasa termasuk semua panjang gelombang tampak. Akan
tetapi, dengan menggunakan sumber khusus atau saringan, kita dapat memilih
sebuah pita panjang gelombang sempit dari dalam jangkauan beberapa mm.
Cahaya seperti itu secara aproksimasi sebuah panjang gelombang tunggal
merupakan sebuah idealisasi yang tidak dapat dicapai. Bila kita menggunakan
pernyataan “cahaya monokromatik dengan λ=550 nm” dengan acuan sebuah
eksperimen laboratorium, kita sebenarnya mengartikannya sebagai sebuah pita
dengan panjang gelombang kecil di sekitar 550 mm. Cahaya dari sebuah laser
jauh lebih mendekati monokromatik daripada cahaya yang dapat diperoleh dengan
cara lain (Young dan Freedman, 2003: 486).
3. Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik
Setiap gelombang elektromagnetik mempunyai sifat khas, misalnya
gelombang radio mudah dipantulkan, sinar-X dapat menembus benda-benda
lunak, dan ultraviolet dapat memicu terjadinya reaksi kimia.
Secara umum, gelombang elektromagnetik memiliki sifat-sifat yang
sama dengan cahaya yaitu: (a) dapat merambat di ruang hampa; (b) merupakan
gelombang transversal; (c) dapat mengalami pemantulan (refleksi); (d) dapat
mengalami pembiasan (refraksi); (e) dapat mengalami interferensi; (f) dapat
mengalami lenturan (difraksi); (g) dapat mengalami polarisasi; (h) arah
perambatannya tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnetik
(Taranggono dan Subagya, 2004: 101).
C. Gelombang Elektromagnetik dalam Kehidupan
1. Karakteristik Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Jauh sebelum Maxwell meramalkan gelombang elektromagnetik, cahaya
telah dipandang sebagai gelombang. Akan tetapi, tidak seorang pun tahu jenis
gelombang apakah cahaya itu. Baru setelah adanya hasil perhitungan Maxwell
tentang kecepatan gelombang elektromagnetik dan bukti eksperimen oleh Hertz,
cahaya dikategorikan sebagai gelombang elektromagnetik. Tidak hanya cahaya
yang termasuk gelombang elektromagnetik melainkan masih banyak lagi jenisjenis yang termasuk gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik
telah dibangkitkan atau dideteksi pada jangkauan frekuensi yang lebar. Jika
diurutkan dari frekuensi terbesar hingga frekuensi terkecil, yaitu sinar gamma,
sinar-X, sinar ultraviolet, sinar tampak (cahaya), sinar inframerah, gelombang
mikro (radar), gelombang televisi, dan gelombang radio. Gelombang-gelombang
ini disebut spektrum gelombang elektromagnetik (Hidayati, 2013).
Gambar 2. Spektrum gelombang elektromagnetik dan penerapannya
Spektrum gelombang elektromagnetik mempunyai karakteristik masingmasing. Pertama, gelombang radio merupakan bagian spektrum gelombang
elektromagnetik yang frekuensinya paling kecil atau panjang gelombangnya
104
paling besar. Gelombang radio meliputi daerah frekuensi
8
10
Hz atau daerah panjang gelombang 1 m hingga
4
10
Hz hingga
m (Purwoko dan
Fendi, 2009: 272).
Kedua, gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang
disebut osilator. Frekuensi gelombang mikro sekitar
1010
Hz. Gelombang
mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency (Saripuddin
dkk, 2006: 162). Gelombang mikro memiliki rentang frekuensi
11
10
Hz atau panjang gelombang
−3
10
m hingga
−4
10
Fendi, 2009: 274).
Ketiga, sinar inframerah meliputi daerah frekuensi
10
14
109
Hz hingga
m (Purwoko dan
11
10
Hz hingga
Hz atau daerah panjang gelombang 10−6 m hingga 10−3 m. Radiasi
sinar inframerah dihasilkan oleh getaran atom-atom suatu materi (Purwoko dan
Fendi, 2009: 274). Getaran atom-atom suatu molekul dapat meradiasikan
gelombang elektromagnetik pada frekuensi yang khas dalam daerah inframerah,
sehingga dengan spektroskopi inframerah dapat dipelajari struktur molekul
(Taranggono dan Subagya, 2004: 101).
Keempat, cahaya tampak meliputi jangkauan frekuensi 4,3 x
hingga 7,5 x
1014
1014
Hz atau panjang gelombang 4.000 Å hingga 7.000 Å.
Bagian spektrum gelombang elektromagnetik ini disebut cahaya tampak karena
cahaya tersebut memang tampak oleh mata telanjang (Purwoko dan Fendi, 2009:
276). Spektrum cahaya tampak terdiri atas cahaya warna merah hingga cahaya
ungu. Cahaya merah merupakan bagian spektrum cahaya tampak yang
frekuensinya paling rendah atau panjang gelombangnya paling besar. Sedangkan
cahaya ungu merupakan bagian spektrum cahaya tampak yang frekuensinya
paling tinggi atau panjang gelombangnya paling kecil (Purwoko dan Fendi, 2009:
278).
Kelima, spektrum sinar ultraviolet meliputi daerah frekuensi
hingga 1016 Hz atau daerah pangjang gelombang
1015
Hz
10−8 m hingga 10−7 m
(Purwoko dan Fendi, 2009: 278). Sinar banyak dihasilkan dari radiasi sinar
matahari dan juga atom-atom tereksitasi (Taranggono dan Subagya, 2004: 103).
Selain itu, dapat juga dihasilkan dari transisi elektron dari orbit atom (Saripudin
dkk, 2009: 162).
Keenam, sinar-X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgent sehingga
sering disebut sebagai sinar rontgent. Sinar-X ini meliputi daerah frekuensi
10
16
hingga
Hz hingga
10−8
20
10
Hz atau daerah penajang gelombang
−12
10
m
m (Purwoko dan Fendi, 2009: 278). Sinar tersebut dapat
dihasilkan dengan menembakkan elektron pada permukaan logam di dalam ruang
hampa (Taranggono dan Subagya, 2004: 103).
Ketujuh, Sinar gamma (γ) merupakan bagian spektrum gelombang
elektromagnetik yang frekuensi paling tinggi atau panjang gelombang paling
pendek. Sinar gamma meliputi daerah frekuensi
atau panjang gelombang antara
10−13
10
15
Hz hingga
m sampai dengan
10−10
21
10
Hz,
m (Purwoko
dan Fendi, 2009: 278). Sinar gamma berasal dari radioaktivitas nuklir ...
(Taranggono dan Subagya, 2004: 103).
2. Aplikasi Spektrum Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan
Gelombang elektromagnetik banyak dimanfaatkan dalam kehidupan di
muka bumi. Pemanfaatan itu ada dalam berbagai bidang, yaitu bidang
kedokteran, bidang industri, bidang astronomi, bidang seni, dan bidang sains
fisika. Banyak sekali keuntungan yang diperoleh dari pemanfaatan gelombang
elektromagnetik ini (Aline, 2010).
Pertama, gelombang radio digunakan secara luas dalam sistem
komunikasi. Gelombang radio berperan sebagai pembawa sinyal, baik sinyal
suara (misalnya pada sistem penyiaran radio) maupun sinyal gambar (misalnya
pada sistem penyiaran televisi) (Purwoko dan Fendi, 2009: 272).
Sebagai pembawa sinyal, gelombang radio dapat dikelompokkan
menjadi dua macam, gelombang AM (Amplitudo Modulation) dan gelombang
FM (Frequency Modulation). Gelombang AM membawa sinyal dengan cara
memodulasi amplitudo pada frekuensi yang tetap. Sedangkan gelombang FM
membawa sinyal dengan cara memodulasi frekuensi pada amplitudo yang tetap
(Purwoko dan Fendi, 2009: 272).
Gelombang AM dapat mencapai jarak jauh karena dapat dipantulkan
oleh benda-benda yang dikenainya. Gelombang FM tidak terganggu oleh cuaca
(angin, hujan, petir) sehingga banyak digunakan dalam sistem telekomunikasi.
Hasil suaranya pun sangat jernih, cocok untuk siaran radio komersial yang
membutuhkan kualitas suara yang baik. Namun, gelombang FM tidak dapat
mencapai jarak yang jauh karena tidak dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer.
Hal ini diatasi dengan menggunakan stasiun relay (Purwoko dan Fendi, 2009:
274).
Gambar 3. Gelombang radio AM dan FM
Kedua,
gelombang
mikro
sebenarnya
masih
dianggap
sebagai
gelombang radio yang frekuensinya paling tinggi atau yang panjang
gelombangnya paling kecil. Oleh karena itu, sistem penginderaan menggunakan
gelombang mikro ini disebut Radar (Radio Detection and Ranging), masih
menggunakan kata “radio” (Purwoko dan Fendi, 2009: 274).
Radar digunakan untuk mendeteksi benda-benda di kejauhan. Sistem
radar secara prinsip terdiri atas pemancar gelombang dan penerima gelombang.
Pemancar gelombang memancarkan gelombang mikro ke arah tertentu. Jika
gelombang mikro mengenai objek keras, terutama logam, gelombang radar akan
terpantul. Pantulan gelombang mikro itu akan terdeteksi oleh penerima
gelombang pada sistem radar. Dengan mengukur selang waktu antara pemancaran
gelombang dan diterimanya gelombang pantulan, jarak antara sistem radar dan
objek yang terdeteksi bisa diketahui (Purwoko dan Fendi, 2009: 274).
Selain bidang militer, radar dapat diterapkan pada sistem navigasi udara,
sistem deteksi suara, dan bahkan bidang olahraga. Dalam sistem navigasi udara,
radar digunakan untuk mengatur jalur lintas pesawat agar tidak bertabrakan.
Dalam sistem deteksi cuaca, radar digunakan untuk mendeteksi kumpulan awan
atau badai di kejauhan. Dalam bidang olahraga, radar digunakan untuk
menghitung kecepatan bola servis seorang pemain tenis lapangan (Purwoko dan
Fendi, 2009: 276).
Selain dalam sistem radar, gelombang mikro banyak digunakan dalam
telekomunikasi, misalnya dalam sistem komunikasi seluler (ponsel atau HP).
Gelombang mikro memiliki efek panas sehingga dengan alasan keselamatan,
dipasanglah larangan mengaktifkan telepon seluler di stasiun pompa bensin
(Purwoko dan Fendi, 2009: 276).
Para ilmuwan akhirnya berhasil mengoptimalkan efek panas yang
dimiliki gelombang mikro untuk menciptakan peralatan masak yang kita kenal
sebagai oven microwave (Purwoko dan Fendi, 2009: 276).
Gambar 4. Microwave
Ketiga, sinar inframerah mampu menembus kabut dan awan tebal. Oleh
karena itu, sinar inframerah dapat digunakan untuk memotret atau melihat benda
yang letaknya jauh dan tertutup kabut atau awan. Inframerah banyak digunakan di
bidang militer untuk mempertinggi akurasi tembakan dan untuk melacak objek
berdasarkan panas yang dipancarkan objek itu (Purwoko dan Fendi, 2009: 276).
Di bidang astronomi sinar inframerah sangat membantu dalam
pemotretan objek-objek yang terhalang oleh awan dan kabut. Di bidang riset dan
sains, sinar inframerah dapat digunakan untuk mempelajari struktur molekul
menggunakan teknik spektroskopi (Purwoko dan Fendi, 2009: 276).
Sinar inframerah juga digunakan dalam komunikasi data nirkabel
(wireless) jarak pendek, misalnya untuk mengkopi data dari satu telepon seluler
ke telepon seluler lain, atau dari telepon seluler ke komputer dan sebaliknya
(Purwoko dan Fendi, 2009: 276).
Keempat, sinar tampak atau cahaya digunakan sebagai penerangan
ketika di malam hari atau di tempat yang gelap. Selain sebagai penerangan, sinar
tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan, rumah sakit, industri, dan
telekomunikasi (Saripudin, 2009: 162).
Dalam kehidupan sehari-hari, cahaya tampak biasa digunakan sebagai
hiasan panggung pertunjukan. Tata lampu dengan warna-warni cahaya dapat
memberikan kesan meriah. Cahaya tampak juga digunakan dalam sistem
komunikasi serta optik (Purwoko dan Fendi, 2009: 278).
Kelima, sinar ultraviolet memiliki energi kimia yang cukup besar
sehingga mampu memedarkan zat fluoresensi dan mampu membunuh kuman.
Sinar ultraviolet berbahaya bagi kesehatan. Paparan sinar ultraviolet dalam waktu
lama dapat merusak kulit dan bahkan dapat menyebabkan kanker kulit (Purwoko
dan Fendi, 2009: 278).
Sebenarnya pada sinar matahari terkandung pula sinar ultraviolet.
Namun, intensitas sinar ultraviolet yang sampai ke bumi tidak terlalu
membahayakan karena sebagian besar sudah diredam oleh lapisan ozon (O 3) di
atmosfer (Purwoko dan Fendi, 2009: 278).
Dalam kehidupan sehari-hari, pemanfaatan sinar ultraviolet dapat kita
lihat pada peralatan deteksi uang palsu. Alat ini sekarang merupakan perangkat
standar di bank atau toko swalayan (Purwoko dan Fendi, 2009: 278).
Keenam, sinar-X memiliki daya tembus yang kuat. Sinar-X banyak
digunakan dalam bidang kedokteran dan industri (Kamajaya, 2007: 303). Sinar-X
dapat menembus kertas dan kulit manusia, tetapi tidak dapat menembus logam
dan tulang sehingga dapat digunakan untuk memotret susunan tulang dan keadaan
organ dalam tubuh manusia tanpa melakukan pembedahan (Purwoko dan Fendi,
2009: 278). Sinar-X keras digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanker. Kaedah
ini dikenal sebagai radioterapi (Hidayati, 2013).
Ketujuh, daya tembus sinar gamma sangat besar. Sinar gamma dapat
menembus logam sampai beberapa cm. Sinar itu dihasilkan oleh atom-atom yang
tidak stabil dari unsur radioaktif. Sinar gamma dapat digunakan untuk sterilisasi
alat-alat kedokteran (Purwoko dan Fendi, 2009: 278).
Perbedaan antara sinar-X dan sinar gamma terletak pada asal
terbentuknya. Sinar-X muncul akibat aktivitas elektron atom, sedangkan sinar
gamma muncul akibat aktivitas nuklir (Purwoko dan Fendi, 2009: 278).
Keberadaan sinar gamma dapat dideteksi menggunakan detektor. Sinar
gamma dapat mengakibatkan gangguan kesehatan pada manusia. Manusia yang
berada di daerah dengan paparan sinar gamma harus mengenakan pakaian
pelindung (Purwoko dan Fendi, 2009: 280).
D. Dampak Penerapan Gelombang Elektromagnetik dalam Kehidupan Sehari-hari
Hipotesis Maxwell yang menyatakan bahwa semua spektrum gelombang
elektromagnetik dapat merambat dengan kecepatan sama telah memberikan pengaruh
yang begitu besar dalam kehidupan sehari-hari. Adanya spektrum gelombang
elektromagnetik dengan karakteristik yang berbeda memungkinkan penerapannya
pada berbagai bidang. Para ilmuwan telah menemukan banyak sekali penerapan
spektrum gelombang elektromagnetik seperti yang telah dijelaskan.
Penerapan spektrum gelombang elektromagnetik mencakup semua bidang
kehidupan. Bidang yang paling banyak memanfaatkan gelombang elektromagnetik
adalah teknologi. Seluruh spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi
terkecil hingga frekuensi terbesar dapat dimanfaatkan dalam bidang teknologi.
Penerapan spektrum gelombang elektromagnetik dalam kehidupan
memberikan dampak yang beragam. Radio dan televisi tidak akan pernah ada tanpa
adanya gelombang radio. Sehingga dapat dikatakan bahwa gelombang radio
merupakan hal pokok dasar dalam kemajuan informasi. Begitu pula dalam bidang
yang lain. Penemuan sinar-X oleh Rontgent tidak hanya berdampak dalam bidang
kedokteran, tetapi juga berdampak baik terhadap efisiensi waktu.
Penerapan gelombang elektromagnetik sangat mempengaruhi kehidupan
sehari-hari. Hal tersebut dapat diketahui dari berbagai dampak yang terjadi. Dampakdampak tersebut dapat berupa dampak positif maupun dampak negatif. Beberapa
dampak positif dari pemanfaatan spektrum gelombang elektromagnetik yaitu,
pertama, komunikasi menjadi lebih mudah. Adanya telepon genggam sebagai hasil
pemanfaatan dari gelombang mikro merupakan salah satu indikatornya. Komunikasi
yang dulunya menggunakan surat, wesel, fax, dan lainnya yang cenderung
membutuhkan waktu lama, kini cukup dengan telepon genggam hanya membutuhkan
waktu sekian detik saja.
Kedua, arus informasi lebih cepat. Hal ini merupakan dampak dari
pemanfaatan gelombang radio. Seperti halnya pada komunikasi, yang dulunya
membutuhkan waktu lama dengan informasi melalui surat kabar, sekarang ini menjadi
lebih cepat dengan adanya radio dan televisi.
Ketiga, menambah wawasan atau pengetahuan astronomi. Melalui
pemanfaatan sinar inframerah untuk memotret benda-benda angkasa, memberikan
kesempatan bagi setiap manusia untuk ikut melihat benda-benda di luar angkasa tanpa
harus pergi ke luar angkasa.
Keempat, mempermudah aktivitas di malam hari. Lampu-lampu yang
merupakan pemanfaatan sinar tampak membuat kita semakin mudah melakukan
aktivitas di malam hari. Seperti belajar contohnya, yang sangat membutuhkan
lingkungan kondusif agar dapat dilakukan dengan maksimal.
Kelima, bermanfaat bagi pelaku bisnis. Sinar ultraviolet yang diaplikasikan
pada detektor uang palsu memberikan manfaat bagi pelaku bisnis. Misalnya pemilik
toko, swalayan, maupun bank. Mereka tidak akan tertipu dengan adanya uang palsu
karena sebelum transaksi dapat melakukan pengecekan dengan detektor uang palsu.
Meskipun keberadaan detektor ini tidak dapat mencegah proses pemalsuan uang dan
peredarannya oleh orang-orang yang tidak bertanggung jawab.
Keenam, mempermudah pengobatan dalam bidang
kedokteran.
Pemanfaatan sinar-X untuk melihat tulang yang patah akan memudahkannya dalam
pengobatan. Begitu pula ketika memanfaatkan sinar-X untuk membunuh sel-sel
kanker. Selain sinar-X, sinar gamma juga dapat membantu dalam bidang kedokteran.
Adanya sinar gamma mempermudah dalam membersihkan atau mensterilkan alat-alat
kedokteran.
Selain dampak-dampak positif di atas, terdapat pula dampak negatif.
Dampak negatif yang paling berbahaya berkaitan dengan kesehatan manusia akibat
paparan sinar gamma dan sinar-X, serta radiasi sinar ultraviolet dari matahari. Paparan
sinar gamma dapat membunuh sel-sel dalam tubuh yang masih berfungsi dengan baik.
Begitu pula sinar ultraviolet yang dapat menyebabkan kanker kulit. Ketiga sinar yang
cukup berbahaya ini perlu kita waspadai. Hal ini mengingat dampak yang akan terjadi
pada kesehatan tubuh jika tubuh terkena paparan sinar-sinar tersebut.
E. Kesimpulan
Gelombang elektromagnetik terdiri atas medan magnetik dan medan listrik
yang berubah secara periodik dan serempak dengan arah tegak lurus satu sama lain.
Masing-masing medan tegak lurus arah rambat gelombang.
Sifat-sifat gelombang elektromagnetik yaitu dapat merambat di ruang
hampa, merupakan gelombang transversal, dapat mengalami pemantulan (refleksi),
dapat mengalami pembiasan (refraksi), dapat mengalami interferensi, dapat
mengalami lenturan (difraksi), dapat mengalami polarisasi, dan arah perambatannya
tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnetik.
Spektrum gelombang elektromagnetik merupakan kelompok gelombang
elektromagnetik yang berbeda-beda panjang gelombang dan frekuensinya. Urutan
spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi terkecil hingga frekuensi terbesar
adalah gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, cahaya tampak, sinar
ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma.
Pemanfaatan spektrum gelombang elektromagnetik dalam kehidupan
sehari-hari meliputi berbagai bidang. Bidang-bidang tersebut yaitu teknologi,
kedokteran, industri, komunikasi, seni, astronomi, dan sains fisika. Pemanfaatan
spektrum gelombang elektronika ini memiliki dampak positif dan negatif. Dampak
positifnya yaitu komunikasi menjadi lebih mudah, arus informasi lebih cepat,
menambah wawasan atau pengetahuan astronomi, mempermudah aktivitas di malam
hari, bermanfaat bagi pelaku bisnis, dan mempermudah pengobatan dalam bidang
kedokteran. Sedangakan untuk dampak negatif dari pemanfaatan spektrum gelombang
elektromagnetik ini yang paling utama adalah pada kesehatan manusia. Hal tersebut
merupakan akibat dari radiasi sinar gamma, sinar-X, dan sinar ultraviolet yang dapat
membunuh sel-sel tubuh yang masih hidup serta menyebabkan kanker kulit.
DAFTAR PUSTAKA
Aline. 2010. Gelombang Elektromagnetik dan Penerapannya Dalam Kehidupan.
(http://alineliyani.blogspot.com/2010/01/gelombang-elektromagnetik-dan.html, diakses
6 Mei 2014).
Hidayati, Rani. 2013. Pemanfaatan Spektrum Gelombang Elektronika Dalam Kehidupan
Sehari-hari. (
http://ranihdyt.blogspot.com/2013/06/manfaat-gelombang
elektromagnetik-dalam_3.html, diakses tanggal 6 Mei 2014).
Indrajit, Dudi. 2007. Mudah dan Aktif Belajar Fisika Untuk Kelas X Sekolah Menengah
Atas/Madrasah Aliyah. Bandung: Setia Purna Inves.
Kamajaya. 2007. Cerdas Belajar Fisika Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas/Madrasah
Aliyah. Bandung: Grafindo Media Pratama.
Purwoko dan Fendi. 2009. Physics for Senior High School Year X (Bilingual). Jakarta:
Yudhistira.
Ruwanto, Bambang. 2007. Asas-Asas Fisika 1b. Jakarta: Yudhistira.
Saripudin, Aip, dkk. 2009. Praktis Belajar Fisika. Jakarta: Visindo Media Pratama.
Taranggono dan Subagya. 2004. Sains Fisika 1a. Jakarta: Bumi Aksara.
Young dan Freedman. 2003. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid Dua. Jakarta: Erlangga.
ELEKTROMAGNETIK
DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Oleh : Septiana Rahmawati
NIM : 13306141049
A. Pendahuluan
1. Latar Belakang
Dewasa ini, peranan teknologi dalam kehidupan sehari-hari hampir tak
dapat dipisahkan. Di dalam mengembangkan teknologi untuk kehidupan manusia,
Fisika banyak memegang peranan penting. Studi tentang gelombang banyak
melahirkan teknologi-teknologi baru yang sangat bermanfaat bagi kehidupan
manusia (Indrajit, 2007: 201).
Saat ini kemajuan teknologi terus meningkat termasuk dalam
penggunaan
gelombang
elektromagnetik
dalam
kehidupan
sehari-hari.
Sebenarnya, gelombang elektromagnetik selalu ada di sekitar kita. Tanpa kita
sadari pula, di dalam tubuh manusia juga terdapat gelombang elektromagnetik
yaitu sinar inframerah (Aline, 2010).
Cahaya matahari yang setiap hari menyinari bumi merupakan gelombang
elektromagnetik. Gelombang radio yang memungkinkan suara jernih penyiar
stasiun radio komersial sampai ke telinga para pendengarnya di berbagai tempat
juga
merupakan
gelombang
elektromagnetik.
Sinar
inframerah
yang
memungkinkan sebuah kamera mengambil gambar di tempat yang gelap juga
merupakan gelombang elektromagnetik. Selain cahaya matahari, gelombang
radio, dan sinar inframerah, masih banyak jenis gelombang eletromagnetik yang
lain yang semuanya memiliki kecepatan rambat yang sama tetapi berbeda
frekuensi dan panjang gelombangnya. Kelompok gelombang berkecepatan sama
tetapi dengan frekuensi berbeda-beda akan membentuk sebuah spektrum
(Ruwanto, 2007: 154).
Spektrum gelombang elektromagnetik meliputi tujuh gelombang dengan
frekuensi berbeda-beda. Ketujuh gelombang tersebut masing-masing memiliki
manfaat yang sudah ditemukan oleh para ahli. Sebagian besar pemanfaatannya
adalah dalam bidang teknologi. Sebagai contohnya adalah telepon seluler atau
telepon genggam. Namun dalam pemanfaatannya, para ahli juga menemukan
kekurangan dari pemanfaatan spektrum gelombang elektromagnetik ini.
Contohnya adalah penggunaan sinar gamma yang ternyata dapat membunuh sel
hidup dalam tubuh manusia.
Berangkat dari hal tersebut, dapat dilakukan analisis mengenai dampak
pemanfaatan spektrum gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
Dampak dapat berupa dampak positif maupun dampak negatif.
2. Permasalahan
Sebagian besar fenomena yang terjadi dimuka bumi ini berkaitan dengan
gelombang elektromagnetik. Kemudian muncul pertanyaan, apa sebenarnya
gelombang elektromagnetik itu? Bagaimana pengaruhnya terhadap kehidupan di
muka bumi? Apa saja penerapannya dalam kehidupan sehari-hari? Apa dampak
yang timbul dari penerapannya?
B. Gelombang Elektromagnetik
1. Hipotesis Maxwell
Teori gelombang elektromagnetik kali pertama dikemukankan oleh
James Clerk Maxwell (1831-1879). Ini berawal dari beberapa hukum dasar yang
telah dipelajari, yaitu Hukum Coulomb, Hukum Biot-Savart atau Hukum Ampere,
dan Hukum Faraday. Hukum Coulomb memperlihatkan bagaimana muatan listrik
dapat menghasilkan medan listrik, Hukum Biot-Savart atau Hukum Ampere
menjelaskan bagaimana arus dapat menghasilkan medan magnet, dan Hukum
Faraday menyatakan bahwa perubahan medan listrik dapat menghasilkan gaya
gerak listrik (GGL) induksi. Maxwell melihat adanya keterkaitan yang sangat erat
antara gejala kelistrikan dan kemagnetan. Ia mengemukakan bahwa jika
perubahan
medan
magnetik
menghasilkan
medan
listrik,
seperti
yang
dikemukakan oleh Faraday, dan hal sebaliknya dapat terjadi, yakni perubahan
medan listrik dapat menimbulkan perubahan medan magnet (Saripudin dkk, 2009:
158).
Maxwell menurunkan beberapa persamaan yang berujung pada
hipotesisnya mengenai gelombang elektromagnetik. Menurut Maxwell, ketika
terdapat perubahan medan listrik (E), akan terjadi perubahan medan magnetik (B).
Perubahan medan magnetik ini akan menimbulkan kembali perubahan medan
listrik dan seterusnya. Maxwell menemukan bahwa perubahan medan listrik dan
perubahan medan magnetik ini menghasilkan gelombang medan listrik dan
gelombang medan magnetik yang dapat merambat di ruang hampa. Gelombang
medan listrik (E) dan medan magnetik (B) inilah yang kemudian dikenal dengan
nama gelombang elektromagnetik (Saripudin dkk, 2009: 158).
Perhatikan bahwa arah getar dan arah rambat gelombang medan listrik
dan gelombang medan magnetik saling tegak lurus sehingga gelombang
elektromagnetik termasuk gelombang transversal. Akan tetapi, gelombang
elektromagnetik adalah gelombang medan dan bukan gelombang partikel, seperti
pada air ataupun pada tali. Oleh karena gelombang medan inilah, gelombang
eletromagnetik dapat merambat di ruang hampa (Saripudin dkk, 2009: 158).
Menurut perhitungan Maxwell, kecepatan perambatan gelombang
elektromagnetik hanya bergantung pada dua besaran, yaitu
1) Permitivitas listrik (Ɛ0), dan
2) Permeabilitas magnetik (µ0) (Taranggono dan Subagya, 2001: 101).
Dirumuskan:
Apabila nilai permitivitas listrik Ɛ0 = 8,85 x
permeabilitas magnetik µ0 = 12,60 x
perambatan
gelombang
−6
10
elektromagnetik
−12
10
2
C /N . m
2
dan nilai
wb/A.m, diperoleh nilai kecepatan
c=3 x 10
8
m/s,
sama
dengan
kecepatan perambatan cahaya di ruang hampa (Taranggono dan Subagya, 2004:
101).
2. Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik bukanlah sebutan untuk sebuah gelombang
berfrekuensi tunggal. Gelombang elektromagnetik memiliki rentang frekuensi
yang cukup lebar. Jadi, gelombang elektromagnetik meliputi berbagai gelombang
dengan
frekuensi
yang
cukup
berbeda-beda.
Kelompok
gelombang
elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda ini membentuk spektrum
gelombang elektromagnetik (Purwoko dan Fendi, 2009: 272).
Gambar 1. Spektrum gelombang elektromagnetik
Gelombang Elektromagnetik meliputi spektrum panjang gelombang dan
frekuensi yang sangat besar. Spektrum elektromagnetik (electromagnetic
spectrum) ini mencakup transmisi radio dan TV, cahaya tampak, radiasi
inframerah dan ultraviolet, sinar-x dan sinar gamma. Gelombang elektromagnetik
telah terdeteksi dengan frekuensi sedikitnya dari 1 sampai
10
24
Hz, yang
memberikan jangkauan panjang gelombang dan frekuensi aproksimasi untuk
berbagai segmen. Meskipun sangat luas perbedaan penggunaan dan cara untuk
menghasilkan
spektrum
itu,
namun
semuanya
ini
adalah
gelombang
elektromagnetik dengan karakteristik umum, termasuk laju perambatan (dalam
ruang hampa) c = 299 792 458 m/s. Gelombang elektromagnetik dapat berbeda
frekuensinya f dan panjang gelombangnya λ, tetapi hubungan c=fλ, dalam ruang
hampa berlaku untuk setiap gelombang elektromagnetik itu (Young dan
Freedman, 2003: 485).
Hanya bagian yang sangat kecil dari spektrum ini yang dapat dideteksi
secara langsung melalui indera penglihatan kita. Kita menamakan jangkauan ini
cahaya tampak (visible light). Panjang gelombangnya kira-kira dari 480 sampai
700 nm (400 sampai 700 x 10−9 m), dengan frekuensi yang bersesuaian dengan
kira-kira 750 sampai 430 THz (7,5 sampai 4,3 x
14
10
Hz). Bagian-bagian yang
berbeda dari spektrum tampak menimbulkan sensasi manusia mengenai warnawarna yang berbeda (Young dan Freedman, 2003: 486).
Cahaya putih biasa termasuk semua panjang gelombang tampak. Akan
tetapi, dengan menggunakan sumber khusus atau saringan, kita dapat memilih
sebuah pita panjang gelombang sempit dari dalam jangkauan beberapa mm.
Cahaya seperti itu secara aproksimasi sebuah panjang gelombang tunggal
merupakan sebuah idealisasi yang tidak dapat dicapai. Bila kita menggunakan
pernyataan “cahaya monokromatik dengan λ=550 nm” dengan acuan sebuah
eksperimen laboratorium, kita sebenarnya mengartikannya sebagai sebuah pita
dengan panjang gelombang kecil di sekitar 550 mm. Cahaya dari sebuah laser
jauh lebih mendekati monokromatik daripada cahaya yang dapat diperoleh dengan
cara lain (Young dan Freedman, 2003: 486).
3. Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik
Setiap gelombang elektromagnetik mempunyai sifat khas, misalnya
gelombang radio mudah dipantulkan, sinar-X dapat menembus benda-benda
lunak, dan ultraviolet dapat memicu terjadinya reaksi kimia.
Secara umum, gelombang elektromagnetik memiliki sifat-sifat yang
sama dengan cahaya yaitu: (a) dapat merambat di ruang hampa; (b) merupakan
gelombang transversal; (c) dapat mengalami pemantulan (refleksi); (d) dapat
mengalami pembiasan (refraksi); (e) dapat mengalami interferensi; (f) dapat
mengalami lenturan (difraksi); (g) dapat mengalami polarisasi; (h) arah
perambatannya tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnetik
(Taranggono dan Subagya, 2004: 101).
C. Gelombang Elektromagnetik dalam Kehidupan
1. Karakteristik Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Jauh sebelum Maxwell meramalkan gelombang elektromagnetik, cahaya
telah dipandang sebagai gelombang. Akan tetapi, tidak seorang pun tahu jenis
gelombang apakah cahaya itu. Baru setelah adanya hasil perhitungan Maxwell
tentang kecepatan gelombang elektromagnetik dan bukti eksperimen oleh Hertz,
cahaya dikategorikan sebagai gelombang elektromagnetik. Tidak hanya cahaya
yang termasuk gelombang elektromagnetik melainkan masih banyak lagi jenisjenis yang termasuk gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik
telah dibangkitkan atau dideteksi pada jangkauan frekuensi yang lebar. Jika
diurutkan dari frekuensi terbesar hingga frekuensi terkecil, yaitu sinar gamma,
sinar-X, sinar ultraviolet, sinar tampak (cahaya), sinar inframerah, gelombang
mikro (radar), gelombang televisi, dan gelombang radio. Gelombang-gelombang
ini disebut spektrum gelombang elektromagnetik (Hidayati, 2013).
Gambar 2. Spektrum gelombang elektromagnetik dan penerapannya
Spektrum gelombang elektromagnetik mempunyai karakteristik masingmasing. Pertama, gelombang radio merupakan bagian spektrum gelombang
elektromagnetik yang frekuensinya paling kecil atau panjang gelombangnya
104
paling besar. Gelombang radio meliputi daerah frekuensi
8
10
Hz atau daerah panjang gelombang 1 m hingga
4
10
Hz hingga
m (Purwoko dan
Fendi, 2009: 272).
Kedua, gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang
disebut osilator. Frekuensi gelombang mikro sekitar
1010
Hz. Gelombang
mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency (Saripuddin
dkk, 2006: 162). Gelombang mikro memiliki rentang frekuensi
11
10
Hz atau panjang gelombang
−3
10
m hingga
−4
10
Fendi, 2009: 274).
Ketiga, sinar inframerah meliputi daerah frekuensi
10
14
109
Hz hingga
m (Purwoko dan
11
10
Hz hingga
Hz atau daerah panjang gelombang 10−6 m hingga 10−3 m. Radiasi
sinar inframerah dihasilkan oleh getaran atom-atom suatu materi (Purwoko dan
Fendi, 2009: 274). Getaran atom-atom suatu molekul dapat meradiasikan
gelombang elektromagnetik pada frekuensi yang khas dalam daerah inframerah,
sehingga dengan spektroskopi inframerah dapat dipelajari struktur molekul
(Taranggono dan Subagya, 2004: 101).
Keempat, cahaya tampak meliputi jangkauan frekuensi 4,3 x
hingga 7,5 x
1014
1014
Hz atau panjang gelombang 4.000 Å hingga 7.000 Å.
Bagian spektrum gelombang elektromagnetik ini disebut cahaya tampak karena
cahaya tersebut memang tampak oleh mata telanjang (Purwoko dan Fendi, 2009:
276). Spektrum cahaya tampak terdiri atas cahaya warna merah hingga cahaya
ungu. Cahaya merah merupakan bagian spektrum cahaya tampak yang
frekuensinya paling rendah atau panjang gelombangnya paling besar. Sedangkan
cahaya ungu merupakan bagian spektrum cahaya tampak yang frekuensinya
paling tinggi atau panjang gelombangnya paling kecil (Purwoko dan Fendi, 2009:
278).
Kelima, spektrum sinar ultraviolet meliputi daerah frekuensi
hingga 1016 Hz atau daerah pangjang gelombang
1015
Hz
10−8 m hingga 10−7 m
(Purwoko dan Fendi, 2009: 278). Sinar banyak dihasilkan dari radiasi sinar
matahari dan juga atom-atom tereksitasi (Taranggono dan Subagya, 2004: 103).
Selain itu, dapat juga dihasilkan dari transisi elektron dari orbit atom (Saripudin
dkk, 2009: 162).
Keenam, sinar-X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgent sehingga
sering disebut sebagai sinar rontgent. Sinar-X ini meliputi daerah frekuensi
10
16
hingga
Hz hingga
10−8
20
10
Hz atau daerah penajang gelombang
−12
10
m
m (Purwoko dan Fendi, 2009: 278). Sinar tersebut dapat
dihasilkan dengan menembakkan elektron pada permukaan logam di dalam ruang
hampa (Taranggono dan Subagya, 2004: 103).
Ketujuh, Sinar gamma (γ) merupakan bagian spektrum gelombang
elektromagnetik yang frekuensi paling tinggi atau panjang gelombang paling
pendek. Sinar gamma meliputi daerah frekuensi
atau panjang gelombang antara
10−13
10
15
Hz hingga
m sampai dengan
10−10
21
10
Hz,
m (Purwoko
dan Fendi, 2009: 278). Sinar gamma berasal dari radioaktivitas nuklir ...
(Taranggono dan Subagya, 2004: 103).
2. Aplikasi Spektrum Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan
Gelombang elektromagnetik banyak dimanfaatkan dalam kehidupan di
muka bumi. Pemanfaatan itu ada dalam berbagai bidang, yaitu bidang
kedokteran, bidang industri, bidang astronomi, bidang seni, dan bidang sains
fisika. Banyak sekali keuntungan yang diperoleh dari pemanfaatan gelombang
elektromagnetik ini (Aline, 2010).
Pertama, gelombang radio digunakan secara luas dalam sistem
komunikasi. Gelombang radio berperan sebagai pembawa sinyal, baik sinyal
suara (misalnya pada sistem penyiaran radio) maupun sinyal gambar (misalnya
pada sistem penyiaran televisi) (Purwoko dan Fendi, 2009: 272).
Sebagai pembawa sinyal, gelombang radio dapat dikelompokkan
menjadi dua macam, gelombang AM (Amplitudo Modulation) dan gelombang
FM (Frequency Modulation). Gelombang AM membawa sinyal dengan cara
memodulasi amplitudo pada frekuensi yang tetap. Sedangkan gelombang FM
membawa sinyal dengan cara memodulasi frekuensi pada amplitudo yang tetap
(Purwoko dan Fendi, 2009: 272).
Gelombang AM dapat mencapai jarak jauh karena dapat dipantulkan
oleh benda-benda yang dikenainya. Gelombang FM tidak terganggu oleh cuaca
(angin, hujan, petir) sehingga banyak digunakan dalam sistem telekomunikasi.
Hasil suaranya pun sangat jernih, cocok untuk siaran radio komersial yang
membutuhkan kualitas suara yang baik. Namun, gelombang FM tidak dapat
mencapai jarak yang jauh karena tidak dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer.
Hal ini diatasi dengan menggunakan stasiun relay (Purwoko dan Fendi, 2009:
274).
Gambar 3. Gelombang radio AM dan FM
Kedua,
gelombang
mikro
sebenarnya
masih
dianggap
sebagai
gelombang radio yang frekuensinya paling tinggi atau yang panjang
gelombangnya paling kecil. Oleh karena itu, sistem penginderaan menggunakan
gelombang mikro ini disebut Radar (Radio Detection and Ranging), masih
menggunakan kata “radio” (Purwoko dan Fendi, 2009: 274).
Radar digunakan untuk mendeteksi benda-benda di kejauhan. Sistem
radar secara prinsip terdiri atas pemancar gelombang dan penerima gelombang.
Pemancar gelombang memancarkan gelombang mikro ke arah tertentu. Jika
gelombang mikro mengenai objek keras, terutama logam, gelombang radar akan
terpantul. Pantulan gelombang mikro itu akan terdeteksi oleh penerima
gelombang pada sistem radar. Dengan mengukur selang waktu antara pemancaran
gelombang dan diterimanya gelombang pantulan, jarak antara sistem radar dan
objek yang terdeteksi bisa diketahui (Purwoko dan Fendi, 2009: 274).
Selain bidang militer, radar dapat diterapkan pada sistem navigasi udara,
sistem deteksi suara, dan bahkan bidang olahraga. Dalam sistem navigasi udara,
radar digunakan untuk mengatur jalur lintas pesawat agar tidak bertabrakan.
Dalam sistem deteksi cuaca, radar digunakan untuk mendeteksi kumpulan awan
atau badai di kejauhan. Dalam bidang olahraga, radar digunakan untuk
menghitung kecepatan bola servis seorang pemain tenis lapangan (Purwoko dan
Fendi, 2009: 276).
Selain dalam sistem radar, gelombang mikro banyak digunakan dalam
telekomunikasi, misalnya dalam sistem komunikasi seluler (ponsel atau HP).
Gelombang mikro memiliki efek panas sehingga dengan alasan keselamatan,
dipasanglah larangan mengaktifkan telepon seluler di stasiun pompa bensin
(Purwoko dan Fendi, 2009: 276).
Para ilmuwan akhirnya berhasil mengoptimalkan efek panas yang
dimiliki gelombang mikro untuk menciptakan peralatan masak yang kita kenal
sebagai oven microwave (Purwoko dan Fendi, 2009: 276).
Gambar 4. Microwave
Ketiga, sinar inframerah mampu menembus kabut dan awan tebal. Oleh
karena itu, sinar inframerah dapat digunakan untuk memotret atau melihat benda
yang letaknya jauh dan tertutup kabut atau awan. Inframerah banyak digunakan di
bidang militer untuk mempertinggi akurasi tembakan dan untuk melacak objek
berdasarkan panas yang dipancarkan objek itu (Purwoko dan Fendi, 2009: 276).
Di bidang astronomi sinar inframerah sangat membantu dalam
pemotretan objek-objek yang terhalang oleh awan dan kabut. Di bidang riset dan
sains, sinar inframerah dapat digunakan untuk mempelajari struktur molekul
menggunakan teknik spektroskopi (Purwoko dan Fendi, 2009: 276).
Sinar inframerah juga digunakan dalam komunikasi data nirkabel
(wireless) jarak pendek, misalnya untuk mengkopi data dari satu telepon seluler
ke telepon seluler lain, atau dari telepon seluler ke komputer dan sebaliknya
(Purwoko dan Fendi, 2009: 276).
Keempat, sinar tampak atau cahaya digunakan sebagai penerangan
ketika di malam hari atau di tempat yang gelap. Selain sebagai penerangan, sinar
tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan, rumah sakit, industri, dan
telekomunikasi (Saripudin, 2009: 162).
Dalam kehidupan sehari-hari, cahaya tampak biasa digunakan sebagai
hiasan panggung pertunjukan. Tata lampu dengan warna-warni cahaya dapat
memberikan kesan meriah. Cahaya tampak juga digunakan dalam sistem
komunikasi serta optik (Purwoko dan Fendi, 2009: 278).
Kelima, sinar ultraviolet memiliki energi kimia yang cukup besar
sehingga mampu memedarkan zat fluoresensi dan mampu membunuh kuman.
Sinar ultraviolet berbahaya bagi kesehatan. Paparan sinar ultraviolet dalam waktu
lama dapat merusak kulit dan bahkan dapat menyebabkan kanker kulit (Purwoko
dan Fendi, 2009: 278).
Sebenarnya pada sinar matahari terkandung pula sinar ultraviolet.
Namun, intensitas sinar ultraviolet yang sampai ke bumi tidak terlalu
membahayakan karena sebagian besar sudah diredam oleh lapisan ozon (O 3) di
atmosfer (Purwoko dan Fendi, 2009: 278).
Dalam kehidupan sehari-hari, pemanfaatan sinar ultraviolet dapat kita
lihat pada peralatan deteksi uang palsu. Alat ini sekarang merupakan perangkat
standar di bank atau toko swalayan (Purwoko dan Fendi, 2009: 278).
Keenam, sinar-X memiliki daya tembus yang kuat. Sinar-X banyak
digunakan dalam bidang kedokteran dan industri (Kamajaya, 2007: 303). Sinar-X
dapat menembus kertas dan kulit manusia, tetapi tidak dapat menembus logam
dan tulang sehingga dapat digunakan untuk memotret susunan tulang dan keadaan
organ dalam tubuh manusia tanpa melakukan pembedahan (Purwoko dan Fendi,
2009: 278). Sinar-X keras digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanker. Kaedah
ini dikenal sebagai radioterapi (Hidayati, 2013).
Ketujuh, daya tembus sinar gamma sangat besar. Sinar gamma dapat
menembus logam sampai beberapa cm. Sinar itu dihasilkan oleh atom-atom yang
tidak stabil dari unsur radioaktif. Sinar gamma dapat digunakan untuk sterilisasi
alat-alat kedokteran (Purwoko dan Fendi, 2009: 278).
Perbedaan antara sinar-X dan sinar gamma terletak pada asal
terbentuknya. Sinar-X muncul akibat aktivitas elektron atom, sedangkan sinar
gamma muncul akibat aktivitas nuklir (Purwoko dan Fendi, 2009: 278).
Keberadaan sinar gamma dapat dideteksi menggunakan detektor. Sinar
gamma dapat mengakibatkan gangguan kesehatan pada manusia. Manusia yang
berada di daerah dengan paparan sinar gamma harus mengenakan pakaian
pelindung (Purwoko dan Fendi, 2009: 280).
D. Dampak Penerapan Gelombang Elektromagnetik dalam Kehidupan Sehari-hari
Hipotesis Maxwell yang menyatakan bahwa semua spektrum gelombang
elektromagnetik dapat merambat dengan kecepatan sama telah memberikan pengaruh
yang begitu besar dalam kehidupan sehari-hari. Adanya spektrum gelombang
elektromagnetik dengan karakteristik yang berbeda memungkinkan penerapannya
pada berbagai bidang. Para ilmuwan telah menemukan banyak sekali penerapan
spektrum gelombang elektromagnetik seperti yang telah dijelaskan.
Penerapan spektrum gelombang elektromagnetik mencakup semua bidang
kehidupan. Bidang yang paling banyak memanfaatkan gelombang elektromagnetik
adalah teknologi. Seluruh spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi
terkecil hingga frekuensi terbesar dapat dimanfaatkan dalam bidang teknologi.
Penerapan spektrum gelombang elektromagnetik dalam kehidupan
memberikan dampak yang beragam. Radio dan televisi tidak akan pernah ada tanpa
adanya gelombang radio. Sehingga dapat dikatakan bahwa gelombang radio
merupakan hal pokok dasar dalam kemajuan informasi. Begitu pula dalam bidang
yang lain. Penemuan sinar-X oleh Rontgent tidak hanya berdampak dalam bidang
kedokteran, tetapi juga berdampak baik terhadap efisiensi waktu.
Penerapan gelombang elektromagnetik sangat mempengaruhi kehidupan
sehari-hari. Hal tersebut dapat diketahui dari berbagai dampak yang terjadi. Dampakdampak tersebut dapat berupa dampak positif maupun dampak negatif. Beberapa
dampak positif dari pemanfaatan spektrum gelombang elektromagnetik yaitu,
pertama, komunikasi menjadi lebih mudah. Adanya telepon genggam sebagai hasil
pemanfaatan dari gelombang mikro merupakan salah satu indikatornya. Komunikasi
yang dulunya menggunakan surat, wesel, fax, dan lainnya yang cenderung
membutuhkan waktu lama, kini cukup dengan telepon genggam hanya membutuhkan
waktu sekian detik saja.
Kedua, arus informasi lebih cepat. Hal ini merupakan dampak dari
pemanfaatan gelombang radio. Seperti halnya pada komunikasi, yang dulunya
membutuhkan waktu lama dengan informasi melalui surat kabar, sekarang ini menjadi
lebih cepat dengan adanya radio dan televisi.
Ketiga, menambah wawasan atau pengetahuan astronomi. Melalui
pemanfaatan sinar inframerah untuk memotret benda-benda angkasa, memberikan
kesempatan bagi setiap manusia untuk ikut melihat benda-benda di luar angkasa tanpa
harus pergi ke luar angkasa.
Keempat, mempermudah aktivitas di malam hari. Lampu-lampu yang
merupakan pemanfaatan sinar tampak membuat kita semakin mudah melakukan
aktivitas di malam hari. Seperti belajar contohnya, yang sangat membutuhkan
lingkungan kondusif agar dapat dilakukan dengan maksimal.
Kelima, bermanfaat bagi pelaku bisnis. Sinar ultraviolet yang diaplikasikan
pada detektor uang palsu memberikan manfaat bagi pelaku bisnis. Misalnya pemilik
toko, swalayan, maupun bank. Mereka tidak akan tertipu dengan adanya uang palsu
karena sebelum transaksi dapat melakukan pengecekan dengan detektor uang palsu.
Meskipun keberadaan detektor ini tidak dapat mencegah proses pemalsuan uang dan
peredarannya oleh orang-orang yang tidak bertanggung jawab.
Keenam, mempermudah pengobatan dalam bidang
kedokteran.
Pemanfaatan sinar-X untuk melihat tulang yang patah akan memudahkannya dalam
pengobatan. Begitu pula ketika memanfaatkan sinar-X untuk membunuh sel-sel
kanker. Selain sinar-X, sinar gamma juga dapat membantu dalam bidang kedokteran.
Adanya sinar gamma mempermudah dalam membersihkan atau mensterilkan alat-alat
kedokteran.
Selain dampak-dampak positif di atas, terdapat pula dampak negatif.
Dampak negatif yang paling berbahaya berkaitan dengan kesehatan manusia akibat
paparan sinar gamma dan sinar-X, serta radiasi sinar ultraviolet dari matahari. Paparan
sinar gamma dapat membunuh sel-sel dalam tubuh yang masih berfungsi dengan baik.
Begitu pula sinar ultraviolet yang dapat menyebabkan kanker kulit. Ketiga sinar yang
cukup berbahaya ini perlu kita waspadai. Hal ini mengingat dampak yang akan terjadi
pada kesehatan tubuh jika tubuh terkena paparan sinar-sinar tersebut.
E. Kesimpulan
Gelombang elektromagnetik terdiri atas medan magnetik dan medan listrik
yang berubah secara periodik dan serempak dengan arah tegak lurus satu sama lain.
Masing-masing medan tegak lurus arah rambat gelombang.
Sifat-sifat gelombang elektromagnetik yaitu dapat merambat di ruang
hampa, merupakan gelombang transversal, dapat mengalami pemantulan (refleksi),
dapat mengalami pembiasan (refraksi), dapat mengalami interferensi, dapat
mengalami lenturan (difraksi), dapat mengalami polarisasi, dan arah perambatannya
tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnetik.
Spektrum gelombang elektromagnetik merupakan kelompok gelombang
elektromagnetik yang berbeda-beda panjang gelombang dan frekuensinya. Urutan
spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi terkecil hingga frekuensi terbesar
adalah gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, cahaya tampak, sinar
ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma.
Pemanfaatan spektrum gelombang elektromagnetik dalam kehidupan
sehari-hari meliputi berbagai bidang. Bidang-bidang tersebut yaitu teknologi,
kedokteran, industri, komunikasi, seni, astronomi, dan sains fisika. Pemanfaatan
spektrum gelombang elektronika ini memiliki dampak positif dan negatif. Dampak
positifnya yaitu komunikasi menjadi lebih mudah, arus informasi lebih cepat,
menambah wawasan atau pengetahuan astronomi, mempermudah aktivitas di malam
hari, bermanfaat bagi pelaku bisnis, dan mempermudah pengobatan dalam bidang
kedokteran. Sedangakan untuk dampak negatif dari pemanfaatan spektrum gelombang
elektromagnetik ini yang paling utama adalah pada kesehatan manusia. Hal tersebut
merupakan akibat dari radiasi sinar gamma, sinar-X, dan sinar ultraviolet yang dapat
membunuh sel-sel tubuh yang masih hidup serta menyebabkan kanker kulit.
DAFTAR PUSTAKA
Aline. 2010. Gelombang Elektromagnetik dan Penerapannya Dalam Kehidupan.
(http://alineliyani.blogspot.com/2010/01/gelombang-elektromagnetik-dan.html, diakses
6 Mei 2014).
Hidayati, Rani. 2013. Pemanfaatan Spektrum Gelombang Elektronika Dalam Kehidupan
Sehari-hari. (
http://ranihdyt.blogspot.com/2013/06/manfaat-gelombang
elektromagnetik-dalam_3.html, diakses tanggal 6 Mei 2014).
Indrajit, Dudi. 2007. Mudah dan Aktif Belajar Fisika Untuk Kelas X Sekolah Menengah
Atas/Madrasah Aliyah. Bandung: Setia Purna Inves.
Kamajaya. 2007. Cerdas Belajar Fisika Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas/Madrasah
Aliyah. Bandung: Grafindo Media Pratama.
Purwoko dan Fendi. 2009. Physics for Senior High School Year X (Bilingual). Jakarta:
Yudhistira.
Ruwanto, Bambang. 2007. Asas-Asas Fisika 1b. Jakarta: Yudhistira.
Saripudin, Aip, dkk. 2009. Praktis Belajar Fisika. Jakarta: Visindo Media Pratama.
Taranggono dan Subagya. 2004. Sains Fisika 1a. Jakarta: Bumi Aksara.
Young dan Freedman. 2003. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid Dua. Jakarta: Erlangga.