Sejarah, Konsep, Sifat, Pemanfaatan dan Dampak dari Gelombang Elektromagnetik (GEM)

Yuk teman-teman kita kenal lebih dekat dengan GEM (Gelombang Elektromagnetik)!!

                                                                                                                                           

Halo! Apa kamu pernah mendengarkan radio? Biasanya radio akan menyiarkan berita dan lagu di sela siarannya, teman-teman tau gak? Sebenarnya radio ini merupakan salah satu penerapan dari GEM yang akan kita bahas, ini artinya tanpa kita sadari dalam kehearian  kita ternyata sedekat itu dengan  GEM. 

Sejarah Gelombang Elektromagnetik (GEM)

Awal Mula dan Perkembangan Teori

    Sebelum Abad ke-19, Manusia hanya mengenal cahaya sebagai satu-satunya bentuk gelombang yang terlihat. Kemudian William Herschel (1800)  Menemukan adanya radiasi inframerah, sebuah bentuk gelombang elektromagnetik yang tidak terlihat namun membawa energi panas. Ia mengamati bahwa suhu termometer meningkat lebih tinggi saat ditempatkan di belakang bagian merah spektrum matahari, yang mengindikasikan adanya radiasi yang tidak terlihat namun membawa energi panas. 

Pada tahun 1860-an  seorang fisikawan Skotlandia James Clerk Maxwell dikenal sebagai Bapak Teori Elektromagnetik
yang memberikan kontribusi luar biasa bagi pemahaman tentang listrik, magnet, dan cahaya.  Maxwell merumuskan serangkaian empat persamaan matematika yang menggambarkan perilaku medan listrik dan magnet. Persamaan ini dianggap sebagai dasar elektromagnetisme klasik dan memiliki dampak yang mendalam pada pemahaman kita tentang alam semesta.

• Gelombang Elektromagnetik : Dengan menggunakan persamaannya, Maxwell meramalkan keberadaan gelombang elektromagnetik yang bergerak melalui ruang dengan kecepatan cahaya. Prediksi ini kemudian dikonfirmasi oleh eksperimen Heinrich Hertz pada akhir tahun 1880-an.
• Teori Cahaya Terpadu : Maxwell menunjukkan bahwa cahaya adalah bentuk gelombang elektromagnetik, yang menyatukan medan optik dan elektromagnetisme. Penyatuan ini memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang sifat cahaya dan sifat-sifatnya.

• Heinrich Hertz (1887): Secara eksperimental berhasil menghasilkan dan mendeteksi gelombang radio, yang merupakan salah satu jenis gelombang elektromagnetik. Penemuan ini mengkonfirmasi teori Maxwell.

Konsep gelombang elektromagnetik 

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang tidak membutuhkan medium dalam perambatannya. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang melalui beberapa karakter seperti panjang gelombang, amplitudo, frekuensi, dan kecepatan. Energi elektromagnetik dipancarkan atau dilepaskan pada level yang berbeda. 

Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, maka semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan akan tetapi semakin tinggi frekuensinya.

Sifat Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik memiliki sifat sebagai berikut:

1. Tidak memerlukan medium (media rambat)

2.  Gelombang elektromagnetik dapat merambat di ruang hampa.

3. Kecepatan cahaya: Gelombang elektromagnetik bergerak dengan kecepatan cahaya (sekitar 300.000 km/detik di ruang hampa).

4.  Frekuensi dan panjang gelombang: Gelombang elektromagnetik memiliki rentang frekuensi dan panjang gelombang yang luas, dari gelombang radio (frekuensi rendah, panjang gelombang panjang) hingga sinar gamma (frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek).

5.  Energi tergantung frekuensi: Semakin tinggi frekuensi, semakin besar energinya.

6.  Refleksi, refraksi, dan difraksi: Gelombang elektromagnetik dapat dipantulkan (refleksi), dibiaskan (refraksi), dan mengalami pembelokan (difraksi).

Sifat-sifat lainnya yang membedakan gelombang elektromagnetik dengan yang lainnya ialah gelombang elektromagnetik dapat membawa energi dari satu tempat ke tempat lain, dan juga memiliki kecepatan konstan di ruang hampa, yaitu sebesar 3 × 108 m/s. 

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum gelombang elektromagnetik dengan urutan dari panjang gelombang terbesar atau frekuensi terkecil ke panjang gelombang terkecil atau frekuensi terbesar terbagi menjadi 7 macam gelombang, yakni:

1. Gelombang radio : dimanfaatkan untuk mentransmisikan sinyal pada jarak yang sangat jauh.

2. Gelombang mikro: ketika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut.

3. Sinar inframerah : sinar inframerah tidak dapat terlihat tetapi dapat terdeteksi diatas spektrum cahaya merah yang dipakai untuk memindahkan energi yang tidak terlalu besar. 

4. Cahaya tampak: memiliki spektrum elektromagnetik yang bisa dideteksi oleh mata manusia. 

5. Sinar ultraviolet: sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet adalah matahari.

6. Sinar X : Sinar ini memiliki nama lain yakni sinar rontgen. Merupakan salah satu bentuk dari radiasi elektromedik

7. Sinar gamma : memiliki frekuensi paling tinggi dan daya tembus paling besar dari semua sinar yang ada di alam semesta.

Pemanfaatan Gelombang Elektromagnetik

1. Gelombang Radio

   Beberapa benda yang memanfaatkan gelombang radio adalah seperti televisi, radio, telepon dan radar. Gelombang elektromagnetik ini pertama kali ditemukan oleh oleh Heinrich Hertz serta digunakan oleh Marconi sebagai media komunikasi.

2. Gelombang Mikro

   Gelombang mikro atau microwaves dapat dihasilkan oleh tabung klystron yang mana memiliki fungsi sebagai penghantar energi panas. Frekuensi gelombang elektromagnetik pada gelombang mikro terbilang cukup tinggi yaitu sekitar atas 3 ghz (3×109 Hz).

   Jika gelombang mikro diserap oleh sebua benda, molekul dan atom maka benda tersebut akan bergetar hingga memunculkan efek panas. Lalu jika ada makanan yang menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan tersebut dapat panas dan masak dalam waktu yang relatif singkat, proses inilah yang digunakan pada oven microwave.

   Gelombang mikro juga bisa dimanfaatkan pada radar atau Radio Detection and Ranging. Radar dapat digunakan untuk mencari sekaligus menentukan jejak suatu benda dengan memanfaatkan gelombang mikro.

3. Inframerah

   Inframerah adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak. Meski begitu ternyata panjang gelombang inframerah lebih pendek daripada gelombang radio.

   Jangkauan panjang dari panjang gelombang inframerah berkisar antara 1000 nm hingga 1 mm. Sinar inframerah dihasilkan oleh elektron yang ada pada molekul bergetar dan kemungkinan akan terurai menjadi beberapa bagian molekul yang berbeda-beda karena benda tersebut dipanaskan. Energi yang dilepaskan oleh atom dan molekul yang bergetar tersebut akan dalam bentuk radiasi inframerah.

4. Cahaya Tampak

   gelombang tampak memang bisa dilihat secara langsung oleh indra penglihatan manusia. Gelombang tampak terdiri dari tujuh warna. Dimana jika diurutkan dari frekuensi yang paling besar adalah dimulai dari merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

   Sedangkan untuk panjang gelombang setiap cahaya tersebut adalah sebagai berikut ini.

   • Merah memiliki panjang glombang antara 620 hingga 780 nm.
   • Jingga memiliki panjang gelombang antara 590 hingga 620 nm
   • Kuning memiliki panjang gelombang antara 570 hingga 590 nm
   • Hijau memiliki panjang gelombang antara 490 hingga 570 nm
   • Biru memiliki panjang gelombang antara 450 hingga 490 nm
   • Nila memiliki panjang gelombang antara 420 hingga 450 nm
   • Ungu memiliki panjang gelombang antara 380 hingga 420 nm

5. Sinar Ultraviolet

   Matahari merupakan sumber utama cahaya yang bisa memancarkan sinar ultraviolet ke permukaan bumi. Sinar ultraviolet juga bisa dihasilkan oleh transisi elektron yang ada di dalam orbit atom, busur karbon serta lampu mercury.

   Sinar ultraviolet sebenarnya merupakan bagian dari spektrum warna. Akan tetapi indra penglihatan manusia tak mampu melihat sinar ultraviolet. Selain itu sinar ultraviolet juga memiliki panjang gelombang yang begitu pendek jika dibandingkan dengan warna lainya. 

   Pada kadar rendah, sinar ultraviolet bisa memberikan bantuan dalam proses pembentukan vitamin D. Akan tetapi pada kadar tinggi, sinar ultraviolet mampu menimbulkan penyakit kanker kulit.

   Perlu diketahui juga jika sinar ultraviolet berada pada panjang gelombang antara 3 nm hingga 380 nm. Saat ini keberadaan sinar ultraviolet banyak dimanfaatkan untuk lampu UV serta untuk operasi mata lasik.

6.  Sinar-X

   sinar X yang memiliki daya tembus sangat besar. Bahkan lebih besar daripada sinar ultraviolet. Panjang gelombang sinar X terbilang cukup pendek, namun memiliki frekuensi yang begitu tinggi.

   Karena memiliki daya tembus yang luas biasa, sinar X bisa menembus struktur lunak seperti daging dan kayu, buku tebal hingga pelat aluminium setebal 1 cm. Namun sinar X tak mampu struktur padat seperti tulang.

   Dengan adanya kemampuan sinar X yang bisa menembus daging, maka tak heran jika sinar X kerap dimanfaatkan untuk teknologi rontgen yang bisa menampakkan struktur tulang atau rangka pada layar film. Bahkan sinar X juga dimanfaatkan untuk melacak atau melihat isi tas penumpang di bandara.

7. Sinar Gamma

   Gelombang sinar gamma dapat ditulis dengan nama sinar Y. Dimana gelombang sinar gamma bisa disebut sebagai gelombang elektromagnetik yang paling kuat diantara gelombang elektromagnetik lainnya.

   Panjang gelombang pada sinar gamma adalah berkisar antara 0,0003 hingga 0,03 nm atau bisa juga ditulis sebagai 0,3 pm hingga 30 pm. Dimana 1 poko meter (pm) adal;ah 10 hingga 12 meter.

Dampak Negatif Penggunaan Gelombang Elektromagnetik 

Friend's, meskipun teknologi yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik telah membawa banyak manfaat bagi kehidupan kita, namun paparan berlebihan terhadap radiasi elektromagnetik dapat menimbulkan sejumlah risiko kesehatan.

Beberapa potensi dampak negatif yang sering dikaitkan dengan paparan gelombang elektromagnetik antara lain:

• Dampak pada kesehatan:

  • Kanker : Beberapa penelitian menunjukkan kemungkinan peningkatan risiko beberapa jenis kanker, seperti tumor otak, akibat paparan radiasi elektromagnetik dalam jangka panjang dan intensitas tinggi. Namun, masih diperlukan penelitian lebih lanjut untuk memastikan hubungan sebab-akibat yang kuat.
  • Gangguan sistem saraf : Paparan radiasi elektromagnetik dapat mengganggu fungsi sistem saraf, menyebabkan gejala seperti sakit kepala, pusing, kelelahan, gangguan tidur, dan masalah konsentrasi.
  • Gangguan reproduksi : Beberapa penelitian menunjukkan potensi dampak negatif radiasi elektromagnetik terhadap kesuburan dan perkembangan janin.
  • Kerusakan DNA : Radiasi elektromagnetik dapat merusak DNA, yang dapat meningkatkan risiko terjadinya mutasi genetik.

• Dampak lingkungan:

  • Gangguan pada ekosistem : Radiasi elektromagnetik dapat mengganggu migrasi hewan dan komunikasi antar hewan.
  • Pencemaran lingkungan : Limbah elektronik yang mengandung komponen yang menghasilkan radiasi elektromagnetik dapat mencemari lingkungan jika tidak dikelola dengan baik

'Gelombang elektromagnetik telah menjadi bagian tak terpisahkan dari kehidupan modern. Kemampuannya untuk membawa informasi dan energi telah merevolusi berbagai sektor, dari komunikasi hingga kedokteran. Namun, pemanfaatan teknologi ini juga menimbulkan tantangan, seperti potensi dampak negatif terhadap kesehatan dan lingkungan. 

Untuk itu, perlu adanya keseimbangan antara pemanfaatan teknologi dan perlindungan terhadap manusia dan lingkungan. Melalui penelitian yang terus-menerus dan penerapan regulasi yang tepat, kita dapat memastikan bahwa gelombang elektromagnetik terus memberikan manfaat bagi kehidupan manusia tanpa mengorbankan aspek-aspek lain yang penting.' 

Semoga dapat bermanfaat apa yang kami tulis, sekian.

Penulis : Kelompok 6B