Materi Radiasi Elektromagnetik Kelas 12 SMA Kurikulum Merdeka dan Penjelasannya
Materi Radiasi Elektromagnetik Kelas 12 SMA Kurikulum Merdeka dan Penjelasannya – Salah satu materi yang akan kamu pelajari di kelas 12 adalah radiasi elektromagnetik.
Untuk menemanimu belajar, kali ini Mamikos sudah menyiapkan rangkuman materi radiasi elektromagnetik kelas 12 lengkap.📚
Materi tersebut bisa kamu pergunakan untuk mengulang pelajaran di rumah. Sekarang, pastikan kamu sudah berada di tempat yang nyaman dan kondusif untuk mulai belajar, ya.💡✨
Materi Radiasi Elektromagnetik Kelas 12 SMA
Daftar Isi
Daftar Isi
Terdapat 5 bab materi tentang radiasi elektromagnetik yang akan kamu pelajari. Mulai dari pengertian, sifat, macam, manfaat, hingga rumusnya. Oleh karena itu, jangan sampai kamu melewatkan satu bagian pun materi di bawah ini, ya.
Konsep Radiasi Elektromagnetik dan Pembentukannya
Mamikos akan memulai pembahasan materi radiasi elektromagnetik kelas 12 dengan gelombang elektromagnetik yang memiliki keunikan karena dapat merambat tanpa memerlukan medium.
Nah, dengan adanya hal tersebut, gelombang bahkan dapat bergerak di ruang hampa, seperti di luar angkasa, lho.
Sementara itu, radiasi elektromagnetik sendiri terbentuk dari kombinasi medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang berosilasi. Kedua medan itu tidak hanya bergetar, tetapi juga merambat saling tegak lurus satu sama lain.
Atau dengan kata lain, medan listrik dan medan magnet bergerak dalam arah yang membentuk sudut 90 derajat satu sama lain dan juga terhadap arah perambatan gelombang.
Sebagai salah satu contoh paling umum, cahaya tampak merupakan bentuk radiasi elektromagnetik yang bisa kita lihat langsung dengan mata.
Selain cahaya tampak, bentuk lain seperti sinar-X, gelombang mikro, hingga gelombang radio juga termasuk dalam keluarga radiasi elektromagnetik. Semua jenis gelombang tersebut memiliki kemampuan untuk membawa energi dari satu tempat ke tempat lain.
Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Spektrum gelombang elektromagnetik adalah rentang lengkap dari semua jenis radiasi elektromagnetik, mulai dari gelombang dengan panjang gelombang terpanjang hingga yang terpendek.
Mulai dari siaran radio yang kamu dengar setiap pagi, cahaya lampu yang menerangi ruangan, hingga sinar-X yang membantu dokter melihat bagian dalam tubuh. Semua itu adalah bagian dari spektrum elektromagnetik.
Macam-macam Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Berikut beberapa jenis gelombang yang termasuk dalam spektrum elektromagnetik:
1. Gelombang Radio
Gelombang radio merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang terbesar dan frekuensi terkecil.
Gelombang tersebut dihasilkan dari arus bolak-balik yang mengalir pada kawat penghantar, dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver).
2. Gelombang Mikro
Selanjutnya adalah gelombang mikro yang memiliki panjang gelombang sekitar 3 mm dan frekuensi mencapai 10¹⁰ Hz. Gelombang mikro dihasilkan oleh perangkat seperti magnetron, tabung diode, dan Matahari.
3. Sinar Inframerah
Sinar inframerah bersumber dari getaran elektron dalam atom atau bahan tertentu yang memiliki panjang gelombang lebih besar daripada cahaya tampak, dengan frekuensi antara 10¹¹ hingga 10¹⁴ Hz.
4. Cahaya Tampak
Cahaya tampak adalah bagian spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia, dengan panjang gelombang sekitar 400–800 nm. Bersumber dari matahari atau lampu.
5. Sinar Ultraviolet
Sinar UV dihasilkan oleh reaksi sinar Matahari atau nyala listrik dalam atom dan molekul. Biasanya, sinar UV memiliki panjang gelombang lebih pendek dari cahaya tampak, berkisar antara 10–100 nm.
6. Sinar-X
Sinar-X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen pada tahun 1895 dan sering disebut sinar Rontgen. Frekuensinya mencapai 10¹⁶ hingga 10²⁰ Hz.
Sinar ini dihasilkan oleh tumbukan elektron berkecepatan tinggi terhadap logam atau dari kulit elektron dalam atom.
7. Sinar Gamma
Terakhir adalah sinar gamma yang bersumber dari radioaktivitas nuklir atau atom yang tidak stabil selama reaksi inti. Sinar gamma adalah jenis gelombang elektromagnetik dengan frekuensi tertinggi, lho, yaitu 10²⁰–10²⁵ Hz.
Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik
Hal yang perlu kamu ketahui selanjutnya bahwa gelombang elektromagnetik memiliki karakteristik atau sifat unik yang membedakannya dari jenis gelombang lainnya.
Berikut adalah penjelasan tentang sifat-sifat gelombang elektromagnetik:
1. Perambatan Kombinasi Medan Listrik dan Magnet
Gelombang elektromagnetik terbentuk dari getaran medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus satu sama lain, serta terhadap arah perambatannya. Ini artinya, medan listrik, medan magnet, dan arah rambatan selalu berada pada posisi sudut 90 derajat.
2. Kecepatan Konstan di Ruang Hampa
Gelombang elektromagnetik merambat dengan kecepatan tetap di ruang hampa, yaitu sekitar 3 × 10⁸ m/s. Kecepatan ini dikenal sebagai kecepatan cahaya, yang juga menjadi patokan untuk menghitung jarak benda astronomi seperti bintang dan galaksi.
3. Kemampuan Mengalami Fenomena Gelombang
Gelombang elektromagnetik dapat mengalami berbagai fenomena khas gelombang seperti:
- Pemantulan (refleksi), yang memantul saat mengenai permukaan.
- Pembiasan (refraksi), dimana gelombang akan membelok ketika melewati medium yang berbeda.
- Interferensi yang merupakan gabungan dua gelombang yang saling memengaruhi.
- Polarisasi atau pembatasan getaran medan listrik hanya dalam satu arah tertentu.
4. Dapat Merambat di Ruang Hampa
Salah satu keunggulan gelombang elektromagnetik adalah kemampuannya merambat tanpa membutuhkan medium. Inilah alasan mengapa cahaya dari matahari dapat mencapai bumi meskipun melalui ruang hampa.
5. Termasuk Gelombang Transversal
Gelombang elektromagnetik merupakan jenis gelombang transversal, di mana getarannya tegak lurus terhadap arah perambatan.
6. Bersifat Sebagai Partikel dan Gelombang
Gelombang elektromagnetik memiliki sifat dualitas, yaitu dapat bersifat sebagai gelombang dan partikel – bisa disebut foton. Energi yang dibawanya bergantung pada frekuensi gelombang, yaitu semakin tinggi frekuensinya, semakin besar pula energinya.
Manfaat Gelombang Elektromagnetik
Seperti yang sudah kita pelajari sebelumnya, terdapat 7 macam gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu, materi Radiasi Elektromagnetik kelas 12 di bab selanjutnya adalah tentang mempelajari manfaat gelombang elektromagnetik.
Berikut penjelasan manfaat radiasi elektromagnetik di kehidupan sehari-hari:
1. Manfaat Gelombang Radio
Gelombang radio dapat dimanfaatkan untuk komunikasi jarak jauh tanpa menggunakan kawat penghantar.
Gelombang tersebut akan membawa gelombang audio (suara) dengan dua sistem utama, yaitu amplitudo modulasi (AM) dan frekuensi modulasi (FM), yang bisa dipergunakan untuk mendengar radio di mana saja.
2. Manfaat Gelombang Mikro
Gelombang mikro dapat dipergunakan di berbagai aplikasi yang bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari, seperti:
- Pemanas microwave untuk memasak atau memanaskan makanan.
- Komunikasi radar (radio detection and ranging) untuk mendeteksi dan memandu objek, seperti pesawat terbang, terutama di malam hari atau cuaca buruk.
- Mengukur kedalaman laut dan menganalisis struktur atomik dan molekul.
- Mendeteksi objek dan memandu pendaratan pesawat terbang.
3. Manfaat Sinar Inframerah
Selanjutnya, manfaat yang dihasilkan oleh sinar inframerah sangat berguna dalam bidang kesehatan dan teknologi, seperti:
- Termogram yang digunakan untuk mendeteksi kondisi kesehatan, seperti masalah sirkulasi darah atau radang sendi.
- Inframerah dapat pula digunakan untuk terapi fisik dalam menyembuhkan penyakit, seperti cacar atau encok.
- Fotografi pemetaan sumber daya alam atau tanaman dengan detail yang sangat baik.
- Remote control untuk peralatan elektronik, serta digunakan dalam industri otomotif untuk mengeringkan cat kendaraan lebih cepat.
- Dalam militer, teleskop inframerah digunakan untuk melihat dalam gelap atau cuaca berkabut, serta digunakan pada satelit untuk memfoto permukaan bumi.
4. Manfaat Cahaya Tampak
Cahaya tampak memiliki banyak manfaat dalam berbagai bidang, di antaranya:
- Telekomunikasi: sinar laser digunakan untuk menyalurkan suara atau gambar melalui serat optik.
- Kedokteran: sinar laser digunakan untuk diagnosis, pengobatan, dan pembedahan.
- Industri: sinar laser digunakan untuk pengelasan dan pemotongan baja.
5. Manfaat Sinar Ultraviolet (UV)
Manfaat yang dihasilkan dari adanya sinar UV adalah seperti:
- Membantu proses fotosintesis pada tumbuhan.
- Membantu pembentukan vitamin D dalam tubuh manusia.
- Digunakan untuk membunuh kuman dan mensterilkan ruangan rumah sakit serta instrumen medis.
- Memeriksa keaslian tanda tangan di dunia perbankan.
6. Manfaat Sinar X
Hampir sama seperti inframerah, sinar x juga sering digunakan dalam berbagai bidang, seperti:
- Memotret organ tubuh seperti tulang, jantung, dan paru-paru untuk keperluan medis.
- Menganalisis struktur bahan atau kristal, serta mendeteksi keretakan atau cacat pada logam.
- Memeriksa barang-barang di bandara atau pelabuhan.
7. Manfaat Sinar Gamma
Manfaat terakhir dari jenis gelombang elektromagnetik, yaitu sinar gamma dapat dipergunakan dalam bidang medis dan pertanian, seperti:
- Terapi kanker untuk membantu pengobatan kanker dengan radiasi.
- Sterilisasi peralatan medis dan bahan makanan kaleng untuk memastikan kebersihan dan keamanan.
- Membantu dalam pembuatan varietas tanaman unggul yang tahan penyakit dan memiliki produktivitas tinggi.
- Dapat digunakan untuk mengurangi populasi hama tanaman atau serangga yang dapat merusak hasil pertanian.
Rumus Radiasi Elektromagnetik
Terakhir, kamu akan Mamikos ajak untuk mempelajari rumus dalam materi radiasi elektromagnetik kelas 12. Jadi, simak penjelasan di bawah ini, ya.
Energi Radiasi Elektromagnetik
Energi radiasi elektromagnetik berbanding lurus dengan frekuensi. Semakin tinggi frekuensi, seperti pada sinar gamma atau sinar X, semakin besar energinya. Sebaliknya, gelombang radio dengan frekuensi rendah membawa energi yang lebih kecil.
Energi yang dipancarkan oleh gelombang elektromagnetik dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
E=h⋅fE
Di mana:
EE = Energi gelombang elektromagnetik (joule).
hh = Konstanta Planck .
ff = Frekuensi gelombang elektromagnetik (hertz).
Hubungan Energi dengan Panjang Gelombang
Rumus yang akan Mamikos jelaskan di sini akan menunjukkan bahwa energi berbanding terbalik dengan panjang gelombang.
Gelombang dengan panjang gelombang pendek (seperti sinar ultraviolet) memiliki energi yang lebih besar dibandingkan dengan gelombang panjang (seperti gelombang radio).
Hubungan antara energi dan panjang gelombang tersebut dapat dirumuskan sebagai:
E=h⋅cλE
Di mana:
EE = Energi gelombang elektromagnetik (joule).
hh = Konstanta Planck (6.626×10−34 J\cdotps)
cc = Kecepatan cahaya di ruang hampa (3×108 m/s3).
λ\lambda = Panjang gelombang (meter).
Rumus Stefan-Boltzmann untuk Radiasi Total
Jika membahas radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh benda hitam (blackbody), maka rumus ini menunjukkan bahwa daya radiasi total yang dipancarkan oleh suatu benda berbanding lurus dengan luas permukaannya dan pangkat empat dari suhunya.
Rumus total energi radiasi yang digunakan, yaitu:
P=σ⋅A⋅T4P
Di mana:
PP = Daya total radiasi elektromagnetik (watt).
σ\sigma = Konstanta Stefan-Boltzmann
AA = Luas permukaan benda yang memancarkan radiasi (meter persegi).
TT = Suhu benda (kelvin).
Contoh Penerapan Rumus
Jika diketahui frekuensi gelombang elektromagnetik adalah 6×1014 Hz6 berapakah energinya?
Penyelesaian:
Energi gelombang adalah 3.98×10−19 joule.
Penutup
Materi radiasi elektromagnetik kelas 12 tadi bisa kamu ulang di rumah untuk menambah pemahamanmu mengenai materi tersebut.
Selain radiasi elektromagnetik, masih banyak artikel tentang macam-macam materi untuk kelas 12 SMA yang tersedia di blog Mamikos, lho. Jangan lupa mampir, ya!
Referensi:
Modul Pembelajaran SMA FISIKA, Radiasi Elektromagnetik Fisika XII [Daring/PDF]. Tautan: https://mediabelajar.web.id/wp-content/uploads/2022/08/XII_Fisika_KD-3.6_Radiasi-Elektromagnetik.pdf
Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu: