Bukti Hipotesis Maxwell, Rumus Kecepatan Dan Sifat-Sifat Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Berikut ini ialah artikel yang akan mengulas gelombang elektromagnetik, gelombang elektromagnetik kelas x, spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang elektromagnetik fisika, gelombang elektromagnetik, elektromagnetik ,sifat gelombang elektromagnetik, sifat-sifat gelombang elektromagnetik, hipotesis maxwell, james clerk maxwell, aturan coulomb, aturan biot-savart, aturan ampere, aturan faraday, eksperimen hertz, kecepatan gelombang elektromagnetik, rumus kecepatan gelombang elektromagnetik, permitivitas listrik.

Gelombang Elektromagnetik

Ketika Anda sedang mendengarkan program di salah satu stasiun radio keakungan Anda, pernahkah Anda berpikir bagaimana caranya bunyi yang keluar dari radio sanggup Anda dengar dengan jelas? 

Gelombang yang diterima pada radio Anda ialah gelombang radio dan termasuk ke dalam gelombang

elektromagnetik.

Selain gelombang radio, masih banyak lagi jenis gelombang yang termasuk ke dalam gelombang elektromagnetik. Teknologi komunikasi dikala ini tidak sanggup lepas dari peranan gelombang elektromagnetik. 

Pemakaian telepon selular (telepon genggam) sebagai masukana telekomunikasi menjadikan komunikasi lebih simpel dan efisien. Dalam komunikasi memakai telepon selular dan teknologi satelit yang menjadi pembawa isu ialah gelombang elektromagnetik. 

Tahukah Anda apa yang dimaksud dengan gelombang elektromagnetik? Bagaimanakah gelombang elektromagnetik merambat? Dapatkah Anda mengambarkan sifat-sifatnya? 

Dewasa ini, penerapan gelombang elektromagnetik semakin luas. Sistem komunikasi radio, televisi, telepon genggam, dan radar ialah beberapa pola penerapan gelombang elektromagnetik. 

Dunia terasa begitu kecil sehingga banyak sekali kejadian yang terjadi di pecahan bumi, tidak peduli jauhnya, sanggup segera diketahui dan disebarluaskan melalui masukana yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik, bahkan dunia di luar bumi. 

Berbeda dengan gelombang mekanik yang sudah Anda pelajari, gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium untuk merambat.

Hipotesis Maxwell

Tahukah Anda, siapakah yang kali pertama mengemukakan teori gelombang elektromagnetik? Teori gelombang elektromagnetik kali pertama dikemukakan oleh James Clerk Maxwell (1831–1879). 

Ini berawal dari beberapa aturan dasar yang sudah dipelajari, yakni Hukum Coulomb, Hukum Biot-Savart atau Hukum Ampere, dan Hukum Faraday. 

Hukum Coulomb menunjukkan bagaimana muatan listrik sanggup menghasilkan medan listrik, Hukum Biot-Savart atau Hukum Ampere mengambarkan bagaimana arus listrik sanggup menghasilkan medan magnet, dan Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan medan listrik sanggup menghasilkan gaya gerak listrik (GGL) induksi. 

Maxwell melihat adanya keterkaitan yang sangat erat antara tanda-tanda kelistrikan dan kemagnetan. Ia mengemukakan bahwa kalau perubahan medan magnetik menghasilkan medan listrik, ibarat yang dikemukakan oleh aturan Faraday, dan hal sebaliknya sanggup terjadi, yakni perubahan medan listrik sanggup menjadikan perubahan medan magnet.

Maxwell menurunkan beberapa persamaan yang berujung pada hipotesisnya terkena gelombang elektromagnetik. 

Persamaan tersebut dikenal sebagai Persamaan Maxwell, tetapi Anda tidak perlu menurunkan atau mengulas secara mendalam persamaan tersebut. Menurut Maxwell, ketika terdapat perubahan medan listrik (E), akan terjadi perubahan medan magnetik (B).

Perubahan medan magnetik ini akan menjadikan kembali perubahan medan listrik dan seterusnya. Maxwell menemukan bahwa perubahan medan listrik dan perubahan medan magnetik ini menghasilkan gelombang medan listrik dan gelombang medan magnetik yang sanggup merambat di ruang hampa.

Gelombang medan listrik (E) dan medan magnetik (B) inilah yang kemudian dikenal dengan nama gelombang elektromagnetik. Perambatan gelombang elektromagnetik sanggup dilihat pada gambar diberikut:

Medan listrik dan medan magnetik
dalam gelombang

Perhatikan bahwa arah getar dan arah rambat gelombang medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus sehingga gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal. 

Akan tetapi, gelombang elektromagnetik ialah gelombang medan dan bukan gelombang partikel, ibarat pada air atau pada tali. Oleh alasannya gelombang medan inilah, gelombang elektromagnetik sanggup merambat di ruang hampa. 

Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada permitivitas listrik dan permeabilitas magnetik medium. Maxwell menyatakan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan:

Besar kecepatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa sama dengan kecepatan cahaya yang terukur.

misal Soal:

Bukti Hipotesis Maxwell (Eksperimen Hertz)

Anda sudah mempelajari hipotesis Maxwell wacana gelombang elektromagnetik. Apakah Anda ingin mengetahui pembuktian dari hipotesis Maxwell tersebut? 

Pada pembahasan ini, Anda akan mempelajari wacana bukti hipotesis Maxwell melalui eksperimen yang dilakukan oleh Heinrich Hertz. 

Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa yang dihitung oleh Maxwell, mempunyai besar yang sama dengan kecepatan perambatan cahaya. 

Berdasarkan hasil ini, Maxwell mengemukakan bahwa cahaya ialah gelombang elektromagnetik. Gagasan ini secara umum diterima oleh para ilmuwan, tetapi tidak sepenuhnya hingga kesannya gelombang elektromagnetik sanggup dideteksi melalui eksperimen. 

Gelombang elektromagnetik kali pertama dibangkitkan dan dideteksi melalui eksperimen yang dilakukan oleh Heinrich Hertz (1857–1894) pada tahun 1887, delapan tahun sehabis kematian Maxwell. Hertz memakai peralatan, ibarat yang ditunjukkan pada gambar diberikut.

Bagan percobaan Hertz.
melaluiataubersamaini menggetarkan pemutus arus, terjadi getaran listrik
pada rangkaian sekunder yang nampak sebagai loncatan bunga api A.
Pada kawat yang dilekukkan hingga ujung-ujungnya berdekatan
tampak terlihat adanya loncatan bunga api B.

Ketika sakelar S digetarkan, induktor (kumparan) Ruhmkorf menginduksikan pulsa tegangan pada kumparan kedua yang terhubung pada dua buah elektrode bola. 

Akibatnya, muatan listrik loncat secara bolak-balik dari satu bola ke bola lainnya dan menjadikan percikan. Ternyata, kedua elektrode bola pada cincin kawat di sebelahnya juga menampakkan percikan. 

Ini mengatakan bahwa energi gelombang yang dihasilkan oleh gerak bolak-balik muatan pada kedua elektrode pertama sudah berpindah kepada elektrode kedua pada cincin kawat. 

Gelombang ini kemudian diukur kecepatannya dan sempurna sama dengan hasil perhitungan Maxwell, yakni 3 × 108 m/s. 

Selain itu, gelombang ini juga mengatakan tiruana sifat cahaya ibarat pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan polarisasi. 

Hasil eksperimen Hertz ini ialah pembuktian dari teori Maxwell. Sifat-sifat gelombang elektromagnetik yang didasarkan dari eksperimen, yaitu sebagai diberikut.

1. Merupakan perambatan getaran medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus terhadap arah rambatnya dan termasuk gelombang transversal,
2. Tidak bermuatan listrik sehingga tidak dipengaruhi atau tidak dibelokkan oleh medan listrik atau medan magnet,
3. Tidak bermassa dan tidak dipengaruhi medan gravitasi,
4. Merambat dalam lintasan garis lurus,
5. Dapat merambat di ruang hampa,
6. Dapat mengalami pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, serta polarisasi, dan
7. Kecepatannya di ruang hampa sebesar 3 × 108 m/s.

Sumber http://www.kuttabku.com

Share :