PENERAPAN (APLIKASI) GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1.    Pemgertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidakmemerlukan medium untuk merambat, dapat merambatdalam ruang hampa.

2.    Penerapan Gelombang Elektromagnetik

a.    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.

b.    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.

c.    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.

d.    Ultraviolet

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

e.    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.

f.     Sinar Gamma

Sinar gamma ditemukan dari radiasi inti atom tidak stabil yang merupakan pancaran zat radioaktif. Sinar gammajuga dihasilkan seperti sinar X, yaitu berasal dari tumbukan electron dengan atom berat, seperti timbale (Pb).

Dalam spektrumnya, sinar gamma menempati tingkatan dengan frekuensi terbesar, yaitu 10²⁰ Hz – 10²⁵ Hz. Sifat yang dimiliki sinar gamma adalah energy yang besar sehingga daya tembusnya sangat kuat.

Dari sifat yang dimilikinya, sinar gamma dapat digunakan sebagai system penurut aliran suatu fluida (misalnya aliran air PDAM) untuk mendetksi adanya kebocoran pipa. Sekarang sinar gamma banyak digunakan sebagai bahan sterilisasi bahan makanan kaleng dan pendetaksi keretakan pada batang baja.

g.    Cahaya Tampak

Sinar tampak atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat membantu dalam penglihatan. Anda tidak akan dapat melihat apapun tanpa bantuan cahaya. Sinar tampak memiliki jangkauan panjang gelombang yang sempit, mulai dari 400 nm sampai dengan 700 nm. Sinar tampak terdiri atas tujuh spektrum warna, jika diurutkan dari frekuensi terkecil ke frekuensi terbesar, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu (disingkat mejikuhibiniu). Sinar tampak atau cahaya digunakan sebagai penerangan ketika di malam hari atau ditempat yang gelap. Selain sebagai penerangan, sinar tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan, rumah sakit, industri, dan telekomunikasi.

h.    Gelombang Mikro

Gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator. Frekuensi gelombang mikro sekitar 1010 Hz. Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency. Gelombang mikro digunakan, di antaranya untuk komunikasi jarak jauh, radar (radio detection and ranging), dan memasak (oven). Di pangkalan udara, radar digunakan untuk mendeteksi dan memandu pesawat terbang untuk mendarat dalam keadaan cuaca buruk. Antena radar memiliki dua fungsi, yaitu sebagai pemancar gelombang dan penerima gelombang. Gelombang mikro yang dipancarkan dilakukan secara terarah dalam bentuk pulsa. Ketika pulsa dipancarkan dan mengenai suatu benda, seperti pesawat atau roket pulsa akan dipantulkan dan diterima oleh antena penerima, biasanya ditampilkan dalam osiloskop. Jika diketahui selang waktu antara pulsa yang dipancarkan dengan pulsa yang diterima Δt dan kecepatan gelombang elektromagnetik c = 3 × 10⁸ m/s, jarak antara radar dan benda yang dituju (pesawat atau roket), dapat dituliskan dalam persamaan berikut

s = ½ c.Δt

dengan: s = jarak antara radar dan benda yang dituju (m),

c = kecepatan gelombang elektromagnetik (3 × 10⁸ m/s), dan

Δt = selang waktu (s).

Angka 2 yang terdapat pada Persamaan muncul karena pulsa melakukan dua kali perjalanan, yaitu saat dipancarkan dan saat diterima. Saat ini radar sangat membantu dalam pendaratan pesawat terbang ketika terjadi cuaca buruk atau terjadi badai. Radar dapat berguna juga dalam mendeteksi adanya pesawat terbang atau benda asing yang terbang memasuki suatu wilayah.

i.      Aplikasi Gelombang Bunyi

a.        Bidang Produksi

1.    Mengukur Kedalaman Laut.

Selain digunakan pada dunia industri dan medis, gelombang ultrasonik digunakan pada dunia kelautan. Untuk menduga kedalaman laut digunakan alat yang dinamakan sonar. Sonar menghasilkan gelombang suara yang dikirim dari suatu piranti dan dipantulkan kembali oleh dasar samudera. Alat ini juga digunakan untuk menemukan letak suatu benda yang berada dibawah permukaan laut.

2.    Mendeteksi Retak-Retak Pada Struktur Logam.

Suatu alat yang bernama reflektoskop digunakan untuk mendeteksi cacat yang terkandung dalam besi tulang. Cacat pada pelek ban mobil diperiksa dengan menggunakan alat ini. Gelombang ultrasonik juga digunakan untuk mempercepat beberapa reaksi kimia. Getaran kuat pada gelombang ultrasonik juga digunakan untuk menggugurkan ikatan antara partikel kotoran dan bahan kain serta menggtarkan debu yang melekat hingga lepas.

3.    Kamera dan Perlengkapan Mobil.

Dua aplikasi sonar berikut ini adalah aplikasi terbaru dalam bidang teknolog. Pernahkah anda menggunakan sebuah kamera yang dapat mengatur fokusnya secara otomatis? Sebuah kamera seperti ini pasti menggunakan SONAR. Gelombang-gelombang ultrasonik dikirim oleh kamera menuju subjek yang difoto. Setelah gema dari objek kembali ke kamera, kamera menghitung jarak subjek, dan selanjutnya menyetel fokus yang sesuai dengan jarak ini. Saat ini tipe SONAR sedang diuji cobakan sebagai suatu alat dari sistem perlengkapan mobil. Sistem ini akan menggunakan SONAR untuk menghitung jarak dari sebuah mobil ke objek-objek di dekatnya, seperti pinggiran jalan dan kendaraan-kendaraan lainnya. Data-data ini terdisplai didepan pengemudi, sehingga pengemudi dapat menghindari kecelakaan. Pengemudi juga dibantu sehingga memarkir mobil menjadi mudah dan aman.

b.        Bidang Kedokteran.

1.    Penggunaan Dalam Medis.

Ultrasonik digunakan untuk mengamati cacat-cacat dalam jaringan hidup. Sifat reflektif jaringan normal dan jaringan abnormal cukup jelas untuk dibedakan secara ultrasonik. Alat diagnosis dengan ultrasonik digunakan untuk menemukan beberapa penyakit berbahaya di dada atau payudara, hati, otak, dan beberapa organ lainnya. Pengamatan ultrasonik pada seorang wanita hamil memperlihatkan janin di uterus.

2.    Menggunakan Efek Doppler untuk Mengukur Laju Aliran Darah

Efek doppler telah digunakan cukup sukses untuk memonitor aliran darah melalui suatu pembuluh nadi utama. Gelombang-gelombang ultrasonik frekuensi 5 - 10 MHz diarahkan menuju ke pembuluh nadi dan suatu penerima R akan mendeteksi sinyal hamburan pantulan. Frekuensi tampak dari sinyal pantul yang diterima bergantung pada kecepatan aliran darah. Pengukuran laju aliran darah dengan metode efek doppler ini terutama efektif untuk mendeteksi trombosis (penyempitan pembuluh darah) karena trombosis akan menyebabkan perubahan yang cukup signitifikan dalam laju aliran darah. Keunggulan metode ini dibandingkan dengan metode konvensional adalah lebih murah dan hanya memberikan sedikit ketidaknyamanan pada pasien.

j.     Aplikasi Gelombang Cahaya

a.    Foto Copy

Mesin fotokopi adalah peralatan kantor yang membuat salinan ke atas kertas dari dokumen, buku, maupun sumber lain. Mesin fotokopi zaman sekarang menggunakan xerografi, proses kering yang bekerja dengan bantuan listrik maupun panas. Mesin fotokopi lainnya dapat menggunakan tinta. Pencahayaan, cahaya yang sangat terang yang dihasilkan dari lampu expose yang menyinari dokumen yang sudah diletakkan di atas kaca dengan posisi terbalik ke bawah pada kaca, gambar pada dokumen kemudian akan dipantulkan melalui lensa, kemudian lensa akan mengarahkan gambar tersebut ke arah tabung drum. Tabung drum adalah silinder dari bahan aluminium yang dilapisisi dengan selenium yang sangat sensitif terhadap cahaya. Gambar yang lebih terang pada permukaan drum akan mengakibatkan elektron-elektron muncul dan menetralkan ion-ion positif yang dihasilkan oleh kawat pijar ( corona wire) sebelah atas drum ( kawat 1 ), sehingga pada permukaan yang terang tidak ada elektron yang yang bermuatan, sedangkan pada cahaya yang yang lebih gelap akan menghasilkan tidak terjadi perubahan muatan, tetap bermuatan positif. Serbuk berwarna hitam ( toner ) bermuatan positif yang berada pada depeloper, akan tertarik oleh ion positif pada permukaan drum, Tegangan tinggi DC yang diberikan pada kawat pijar ( corona wire ) membuat drum bermuatan positif, kawat pijar ( corona wire ) terdapat dua buah, satu terdapat diatas drum ( kawat 1 ), dan di bawah drum ( kawat 2 ). Selembar kertas yang dilewatkan di bawah drum ketika drum berputar,sebelum kertas mencapai drum terlebih dahulu kertas dijadikan bermuatan positif oleh kawat 2, sehingga toner yang menempel pada kertas akan tertarik dengan sangat kuat ke kertas, karena gaya tarik muatan positif pada kertas lebih kuat dari pada muatan positif pada drum ditambah lagi dengan gaya gravitasi. Berikutnya kertas akan di lewatkan melalui dua buah rol panas yang bertekanan, panas dari kedua rol tersebut akan melelahkan toner yang kemudian akan menempel erat ke kertas.peristiwa ini akan menghasilkan copian atau salinan gambar yang sama persis dengan aslinya. Setelah toner turun ke kertas drum akan terus berputar sampai melewati blade(cleaning balde) pembersih drum kemudian melalui kawat 1 (primary corona wire), sehingga drum kembali bermuatan positif dan siap kembali disinari terus berulang-ulang.

b.    Scanner.

Scanner adalah alat yang membantu komputer mengubah gambar atau objek grafis ke dalam kode digital yang dapat ditampilkan dan digunakan pada komputer. Scanner memiliki kemampuan untuk menerjemahkan sinyal-sinyal listrik analog ke dalam kode-kode digital. Analog disini seperti jam tangan yang mempunyai jarum penunjuk menit dan jam yang berputar mengelilingi jam tersebut. Tetapi jam digital menampilkan waktu dari satu frame ke frame waktu selanjutnya. Komputer tidak dapat memproses data analog sehingga harus diubah dulu ke dalam kode digital. Scanner dapat dipadukan dengan suatu software komputer untuk mengenali karakter yang discan namanya optical character recognition (OCR). Software ini dapat mengenali tulisan seperti yang tercetak atau tertulis. Informasi tersebut dapat dimanipulasi dengan komputer.Scannner ada beberapa jenis, diantaranya :

1.    Flatbed scanners atau scanner yang posisinya mendatar memiliki areayang dilapisi kaca dimana objek yang akan discan diletakkan sementara komponen scanner melewati objek tersebut. Metode ini mirip dengan mesin Xerox.

2.    Handheld scannersatau scanner yang dapat digenggam berukuran kecil, penggunaan scanner portabel bergantung pada orang pada saat proses pengambilan gambar yaitu dengan menggerakkan scanner didepan objek yang akan discan.

Cara kerja scanner

Pada Flatbed scanner sumber cahaya dilewatkan di bawah gambar ataudokumen untuk menerangi gambar atau dokumen tersebut. Warna putih atau daerah yang kosong memantulkan lebih banyak cahaya daripada yang bertinta atau daerah yang berwarna. Mesin menggerakkan komponen scanner di bawah halaman. Ketika komponen scanner bergerak, ia menangkap cahaya yang dipantulkan oleh daerah yang sedang disinari. Cahaya dari halaman tadi dipantulkan masuk ke dalam sistem cermin yang rumit yang diarahkan pada suatu lensa. Lensa memfokuskan cahaya tersebut pada diode yang sensitif terhadap cahaya yang mengubah sejumlah cahaya menjadi arus listrik. Besar arustergantung seberapa banyak cahaya yang dipantulkan. Pengubah data analog ke digital yang tadi dijelaskan menyimpan pembacaan voltase analog ke dalam pixel yang digambarkan dengan daerah hitam atau putih. Scanner yang lebih canggih melakukan 3 kali penyinaran untuk ditangkap oleh filter warna merah, hijau atau biru sebelum gambar lengkap.

Informasi digital tersebut kemudian dikirim ke komputer yang kemudiandiubah ke dalam format yang dapat dibaca oleh program grafis. Pada kebanyakan handled scanner, ketika anda memekan tombol scan lampu LED menyinari gambar yang berada di bawah scanner. Sebuah cermin pembalik dengan sudut tertentu yang berada di kanan atas layar scannermemantulkan gambar pada lensa yang berada di belakang scanner. Lensa memfokuskan gambar dalam satu garis tunggal ke alat CCD (charge coupled device), dimana merupakan alat yang mendeteksi perubahan voltase yang sangat kecil. Ketika cahaya menyinari beberapa baris detektor yang diletakkan di CCD, masing-masing memberikan voltase yang diterjemahkan sama dengan hitam, putih atau abu-abu. Chip analog yang khusus menerima voltase yang dihasilkan CCD untuk koreksi gamma. Proses ini memperjelas warna hitam sehingga mata akan mudah mengenali bayangan dari gambar. Ketika gambar dipindahkan dari alat pengubah data analog ke digital. Pada scanner untuk warna abu-abu, alat konversi menyimpan 8 bit setiap pixelnya, atau 256 bayangan abu-abu.

k.    Dampak Gelombang Elektromagnetik.

1.    Dapat menyebabkan kanker kulit (Sinar ultraviolet)

2.    Dapat menyebabkan katarak mata(Sinar ultraviolet)

3.    Dapat menyebabkan rendahnya produk ganggang (Sinar ultraviolet)

4.    Dapat menghitamkan warna kulit (Sinar ultraviolet)

5.    Dapat melemahkan sistem kekebalan tubuh (Sinar ultraviolet)

6.    Dapat menyebabkan kerusakan sel/jaringan hidup manusia (Sinar X dan terutama sinar gamma)

7.    Dapat menyebabkan kemandulan (Sinar gamma).