Gelombang Elektromagnet

Bab 10 Gelombang Elektromagnetik

SMA

MATERI 10 GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK Standar Kompetensi : Memahami konsep dan prinsip gelombang elektromagnetik.

Gelombang Elektromagne Elektromagnetik tik Gelombang Elektromagnet Elektromagnet : Rambatan perubahan medan listrik dan medan magnet Ciri-ciri GEM : • Vektor perubahan medan listrik tegak lurus vektor perubahan medan magnet • Menunjukkan Menunjukkan gejala : pemantulan, pembiasan difraksi, polarisasi • Diserap oleh konduktor dan diteruskan oleh isolator. Teori-teori terkait: • Coulomb : Muatan listrik menghasilkan medan listrik yang kuat • Oersted : Di sekitar arus listrik ada medan magnet • Faraday : Perubahan medan magnet akan menimbulkan menimbulkan medan listrik • Lorentz : Kawat berarus listrik dalam medan magnet terdapat gaya • Maxwell : Perubahan medan listrik menimbulkan medan magnet, Gahaya adalah gelombang elektromagnet. elektromagnet. • Biot Savart : Aliran muatan (arus) listrik menghasilkan medan magnet magnet • Huygens : Cahaya sebagai gerak gelombang Terjadinya Gelombang Elektromagnetik Elektromagnetik Maxwell Maxwell : Perubaha Perubahan n medan medan listrik listrik menimbu menimbulkan lkan medan medan magnet magnet Faraday Faraday : Perubaha Perubahan n medan medan magnet magnet menimbul menimbulkan kan medan medan listrik listrik Akibat Akibat : jika jika medan medan listri listrik k dan medan medan magn magnet et berub berubahah-ub ubah, ah, meram merambat batlah lah gelomban gelombang g elektrom elektromagne agnetik tik ke arah tegak lurus medan listrik (E) dan medan magnet (H) arah rambat GEM = arah vektor E x H Laju rambat Gelombang Elektromagnetik Elektromagnetik ε = permivitas 1 S AB v= medium t = ε vµ µ = permeabilitas vA + B medium c = kece kecepa pata tan n gel gelom omba bang ng elek elektr trom omag agne nett di di ruan ruang g ham hampa pa f = frekuensi = panjan panjang g gelom gelomban bang g λ

c = f . λ

Di ruang hampa v

≈ 3 x 108 m/s

Beberapa teori mengenai cahaya : - Teori Corpuscular (partikel) Newton, Newton, cahaya cahaya diang dianggap gap sebag sebagai ai partik partikel el yang yang sangat kecil dan ringan. - Teori Huygens, Huygens, cahaya adalah gelombang longitudinal longitudinal yang hanya dapat merambat jika melalui medium (perantara). - Teori Maxwell, Maxwell, cahaya adalah gelombang elektromagnetik transversal kontinu dan dalam perambatannya tidak memerlukan medium. FISIKA SMA / MA / SMK

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Bab 10 Gelombang Elektromagnetik -

SMA

Planck , cahaya Teori Max Planck cahaya menyebar menyebar dalam paket-pak paket-paket et energi energi tertentu tertentu yang dipancarkan secara diskontinu (tidak terus menerus). 1. Spektr Spektrum um Gelomba Gelombang ng Elektro Elektromag magnet netik ik Urutan dari frekuensi tinggi ke rendah : a. sinar gamma b. sina sinarr X (ron (rontg tgen en)) c. sin sinar ultra ltrau ungu d. sinar tampa tampak k : ungu, ungu, nila, nila, biru, biru, hijau, hijau, kuning kuning,, jingga, jingga, merah merah e. sina sinarr infr infram ame erah rah f. gelo gelomb mban ang g mik mikro ro (rad (radar ar dan dan TV) TV) g. gelo gelomb mban ang g radi radio o “ Diantara gelombang-gelombang yang terdapat pada spektrum tersebut, yang dapat dilihat oleh mata hanyalah gelombang cahaya yang mempunyai panjang gelombang antara 8000

o

A

(merah) - 4000

o

A

(ungu). Gelombang

yang mempunyai daya tembus yang sangat besar adalah sinar X dan sinar γ ” 2. SifatSifat-sif sifat at Gelomban Gelombang g Elektr Elektroma omagne gnetik tik a. Tidak membu membutuhk tuhkan an medium medium untuk untuk merambat merambat sehin sehingga gga dapat dapat merambat merambat di ruang hampa b. Merupaka Merupakan n gelombang gelombang transv transversa ersall sehingga sehingga dapat dapat terpolaris terpolarisasi asi c. Meme Memenuh nuhii sifat sifat gelomb gelombang ang pad pada a umumny umumnya a: 1) tidak dibelokkan medan apa saja 2) dapat mengalami : • • difraksi pemantulan • dispersi •

pembiasan •

interferensi Energi dan Intensitas Gelombang Elektromagnetik E = Em cos (kx – ω t) keduanya keduanya saling tegak lurus B = Bm cos (kx – ω t) Em

3.

=c B m

Laju energi rata-rata per m 2 (intensitas)

S =

Em Bm S 2µ0

P =

2

4 πr

Rapat energi rata-rata S

µ =

c

5. Manfaa Manfaatt gelomb gelombang ang elektr elektroma omagne gnett dapat dapat ditera diterangk ngkan an sesua sesuaii urutan urutan spektrumnya :

a. Daerah Daerah frekuens frekuensii antara antara 104 sampai sampai 107 Hz dikenal dikenal sebagai sebagai gelomban gelombang g radio, yaitu sebagai salah satu sarana komunikasi. Karena sifat gelombangnya yang yang muda mudah h dipa dipant ntul ulka kan n iono ionosf sfe er, yait yaitu u lapi lapisa san n atmo atmosf sfir ir bumi bumi yang yang FISIKA SMA / MA / SMK


meng mengan andu dung ng part partik ikel el-p -par arti tike kell berm bermua uata tan, n, maka maka gelo gelomb mban ang g ini ini mamp mampu u mencapai tempat-tempat tempat-tempat yang jaraknya cukup jauh dari stasiun pemancar. Informasi dalam bentuk suara dibawa oleh gelombang radio sebagai perubahan amplitudo (modulasi amplitudo).

b.

Daerah frekuensi sekitar 10 8 Hz, gelombang elektromagnetik mampu menembus lapisan ionosfer sehingga sering digunakan sebagai sarana komunikasi dengan satelit-sa satelit-sateli telit. t. Daerah Daerah ini digunaka digunakan n untuk untuk televisi televisi dan radio radio FM (frekuen (frekuensi si modu modula lasi si)) dima dimana na info inform rmas asii diba dibawa wa dala dalam m bent bentuk uk peru peruba baha han n frek frekue uens nsii (modulasi frekuensi).

c.

Daerah Daerah frekue frekuens nsii sekita sekitarr 1010 Hz, digun digunaka akan n oleh oleh pesaw pesawat at RADAR RADAR (Radio (Radio Dete Detect ctio ion n and and Rang Rangin ing) g).. Info Inform rmas asii yang yang diki dikiri rim m atau ataupu pun n yang yang dite diteri rima ma berbentuk berbentuk sebagai pulsa. Bila pulsa ini dikirim oleh pesawat radar dan mengenai mengenai suatu sasaran dalam selang waktu t, maka jarak antara radar ke sasaran : s

=

cx

∆t

2

c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/det)

d. Daerah frekuensi 1011 – 10 14 Hz, ditempati oleh radiasi infra merah, dimana gelombang ini lebih panjang dari gelombang cahaya tampak dan tidak banyak dihamburkan oleh partikel-partikel debu dalam atmosfir sehingga mengurangi batas penglihatan manusia. e. Daerah frekuensi 1014 – 10 15 Hz, berisi daerah cahaya tampak (visible light), yaitu cahaya yang tampak oleh mata manusia dan terdiri dari deretan warnawarna merah sampai ungu. f. Daerah frekuensi 1015 – 10 16 Hz, dinamakan daerah ultra ungu (ultra violet). Dengan Dengan frekuen frekuensi si ultra ultra ungu memungkink memungkinkan an kita mengena mengenall lebih lebih cepat cepat dan tepat unsur-unsur yang terkandung dalam suatu bahan. g. Daerah frekuensi 1016 – 1020 Hz, disebut daerah sinar X. Gelombang ini dapat juga juga dihasilka dihasilkan n dengan dengan menembak menembakkan kan elektron elektron dalam dalam tabung tabung hampa hampa pada kepi keping ngan an loga logam. m. Kare Karena na panj panjan ang g gelo gelomb mban angn gnya ya sang sangat at pend pendek ek,, maka maka gelomban gelombang g ini mempuny mempunyai ai daya tembus yang cukup cukup besar besar sehingg sehingga a selain selain digu diguna naka kan n di ruma rumah h saki sakit, t, bany banyak ak pula pula digu diguna naka kan n di lemb lembag agaa-le lemb mbag aga a penelitian ataupun industri. h. Daerah frekuensi 1020 – 1025 Hz, disebut daerah sinar gamma. Gelombang ini mempunyai daya tembus yang lebih besar daripada sinar X, dan dihasilkan oleh inti-inti atom yang tidak stabil. 3. Cahaya a. Bebe Beberap rapa a teori teori men menge genai nai caha cahaya ya : - Teori Corpuscular (partikel) Newton, Newton, cahaya cahaya dianggap dianggap sebagai sebagai partikel partikel yang sangat kecil dan ringan. - Teori Huygens, Huygens, cahaya adalah gelombang longitudinal yang hanya dapat merambat jika melalui medium (perantara). Maxwell, cahaya - Teori Maxwell, cahaya adalah adalah gelomban gelombang g elektrom elektromagne agnetik tik transver transversal sal kontinu dan dalam perambatannya tidak memerlukan medium. - Teori Max Planck , cahaya cahaya menyeba menyebarr dalam dalam paket-pak paket-paket et energi energi tertent tertentu u yang dipancarkan secara diskontinu (tidak terus menerus). b. Warna Cahaya Warna cahaya primer : merah, hijau, biru Warna cahaya sekunder sekunder : kuning, magenta, sian Warn arna caha ahaya komp omplem lemen : perpad rpadu uan dua warn arna cah cahaya aya yang menghasilkan menghasilkan warna putih sian + merah = putih FISIKA SMA / MA / SMK


Bab 10 Gelombang Elektromagnetik

SMA

kuning + biru = putih magenta + hijau = putih

1 4

5 7

2

6

3

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

merah hijau biru kuning magenta sian putih

sian + merah = putih

FISIKA SMA / MA / SMK


S O A L -S O A L L A T IH A N

1.

Gelombang elektromagnetik menimbulkan efek fek paling adalah ... . A. sinar γ

B. C. D. E. 2.

3.

4.

yang panas

7.

sinar sina sinarr ultr ultrav avio iole lett sin sinar merah rah sina sinarr infr infram ame erah rah

Sebuah radar mengirim pulsa gelombang radar pada pesawat tempur. Jika pulsa gelombang diterima kembali setelah 0,6 ms, maka jarak pesawat dari stasiun radar adalah ... . A. 30 km B. 40 km C. 60 km D. 90 km E. 180 km Caha Cahaya ya kunin kuning, g, caha cahaya ya ungu ungu dan sinar sinar ultraviolet mempunyai kecepatan kecepatan … . A. sina sinarr ungu ungu pal palin ing g cepa cepatt B. sin sinar ar kunin kuning g paling paling cepat cepat C. sin sinar ar ultrav ultraviol iolet et paling paling cepat cepat D. sin sinar ar kuni kuning ng paling paling lambat lambat E. ketiga-tiganya mempunyai kecepatan sama Gelombang elektromagnetik yang memp mempu unya nyai pan panjan jang gelo gelomb mban ang g terbesar ke yang terpendek adalah ... . A. sinar X, sinar ultraviolet, sinar inframerah B. sina sinarr ultr ultrav avio iole let, t, sina sinarr infr infram amer erah ah,, sinar X C. sin sinar ar infra inframe merah rah,, sinar sinar X, sina sinarr ungu ungu D. sin sinar infr infram ame erah rah, sinar inar tamp ampak, ak, sinar X E. sinar tampak, sinar X, sinar ultraviolet

5. Kec Kecepatan atan peram rambata batan n gelo gelomb mba ang elektromagnetik ditentukan oleh … . A. perm permit itiv ivit itas as medi medium um B. fre frekuensi C. panj panjan ang g gelo gelomb mban ang g D. amplitudo E. frekue frekuens nsii dan dan panja panjang ng gelo gelomba mbang ng 6.

E. tida tidak k berm bermua uata tan n

Sina Sinarr X tida tidak k dipen dipenga garu ruhi hi oleh oleh medan medan magnet, hal ini disebabkan … . A. freku frekuen ensi siny nya a tin tingg ggii B. panjan panjang g gelo gelomba mbangn ngnya ya kecil kecil C. kece kecepa pata tann nnya ya besa besarr D. tida tidak k ber berma mass ssa a


Gelo Gelomb mban ang g memp mempun unya yaii memp mempu unya nyai sebesar … .

A. 0,15

o

A o

B. 0,2

A

C. 0,3

A

D. 0,6

A

E.

A

0,8

elekt lektro roma magn gnet etik ik yang yang frek frekue uens nsii 2 x 1017 Hz pan panjan jang gelomb lomban ang g

o

o

o

8.

Gelom Gelomban bang g elektr elektroma omagn gneti etik k yang dapa dapatt menga menganca ncam m kehid kehidup upan an yang yang beras berasal al dari matahari adalah ... . A. sinar X B. sinar γ C. sina sinarr inf infra rame mera rah h D. sina sinarr ultr ultrav avio iole lett E. gelo gelomb mban ang g mikr mikro o

9.

Lang angit berwa rwarna rna biru iru terj terja adi kare arena cahaya matahari mengalami … . A. difraksi B. hamburan C. int interfe rferens rensii D. pema peman ntula ulan E. pembiasan

10. Teori Teori gelomban gelombang g cahaya Huygens Huygens tidak dapat menerangkan peristiwa … . A. difraksi B. refraksi C. int interfe rferens rensii D. pola polari risa sasi si E. refleksi 11. Benda berpig rpigme men n kun kuning ing cahaya biru akan kelihatan … . A. putih B. hitam C. magenta D. sian E. biru

disin isinar arii

12. 12. Cahay Cahaya a yang yang meram merambat bat dari medium medium rapat ke kurang rapat maka … . A. panjan panjang g gelomb gelomban angny gnya a bertam bertambah bah B. freku frekuen ensi siny nya a berk berkur uran ang g C. freku frekuen ensi siny nya a bert bertam amba bah h D. kecep kecepata atanny nnya a berku berkuran rang g Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Bab 10 Gelombang Elektromagnetik E.

kecepatannya bertambah

SMA

13. Jika di dibandingkan ca cahaya wa warna me merah dengan cahaya warna ungu maka … . A. kecep kecepata atan n ungu ungu lebih lebih bes besar ar merah merah B. panjang gelombang ungu lebih besar merah C. energ energii ungu ungu leb lebih ih kec kecil il mera merah h D. sud sudut disp dispe ersi rsi ungu lebi lebih h besar merah E. frekue frekuens nsii merah merah lebih lebih kecil kecil ung ungu u 14. 14. Jika Jika suatu suatu gelom gelomban bang g meram merambat bat dari mediu medium m kurang kurang rapat rapat ke lebih lebih rapat rapat akan … . A. dibias dibiaskan kan menja menjauhi uhi norma normall B. dapat mengalami pemantulan sempurna C. freku frekuen ensi siny nya a teta tetap p D. kecep kecepata atanny nnya a berta bertamba mbah h E. panjan panjang g gelom gelomban bangny gnya a berta bertamb mbah ah 15. Cahaya merupakan gelombang tra transve sversa rsal kare karen na cahay ahaya a dapa apat mengalami … . A. difraksi B. polarisasi C. int interfe rferens rensii D. refraksi E. refleksi 16. 16. Sinar Sinar X mempu mempuny nyai ai daya daya tembus tembus tinggi karena … . A. merupakan gelombang elektromagnetik B. tida tidak k ber bermu muat atan an C. frekue frekuens nsiny inya a sang sangat at besar besar D. panjan panjang g gelom gelomban bangny gnya a besar besar E. kece kecepa pata tann nnya ya ting tinggi gi 17. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik elektromagnetik yang mempunyai sifat : 1) merupakan gelombang medan listrik dan medan magnet 2) pada udara yang lembab kecepatannya lebih besar dari pada udara yang kering 3) dapa dapatt ter terpo pola lari risa sasi si 4) pada pada medi medium um denga dengan n inde indeks ks bias bias besar kecepatannya besar Pernyataan yang benar adalah ... . A. 1, 2 dan 3 B. 1 dan 3 C. 2 dan 4 D. 4 saja E. semua be benar 18. 18. Sebu Sebuah ah stas stasiu iun n radi radio o mema memanc ncar arka kan n fre frekuen uensi 150 MHz maka aka panja anjan ng gelo gelomb mban ang g yang yang dipa dipanc ncar arka kan n radi radio o tersebut adalah ... . A. 300 m



B. C. D. E.

250 200 150 100

m m m m

19. Lapisan Lapisan atmosfer atmosfer bumi yang membantu membantu siaran radio AM adalah ... . A. statosfer B. troposfer C. ionosfer D. troposfer E. eksosfer 20. Cahaya Cahaya tampak membantu membantu penglihatan penglihatan manusia mempunyai panjang gelombang antara … . A. 100 100 nm nm s.d s.d.. 200 200 nm B. 200 200 nm nm s.d s.d.. 400 400 nm C. 400 400 nm nm s.d s.d.. 700 700 nm D. 700 700 nm nm s.d s.d.. 900 900 nm E. 900 900 nm nm s.d s.d.. 100 1000 0 nm nm

21. Perm Permiv ivit itas as dan dan perm permea eabi bili lita tas s suat suatu u medium berturut-turut adalah sepertiga dan empat puluh delapan kalinya ruang hampa dan laju rambat GEM di ruang hampa c = 3 x 10 8 m/s maka laju di medium tersebut sebesar… . A. 7,5 x 108 m/s B. 1,3 x 108 m/s C. 1,3 x 107 m/s D. 0,75 x 107 m/s E. 7,5 x 107 m/s 22. Kuat Kuat meda medan n list listri rik k maks maksim imum um yang yang dihasilkan oleh suatu rangkaian osilator adalah adalah 2400 N/C. Bila cepat cepat rambat rambat 8 cahaya cahaya 3 x 10 m/s dan µ o = 4π x 10-7 Wb/A m, maka daya rata-rata yang diterima diterima oleh suatu suatu bidang bidang persatua persatuan n luasnya adalah … . 2, 4 A. kW/m2 π

B. 2,4 C.

π

24

kW/m2 kW/m2

π

D. 24 kW/m2 E. 2,4 π kW/m2 23. Meda Medan n listri listrik k dalam dalam suatu suatu gelom gelomba bang ng elekt lektro roma magn gnet etik ik dapa dapatt dinya inyata taka kan n dengan dengan persamaan persamaan gelombang gelombang berjalan berjalan Ey = 100 sin (107 x - ωt ). Frekuensi Frekuensi gelombang adalah … . A. B.

1

π

x 1015 Hz

1,5

x 1015 Hz

π

C.


2

π

x 1015 Hz


Bab 10 Gelombang Elektromagnetik D.

2,5

x 1015 Hz

π

E.

3

π

x 1015 Hz

SMA

24. Medan magnetik dalam suatu gelomban gelombang g elektroma elektromagne gnetik tik memiliki memiliki puncak 1,77x10-8 T. Besar rapat energi perdetik yang diangkut oleh gelombang ini … . ( µo = 4 π . 10-7 Wb/Am, c = 3 . 10 8 m/s) 0,1 A. W/m2 π

B. C. D. E.

0,12

W/m2

π

0,13

W/m2

π

0,17

W/m2

π

0,2 π

W/m2

25. 25. Sebu Sebuah ah laser laser 15,0 15,0 mW meman memancar carkan kan berkas berkas sinar sinar sempit sempit dengan dengan diamete diameterr 2,00 2,00 mm. mm. Nila Nilaii maks maksim imum um E dan dan B dalam berkas sinar tersebut… . A. 300 300 vol volt/ t/m m dan dan 2 . 10-6 T B. 300 C. 300

2

3

volt/m dan

1 2

volt/m dan 2

3

2

10-6 T

3 10-6 T

D. 300 10 volt/m dan 10 10-6 T E. 300 300 vol volt/ t/m m dan dan 2,3 2,3 . 10-5 T

S O A L E S S A I

1. Mengapa pada sore hari daun-daun yang berwarna hijau kelihatan kekuning-kuningan? 2. Jelask Jelaskan an teori teori-te -teori ori tenta tentang ng caha cahaya. ya. 3. Sebutka Sebutkan n dan jelaskan spektru spektrum m gelombang gelombang elektromag elektromagnet netik ik beserta beserta manfaatnya manfaatnya bagi kehidupan. 4. Apa yang yang dimaksu dimaksud d refleksi refleksi,, polarisas polarisasi, i, difraksi, difraksi, refraksi. refraksi. 5. Jelaskan Jelaskan warna warna cahaya cahaya komplement komplementer er dan berikan berikan contohny contohnya a secara lengkap lengkap..



Gelombang Elektromagnet

Recommend Documents