RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gelombang
elektromaknetik merupakan penggabungan dari listrik dan getran magnet yang merupakan
perubahan posisi dengan kecepatan cahaya dan perubahan khusus dalam gelombang.
Pada tahun 1864 adanya penelitian yang dilakukan fisikawan terhadap perubahan
kecepatan pada suatu muatan yang diturunkan dari pada listrik dan distribusi
magnet bahwa perpindahannya dapat diidentifikasi melalui celah. Dikarenakan
gelombang elektromagnetik terbentuk oleh adanya rambatan medan magnet dan medan
listrik, dimana perambatan kedua medan adalah manifentasidari satu gelombang
yang disebut gelombang elektromagnetik. Oleh karena gambaran sifat gelombang
pada medan elektromagnetik khususnya pada medium.Hal ini membuat
banyaknya teori-teori baru yang hadir menjelaskan gelombang elektromagnetik
yang semakin mendalam. Dan mampu mejelaskan tentang radiasi.
Radiasi elektromagnetik adalah proses
pancaran dan perjalannan energi elektromagnetik, dalam gelombang
elektromagnetik, dan efek yang diakibatkannya pada materi yang dikenainya.
Radiasi elektromagnetik dapat berasal dari sumber radiasi tetap (seperti
matahari).
Oleh karena itu pula banyaknya penjelasan menarik tentang radiasi gelombang elektromagnetik yang sangat penting untuk dibahas. Agar kiranya dengan praktikum yang dilakukan dapat membantu dalam pembelajaran didalam mata kuliah.
1.2 Tujuan Percobaan
1. 1. Untuk menentukan perbandingan energi untuk masing-masing tapis dari tabung yang polos dan tabung yang dihitamkan karena perbedaan suhu.
2. Untuk menentukan perbandingan suhu kalor untuk masing-masing tapis dari tabung yang polos dan tabung yang dihitamkan karena perbedaan suhu.
3.
3. untuk mencari panjang gelombang untuk
masing-masing tapis dari tabung yang polos dan tabung yang dihitamkan karena
perbedaan suhu.
BAB
II
DASAR TEORI
Gelombang elektromaknetik merupakan
penggabungan dari listrik dan getran magnet yang merupakan perubahan posisi
dengan kecepatan cahaya dan perubahan khusus dalam gelombang. Pada tahun 1864
Fisikawan Inggris James Clerk Maxwell membuatnya tertarik pada perubahan
kecepatan pada suatu muatan yang diturunkan dari pada listrik dan distribusi magnet
bahwa perpindahannya dapat diidentifikasi melalui celah. Bahwa perubahan
getaran yang terjadi, mengalami gangguan pada gelombang yang diakibatkan
keduanya tegak lurus dengan yang lainnya dan tujuan dari pada gelombang
tersebut.
Dan setelah studi dari
pada Faraday, Maxwell mengetahui bahwa
yang mengubah medan magnet dapat diakibatkan oleh kawat tertutup. Perubahan
medan magnet pastinya akan sejalan dengan perubahan medan listrik. Lalu karena
hal ini membuat Maxwell bertujuann mengubah kedua medan. Bahwa produk dari pada
medan magnet dari induksi elektromaknetik mudah untuk digabungkan, karna
terbuat dari sejenis besi yang dapat memperkecil hambatan pada saat mengalirkan
muatan. Lemahnya medan magnet ialah banyaknya deteksi dan yang lainnya. dan
Maxwell beranggapan bahwa yang terbaik ialah argumen sejajar dibanding
menemukan dalam eksperimen.
Jika tanggapan Maxwell
benar, gelombang elektromagnetik akan terjadi didalam berbagai konstanta
listrik dan medan magnet. Dan Maxwell pun mampu menunjukkan tetapan cepat
rambat pada gelombang elektromagnetik dengan bentuk yang ia tetapkan dimana
Dalam cahaya,
dijelaskan bahwa terdapat gelombang didalamnya, dan diduga bahwa cahaya terdiri
dari pada gelombang elektromaknetik. Dalam kontribusi Maxwell dalam teori
kinetik dan dalam statistik mekanik pada teori elektromaknetik. Yang
menunjukkan perhitunga pada kecepatan yang ada pada gelombang cahaya tersebut
haruslah tetap.
Cahaya bukan satu-satunya contoh dalam
elktromagnetik, meskipun semua gelombang harus memiliki dasar yang sama, namun
banyak hal lain yang saling berinteraksi didalamnya dengan selaras seperti
terdapatnya frekuensi. Dalam gelombang cahaya, mata dapat merespon gelombang
yang didapatkan dengan interfal frekuensi 4,3
Dan untuk karakteristik terpenuhinya jika
dikatakan suatu gelombang harus memiliki superposisi : “dimana dua gelombang atau
lebih, atau yang sama seperti saat perjalanan alam, dan sama hal nya pada
amplitudoyang merupakan jumlah gelombang singkat dan gelombang individu. (Beiser,
2003)
Fenomenda radiasi benda
hitam memperoleh namanya melalui cara yang secara menarik terbalik. Dalam
fisika klasik, benda hitam adalah benda yang menyerap semua
radiasielektromagnetik yang jatuh padanya. Jika benda semacam itu menjadi
panas, dia akan memancarkan energi yaitu radiasi benda hitam tetapi setelahnya
tak akan menjadi hitam lagi. Dan hal yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari,
dan kita tahu bahwa sebuah objek seperti radiator pemanas dapat meradiasikan
panas inframerah tanpa terlihat menyala, dan banyak benda yang beradiasi yang
memiliki sifat yang sama dengan benda hitam, seperti matahar
iSekitar
tahun 1890-an, ekesperimen telah menunjukkan secara pasti bagaimana radiasi
benda hitam terkait dengan tempraturnya. Ketika spektrum elektromagnetik dari
radiasi ini diplot sebagai grafik. Pada tempratur tertentu, puncaknya selalu
berada pada bagian yang sama dari spektrum, yaitu pada panjang gelombang yang
sama. Tetapi, ketika benda menjadi bertambah panas puncaknya bergerak ke arah
panjang gelombang yang lebih pendek. Pada kurva benda hitam merupakan
intensitas radiasi dari sebuah benda
panas memuncak pada panjang gelombang yang terkait dengan tempratur
bendanya. Kurva benda hitam ini memuncak didaerah panjang gelombang inframerah
dari spektrum dalam bentuk bukit, dan menghasilkan seidikit radiasi dari daerah
spektrum daerah tampak. (Gribbin, 2002)
Jika membahas tentang panjang garis
pengiriman dari awal hingga akhir terkadang terhubung pada sebuah generator
yang konstan dengaan kuat arusnya V. Menganggap bahwa setelah satu waktu
T/2 sifat berlawanan dari pada generator
akan sebaliknya, bahwa ini terhubung dengan sifat sebaliknya untuk waktu T. Dan
sifat lainnya di T lainnya, dan seterusnya. Waktu T merupakan periode yang
memberikan sifat yang berbeda.
Bidang
batas AA terus bergerak ke kanan dengan kecepatan c, seperti pada Gambar 1.Pada saat polaritas pertama kali dibalik, arus di
kedua konduktor, garis, dibalik juga, dan pesawat batas baru BB didirikan yang
juga bergerak ke kanan dengan kecepatan c.Pembalikan berikutnya membentuk
pesawat CC, dan seterusnya.Situasi ini sangat mirip dengan situasi di dalam
tabung yang berisi fluida ketika pendorong di ujung kiri bergerak bergantian
bolak-balik dengan kecepatan konstan v antara pembalikan. Perhatikan bahwa arus tidak sama di semua
titik konduktor pada Gambar 1, tetapi bergantian ke kiri dan ke kanan di daerah
yang berdekatan. Jika alih-alih membalikkan generator dc, kami menghubungkan
generator ac di ujung kiri. dari garis
pada Gambar 1,
satu-satunya perbedaan adalah bahwa tegangan akan mundur secara bertahap dan
sinusoidal, bukan tiba-tiba Jika koneksi pertama tidak ada ketika terminal atas
gen.erator berada pada potensi positif maksimum Vm, perbedaan potensial akan
berkurang secara sinusoidal (atau secara kosinusoid) dari nilai Vm pada AA
menjadi nol pada BB. Kemudian akan
meningkat ke Vm maksimum dalam arah yang berlawanan di titik tengah antara BB
dan CC, turun ke nol pada CC, dan seterusnya.
Demikian pula, arus di konduktor atas akan menjadi maksimum ke kanan di
AA, akan menjadi nol di BB, maksimum menuju tengah kiri antara BB dan CC, dan
seterusnya. Kami kemudian akan memiliki
gelombang sinusoidal dari arus dan tegangan yang bergerak sepanjang garis dari
kiri ke kanan. Untuk situasi seperti itu
pada Gambar 1
ada, perlu bahwa panjang garis harus panjang dibandingkan dengan jarak yang
ditempuh oleh gelombang dalam waktu satu periode.
dengan frekuensi yang cukup, oleh karena
itu sebuah garis pada pertengahan panjang dapat dapat berakomodasi
menjadipanjang daripada gelombang. Disepanjang gelombang sebuah garis lintasan
memiliki pengaruh lebih pada istilah dari arus dan beda potensial. Jika
diperhitungkan medan listrik dan medan magnet merupakan gabungan dari pada
gelombang. Dimana intensitas medan listrik ditandai dengan E, dan pada medan
magnet H yang keduanya saling tegak lurus disetiap lintasannya.
Lalu
jika membahas tentang radiasi yang diartikan secara sederhana berarti pancaran
energi. Radiasi elektromagnetik adalah proses pancaran dan perjalannan energi
elektromagnetik, dalam gelombang elektromagnetik, dan efek yang diakibatkannya
pada materi yang dikenainya. Radiasi elektromagnetik dapat berasal dari sumber
radiasi tetap “(seperti matahari). Dan dapat pula berasal dari partikel yang
mengalami akselerasi. Dimana secara fisik radiasi elektromagnetik identik
dengan hubungannya dengan gelombang elektromagnetik, khususnya tentang energi
gelombangnya.
Dikarenakan gelombang elektromagnetik terbentuk oleh adanya rambatan medan magnet dan medan listrik, dimana perambatan kedua medan adalah manifentasidari satu gelombang yang disebut gelombang elektromagnetik. Oleh karena gambaran sifat gelombang pada medan elektromagnetik khususnya pada medium “bebas” dimaksudkan bahwa dalam medium yang dirambati oleh gelombangtidak ada muatan listrik bebas dengan ketetapan ρ=0. Dalam medium seperti ini juga tak terdapat arus listrik, kecuali arus pergeseran yang berasal dari medan listrik, yang muncul karena hubungan J dengan ϭ dan E. (Sears, 1963)
Radiasi benda hitam merupakan salah satu contoh benda radiasi. Dikatakan benda hitam ialah benda yang dapat menyerap dan juga memancarkan radiasi secara sempurna. Benda semacam itu memancarkan dengan sempuran yang berasal dari dirinya, dan menyerap seluruhnya (tanpa adanya pemantulan). Dan digunakan benda berbangun kotak dari bahan logam yang tahan akan panas, dengan ruang hampa didalamnya, dan dimasukkan kedalam oven, dan dipanaskan sampai suhu yang diinginkan, dan pada kotak diberikan celah kecil, tempat cahaya masuk kedalam, dan cahaya yang jatuh kedalam benda hitam yang masuk kedalam celah akan terserap sempurna.
Analisis terhadap distribusi energi sebagai fungsi dari frekuensi cahaya yang terpancar, yang memberikan gambaran pada kurva sesaui gambar 2, yang disebut sebagai kurva distribusi rapat energi. Dimana kurva ini berguna untuk menunjukkan fungsi frekuensi benda hitam yang pertama kali dikemukakan ileh Lummer dan Pringsheim pada 1899. Namun kurva distribusi ini mampu melahirkan teori-teori dari beberapa ilmuan. Salah satunya ialah dari Rayleigh dan Jeans pada tahun 1900, melalui apa yang disebut teori distribusi Rayleigh dan Jeans dengan menjelaskan misal, energi total persatuan volume, yang ada dalam suatu kotak hitam, adalah U, dan bahwa kerapatan energi cahaya yang memiliki frekuensi antara v dan v+dv adalah u(v). Dalam teori Rayleigh dan Jeans menjelaskan , nilai untuk u(v) pada suatu harga suhu T, dengan kB=1,38 x 10-23 JK-4 . Yang merupakan tetapan Boltzmann, dan c adalah kecepatan cahaya. Dimana melalui persamaan ini didapati kebenaran akan harga dari frekuensi yang rendah.Teori lain yang ikut ambil bagian dikemukakan oleh Wien pada tahun 1893, dimana Wien menyatakan bahwa u sebagai fungsi panjang gelombang u(𝞴) dengan persamaan yang terbentuk d, dimana w(𝞴T) adalah suatu fungsi dari perkalian antara panjang gelombang 𝞴, dan suhu mutlak T.Meskipun secara umum namun rumusan Wien nampak benar untuk distribusi rapat energi benda hitam, namun persamaan tersebut juga belum lengkap.
Dan
muncul teori lain oleh Max Planck pada 1900, Planck menjelaskan bahwa jika
radiasi didalam benda hitam ada dalam kesetimbangan termal dengan atom-atom
dinding didalamnya, maka akan terdapat hubungan antara distribusi rapat energi
radiasi dengan energi atom-atom pada dinding tersebut. lalu Planck juga
mengemukakan suatu model yang didasarkan bahwa atom-atom dinding benda hitam
tersebut diakibatkan oleh kalor yang diterima, yang mengalami gerak osilasi
harmonik, yang menganggap bahwa benda hitam hanya mampu menyerap atau
memancarkan porsi-porsi energi dengan jumlah tertentu. Yang Planck nyatakan
dengan persamaan
Hal yang juga harus ditinjau atau hal lain-lain lagi yang juga perlu diperhatikan adalah Hukum Stefan-Boltzmann. Hukum ini menyatakan emitansi radiasi yakni merupakan energi yang dipancarkan oleh suatubenda hitam yang dijelaskan dengan satu persatu luas persatuan waktu yang sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlak benda hitam tersebut, yang dituliskan secara mutlak
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Peralatan dan Bahan
1. Lampu pijar 100 watt
Fungsi : sebagai sumber cahaya
2.
Reflektor
Fungsi : untuk memfokuskan cahaya
3.
Tabung aluminium yang dihitamkan dan yang dipolis
Fungsi : Sebagai wadah (tempat) yang akan diisi cairan
4.
Isolator dengan lubang celah
Fungsi : untuk mencegah agar suhu cairan tidak terkontaminasi
dengan suhu ruangan
5.
Tapis merah dan biru
Fungsi : sebagai penyaring cahaya
6.
Termometer
Fungsi : untuk mengukur suhu cairan
7.
Gelas ukur
Fungsi : untuk mengukur volume cairan yang akan digunakan
8.
Penggaris
Fungsi : untuk mengukur jarak tabung dengan lampu pijar atau
sumber cahaya
9.
Tissue
Fungsi : untuk mengelap / membersihkan peralatan
10. Stopwatch
Fungsi : untuk mengukur waktu saat penyinaran
11. Serbet
Fungsi : untuk mengelap / membersihkan peralatan
12. Es batu
3.3 Prosedur Percobaan
3.3.1 Tanpa Tapis
a.
Tabung yang dipolis
1.
Disediakan alat dan bahan yang akan digunakan.
2.
Diletakkan sumber infra red dengan reflektor yang berisi
lampu pijar sebesar 100 watt.
3.
Diukur suhu ruangan dengan menggunakan termometer.
4.
Diukur sampel (es batu yang telah dicairkan) dengan menggunakan
gelas ukur sebanyak 100 mL.
5.
Dituang sampel kedalam tabung yang dipolis.
6.
Ditutup tabung dengan isolator dengan lubang celah.
7.
Dihitung dan dicatat suhu awalnya dengan menggunakan termometer.
8.
Diukur dan diletakkan tabung yang dipolis sejauh 10 cm dari sumber
infra red dan reflektor tanpa melepas termometer.
9.
Dihidupkan sumber infra red dan reflektor bersamaan dengan
stopwatch.
10.
Diukur kenaikan suhu air yang ada didalam tabung yang dipolis
setiap 3 menit, 6 menit dan 9 menit.
11.
Dicatat hasilnya pada kertas data percobaan.
b.
Tabung yang dihitamkan
1.
Disediakan alat dan bahan yang akan digunakan.
2.
Diletakkan sumber infra red dengan reflektor yang berisi
lampu pijar sebesar 100 watt.
3.
Diukur suhu ruangan dengan menggunakan termometer.
4.
Diukur sampel (es batu yang telah dicairkan) dengan menggunakan
gelas ukur sebanyak 100 mL.
5.
Dituang sampel kedalam tabung yang dihitamkan.
6.
Ditutup tabung dengan isolator dengan lubang celah.
7.
Dihitung dan dicatat suhu awalnya dengan menggunakan termometer.
8.
Diukur dan diletakkan tabung yang dihitamkan sejauh 10 cm dari
sumber infra red dan reflektor tanpa melepas termometer.
9.
Dihidupkan sumber infra red dan reflektor bersamaan dengan
stopwatch.
10.
Diukur kenaikan suhu air yang ada didalam tabung yang dihitamkan
setiap 3 menit, 6 menit dan 9 menit.
11.
Dicatat hasilnya pada kertas data percobaan.
3.3.2 Tapis Merah
a. Tabung yang dipolis
1.
Disediakan alat dan bahan yang akan digunakan.
2.
Diletakkan sumber infra red dengan reflektor yang berisi
lampu pijar sebesar 100 watt.
3.
Diukur suhu ruangan dengan menggunakan termometer.
4.
Diukur sampel (es batu yang telah dicairkan) dengan menggunakan
gelas ukur sebanyak 100 mL.
5.
Dituang sampel kedalam tabung yang dipolis.
6.
Ditutup tabung dengan isolator dengan lubang celah.
7.
Dihitung dan dicatat suhu awalnya dengan menggunakan termometer.
8.
Diukur dan diletakkan tabung yang dipolis sejauh 10 cm dari sumber
infra red dan reflektor tanpa melepas termometer.
9.
Diletakkan tapis merah diantara sumber infra red dan tabung yang
dipolis.
10.
Dihidupkan sumber infra red dan reflektor bersamaan dengan
stopwatch.
11.
Diukur kenaikan suhu air yang ada didalam tabung yang dipolis
setiap 3 menit, 6 menit dan 9 menit.
12.
Dicatat hasilnya pada kertas data percobaan.
b. Tabung yang
dihitamkan
1.
Disediakan alat dan bahan yang akan digunakan.
2.
Diletakkan sumber infra red dengan reflektor yang berisi lampu
pijar sebesar 100 watt.
3.
Diukur suhu ruangan dengan menggunakan termometer.
4.
Diukur sampel (es batu yang telah dicairkan) dengan menggunakan
gelas ukur sebanyak 100 mL.
5.
Dituang sampel kedalam tabung yang dihitamkan.
6.
Ditutup tabung dengan isolator dengan lubang celah.
7.
Dihitung dan dicatat suhu awalnya dengan menggunakan termometer.
8.
Diukur dan diletakkan tabung yang dihitamkan sejauh 10 cm dari
sumber infra red dan reflektor tanpa melepas termometer.
9.
Diletakkan tapis merah diantara sumber infra red dan tabung yang
dihitamkan.
10.
Dihidupkan sumber infra red dan reflektor bersamaan dengan
stopwatch.
11.
Diukur kenaikan suhu air yang ada didalam tabung yang dihitamkan
setiap 3 menit, 6 menit dan 9 menit.
12.
Dicatat hasilnya pada kertas data percobaan.
3.3.3 Tapis Biru
a. Tabung yang dipolis
1.
Disediakan alat dan bahan yang akan digunakan.
2.
Diletakkan sumber infra red dengan reflektor yang berisi
lampu pijar sebesar 100 watt.
3.
Diukur suhu ruangan dengan menggunakan termometer.
4.
Diukur sampel (es batu yang telah dicairkan) dengan menggunakan
gelas ukur sebanyak 100 mL.
5.
Dituang sampel kedalam tabung yang dipolis.
6.
Ditutup tabung dengan isolator dengan lubang celah.
7.
Dihitung dan dicatat suhu awalnya dengan menggunakan termometer.
8.
Diukur dan diletakkan tabung yang dipolis sejauh 10 cm dari sumber
infra red dan reflektor tanpa melepas termometer.
9.
Diletakkan tapis biru diantara sumber infra red dan tabung yang
dipolis.
10.
Dihidupkan sumber infra red dan reflektor bersamaan dengan
stopwatch.
11.
Diukur kenaikan suhu air yang ada didalam tabung yang dipolis
setiap 3 menit, 6 menit dan 9 menit.
12.
Dicatat hasilnya pada kertas data percobaan.
b.
Tabung yang dihitamkan
1.
Disediakan alat dan bahan yang akan digunakan.
2.
Diletakkan sumber infra red dengan reflektor yang berisi
lampu pijar sebesar 100 watt.
3.
Diukur suhu ruangan dengan menggunakan termometer.
4.
Diukur sampel (es batu yang telah dicairkan) dengan menggunakan
gelas ukur sebanyak 100 mL.
5.
Dituang sampel kedalam tabung yang dihitamkan.
6.
Ditutup tabung dengan isolator dengan lubang celah.
7.
Dihitung dan dicatat suhu awalnya dengan menggunakan termometer.
8.
Diukur dan diletakkan tabung yang dihitamkan sejauh 10 cm dari
sumber infra red dan reflektor tanpa melepas termometer.
9.
Diletakkan tapis biru diantara sumber infra red dan tabung yang
dihitamkan.
10.
Dihidupkan sumber infra red dan reflektor bersamaan dengan
stopwatch.
11.
Diukur kenaikan suhu air yang ada didalam tabung yang dihitamkan
setiap 3 menit, 6 menit dan 9 menit.
12.
Dicatat hasilnya pada kertas data percobaan
3.2 Gambar Percobaan
(Terlampir)
BAB
IV
HASIL
PERCOBAAN DAN ANALISIS
4.1 Data Percobaan
Volume air : 100 mL
Jarak : 10 cm
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
1. Perbandingan energi untuk masing-masing tapis dari tabung yang
dipolis dan tabung yang dihitamkan karena perbedaan suhu adalah semakin
besar. Ketika
suhu mengalami kenaikan
maka
energi radiasi yang dihasilkan akan
semakin besar.
2. Perbandingan kalor untuk masing-masing
tapis dari tabung yang dipolis
dan tabung yang dihitamkan karena perbedaan suhu adalah semakin
besar. Ketika
suhu mengalami kenaikan maka kalor yang dihasilkan akan semakin besar yang
juga dipengaruhi oleh suhu awal. Pada masing-masing tapis dari tabung yang dihitamkan memiliki kalor yang
nilainya lebih besar dibandingkan dengan tabung yang dipolis,
karena tabung yang dihitamkan menyerap semua radiasi yang diberikan.
.
DAFTAR PUSTAKA
Beiser, A.
2003. Concepts Of Modern Physics.
Edisi Keempat. New york: Mc Graw
Hill.
Pages:
53-55
Gribbin,
J. 2002. Fisika Kuantum. Jakarta : Erlangga
Halaman : 13-15
Juwono, A. 2001. Pendahuluan
Fisika Kuantum. Edisi Pertama. Malang: UBpress.
Halaman:1-9
Sears,
F W.1963.
College Physics.Tokyo: Tosho Insatsu Printing
Co Ltd.
Pages:742-743
LAMPIRAN
3.4.1 Tanpa Tapis
- Tabung yang polos
Tidak ada komentar:
Posting Komentar