Spektrum Gelombang Elektromagnetik – Jenis, Urutan, dan Pemanfaatannya

Gelombang elektromagnetik adalah fenomena fisika yang melibatkan perpindahan energi melalui ruang dalam bentuk gelombang yang terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus.

Tidak hanya menjadi dasar teknologi komunikasi modern, gelombang elektromagnetik juga memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi teknologi, mulai dari diagnosis medis hingga sistem navigasi. Setiap jenis gelombang elektromagnetik memiliki panjang gelombang dan frekuensi yang berbeda, yang menentukan karakteristik dan penggunaannya.

Dalam artikel ini, kita akan membahas berbagai jenis gelombang elektromagnetik, mulai dari sinar gamma berenergi tinggi hingga gelombang radio berenergi rendah, serta bagaimana masing-masing jenis gelombang tersebut dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari.

Jenis Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik memiliki rentang frekuensi yang sangat lebar. Urutan rentang frekuensi atau panjang gelombang dari gelombang elektromagnetik ini disebut spektrum elektromagnetik.

Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau energi per foton.

Berdasarkan frekuensinya, spektrum elektromagnetik secara berurutan terdiri dari: sinar gamma, sinar X, sinar ultraviolet (UV), cahaya tampak, inframerah, gelombang mikro, dan gelombang radio.

Gelombang Radio

Gelombang radio dimanfaatkan untuk mentransmisikan sinyal jarak jauh. Gelombang radio dipancarkan dan diterima oleh antena, kemudian energi gelombang diubah menjadi energi bunyi oleh penerima radio.

Gelombang radio umumnya digunakan dalam sistem komunikasi radio seperti penyiaran radio, televisi, ponsel, satelit komunikasi, dan jaringan nirkabel.

Dalam sistem ini, frekuensi radio dimodulasi bersama sinyal pembawa informasi dengan mengubah amplitudo, frekuensi, atau sudut fase, dan kemudian gelombang radio membawa informasi tersebut ke penerima informasi. Gelombang radio juga digunakan dalam sistem navigasi seperti Global Positioning System (GPS).

Gelombang radio merupakan spektrum gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang terbesar dan frekuensi terkecil, yaitu antara (10^4) – (10^8) Hz dengan panjang gelombang sekitar 1 km atau lebih.

Gelombang Mikro

Gelombang mikro adalah gelombang elektromagnetik yang digunakan untuk memanaskan benda, seperti di microwave oven. Ketika gelombang mikro diserap oleh benda, efek pemanasan muncul.

Gelombang mikro banyak digunakan dalam microwave oven, radar untuk komunikasi, mengamati posisi objek, dan jaringan nirkabel seperti Wi-Fi.

Frekuensi gelombang mikro antara (10^8) – (10^{12}) Hz dengan panjang gelombang 1 mm hingga 30,5 cm.

Sinar Inframerah

Sinar inframerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul yang bergetar karena pemanasan.

Sinar inframerah memiliki rentang frekuensi sekitar \(10^{11}) – (10^{14}\) Hz dan panjang gelombang antara 790 nm hingga 1 mm.

Cahaya Tampak

Cahaya tampak adalah spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia.

Diemisikan oleh benda panas seperti matahari dan filamen lampu, panjang gelombangnya antara 400 nm hingga 750 nm.

Cahaya tampak mulai dari sinar merah (panjang gelombang terpanjang) hingga sinar ungu (panjang gelombang terpendek), serta dikenal sebagai cahaya monokromatik.

Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet memiliki rentang frekuensi \(10^{15}) – (10^{16}\) Hz. Matahari merupakan sumber utama sinar ultraviolet, sementara lapisan ozon menyerap sebagian besar sinar UV berbahaya.

Sinar ultraviolet memiliki panjang gelombang antara 10 nm hingga 100 nm.

Sinar X

Sinar X memiliki daya tembus tinggi karena panjang gelombangnya yang pendek (0,3 nm – 3 nm) tetapi frekuensinya sangat tinggi, antara \(10^{18}) – (10^{19}\) Hz.

Sinar X dapat menembus bahan tebal seperti buku dan kayu, bahkan hingga pelat aluminium setebal 1 cm.

Sinar Gamma

Sinar gamma memiliki energi terbesar dalam spektrum elektromagnetik dengan panjang gelombang antara 0,0003 nm – 0,03 nm dan frekuensi \(10^{18}) – (10^{20}\) Hz.

Sinar gamma digunakan dalam berbagai aplikasi medis dan industri karena daya tembusnya yang tinggi.

Urutan Gelombang Elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik disusun berdasarkan panjang gelombang dengan satuan meter. Kisaran energinya terbagi menjadi energi yang sangat rendah hingga energi yang sangat tinggi.

Energi yang sangat rendah diperoleh pada panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio. Sedangkan energi yang sangat tinggi diperoleh pada panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi, seperti radiasi sinar-X dan radiasi sinar gamma.

Spektrum gelombang elektromagnetik terbagi menjadi tujuh jenis gelombang dengan frekuensi serta panjang gelombang sebagai penentu jenisnya. Kecepatan rambat spektrum elektromgnetik di ruang hampa sama dengan kecepatan cahaya.

Urutan gelombang elektromagnetik berdasarkan frekuensi dan energinya dari yang terkecil hingga terbesar adalah:

• Gelombang radio
• Gelombang mikro
• Sinar inframerah
• Cahaya tampak
• Sinar ultraviolet
• Sinar X
• Sinar gamma

Sedangkan berdasarkan panjang gelombangnya dari yang terpendek hingga terpanjang adalah:

• Sinar gamma
• Sinar X
• Sinar ultraviolet
• Cahaya tampak
• Sinar inframerah
• Gelombang mikro
• Gelombang radio

Pemanfaatan Gelombang Elektromagnetik

Berikut ini adalah pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari:

Gelombang Radio

• Mentransmisikan sinyal jarak jauh
• Penyiaran radio dan televisi
• Pencitraan satelit untuk peta 3D

Gelombang Mikro

• Menghangatkan makanan (microwave oven)
• Komunikasi radar
• Mendeteksi posisi objek

Sinar Inframerah

• Remote control data transmisi
• Kamera CCTV dan alat militer untuk penglihatan malam
• Alat medis

Cahaya Tampak

• Laser dalam serat optik untuk kedokteran dan komunikasi
• Memotong dan mengelas benda

Sinar Ultraviolet

• Mengecek keaslian uang di perbankan
• Sterilisasi medis dan makanan
• Mengeringkan tinta dan resin

Sinar X

• Pencitraan medis (rontgen)
• Mengecek kecacatan produk manufaktur
• Mengecek kualitas batu permata dan kristal

Sinar Gamma

• Alat pemindai medis (CT-Scan)
• Pengobatan kanker dengan pisau gamma
• Sterilisasi medis

Kesimpulan

Gelombang elektromagnetik memiliki rentang frekuensi yang sangat lebar.

Berdasarkan urutan frekuensi atau panjang gelombang, spektrum elektromagnetik terdiri dari sinar gamma, sinar X, sinar ultraviolet, cahaya tampak, inframerah, gelombang mikro, dan gelombang radio.

Masing-masing spektrum memiliki pemanfaatan yang berbeda dalam kehidupan sehari-hari dan memberikan dampak positif bila digunakan sesuai kebutuhan.