Konsep Gelombang Elektromagnetik, Spektrum, & Sifatnya

Gelombang elektromagnetik adalah jenis gelombang yang unik, karena tidak membutuhkan media rambatan untuk bergerak atau mengalami radiasi. Tapi sebenarnya, apa itu gelombang elektromagnetik? Bagaimana sifat dan spektrum gelombang elektromagnetik itu? Simak bahasan lengkapnya di sini ya, sahabat Literasi!

Apa Itu Gelombang Elektromagnetik?

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tercipta sebagai hasil dari adanya  getaran komponen medan listrik dan medan magnet (electromagnetic). Dikarenakan dalam perambatannya tidak memerlukan medium perantara, maka gelombang ini disebut juga dengan radiasi elektromagnetik.

Gelombang elektromagnetik berosilasi secara tegak lurus (termasuk dalam gelombang transversal) dan sefase satu sama lain. Sefase adalah suatu keadaan dimana gelombang memiliki titik awal yang sama (misalnya puncak) dari masing masing siklusnya.

Energi dan Momentum

Gelombang elektromagnetik memiliki energi dan momentum yang keduanya berkaitan dengan panjang gelombang (ƛ) dan frekuensi (f). 

Radiasi elektromagnetik pada dasarnya dapat dideskripsikan sebagai aliran foton. Foton ini tidak memiliki massa, tetapi memiliki energi.

Max Planck mengemukakan teori “benda hitam” (radiator termal) dan bentuk lain dari radiasi gelombang elektromagnetik ada bukan sebagai spektra, namun diskrit, bentuk “terkuantisasi”. Dengan kata lain, hanya ada energi tertentu yang dapat dimiliki gelombang elektromagnetik. Planck mengembangkan apa yang kita kenal sebagai “konstanta Planck” (sama dengan 6,626 x 10^-34 J.s).

Energi (E) foton dapat dikaitkan dengan frekuensinya dengan konstanta Planck (h).

 E=hf=hc
 Dengan:
 E = energi foton (J)
 h = konstanta Planck (6,626 x 10-34 J.s)
 f = frekuensi (Hz)
 c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s)
 = panjang gelombang (m) 

Rasio kecepatan cahaya (c) dan panjang gelombang () dapat diganti dengan f untuk memberikan persamaan yang sama dengan energi dalam istilah yang berbeda. 

Momentum secara klasik didefinisikan sebagai hasil dari massa dan kecepatan sehingga mungkin tampak tidak relevan dengan pembahasan tentang gelombang elektromagnetik yang tidak bermassa dan terdiri dari dua gelombang.

Namun, Einstein membuktikan bahwa cahaya dapat bertindak sebagai partikel dalam beberapa keadaan, dan terdapat dualitas gelombang-partikel. Mengingat bahwa ia mengaitkan energi dengan massa (E=mc²), dapat dibayangkan bahwa gelombang (yang memiliki nilai energi) tidak hanya memiliki persamaan dengan massa tetapi juga momentum.

Einstein membuktikan bahwa momentum foton adalah perbandingan energi dengan kecepatan cahaya.

p=Ec=hfc=h

Dengan :

P = momentum foton (kg m/s)

E = energi foton (J)

h = konstanta Planck (6,626 x 10^-34 J.s)

f = frekuensi (Hz)

c = kecepatan cahaya (3 x 10⁸ m/s)

= panjang gelombang (m)

Sifat Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik tercipta dengan adanya partikel bermuatan yang menciptakan medan listrik yang dapat memberikan gaya pada partikel bermuatan lain di dekatnya. Ketika ia berakselerasi sebagai bagian dari gerakan osilasi, partikel bermuatan tersebut menciptakan osilasi di medan listriknya, dan menghasilkan medan magnet.

Begitu bergerak, medan listrik dan medan magnet yang diciptakan oleh partikel bermuatan akan mempertahankan dirinya sendiri, fungsi waktu berubah di satu medan (listrik atau magnet) menghasilkan medan yang lainnya. Hal ini berarti medan listrik yang berosilasi sebagai fungsi waktu akan menghasilkan medan magnet, dan medan magnet yang berubah sebagai fungsi waktu akan menghasilkan medan listrik. Medan listrik dan magnet dalam gelombang elektromagnetik akan berfluktuasi dalam waktu, yang satu menyebabkan yang lainnya berubah.

Sifat gelombang elektromagnetik dapat dirangkum seperti di bawah ini.

• Dalam perambatannya tidak memerlukan medium perantara
• Termasuk jenis gelombang transversal 
• Membawa energi, namun tidak membawa massa
• Energi yang dibawa besarnya sebanding dengan frekuensi gelombang
• Medan listrik (E) pada gelombang elektromagnetik selalu tegak lurus terhadap medan medan magnet (B) dan sefase
• Memiliki momentum

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum gelombang elektromagnetik merupakan rentang dari semua jenis radiasi elektromagnetik. Radiasi adalah energi yang menyebar. Cahaya tampak yang terpancar dari lampu rumahmu dan gelombang radio dari stasiun radio adalah dua contoh tipe radiasi elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik ini memiliki variasi pada panjang gelombang dan frekuensinya.

Manusia dapat melihat cahaya tampak dengan panjang gelombang 400 hingga 700 nanometer. Jika panjang gelombang kurang dari cahaya tampak maka termasuk ke dalam sinar ultraviolet, sedangkan jika panjang gelombang lebih dari cahaya tampak maka termasuk ke dalam sinar inframerah. 

Manfaat Gelombang Elektromagnetik

Jenis radiasi elektromagnetik lain yang menyusun spektrum elektromagnetik antara lain microwaves, sinar infrared, ultraviolet, x-rays dan sinar gamma. Gelombang elektromagnetik memiliki manfaat dan fungsi masing-masing tergantung dari jenis gelombangnya. Apa saja manfaatnya?

1. Radio 

Gelombang elektromagnetik dari radio yang mampu mentransmisikan sinyal untuk jarak jauh biasa dimanfaatkan untuk berkomunikasi. Gelombang radio juga dipancarkan oleh bintang dan gas di luar angkasa.

2. Microwaves 

Radiasi microwave akan mematangkan popcorn mu hanya dalam hitungan menit, tapi astronom juga menggunakannya untuk belajar tentang struktur galaksi yang dekat.

3. Infrared 

Kacamata penglihatan malam menangkap cahaya infrared yang dipancarkan oleh kulit kita dan objek dengan panas. Di luar angkasa, sinar infrared membantu kita memetakan debu di antara bintang-bintang.

4. Cahaya tampak

Mata kita dapat melihat cahaya tampak. Kunang kunang, lampu bohlam dan bintang semua mengeluarkan cahaya tampak.

5. Ultraviolet 

Radiasi ultraviolet dipancarkan oleh matahari sehingga hal itulah yang menjadi penyebab kulit kita menjadi coklat dan terbakar. Objek “panas” di ruang angkasa juga memancarkan radiasi UV.

6. X-ray 

Panjang gelombang x-ray yang sangat pendek dan frekuensinya yang tinggi dapat dimanfaatkan untuk menembus benda benda yang tidak dapat ditembus oleh gelombang cahaya dengan frekuensi lebih rendah yang diserap oleh bahan tersebut. X-ray dimanfaatkan oleh dokter untuk melihat organ dalam tubuh pasien. Selain itu penjaga bandara juga menggunakan x-ray untuk melihat barang barang di dalam tas calon penumpang. Gas panas di luar angkasa juga memancarkan sinar-X.

7. Sinar gamma 

Dokter menggunakan sinar gamma untuk melihat gambaran di dalam tubuh kita. Generator dari semua sinar gamma terbesar adalah semesta.

Apa Saja Bahaya Radiasi Elektromagnetik?

Apakah kamu suka menggunakan gadget yang terkoneksi dengan wifi atau mendengarkan musik dengan headphone bluetooth? Kamu patut berhati hati karena dibalik itu semua ada potensi membahayakan kesehatan lho!

Peneliti menemukan bahwa gelombang elektromagnetik pada ponsel dan alat-alat nirkabel dapat memicu terjadinya kanker, penyakit saraf, kemandulan pada pria dan gangguan perilaku karena kelainan pada saraf.

1. Radiasi wifi dan headphone bluetooth

Tahukah kamu bahwa wifi dan headphone bluetooth memancarkan radiasi elektromagnetik yang dapat membahayakan kesehatan? Sebuah riset menjelaskan efek yang ditimbulkan dari radiasi wifi adalah berubahnya endokrin, rusaknya DNA, kelebihan kadar kalsium, kerusakan pada testis atau sperma, dan lain-lain.

Sedangkan radiasi headphone bluetooth bersifat karsinogenik atau dapat berpotensi menyebabkan kanker.

2. Kelebihan yang ditimbulkan akibat paparan radiasi elektromagnetik yang berlebihan adalah dapat merusak sel dan sistem saraf. Adapun gejala yang dapat dialami adalah sebagai berikut.

• Kurang berkonsentrasi
• Mudah lelah dan pusing
• Insomnia atau sulit tidur
• Mengalami gejala depresi
• Sering cemas dan gelisah
• Nafsu makan menurun dan mual

    Jika kamu mengalami gejala gejala di atas, lebih baik segera konsultasi ke dokter untuk penanganan lebih lanjut karena kemungkinan bisa juga disebabkan karena faktor yang lain.

Lalu, bagaimana cara untuk mengurangi resiko terkena paparan radiasi elektromagnetik?

Tak dapat dipungkiri bahwa saat ini teknologi tidak dapat terlepas dari kehidupan kita sehari-hari. Bahkan sebagian besar aktivitas maupun pekerjaan kita memang disokong oleh teknologi. Namun, terlepas dari itu semua kita juga harus tetap pandai mengontrol penggunaanya agar terhindar dari hal hal yang membahayakan kesehatan kita. Beberapa cara untuk mengurangi resiko terkena radiasi elektromagnetik adalah:

• Menjauhkan ponsel atau benda elektronik lain dari tubuh saat tidak digunakan
• Mengurangi penggunaan alat alat nirkabel (misalnya headphone bluetooth)
• Tidak menyimpan benda elektronik di saku baju maupun celana
• Menghindari menaruh ponsel di dekat bantal ketika tidur
• Menggunakan sunblock atau sunscreen ketika beraktivitas di luar ruangan untuk menghindari radiasi sinar UV