Ringkasan Gelombang Wave Bab 9.docx

NAMA : MAIMUNA NIM

: 08072621923003

ELEKTRODINAMIKA GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK What’s wave? Ketika sedang menikmati ombak lautan di pantai, maka kita akan merasakan gerak gelombang. Riak-riak di kolam, bunyi music yang dapat kita dengar, bunyi lain yang tak dapat kita dengar

semua itu adalah fenomena gelombang. Gelombang dapat terjadi apabila suatu system

diganggu/diusik dari keadaan setimbangnya dan bila gangguan tersebut dapat menjalar dan merambat (propagate) dari suatu daerah di system itu ke daerah lainnya. Gelombang mekanik selalu berjalan dalam material yang dinamakan medium. Dalam gelombang mekanik, gerak tiap titik medium itu adalah periodic. Bila gerak itu sinusoidal, gelombang itu dinamakan gelombang sinusoidal. Sewaktu gelombang itu berjalan melalui medium tersebut, partikel yang membentuk medium itu mengalami berbagai macam perpindahan (pergeseran) yang tergantung sifat gelombang itu. Karena pergeseran medium itu tegak lurus atau transversal terhadap arah penjalaran gelombang sepanjang medium itu, maka gelombang ini disebut gelombang trancversal. Apabila gerakan bolak-balik sepanjang arah yang sama seperti arah penjalaran gelombang dapat dikatakan gelombang longitudinal. Sedangkan gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium, gelombang dapat berjalan melalui ruang hampa. Teori dasar untuk memahami gelombang elektromagnetik menggunakan persamaan Maxwell,

(i) Hukum Gauss untuk medan listrik, (ii) Hukum Gauss untuk medan magnet, (iii) hukum Ampere,(iv) Hukum Faraday Persamaan Maxwell, meramalkan adanya gelombang elektromagnetik yang merambat ruang hampa dengan laju yang sama dengan laju cahaya. Dalam suatu gelombang bidang E dan B adalah homogeny dalam setiap bidang yang tegak lurus terhadap arah perambatan. Hukum Faraday mengharuskan. 𝐸 = 𝑐𝐵 Hukum Ampere mengharuskan 𝐵 = 𝜖0 𝜇0 𝑐 𝐸 Supaya memenuhi, dengan c adalah laju cahaya 𝑐=

1 √∈0 𝜇0

Gelombang cahaya merupakan contoh dari gelombang elektromagnetik. Refleksi dan refraksi merupakan dua aspek penting. Bila sebuah gelombang cahaya menumbuk sebuah antarmuka (interface) halus yang memisahkan dua material transparan (material tembus cahaya) (seperti udara dan kaca atau air dan kaca), maka pada umumnya sebagai gelombang itu direfleksikan dan sebagian lagi di refraksikan (ditransmisikan) ke dalam material kedua. Laju gelombang v berbanding terbalik dengan indeks bias refraksi n. semakin besar indeks bias refraksi dalam suatu material, semakin lambat laju gelombang dalam material tersebut. Bila material kedua mempunyai indeks bias refraksi yang lebih kecil daripada material pertama maka laju gelombang material itu lebih cepat maka sinar itu dibelokkan menjauhi garis normal, begitu sebaliknya. Arah polarisasi dari sebuah gelombang elektomagnetik yang terpolarisasi linier adalah arah medan E. sebuah saringan polarisasi melewatkan gelombang yang terpolarisasi linier sepanjang sumbu polarisasinya dan merintangi gelombang yang terpolarisasi dalam arah tegak lurus terhadap sumbu tersebut. Bila cahaya yang terpolarisasi intensitasnya Imax memasuki sebuah saringan polarisasi yang digunakan sebagai analisis, maka intensitasnya I dari cahaya yang ditransmisikan melalui analisisnya diberikan I = 𝐼 max 𝑐𝑜𝑠 2 ∅ ∅ adalah sudut antara arah polarisasi cahay masuk dan sumbu polarisasi dari penganalisis Bila dua gelombang terpolarisasi linier dengan beda fasa disuperposisikan, maka hasilnya adalah cahaya yang terpolarisasikan melingkar atau cahay yang terpolarisasi eliptik. Dalam kasus ini, vector E tidak dibatasi pada sebuah bidang yang mengandung arah perambatan tetapi melukiskan lingkaran atau elips dalam sebuah bidang yang tegak lurus terhadap arah perambatan. Gelombang elektromagnetik dapat direfleksikan, permukaan sebuah konduktor (seperti plat logam yang digosok) dapat berperan sebagai reflector. Prinsip superposisi berlaku untuk gelombang elektromagnetik sama persis untuk medan listrik dan medan magnetic. Superposisi suatu gelombang masuk dan sebuah gelombang yang direfleksikan membentuk suatu gelombang berdiri. Dengan menggunakan pengamatan bahwa energy diperluksn untuk menimbulkan medan listrik dan medan magnet telah diperlihatkan bahwa gelombang elektromagnetik mengangkut energy. Dan juga gelembang elektromagnetik mengangkut momentum p, yang sesuai dengan kerapatan momentum. Momentum ini bertanggung jawab untuk fenomena tekanan radiasi. Bila suatu gelombang elektromagnetik diserap seluruhnya oleh sebuah permukaan, maka momentum gelombang dipindahkan juga ke permukaan itu. Sehingga dapat dituliskan

Gelombang elektromagnetik juga dapat berjalan dalam materi, materi nonkonduksi yakni dielektrik. Dalam sebuah dielektrik laju gelombang dinyatakan dengan v adalah tidak sama seperti diruang hampa yang dinyatakan dalam c.

Intensitas I dari sebuah gelombang sinusoidal dalam dielektrik dapat dinyatakan dengan,

Ini hanya berlaku untuk dielektrik nonkonduksi, jika material konduksi, gelombang elektromagnetik tidak dapat merambat sejauh jarak yang agak besar karena medan magnet E dan medan B akan menimbulkan arus yang menyediakan sebuah mekanisme untuk mendisipasikan dan merefleksikan energy gelombang. Untuk sebuah konduktor ideal dengan resistivitas nol, E harus nol dimana pun dalam material itu. Dan jika gelombang elektromagnetik menumbuk material tersebut maka gelombang direfleksikan secara total. Spektrum gelombang elektromagnetik meliputi spektrum panjang gelombang dan frekuensi yang sangat lebar. Spektrum gelombang elektromagnetik meliputi gelombang radio, microwave, inframerah,cahaya tampak sinar ultraviolet,sinar x dan sinar gamma. Spektrum elektromagnetik meliputi jangkauan frekuensi 1 sampai 10

24

Hz dan jangkauan yang lebar panjang gelombang yang bersangkutan. Cahaya

tampak adalah bagian terkecil dari spectrum itu, dengan panjang gelombang 400 nm-700 nm.