GEM, Gelombang Transversal

GEM, Gelombang Transversal

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dalam berbagai panjang gelombang dan frekuensi. Cahaya yang terdiri dari berbagai panjang gelombang dan frekuensi tersebut dinamakan cahaya polikromatik, salah satu contohnya adalah cahaya matahari. Sedangkan cahaya yang hanya terdiri dari satu panjang gelombang dan frekuensi dinamakan cahaya monokromatik, contoh cahaya monokromatik adalah laser.

Teori gelombang elektromagnetik diajukan oleh seorang ahli fisika Inggris, James Clerk Maxwell (1831 -1879). Hipotesis Maxwell yang melahirkan/memunculkan gagasan baru tentang gelombang elektromagnetik. Keberhasilan Maxwell dalam menentukan teori gelombang elektromagnetik membuka cakrawala baru di dunia komunikasi.
Gejala-gejala kelistrikan dan kemagnetan erat hubungannya satu sama lain. Hal ini nampak pada gejala-gejala sebagai berikut. 

Hipotesis Maxwell

• Muatan medan listrik dapat menghasilkan medan listrik di sekitarnya, yang besarnya diperlihatkan oleh hukum Coulomb
• Arus listrik atau muatan yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet di sekitarnya yang besar dan arahnya ditunjukan oleh hukum Bio-Savart atau hukum Ampere
• Perubahan medan magnetik dapat menimbulkan GGL induksi yang dapat menghasilkan medan listrik dengan aturan yang diberikan oleh hukum Induksi Faraday.

Pada ketiga teori ini terdapat hubungan antara listrik dengan medan magnet. Muatan listrik yang diam menghasilkan medan magnet. Muatan listrik yang bergerak dapat menghasilkan medan magnetik. Perubahan medan magnetik akan menghasilkan medan listrik.

Sepasang listrik (merah) dan magnetik (biru) bidang, menyebarkan bersama sebagai gelombang elektromagnetik dalam arah yang ditunjukkan oleh tanda panah pada kecepatan cahaya.

Seperti ditunjukkan dalam diagram di atas, medan listrik dan magnet berosilasi (getar) pada sudut kanan satu sama lain, dan gelombang bergerak dalam arah tegak lurus bidang ini. Jenis gerakan gelombang yang disebut gelombang transversal. Bandingkan ini dengan sebuah gelombang suara yang merupakan kompresi gelombang, getaran dalam arah gerak gelombang. Para elektromagnetik yang dihasilkan (EM) gelombang tidak perlu media untuk membantu mengirimkan, jadi gelombang EM bisa bergerak bebas melalui ruang hampa.
Menurut Maxwell kecepatan merambat gelombang elektromagnetik bergantung dari listrik  kemagnetan dan kelistrikan medium atau tidak bergantung dari amplitudo getaran medannya. Maxwell berhasil menunjukan bahwa cahaya tampak merupakan bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik dan juga berhasil memprediksi kelajuan cahaya denga menggunakan persamaan sebagai berikut :

c = f  λ

Semakin panjang gelombang, semakin rendah frekuensi, dan sebaliknya. Meskipun Persamaan Maxwell tidak menempatkan batasan pada kisaran diizinkan panjang gelombang dan frekuensi, yang dikenal spektrum elektromagnetik memanjang dari frekuensi sekitar f = 3 × 10 3 Hz (λ = 100 km) ke f = 3 x 10 26 Hz (λ = 10 -18 m). Ini mencakup segala sesuatu dari panjang panjang gelombang radio untuk energi tinggi sinar gamma.
Teori gelombang elektromagnetik Maxwell didukung oleh Heinrich Hertz yang berhasil membangkitkan dan mendeteksi adanya gelombang elektromagnetik dari sebuah percobaan dengan menggunakan listrik.

Read more »

Posted in: KONSEP

Biografi Maxwell

Biografi Maxwell

James Clerk Maxwell adalah ilmuwan besar dibidang Fisika asal Inggris yang menyumbangkan hukum kelistrikan dan magnet. Listrik dan magnet sebelumnya sudah menjadi perhatian para ilmuwan, namun belum disatukan dalam satu teori yang terpadu dan terstruktur. Maxwell berhasil menjabarkan secara tepat karakteristik dan hubungan antara medan listrik dan magnit. Dia mengubah sejumlah besar fenomena menjadi satu teori tunggal yang dapat dijadikan rujukan. Teori Maxwell kemudian menjadi pegangan secara luas baik di sektor teori maupun dalam praktek ilmu pengetahuan.
Maxwell lahir di Edinburgh, Skotlandia, tanggal 13 Juni 1831. Dia adalah anak tunggal dari John Clerk, seorang pengacara. Tidak lama setelah James lahir, keluarga John Clerk pindah ke tanah warisan nenek moyang Maxwell, di Glenlair, pinggiran kota Edinburgh. Pada waktu itulah John Clerk mengambil nama keluarga tambahan, yaitu Maxwell. Keluarga ini hidup bahagia sebagai warga kelas menengah. Pendidikan awal James diberikan oleh ibunya, seorang Kristen yang taat. Ibunya juga memberi pelajaran Alkitab. Daya ingat James yang luar biasa tampak ketika dia mampu menghafal 176 ayat dari Mazmur 119. Pada usia 8 tahun, James telah bosan dengan mainannya. Dia lebih suka menggunakan keingintahuannya untuk melakukan penelitian sederhana. Umpamanya, dia memakai lempeng timah untuk memantulkan cahaya matahari dan ia pun mengamati siklus hidup katak. Ibunya membimbingnya untuk melihat tangan Tuhan dalam keindahan alam. Keyakinan Maxwell bahwa terdapat keserasian yang sempurna antara penelitian ilmiah dan ajaran Tuhan dalam Alkitab sangat memengaruhi hidup dan pekerjaannya. Namun menyedihkan sekali, ibunya meninggal ketika James baru berusia 8 tahun. Karena hal tersebut, ayahnya membayar guru pribadi bagi James. Tahun 1841 James mulai belajar di Akademi Edinburgh. Kesehatannya yang kurang baik membuatnya sering absen, tapi prestasi akademiknya selalu bagus. Karya tulisnya yang pertama -- sebuah analisis matematika tentang gerhana -- terbit ketika dia berumur 15 tahun.

Penghargaan untuk Penelitian

Tahun 1847 James masuk Universitas Edinburgh, dan tidak lama kemudian menerbitkan dua karya ilmiah. Tahun 1850 dia masuk Universitas Cambridge, dan 4 tahun kemudian James lulus dalam bidang matematika dengan pujian tertinggi. Dia juga mendapat hadiah prestisius untuk karya penelitian asli, tentang analisis matematika mengenai kestabilan cincin di sekitar Saturnus. Maxwell menyimpulkan bahwa cincin Saturnus tidak mungkin padat sama sekali atau fluida sama sekali; cincin itu pasti terdiri atas partikel-partikel kecil padat, terpisah. (Lebih dari 100 tahun kemudian, kesimpulan ini dibenarkan melalui penjelajahan pertama pesawat angkasa Voyager ke Saturnus.) Ketika masih mahasiswa, Maxwell sudah berhasil melakukan penelitian yang bisa bertahan menghadapi ujian waktu. Setelah lulus, Maxwell diangkat menjadi dosen di Universitas Cambridge. Ia memberi kuliah optika dan hidrostatika serta melakukan penelitian dalam bidang-bidang tersebut.

Guru Besar Ilmu Fisika

Tahun 1856, Maxwell meninggalkan Cambridge dan kembali ke Skotlandia untuk merawat ayahnya yang mulai memburuk kesehatannya. Tapi ayahnya meninggal sebelum ia sampai. Maxwell kemudian memutuskan untuk menetap di Skotlandia dan memulai pekerjaan baru sebagai profesor bidang fisika di Marischal College di Aberdeen. Dua tahun kemudian Maxwell menikah dengan Katherine Mary Dewar. Ayah Mary adalah dekan Marischal College. Pernikahan James dan Katherine Maxwell bahagia, tapi tidak dikaruniai anak. Ketika Marischal College bergabung dengan King's College dan menjadi Universitas Aberdeen, Maxwell kehilangan pekerjaannya. Tahun 1860, Maxwell menjadi profesor fisika dan astronomi di King's College, London. Di sini ia menjadi penyelia pengukuran dan standardisasi satuan listrik untuk "The British Association for the Advancement of Science", tahun 1863. Karya-karyanya yang luar biasa banyak yang kemudian menjadi dasar dari Fisika modern, misalnya dia sangat penasaran selama hidupnya dengan color vision dan kemudian menjadi orang pertama yang menduga kalau mata manusia itu mempunyai preceptor untuk tiga warna, dia melakukan banyak percobaan untuk membuktikan teorinya ini, dan membawa pada penemuan foto berwarna yang pertama di dunia pada tahun 1861. Pada tahun 1865, dia meninggalkan London dan pindah ke rumah warisan ayahnya di Skotlandia. Di sini dia mengabdikan diri pada penelitian dan penulisan mengenai listrik dan magnetisme.
Pada lima tahun sisa hidupnya (1871-1879) dia menghabiskan waktunya di Cambridge sebagai kepala Cavendish laboratory yang pertama (laboratorium yang baru didirikan ).  Dia membuat banyak kontribusi di bidang ini dimasa kemudian selama kolaborasinya dengan Ludwig Boltzman.  Maxwell bekerja pada bidang elektromagnetik pada rentang waktu 1855 – 1865. Maxwell  dianggap sebagai teoritikus terbesar di bidang fisika dalam seluruh masa antara Newton dan Einstein. Kariernya yang cemerlang berakhir terlampau cepat karena dia meninggal dunia tahun 1879 akibat serangan kanker, tak berapa lama sehabis merayakan ulang tahunnya yang ke-48.


Refferensi:
Mahon, Basil. 2003. The Man Who Changed Everything: The Life of James Clerk Maxwell. UK: John Wiley & Sons Ltd.
Lamont, Ann. 1999. Para Ilmuwan Mempercayai Ilahi. Jakarta: YKBK

Read more »

Posted in: SEJARAH