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.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz. Gelombang elektromagnetik termsuk gelombang transversal.
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.
Gelombang elektromagnetik
Yang termasuk gelombang elektromagnetik
Gelombang Panjang gelombang λ
gelombang radio 1 mm-10.000 km
infra merah 0,001-1 mm
cahaya tampak 400-720 nm
ultra violet 10-400nm
sinar X 0,01-10 nm
sinar gamma 0,0001-0,1 nm
Sinar kosmis tidak termasuk gelombang elektromagnetik; panjang gelombang lebih kecil dari 0,0001 nm.
Sinar dengan panjang gelombang besar, yaitu gelombang radio dan infra merah, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih rendah. Sinar dengan panjang gelombang kecil, ultra violet, sinar x atau sinar rontgen, dan sinar gamma, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih tinggi.
Spektrum elektromagnetik
Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan (lihat juga tabel dan awalan SI):
o Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz
o Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz
o Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 μeVm
Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (λ ≥ 0,5 mm). Istilah "spektrum optik" juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 - 700 nm)
Referensi
^ Léna, Pierre; François Lebrun, François Mignard (1998). Observational Astrophysics. Springer-Verlag. ISBN 3-540-63482-7.Spektrum elektromagnetik
Gelombang radio | Gelombang mikro | Inframerah | Spektrum optik | Ultraungu | Sinar-X | Sinar gamma
Terlihat: Merah | Jingga | Kuning | Hijau | Biru | Nila | Ungu
Medan elektromagnetik
Dalam fisika elektromagnetisme, sebuah medan elektromagnetik adalah sebuah medan terdiri dari dua medan vektor yang berhubungan: medan listrik dan medan magnet. Ketika dibilang medan elektromagnetik, medan tersebut dibayangkan mencakup seluruh ruang; biasanya medan elektromagnetik hanya terbatas di sebuah daerah kecil di sekitar objek dalam ruang.
Vektor (E dan B) yang merupakan karakter medan masing-masing memiliki sebuah nilai yang didefinisikan pada setiap titik ruang dan waktu. Bila hanya medan listrik (E) bukan nol, dan konstan dalam waktu, medan ini dikatak sebuah medan elektrostatik. E dan B (medan magnet) dihubungkan dengan persamaan Maxwell.
Medan elektromagnetik dapat dijelaskan dengan sebuah dasar kuantum oleh elektrodinamika kuantum.
Diamagnetik
Diamagnetisme adalah sifat suatu benda untuk menciptakan suatu medan magnet ketika dikenai medan magnet. Sifat ini menyebabkan efek tolak menolak. Diamagnetik adalah salah satu bentuk magnet yang cukup lemah, dengan pengecualian superkonduktor yang memiliki kekuatan magnet yang kuat. 1 Sifat
Sifat diamagnetik material
Semua material menunjukkan peristiwa diamagnetik ketika berada dalam medan magnet. Oleh karena itu, diamagnetik adalah peristiwa yang umum terjadi karena pasangan elektron, termasuk elektron inti di atom, selalu menghasilkan peristiwa diamagnetik yang lemah. Namun demikian, kekuatan magnet material diamagnetik jauh lebih lemah dibandingkan kekuatan magnet material feromagnetik ataupun paramagnetik. Material yang disebut diamagnetik umumnya berupa benda yang disebut 'non-magnetik', termasuk di antaranya air, kayu, senyawa organik seperti minyak bumi dan beberapa jenis plastik, serta beberapa logam seperti tembaga, merkuri, emas dan bismut. Superkonduktor adalah contoh diamagnetik sempurna.
Sejarah
Pada tahun 1778 S. J. Bergman menjadi orang pertama yang berhasil mengamati bahwa bismut dan antimoni ditolak oleh medan magnet. Namun demikian, istilah "diamagnetik" diusulkan oleh Michael Faraday pada bulan September 1845, ketika ia menyadari bahwa semua material di alam memiliki sifat diamagnetik.
Sifat diamagnetik material
Material Diamagnetism χm=Km-1 (x 10-5)
Bismut -16.6[1]
Karbon (berlian) -2.1[1]
Karbon (grafit) -1.6[1]
Tembaga -1.0[1]
Timba l -1.8[1]
Mercuri -2.9[1]
Perak -2.6[1]
Air -0.91[1]
Ferrimagnetisme
Paramagnetisme adalah suatu bentuk magnetisme yang hanya terjadi karena adanya medan magnet eksternal. Material paramagnetik tertarik oleh medan magnet, dan karenanya memiliki permeabilitas magnetis relatif lebih besar dari satu (atau, dengan kata lain, suseptibilitas magnetik positif). Meskipun demikian, tidak seperti ferromagnet yang juga tertarik oleh medan magnet, paramagnet tidak mempertahankan magnetismenya sewaktu medan magnet eksternal tak lagi diterapkan.
Konsep Gelombang Elektromagnetis
Konsep yang bisa menjelaskan fenomena ini adalah konsep gelombang elektromagnetik. Dan, konsep gelombang elektromagnetik ternyata sangat luas tidak hanya berkaitan dengan TV atau ponsel saja, melainkan banyak aplikasi lain yang bisa sering kita temukan sehari-hari di sekitar kita. Aplikasi tersebut meliputi microwave, radio, radar, atau sinar-x.
Sebagaimana yang telah dibahas sebelumnya bahwa ada dua hukum dasar yang menghubungkan gejala kelistrikan dan kemagnetan.
Pertama, arus listrik dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Ini dikenal sebagai gejala induksi magnet. Peletak dasar konsep ini adalah Oersted yang telah menemukan gejala ini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh Ampere. Gejala induksi magnet dikenal sebagai Hukum Ampere.
Michael Faraday, penemu induksi elektromagnetik
Kedua, medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan (menginduksi) medan listrik dalam bentuk arus listrik. Gejala ini dikenal sebagai gejala induksi elektromagnet. Konsep induksi elektromagnet ditemukan secara eksperimen oleh Michael Faraday dan dirumuskan secara lengkap oleh Joseph Henry. Hukum induksi elektromagnet sendiri kemudian dikenal sebagai Hukum Faraday-Henry.
Dari kedua prinsip dasar listrik magnet di atas dan dengan mempertimbangkan konsep simetri yang berlaku dalam hukum alam, James Clerk Maxwell mengajukan suatu usulan. Usulan yang dikemukakan Maxwell, yaitu bahwa jika medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan listrik maka hal sebaliknya boleh jadi dapat terjadi. Dengan demikian Maxwell mengusulkan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet. Usulan Maxwell ini kemudian menjadi hukum ketiga yang menghubungkan antara kelistrikan dan kemagnetan.
James Clerk Maxwell peletak dasar teori gelombang elektromagnetik
Jadi, prinsip ketiga adalah medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan magnet. Prinsip ketiga ini yang dikemukakan oleh Maxwell pada dasarnya merupakan pengembangan dari rumusan hukum Ampere. Oleh karena itu, prinsip ini dikenal dengan nama Hukum Ampere-Maxwell.
Dari ketiga prinsip dasar kelistrikan dan kemagnetan di atas, Maxwell melihat adanya suatu pola dasar. Medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat membangkitkan medan listrik yang juga berubah-ubah terhadap waktu, dan medan listrik yang berubah terhadap waktu juga dapat menghasilkan medan magnet. Jika proses ini berlangsung secara kontinu maka akan dihasilkan medan magnet dan medan listrik secara kontinu. Jika medan magnet dan medan listrik ini secara serempak merambat (menyebar) di dalam ruang ke segala arah maka ini merupakan gejala gelombang. Gelombang semacam ini disebut gelombang elektromagnetik karena terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang merambat dalam ruang.
Pada mulanya gelombang elektromagnetik masih berupa ramalan dari Maxwell yang dengan intuisinya mampu melihat adanya pola dasar dalam kelistrikan dan kemagnetan, sebagaimana telah dibahas di atas. Kenyataan ini menjadikan J C Maxwell dianggap sebagai penemu dan perumus dasar-dasar gelombang elektromagnetik.
Teori Maxwell tentang listrik dan magnet meramalkan adanya gelombang elektromgnetik
Ramalan Maxwell tentang gelombang elektromagnetik ternyata benar-benar terbukti. Adalah Heinrich Hertz yang membuktikan adanya gelombang elektromagnetik melalui eksperimennya. Eksperimen Hertz sendiri berupa pembangkitan gelombang elektromagnetik dari sebuah dipol listrik (dua kutub bermuatan listrik dengan muatan yang berbeda, positif dan negatif yang berdekatan) sebagai pemancar dan dipol listrik lain sebagai penerima. Antena pemancar dan penerima yang ada saat ini menggunakan prinsip seperti ini.
diagram skematik eksperimen Hertz
Melalui eksperimennya ini Hertz berhasil membangkitkan gelombang elektromagnetik dan terdeteksi oleh bagian penerimanya. Eksperimen ini berhasil membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik yang awalnya hanya berupa rumusan teoritis dari Maxwell, benar-benar ada sekaligus mengukuhkan teori Maxwell tentang gelombang elektromagnetik.
Magnetisme
Dalam fisika, magnetisme adalah salah satu fenomena dimana material mengeluarkan gaya menarik atau menolak pada material lainnya. Beberapa material yang memiliki sifat magnet adalah besi, dan beberapa baja, dan mineral lodestone; namun, seluruh material pasti terpengaruh walaupun sedikit saja oleh kehadiran medan magnet, meskipun dalam kebanyakan kasus pengaruhnya sangat kecil untuk dideteksi tanpa alat khusus.
Gaya magnet adalah gaya dasar yang terjadi karena gerakan muatan listrik. Persamaan Maxwell menjelaskan awal dan sifat dari medan yang mengatur gaya-gaya tersebut (lihat hukum Biot-Savart). Oleh karena itu, magnetisme terlihat ketika partikel bermuatan dalam gerak. Ini dapat terjadi baik dari gerakan elektron dalam sebuah arus litrik, menghasilkan "elektromagnetisme", atau dari gerakan orbital mekanika-kuantum (tidak ada gerakan orbital elektron sekitar nukleus seperti planet sekitar matahari, tetapi ada "kecepatan elektron efektiv") dan spin dari elektron, menghasilkan apa yang dikenal sebagai "magnet permanent
Partikel bermuatan dalam sebuah medan magnet
Ketika sebuah partikel bermuatan bergerak melalui sebuah medan magnet B, dia merasakan sebuah gaya F diberikan oleh perkalian silang:
di mana:
adalah muatan listrik dari partikel tersebut
adalah vektor kecepatan partikel
adalah medan magnet
Karena ini adalah sebuah perkalian silang, gaya ini tegak lurus terhadap gerakan partikel dan medan magnet. Berikut, gaya magnetik tidak bekerja pada partikel; dia dapat mengganti arah gerakan partikel, tetapi tidak dapat menyebabkan dia untuk menambah atau mengurangi kecepatan.
siip keren
BalasHapusterimakasih, nama penulisnya siapa ya
BalasHapus