Gelombang Elaktromagnetik Kelas X Semester 2

Menurut Christian Huygens (1629-1695) seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, menyatakan bahwa cahaya intinya sama dengan bunyi dan berupa gelombang. Perbedaan cahaya dan bunyi hanya terletak pada panjang gelombang dan frekuensinya. Pada teori ini Huygens menganggap bahwa setiap titik pada sebuah muka gelombang sanggup dianggap sebagai sebuah sumber gelombang yang gres dan arah muka gelombang ini selalu tegak lurus tehadap muka gelombang yang bersangkutan. Pada teori Huygens ini insiden pemantulan, pembiasan, interferensi, ataupun difraksi cahaya sanggup dijelaskan secara tepat, namun dalam teori Huygens ada kesulitan dalam klarifikasi ihwal sifat cahaya yang merambat lurus.

Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada tahun 1873 oleh James Clerk Maxwell dalam papernya di Royal Society mengenai teori dinamika medan elektromagnetik (a dynamical theory of the electromagnetic field), menurut hasil kerja penelitiannya antara tahun 1861 dan 1865.

Percobaan James Clerk Maxwell (1831 – 1879) seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris (Scotlandia) menyatakan bahwa cepat rambat gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya yaitu 3×108 m/s, oleh lantaran itu Maxwell berkesimpulan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Kesimpulan Maxwell ini di dukung oleh :
1. Seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman, Heinrich Rudolph Hertz (1857 – 1894) yang menunjukan bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang tranversal. Hal ini sesuai dengan kenyataan bahwa cahaya sanggup memperlihatkan tanda-tanda polarisasi.
2. Percobaan seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, Peter Zeeman (1852 – 1943) yang menyatakan bahwa medan magnet yang sangat kuat sanggup kuat terhadap berkas cahaya.
3. Percobaan Stark (1874 – 1957), seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman yang mengungkapkan bahwa medan listrik yang sangat kuat sanggup mensugesti berkas cahaya.

Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah:
a. Perubahan medan listrik sanggup menghasilkan medan magnet.
b. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik.
Percobaan-percobaan yang teliti membawa kesimpulan :
1. Pola gelombang elektromagnetik sama dengan contoh gelombang transversal dengan vektor perubahan medan listrik tegak lurus pada vektor perubahan medan magnet.
2. Gelombang elektromagnetik memperlihatkan gejala-gejala pemantulan, pembiasan, difraksi, polarisasi ibarat halnya pada cahaya.
3. Diserap oleh konduktor dan diteruskan oleh isolator.
Gelombang elektromagnetik lahir sebagai paduan daya imajinasi dan ketajaman logika pikiran berlandaskan keyakinan akan keteraturan dan kerapian aturan-aturan alam. Hasil-hasil percobaan yang mendahuluinya telah mengungkapkan tiga aturan tanda-tanda kelistrikan, antara lain sebagai berikut :
a) Hukum Coulomb : Muatan listrik menghasilkan medan listrik yang kuat.
b) Hukum Biot-Savart : Aliran muatan (arus) listrik menghasilkan medan magnet disekitarnya.
c) Hukum Faraday : Perubahan medan magnet (B) sanggup mengakibatkan medan listrik (E).
Didorong oleh keyakinan atas keteraturan dan kerapian hukum-hukum alam, Maxwell beropini bahwa masih ada kekurangan satu aturan kelistrikan yang masih belum terungkap secara empirik. Jika perubahan medan magnet sanggup mengakibatkan perubahan medan listrik maka perubahan medan listrik niscaya sanggup mengakibatkan perubahan medan magnet, demikianlah keyakinan Maxwell.
Dengan pengetahuan matematika yang dimilikinya, secara cermat Maxwell membangun teori yang dikenal sebagai teori gelombang elektromagnetik. Baru sehabis bertahun-tahun Maxwell tiada, teorinya sanggup diuji kebenarannya melalui percobaan-percobaan. Menurut perhitungan secara teoritik, kecepatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada permitivitas ruang hampa ( εo) dan permeabilitas ruang hampa (µo ).

Dengan memasukkan 12 C2/N.m2 danεo= 8,85 . 10 7 Wb/A.mμo = 4π.10 diperoleh nilai c = 3.108 m/s, nilai yang sama dengan kecepatan cahaya. Oleh alasannya yaitu itu Maxwell mempunyai cukup alasan untuk menganggap cahaya yaitu gelombang elektromagnetik. Oleh lantaran itu konsep gelombang elektromagnetik ini merupakan penyokong teori Huygens ihwal cahaya sebagai gerak gelombang.
Pada 1878 David E. Hughes yaitu orang pertama yang mengirimkan dan mendapatkan gelombang radio ketika beliau menemukan bahwa keseimbangan induksinya mengakibatkan gangguan ke telepon buatannya. Dia mendemonstrasikan penemuannya kepada Royal Society pada 1880 tapi hanya dibilang itu cuma merupakan induksi.
Heinrich Rudolf Hertz (1886-1888), pertama kali menunjukan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi radio mempunyai seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang Hertzian), dan menemukan bahwa persamaan elektromagnetik sanggup diformulasikan ke persamaan turunan partial disebut persamaan gelombang.

Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Rudolf Hertz. Setiap muatan listrik yang mempunyai percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar ibarat antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik sanggup bersifat ibarat gelombang atau ibarat 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 berafiliasi dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh relasi Planck E = Hν, di mana E yaitu energi foton, h ialah konstanta Planck -6.626 × 10 −34 J•s — dan ν yaitu frekuensi gelombang. Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = hν.

Hertz yaitu jago fisika terkenal dari Jerman sehabis Maxwell, pada zamannya. Hertz memperlihatkan keberadaan gelombang radio pada simpulan tahun 1880-an. Dia menggunakan alat yang disebut kumparan induksi untuk menghasilkan tegangan tingi. Salah satu transmitter pertama ciptaannya terdiri atas dua kumparan kecil dengan celah bunga api. Arus yang berbolak-balik cepat dalam bunga api di ujung-ujung kumparan menghasilkan gelombang radio. Untuk mendeteksi gelombang tersebut, Hertz menggunakan receiver yang terdiri atas dua batang dengan celah bunga api sebagai antena penerima. Bunga api melompati celah dimana gelombang tersebut diambil.
Hertz memperlihatkan bahwa sinyal-sinyal tersebut bersifat gelombang elektromagnetik. Hertz menjadi orang terkenal sehabis melaksanakan percobaan tersebut. Untuk menghormatinya, nama Hertz digunakan untuk satuan frekuensi.
Kemajuan teknologi berdampak pula terhadap siaran radio. Dulu kita hanya sanggup menikmati siaran radio dengan gelombang AM (amplitude modulation). Namun, kini pendengar pun dimanjakan oleh kemunculan gelombang radio FM (frequency modulation) yang bersuara lebih jernih. Orang yang berjasa menemukan gelombang FM yaitu Edwin Howard Armstrong yang dikenal sebagai “Bapak penemu radio FM”.
Amstrong dilahirkan pada tanggal 18 Desember 1890 di New York City, Amerika Serikat (AS). Kepintaran dan keuletannya sudah tampak semenjak kecil. Bahkan, ketika usianya gres menginjak 14 tahun, ia telah bercita-cita ingin menjadi seorang penemu. Ketika menginjak remaja, beliau mulai mencoba menjadi tukang servis alat-alat rumah tangga tanpa kabel (nirkabel), dan ketika duduk di dingklik SMA, beliau telah mulai mengadakan uji coba dengan menciptakan tiang antena di depan rumahnya untuk mempelajari teknologi nirkabel yang kala itu sering mengalami gangguan.
Dia dengan cepat sanggup memahami permasalahan pada alat komunikasi tersebut. Ia juga sanggup menemukan kelemahan sinyal pada peserta simpulan transmisi komunikasi. Padahal, tidak ada cara lain untuk memperkuat tenaga pada pengiriman akhir.
Untuk menyebarkan pengetahuannya pada duduk masalah gelombang komunikasi, sehabis tamat SMA, Amstrong masuk ke Universitas Columbia jurusan teknik. Di universitas itulah ia melanjutkan penelitiannya di bidang nirkabel. Pada tahun ketiga di Universitas Columbia, Armstrong memperkenalkan temuannya, berupa penguat gelombang radio pertama (radio amplifier). Radio sendiri bergotong-royong sudah ditemukan terlebih dahulu oleh Lee De Forest yang menggunakan Tabung Audion yang diberi nama tabung Lee De Forest. Namun, gelombang yang dipancarkannya masih terlalu lemah.

Armstrong mempelajari cara kerja tabung Lee DeForest dan kemudian mendesain ulang dengan mengambil gelombang elektromagnetik yang tiba dari sebuah transmisi radio dan dengan cepat memberi sinyal balik melalui tabung. Hanya sesaat, kekuatan sinyal akan meningkat sebanyak 20.000 kali per detik. Fenomena ini oleh Armstrong disebut dengan “regenerasi radio”, yang merupakan inovasi penting dan perlu ketika radio pertama kali ada.
Dengan pengembangan ini, para teknisi radio tidak memerlukan 20 ton generator lagi biar stasiun radio mereka mengudara. Desain sirkuit tunggal temuan Armstrong menjadi kunci kelangsungan gelombang transmiter yang menjadi inti operasional radio. Dan beliau lulus sarjana teknik tahun 1913. Atas temuannya tersebut, Armstrong mematenkan ciptaannya dan memberi lisensinya pada Marconi Corporation tahun 1914.

Enam tahun kemudian, Westinghouse membeli hak paten Armstrong atas peserta superheterodyne, dan memulai perannya menjadi stasiun radio pertama berjulukan KDKA di Pittsburgh. Mulailah radio menjadi sangat terkenal pada ketika itu, mulai dari hiburan hingga isu penting, tidak ada yang tidak menggunakan jasa radio. Setelah itu, bermunculan terus gelombang radio lainnya. RCA (The Radio Corporation of America) segera membeli seluruh hak paten radio begitu juga radio lain ikut membelinya.

Setelah Perang Dunia I usai, Armstrong kembali ke Universitas Columbia dan bekerja sebagai profesor di universitas tersebut. Tahun 1923 beliau menikah dengan Marion Mac Innes, sekretaris dari Presiden RCA, David Sarnoff. Pada dekade tersebut beliau terlibat dalam perang perusahaan dalam mengendalikan hak paten radio. Hal ini berlanjut hingga awal tahun 1930, dan Armstrong kalah di pengadilan. Meski demikian, beliau terus melanjutkan penelitian untuk memecahkan duduk masalah statistik radio. Ia berkesimpulan, hanya ada satu solusi biar karyanya yang telah dicuri orang sanggup dihargai, yaitu merancang sistem yang sama sekali baru.
Penelitian demi penelitian pun terus beliau lakukan untuk lebih menyempurnakan bunyi radio tersebut. Pada 1933 Amstrong memperkenalkan sistem radio FM (frequency modulation), yang memberi penerimaan jernih meskipun ada angin ribut dan memperlihatkan ketepatan bunyi yang tinggi yang sebelumnya belum ada. Sistem tersebut juga menyediakan sebuah gelombang tunggal membawa dua jadwal radio dengan sekali angkut. Pengembangan ini disebut dengan multiplexing.
Mengenai perbedaan antara gelombang AM dan FM, sanggup dijelaskan sebagai berikut. Sinyal bunyi tidak sanggup pribadi dipancarkan lantaran sinyal bunyi bukan gelombang elektromagnetik. Jika sinyal bunyi tersebut diubah menjadi gelombang elektromagnetik sekalipun, berapa panjang antena yang dibutuhkan. Untuk sanggup mengirimkan sinyal bunyi dengan lebih mudah, sinyal bunyi tersebut terlebih dahulu ditumpangkan pada sinyal radio dengan frekuensi yang lebih tinggi dari sinyal bunyi tersebut. Metode untuk menumpangkan sinyal bunyi pada sinyal radio disebut modulasi. Modulasi yang sering digunakan radio yaitu modulasi amplitudo (AM – amplitude modulation) dan modulasi frekuensi (FM – frequency modulation).
Beda utama antara gelombang AM dengan FM yaitu cara memodulasi suaranya. Gelombang FM mempunyai range pemanis sebesar plus 455 KHz. Jadi, jikalau ada frekuensi radio 88.00 FM, bergotong-royong beliau menggunakan frekuensi 88.00 MHz + 455 KHz. Mengapa ada pemanis 455 KHz? Nah, gelombang FM itu memodulasi bunyi secara digital. Jadi, gelombang bunyi audio itu dicacah secara digital sesuai frekuensi audio (batas ambang indera pendengaran antara 6 Hz – 20 KHz). Setelah dicacah secara digital (tambahan 455 KHz tadi, sebagai digital audio buffer), sinyal digital tersebut di-mix dengan gelombang radio (carrier) yang berfrekuensi 88.0 MHz tadi, kemudian dilempar ke udara terbuka. Bagaian yang penting dari sistem pemancar FM yaitu antena, susukan transmisi, dan pemancar itu sendiri.
Untuk memperkenalkan temuannya pada dunia, pada tahun 1940 Armstrong menerima izin untuk mendirikan stasiun radio FM pertama yang didirikan di Alpine, New Jersey. Berkat temuannya tersebut , pada 1941, Institut Franklin memberi penghargaan kepada Armstrong berupa medali Franklin, yang merupakan salah satu penghargaan tertinggi komunitas ilmuwan. Kekalahannya dalam sengketa selama bertahun-tahun dengan perusahaan yang telah memanfaatkan hak ciptanya, tak kuat terhadap pertolongan medali Franklin tersebut.
Armstrong harus mengakhiri hidupnya dengan cara tragis. Sang penemu gelombang radio FM tersebut diketemukan mati bunuh diri di tahun 1954. Istrinya, Marion MacInnes, yang menjadi pewaris hasil temuan Armstrong melanjutkan usaha suaminya bertempur di persidangan dan memenangkan jutaan dolar. Atas kejernihan bunyi yang dihasilkannya di awal ’60-an, susukan FM mendominasi sistem radio, dan bahkan digunakan untuk komunikasi antara bumi dan luar angkasa oleh Badan Antariksa Nasional Amerika, NASA.
Kesimpulan
1) Christian Huygens (1629-1695) seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, menyatakan bahwa cahaya intinya sama dengan bunyi dan berupa gelombang.
2) Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873 oleh James Clerk Maxwell dalam papernya di Royal Society mengenai teori dinamika medan elektromagnetik (bahasa Inggris: A dynamical theory of the electromagnetic field), menurut hasil kerja penelitiannya antara 1861 dan 1865.
3) Pada 1878 David E. Hughes yaitu orang pertama yang mengirimkan dan mendapatkan gelombang radio ketika beliau menemukan bahwa keseimbangan induksinya mengakibatkan gangguan ke telepon buatannya.
4) Heinrich Rudolf Hertz (1886-1888), pertama kali menunjukan teori Maxwell melalui eksperimen.
5) Orang yang berjasa menemukan gelombang FM yaitu Edwin Howard Armstrong yang dikenal sebagai “Bapak penemu radio FM”.

DAFTAR PUSTAKA

giletules.blogspot.com/search?q=02/edwin-howard-armstrong-1890-1954-penemu-gelombang-radio-fm/
http://sobatbaru.blogspot.com/2008/06/penemu-gelombang-elektromagnetik
http://www.mustofaabihamid.blogspot.com

Sumber http://pustakauntuksemua.blogspot.com