SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK DAN SIFAT CAHAYA

 

SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK DAN SIFAT CAHAYA

Dibuat oleh:

Anita Valerie Stephani. S

NIM: 210343606441

1. Uraian Materi

    Saat kita menyalakan radio, gelombang yang ada pada radio mentransmisikan sinyal pada jarak yang sangat jauh, misalnya gelombang radio yang dipakai pada stasiun TV dan radio guna mentransmisikan sinyal komunikasi. Hal ini termasuk dalam salah satu penerapan spektrum elektromagnetik.

    Spektrum elektromagnetik adalah susunan berbentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan interval frekuensi dan panjang gelombangnya. Gelombang elektromagnetik ini terdiri dari beberapa macam, yaitu: 

1. Gelombang radio
2. Gelombang mikro
3. Sinar Inframerah
4. Cahay tampak
5. Ultraviolet (Sinar matahari)
6. Sinar X
7. Sinar Gamma

   Terdapat susunan gelombang seperti pada gambar di atas yang dapat diurutkan berdasarkan kategori berikut:

1. Barisan dari frekuensi terbesar menuju frekuensi terkecil.                                      Sinar gamma – sinar X – sinar ultraviolet (cahaya matahari) – sinar tampak – sinar inframerah – gelombang RADAR – gelombang TV – gelombang radio.
2. Barisan frekuensi cahaya yang terlihat dari yang kecil menuju yang besar.     Cahaya merah – cahaya jingga – cahaya kuning – cahaya hijau – cahaya biru – cahaya nila– cahaya ungu.
3. Besarnya rentang panjang gelombang.

• Adapula rumus gelombang magnetiknya:

    

• Sifat-sifat yang ada pada cahaya:

1. Cahaya merambat lurus: jika cahaya melalui medium yang sama kerapatan optiknya. Contohnya adalah sinar lampu senter yang merambat lurus.
2. Cahaya menembus benda bening: hal ini terjadi karena benda bening mampu meneruskan cahaya. Contohnya adalah kaca jendela yang terkena matahari.
3. Cahaya dapat dipantulkan: Pemantulan baur adalah pemantulan cahaya oleh permukaan yang tidak rata, contohnya cermin. Sedangkan pemantulan teratur merupakan pantulan cahaya oleh permukaan bidang pantul yang rata, contohnya adalah batu, aspal, dan air.
4. Cahaya dapat dibiaskan: Pembiasan cahaya terjadi apabila cahaya bergerak miring melalui medium yang berbeda, seperti dari udara lalu melewati air, sehingga mengalami pembiasan atau pembelokan. Contohnya adalah kolam yang terlihat dangkal karena airnya jernih.

2. Fenomena dalam bidang Bioteknologi

    Salah satu fenomena yang menerapkan spektrum elektromagnetik dalam Bioteknologi adalah penggunaan sinar ultraviolet sebagai salah satu cara untuk membunuh bakteri. Penggunaan sinar UV efektif untuk membunuh mikroorganisme pathogen misalnya virus dan protozoa tanpa menimbulkan dampak buruk bagi lingkungan.

    Selain membunuh bakteri. sinar UV berpengaruh besar terhadap pertumbuhan sel mikroorganisme. Penyinaran ultraviolet pada sel mikroorganisme dapat mempengaruhi suseptibilitas sel sehingga menngakibatkan terganggunya pertumbuhan dan kerusakan pada membrane.

3. Teknologi dalam bidang Bioteknologi

    Teknologi yang menerapkan spektrum elektromagnetik dalam Bioteknologi salah satunya adalah robot berteknologi sinar UV yang ditemukan oleh Institut Sepuluh Nopember (ITS) dan Universitas Airlangga (Unair) guna mempermudah sterilisasi ruang isolasi yang telah digunakan pasien Covid-19. Robot ini dinamakan Violeta.

    Robot ini diciptakan karena paparan sinar UV sangat berbahaya apabila mengenai manusia secara langsung, sehingga terciptalah robot yang dapat dimonitor dari jarak jauh selama proses sterilisasi ruang dengan sinar UV. Untuk menggunakan robot ini pun ruangan harus kosong terlebih dahulu agar tidak ada manusia yang terkena dampak langsung dari sinar ultraviolet. Robot ini efektif digunakan pada jarak 1 – 2 meter terhadap objek dengan membutuhkan waktu 10 – 15 menit untuk melakukan sterilisasi secara sempurna. Panjang gelombang yang dipakai adalah sekitar 200 - 300 nanometer (nm). 

    Penggunaan robot ini dianggap lebih baik daripada disinfektan karena tidak menyisakan setelah proses sterilisasi. Cara kerja robot Violeta yaitu dengan menggunakan sinar ultraviolet gelombang pendek (UVC) untuk membunuh atau menonaktifkan mikro organisme dengan menghancurkan nucleic acids dan mengganggu DNA.

4. Contoh soal

Gelombang elektromagnetik dalam suatu medium memiliki kelajuan 2,8 x 10⁸ m/s. Jika permitivitas medium 12,76 x 10^–7 wb/Am, tentukan permeabilitas medium tersebut
Jawaban:

Diketahui: 

c = 2,8 x 10⁸ m/s, ε = 12,76 x 10^–7 wb/Am.

Ditanya: Permeabilitas medium= ?

Dengan menggunakan persamaan Maxwell, maka diperoleh:

Jadi, hasil yang diperoleh adalah 2,7 x 10^–3 wb/Am.

5. Permasalahan kontekstual pada bidang bioteknologi, solusi penyelesaiannya, dan desain miniatur teknologi

    Diantara sekian banyak manfaat dari sinar UV, ternyata sinar UV ini memiliki reaksi kimiawi yang sangat berbahaya bagi makhluk hidup, khususnya kulit manusia. Dampak negatif dari sinar UV ini dapat berupa:

1. Menyebabkan pertumbuhan tanaman menjadi lambat dan menjadi kerdil akibat radiasi gelombang pendek atau UV B.
2. Menyebabkan kulit manusia tersengat, merubah molekul DNA, dan memicu kanker kulit.
3. Pemaparan sinar UV yang berlebihan dapat mengakibatkan garis-garis wajah menjadi bekerut dan keriput.

    Solusi untuk permasalahan ini adalah pemakaian sunscreen lotion untuk menghindari kanker kulit. Sunscreen akan bekerja dengan maksimal jika dipakai setiap 2 jam sekali atau bergantung pada spf+++ yang telah diberikan pada suatu produk. Sunscreen dengan SPF 30 atau lebih dapat memberikan perlindungan yang tinggi untuk kulit. Tetapi jika angkanya lebih dari 50 maka dianggap tidak efektif karena SPF tidak dapat melindungi sampai 100% dari sinar UV. Selain itu, sunscreen dengan SPF <30, tidak dapat memberikan perlindungan spektrum luas.

    Sementara itu, solusi yang ditawarkan oleh penulis sendiri belum ada.