GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK DAN GELOMBANG MEKANIK

I. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
A. PENGERTIAN GELOMBBANG ELEKTROMAGNETIK
Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.
Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbedabeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik.

B. SKETSA GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

C. SIFAT-SIFAT GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
1. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang tanpa medium
2. merupakan gelombang transversal
3. tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam medan magnet maupun medan listrik
4. dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi)
5. Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersamaan, sehingga medan listrik dan medan magnet sefase dan berbanding lurus.

Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu. Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari lewat hasil pemikiran Maxwell.

D. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.
C. CONTOH PENERAPAN GELOMBANG ELEKROMAGNETIK
• Radio
Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.

• Microwave
Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.
• Infrared
Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.

• Ultraviolet

Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.

• Sinar X

Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.


II. GELOMBANG MEKANIK
Gelombang mekanik adalah sebuah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium, yang menyalurkan energi untuk keperluan proses penjalaran sebuah gelombang. Suara merupakan salah satu contoh gelombang mekanik yang merambat melalui perubahan tekanan udara dalam ruang (rapat-renggangnya molekul-molekul udara). Tanpa udara, suara tidak bisa dirambatkan. Di pantai dapat dilihat ombak, yang merupakan gelombang mekanik yang memerlukan air sebagai mediumnya. Contoh lain misalnya:
 Gelombang pada tali atau per (slinky).
 Gelombang permukaan air
 Gelombang seismik
 Gelombang tegangan
 Gelombang akustik
 Gelombang infrasonik (f < 20 Hz)  Gelombang suara (20 Hz < f < 20 kHz)  Gelombang ultrasonik (f > 20 kHz)

III. Microwave
sesuai namanya alat ini menggunakan gelombang mikro. gelombang mikro yang digunakan pada microwave oven sebenarnya adalah gelombang elektromagnetik yang mirip dengan gelombang radio. bedanya, microwave punya panjang gelombang lebih pendek dari gelombang radio biasa. nggak salah kalo gelombang ultra-short ini disebut microwave.

walaupun memiliki panjang gelombang yang lebih pendek, gelombang mikro punya frekuensi yang lebih tinggi daripada gelombang radio. sesuai dengan hukum gelombang, panjang gelombang berbanding terbalik dengan frekuensinya. makin besar frekuensinya maka makin pendek panjang gelombangnya.

gelombang yang lebih pendek akan lebih efektif menyebar dalam area yang luas. contohnya adalah kecanggihan gelombang pendek yang dapat kita temui pada sebuah radar. dengan gelombang yang pendek, frekuensi yang besar dan kemampuan membawa data yang lebih baik.



dalam berbagai penelitian, gelombang mikro memiliki panjang gelombang dan frekuensi yang tepat untuk bisa menembus bahan tanpa merusak bahan tersebut. microwave mampu menembus makanan dan mencampur molekul-molekul air dan lemak secara merata. gelombang mikro pada frekuensi 2500 MHz dapat diserap air, lemak dan gula sehingga atom dapat teraduk dan menghasilkan panas. hal inilah yang secara nggak langsung membuat masakan matang.

proses tersebut nggak memerlukan konduksi panas seperti oven biasa. oleh karena itu, proses berjalan dengan cepat. dan gelombang mikro pada frekuensi ini nggak akan menembus bahan seperti gelas, keramik, dan sebagian jenis plastik. bahkan bahan logam akan memantulkan gelombang ini.

kemampuan microwave menghaslikan panas juga digunakan pada dunia kesehatan. yaitu untuk menghancurkan tumor dalam tubuh. pada saat gelombang di arahkan ke tumor, panasnya akan megaduk atom pada tumor sehingga dapat menghancurkannya.
IV. HandPhone
Telepon seluler atau ponsel yang banyak digunakan oleh masyarakat saat ini, memang sangat membantu dalam hal kemudahan berkomunikasi. Ukuran ponsel makin lama makin kecil agar lebih praktis mudah dimasukkan ke dalam saku dan kelebihannya makin lama makin canggih. Kecanggihan dan kelebihan ponsel tidak lain adalah waktu selalu ditemukan hal yang baru. Akan tetapi satu hal yang perlu diingat bahwa pancaran sinyal dari emiter ponsel selalu mengikuti kaidah pancaran radiasi gelombang elektromagnetik.
Spektrum gelombang elektromagnetik dikelompokkan berdasarkan panjang gelombangnya atau bisa juga dikelompokkan berdasarkan frequensinya. Mengenai spektrum gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombangnya atau frequensinya dapat dilihat pada Tabel 1.




No. Jenis gelombang elektromagnetik: Panjang gelombang (m) Frequensi, (Hertz)
1. Gelombang radio:
a. Radio gelombang panjang
b. Radio gelombang pendek
c. Komunikasi bands.
d. Televisi
2. Gelombang Mikro:
a. Radar
3. Infra merah
4. Cahaya tampak
5. Ultra ungu
6. Sinar - X
7. Sinar gamma

109 - 10-3
109 - 103
103 - 10
105 - 10-3
10 - 10-1
10 - 10-5
10 - 10-3
10-3 - 10-6
10-6 - 10-7
10-7 - 10-10
10-8 - 10-12
10-10 - 10-16
1 - 1011
1 - 105
105 - 107
103 - 1011
107 - 109
107 - 1013
108 - 1011
1011 - 1014
1014 - 1015
1015 - 1019
1016 - 1021
1018 - 1025
Berdasarkan tabel tersebut di atas , tampak bahwa pancaran gelombang elektromagnetik dari ponsel dengan frequensi antara 450 - 1800 MHz telah memasuki daerah gelombang mikro seperti halnya radar. Bila dilihat energinya, maka pancaran gelombang elektromagnetik dari ponsel akan menghasilkan energi yang mengikuti persamaan berikut ini:

E = h u
= h c/l dimana:
E = energi yang dihasilkan, erg.
h = konstanta planck, 6,62 x 10-27 erg detik
c = kecepatan cahaya, 300.000 km/detik = 3.1010 cm / detik
l = panjang gelombang.
Kalau panjang gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh ponsel diambil 10-2 meter, maka energi elektromagnetik yang akan dihasilkan dapat dihitung sebagai berikut;
E = 6,62.10-27 x 3.1010 / (10-2.10-2 )
= 19,86.10-17 erg
Karena ; 1 eV = 1,6.10-12 erg
Maka : E =(19,86.10-17)/(1,6. 10-12)eV.
= 12,41 . 10-5 eV
= 1,241 . 10-6 eV



Dampak Radiasi Handphone
Hasil perhitungan tersebut di atas menunjukkan bahwa quantum energi yang ditimbulkan oleh radiasi elektromagnetik ponsel, secara kuantitas relatif masih kecil karena hanya berkisar seper sejuta elektron Volts. Namun kalau jarak sumber radiasi dengan materi, yaitu jarak antara pesawat ponsel dengan kepala (khususnya telinga) diperhitungkan, maka dampak radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh ponsel tidak boleh diabaikan begitu saja. Alasannya adalah karena intensitas radiasi elektromagnetik yang diterima oleh materi (kepala khusus bagian telinga), akan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, artinya makin dekat dengan sumber radiasi (ponsel) akan makin besar radiasi yang diterima. Persoalan akan lebih menarik lagi, kalau waktu kontak atau waktu berbicara melalui ponsel diperhitungkan, maka akumulasi dampak radiasi akibat pemakaian ponsel perlu dicermati lebih jauh lagi. Hal-hal inilah yang pada saat ini sedang diteliti oleh Prof. Leid Salford, yaitu dampak radiasi elektromagnetik ponsel terhadap tubuh manusia.
Pengamatan lebih jauh mengenai dampak radiasi elektromagnetik ponsel terhadap tubuh manusia, ternyata mempunyai kemiripan dengan dampak radiasi elektromagnetik yang ditimbulkan oleh radar. Pesawat radar sejauh ini telah diduga mempunyai dampak terhadap manusia yang berada pada sekitar instalasi radar. Dampak tersebut adalah kemampuan radar mengagitasi molekul air yang ada dalam tubuh manusia. Perlu diingat bahwa sel-sel yang terdapat dalam tubuh manusia sebagian besar mengandung air, maka dampak agitasi terhadap molekul air perlu mendapat perhatian yang seksama. Agitasi yang ditimbulkan oleh radiasi elektromagnetik. Kalau intensitas radiasi elektromagnetiknya cukup kuat, maka molekul-molekul air terionisasi, dampak yang ditimbulkan mirip dengan akibat yang ditimbulkan oleh radiasi nuklir. Peristiwa agitasi oleh gelombang mikro yang perlu diperhatikan adalah yang berdaya antara : 4 mW/cm2 ~ 30 mW/cm2. Agitasi bisa menaikkan suhu molekul air yang ada di dalam sel-sel tubuh manusia dan ini dapat berpengaruh terhadap kerja susunan syaraf, kerja kelenjar dan hormon serta berpengaruh terhadap psikologis manusia. Menurut para ahli, untuk waktu kontak yang cukup lama, ada kemungkinan terjadi sterilisasi terhadap organ reproduksi. Hal-hal inilah yang kemungkinan diduga sebagai penyebab timbulnya penyakit "alzheimer" yang pada saat ini tengah diteliti oleh Prof. Leid Salford. Alzheimer atau timbulnya kepikunan yang terlalu dini, sudah barang tentu sangat merugikan manusia karena jelas akan menurunkan produktivitas kerja seseorang.
Hal penelitian mengenai pengaruh gelombang mikro terhadap tubuh manusia menyatakan bahwa untuk daya sampai dengan 10 mW/cm2 masih termasuk dalam nilai ambang batas aman. Nilai ambang batas aman sebesar 10 mW/cm2 ini berlaku di Amerika, sedangkan untuk negara-negara lain belum dicapai kata sepakat berapa sebenarnya nilai ambang batas aman tersebut. Sebagai contoh, Rusia menetapkan nilai ambang batas aman adalah 0,01 mW/cm2, jauh lebih kecil (1/1000 nya) nilai ambang batas aman yang ditetapkan oleh Amerika. Jadi mengenai penetapan nilai ambang batas aman masih perlu diteliti lebih jauh lagi, demi keselamatan pemakai gelombang mikro termasuk pula terhadap pemakaian ponsel. Kekhawatiran terhadap adanya radiasi elektromagnetik yang dikeluarkan oleh ponsel, ternyata telah dimanfaatkan secara psikologis oleh produsen peralatan proteksi radiasi yang ditimbulakan oleh ponsel. Pada saat ini memang telah diperdagangkan suatu alat yang dikatakan dapat memproteksi radiasi yang ditimbulkan oleh pontel, terutama yang katanya dapat menembus dan mempengaruhi jaringan otak manusia. Seberapa jauh efektifitas alat proteksi radiasi yang ditimbulkan oleh pemakaian ponsel, sejauh ini masih perlu diteliti kebenarannya. Namun yang jelas, dampak psikologis terhadap kemungkinan adanya pengaruh radiasi elektromagnetik yang dikeluarkan oleh ponsel, telah dimanfaatkan oleh para pedagang untuk menjual peralatan proteksi tersebut. Peralatan proteksi radiasi tersebut ada yang berlabel buatan Amerika dan berbentuk cincin yang menurut "petunjukknya" harus ditempelkan pada bagian telinga agar radiasi elektromagnetik dari ponsel tidak sampai ke jaringan otak. Harga yang ditawarkan untuk peralatan proteksi radiasi tersebut berkisar Rp 25.000,- per buah. Ada juga peralatan lain yang dikatakan sebagai reduktor radiasi elektromagnetik ponsel berupa loudspeaker telinga yang dilengkapi dengan extension kabel atau lebih populer dengan sebutan alat "hands free". Dengan alat hands free ini orang dapat berkomunikasi via ponsel tanpa memegang ponsel. Harga peralatan jenis terakhir ini ditawarkan dengan harga bervariasi antara Rp. 50.000 – Rp. 80.000,- tergantung dari jenis / merk ponselnya. Alat ini agaknya masih dekat denga tubuh karena pada umumnya dimasukkan ke dalam saku baju. Namun sekali lagi, seberapa jauh efektifitas peralatan proteksi radiasi elektromagnetik tersebut, kiranya masih perlu diteliti lebih lanjut. Satu hal yang pasti dan perlu diperhatikan adalah berkomunikasilah dengan ponsel seperlunya saja, agar waktu kontaknya singkat sehingga dosis yang diterima kecil dan waktu kontak yang singkat juga berpengaruh terhadap kantong Anda, karena menghemat pemakaian pulsa ponsel.