APLIKASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. GELOMBANG RADIO

Radio adalah salah satu cara untuk mengirim pesan jarak jauh. Suara diubah menjadi gelombang yang disebut gelombang radio. Gelombang ini merambat dari satu tempat ke tempat lain melalui udara. Kita tidak dapat melihatnya karena ia tidak kasat mata. Gelombang radio juga digunakan untuk mengirim sinyal dari stasiun radio, stasion televisi, dan antar telepon seluler. Berikut contoh aplikasi gelombang radio dalam kehidupan sehari-hari:

– Di stasion radio, musik dan suara lain diubah menjadi sinyal listrik. Sinyal ini kemudian dikirim ke menara pemancar yang mengubahnya menjadi gelombang radio.

stasion radio

– Radio walkie-talkie mengubah suara menjadi gelombang radio. Gelombang itu merambat ke radio walkie talkie lain yang mengubahnya menjadi suara kembali.

Radio walkie-talkie

-Radio teleskop adalah contoh aplikasi berikutnya. Alat ini menangkap gelombang radio dari luar angkasa. Para ahli astronomi mempelajari gelombang ini untuk mencari tahu tentang alam semesta yang tidak dapat diketahui dengan teleskop biasa.

Radio teleskop

– Antena radio juga menangkap gelombang radio dari pemancar, kemudian radio mengubah gelombang itu kembali menjadi suara.

Antena radio

Dari contoh-contoh aplikasi gelombang radio di atas menunjukkan bahwa adanya gelombang radio memberikan masukan yang sangat luar biasa dalam dunia sains untuk mendorong perkembangan kehidupan manusia. Manusia tidak lagi bersusah payah dalam mengirim pesan dan agak sedikit terhibur berkat adanya pemahaman tentang gelombang radio. Kemudian kemajuan teknologi ini juga mempermudah segala aktivitas manusia.

2. GELOMBANG MIKRO

Gelombang mikro adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 1 meter – 1 mm atau frekuensi 300 Mhz – 300 Ghz. Berikut akan diuraikan secara khusus tentang pemanfaatan gelombang mikro:

• Pemanasan

Kita tentu tidak asing dengan nama microwave, oven yang sehari-hari kita pakai untuk memanaskan makanan. Microwave oven menggunakan gelombang mikro dalam band frekuensi ISM sekitar 2.45 GHz. Food processing hanyalah salah satu contoh saja yang sederhana. Gelombang mikro juga dimanfaatkan untuk pemanasan material dalam bidang industri. Pemanasan dengan gelombang mikro mempunyai kelebihan yaitu pemanasan lebih merata karena bukan mentransfer panas dari luar tetapi membangkitkan panas dari dalam bahan tersebut. Pemanasannya juga dapat bersifat selektif artinya tergantung dari dielektrik properties bahan. Hal ini akan menghemat energi untuk pemanasan. Misalkan dipakai untuk pemanasan bahan untuk body mobil maka chamber untuk pemanasan tidak akan panas tapi body mobil akan panas sesuai dengan yang kita inginkan. SIstem autoclave yang konvensional sangat boros energi karena chambernya ikut panas sehingga perlu proses pendinginan yang memakan energi juga. Dengan sifat selecting heating tersebut teknik pemanasan gelombang mikro juga dipakai untuk terapy kanker yang sering disebut dengan hyperthermia. Penngaturan daya dan perangcangan antena merupakan hal yang utama dari terapi ini. Fokus pemanasan pada volume sel kanker dapat dioptimasi ari perancangan antenna dan pengaturan daya serta jarak antena dengan sel kanker tersebut.

• Telekomunikasi

Bagi yang senang memanfaatkan fasilitas hotspot tentunya tidak asing dengan WiFi yang menggunakan band frekuensi ISM. Begitu juga yang gemar menggunakan bluetooth untuk transfer file antara handphone atau handphone dnegan komputer. Operator telekomunikasi juga memanfaatkan gelombang mikro untuk komunikasi antara BTS ataupun antara BTS dengan pelanggannya. Di Eropa khususnya di Jerman sudah jarang terlihat penggunaan gelombang mikro untuk komunikasi dengan metode WDM antara BTS dengan BSC. Jaringan backbone komunikasi sudah memakai jarinagn fiber optis. Untuk komunikasi ke end user pada sistem selular tetap menggunakan gelombang mikro. Untuk di indonesia pada tower2 operator telekomunikasi sangat sering kita jumpai antena directional untuk komunikasi antara BTS . Untuk komunikasi ke end user operator GSM di Indonesia memakai frekuensi di sekitar 800 MHz, 900MHz dan 1800MHz.

• Radar dan navigasi

Radar juga memakai gelombang mikro untuk mendeteksi suatu object. Sesuai dengan namanya radio detection and ranging, radar memanfaatkan pantulan gelombang dari objek tersebut untuk pendeteksian. Meskipun sinyal sangat lemah tetapi dapat dikuatkan kembali sehingga object bisa terdeteksi. Radar biasa dipergunakan untuk mendeteksi benda bergerak. Pantulan tersebut berasal dari polarisasi horizontal, vertical maupun circular. Waktu antar transmit dan receive itu yang dipergunakan untuk mengitung jarak objek tersebut. Pada sistem radar, pengolahan sinyal memainkan peranan yang penting untuk mengurangi interferens. Radar memancarkan dan menerima sinyal pantulan secara bergantian dengan sistem switch.Begitu juga dengan sistem GPS. GPS mempunyai prinsip yang mirip dengan radar. Setiap satelit secara periodis mengirimkan pesan yang isinya adalah waktu pengiriman pesan dan informasi orbit satelit. receiver GPS akan menghitung jarak receiver dengan setiap satelit yang mengirimkan pesan2 tersebut. Dengan membandingkan jarak antara beberapa satelit ini dapat ditentukan letak gps receiver tersebut.

3. GELOMBANG INFRAMERAH

Gelombang inframerah merupakan gelombang dengan rentang frekuensi 1011 Hz-1014 Hz. Panjang gelombangnya sekitar 10-4 cm -10-1 cm. Berikut merupakan aplikasi gelombang inframerah dalam kehidupan sehari-hari:

1. Dalam bidang kesehatan:

• Gelombang inframerah dapat mengaktifkan molekul air dalam tubuh. Hal ini disebabkan karena inframerah mempunyai getaran yang sama dengan molekul air. Sehingga, ketika molekul tersebut pecah maka akan terbentuk molekul tunggal yang dapat meningkatkan cairan tubuh.
• Meningkatkan sirkulasi mikro. Bergetarnya molekul air dan pengaruh inframerah akan menghasilkan panas yang menyebabkan pembuluh kapiler membesar, dan meningkatkan temperaturkulit, memperbaiki sirkulasi darah dan mengurani tekanan jantung.

• Meningkatkan metabolisme tubuh. Jika sirkulasi mikro dalam tubuh meningkat, racun dapat dibuang dari tubuh kita melalui metabolisme. Hal ini dapat mengurangi beban liver dan ginjal.

• Mengembangkan Ph dalam tubuh. Sinar inframerah dapat membersihkan darah, memperbaiki tekstur kulit dan mencegah rematik karena asam urat yang tinggi.

• Inframerah jarak jauh banyak digunakan pada alat-alat kesehatan. Pancaran panas yang berupa pancaran sinar inframerah dari organ-organ tubuh dapat dijadikan sebagai informasi kondisi kesehatan organ tersebut. Hal ini sangat bermanfaat bagi dokter dalam diagnosis kondisi pasien sehingga ia dapat membuat keputusan tindakan yang sesuai dengan kondisi pasien tersebut. Selain itu, pancaran panas dalam intensitas tertentu dipercaya dapat digunakan untuk proses penyembuhan penyakit seperti cacar. Contoh penggunaan inframerah yang menjadi trend saat ini adalah adanya gelang kesehatan Bio Fir. Dengan memanfaatkan inframerah jarak jauh, gelang tersebut dapat berperang dalam pembersihan dalam tubuh dan pembasmian kuman ataubakteri.

      2. Dalam bidang komunikasi

• Adanya sistem sensor infra merah. Sistem sensor ini pada dasarnya menggunakan inframerah sebagai media komunikasi yang menghubungkan antara dua perangkat. Penerapan sistem sensor infra ini sangat bermanfaat sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, dan otomatisasi pada sistem. Adapun pemancar pada sistem ini terdiri atas sebuah LED (Lightemitting Diode)infra merah yang telah dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar inframerah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapatfoto transistor, fotodioda, atau modulasi infra merah yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

• Adanya kamera tembus pandang yang memanfaatkan sinar inframerah. Sinar inframerah memang tidak dapat ditangkap oleh mata telanjang manusia, namun sinar inframerah tersebut dapat ditangkap oleh kamera digital atau video handycam. Dengan adanya suatu teknologi yang berupa filter iR PF yang berfungi sebagai penerus cahaya infra merah, maka kemampuan kamera atau video tersebut menjadi meningkat. Teknologi ini juga telah diaplikasikan ke kamera handphone

• Untuk pencitraan pandangan seperti nightscoop
• Inframerah digunakan untuk komunikasi jarak dekat, seperti pada remote TV. Gelombang inframerah itu mudah untuk dibuat, harganya relatif murah, tidak dapat menembus tembok atau benda gelap, serta memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diinterfensi oleh cahaya matahari.
• Sebagai alat komunikasi pengontrol jarak jauh. Inframerah dapat bekerja dengan jarak yang tidak terlalu jauh (kurang lebih 10 meter dan tidak ada penghalang)

• Sebagai salah satu standardisasi komunikasi tanpa kabel. Jadi, inframerah dapat dikatakan sebagai salah satu konektivitas yang berupa perangkat nirkabel yang digunakan untuk mengubungkan atau transfer data dari suatu perangkat ke parangkat lain. Penggunaan inframerah yang seperti ini dapat kita lihat pada handphone dan laptop yang memiliki aplikasiinframerah. Ketika kita ingin mengirim file ke handphone, maka bagian infra harus dihadapkan dengan modul infra merah pada PC. Selama proses pengiriman berlangsung, tidak boleh ada benda lain yang menghalangi. Fungsi inframerah pada handphone dan laptop dijalankan melalui teknologi IrDA (Infra red Data Acquition). IrDA dibentuk dengan tujuan untuk mengembangkan sistem komunikasi via inframerah.

4. SINAR TAMPAK

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya tampak diantaranya:

1. Penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.
2. Cahaya tampak diperlukan dalam kehidupan sehari-hari. Matahari adalah sumber cahaya utama di Bumi. Tumbuhan hijau memerlukan cahaya untuk membuat makanan.
3. Cahaya tampak diperlukan oleh mata kita agar mata kita dapat menangkap atau melihat benda-bendayang ada di sekitar kita.

5. SINAR ULTRAVIOLET

Sinar ultraviolet memiliki beberapa manfaat untuk kelangsungan kehidupan makluk di bumi, diantaranya :

1. Sumber alami vitamin D

Seperti kita ketahui, manfaat vitamin D memiliki beberapa kontribusi penting bagi tubuh seperti :

• Meningkatkan penyerapan kalsium dan fosfor dari makanan
• Membantu memperkuat tulang, gigi
• Membantu meningkatkan sistem kekebalan tubuh
• Menurunkan resiko terjangkitnya berbagai jenis penyakit seperti rakhitis (penyakit pelunakan tulang pada anak-anak)
• Mencegah kanker usus besar
• Menghindari eksim
• Mencegah penyakit kuning.

2. Membantu pengobatan penyakit

Penyakit yang proses penyembuhannya dapat dibantu dengan sinar ultraviolet antara lain :

• Psoriasis, yaitu gangguan kronis pada kulit yang menyebabkan kulit bersisik,gatal, kering, muncul bercak merah yang menyakitkan. Peranan dari sinar UV adalah dengan memperlambat pertumbuhan sel-sel kulit serta mengurangi gejalanya.
• Lupus vulgaris ( TBC kulit ), yaitu penyakit yang menghasilkan borok besar pada wajah dan leher. Penyakit ini sulit disembuhkan dan sering meninggalkan bekas luka yang sangat menggannggu penampilan. Seorang dokter asal Denmark bernama Neils Finzen mengembangkan sebuah penemuan berupa lampu UVB yang dapat menyembuhkan penyakit ini.
• Vitiligo, yaitu hilangnya pigmentasi kulit yang disebabkan oleh kerusakan sel-sel penghasil pigmen / melanosit. Dalam pengobatannya, pasien diberikan obat yang disebut psoralen untuk membuat kulit lebih sensitif terhadap sinar UV dan selanjutnya terkena radiasi UV – A.

         3. Meningkatkan Mood

Penelitian menunjukkan bahwa manfaat matahari antara lain dapat merangsang kelenjar pineal dalam otak untuk memproduksi bahan kimia tryptamines. Sinar matahari berguna untuk meningkatkan suasana hati (mood).

        4. Membantu proses deteksi makanan

Bagi hewan seperti burung, reptil, dan berbagai jenis serangga, sinar UV dapat membantu untuk menemukan sumber makanan, seperti buah-buahan yang matang, bunga, serta biji-bijian.

        5. Membantu proses navigasi serangga

Beberapa jenis serangga menggunakan pancaran sinar UV dari benda-benda langit untuk membantu proses navigasi dalam penerbangan. Karena itulah terkadang pancaran cahaya dapat menarik serangga terbang.

       6. Membantu proses desinfeksi dan sterilisasi kuman dan bakteri

Sinar UV sangat efektif membunuh mikroorganisme seperti virus dan juga bakteri dengan cara menembus membran sel dan menghancurkan DNA, sehingga kemampuan virus dan bakteri untuk bereproduksi dan berkembang biak bisa dihentikan. Seperti pada dunia medis, sinar UV digunakan untuk mensterilkan alat-alat kesehatan, serta ruang operasi.

       7. Membantu mencegah berbagai jenis kanker

Sebuah penelitian menyatakan bahwa paparan sinar matahari dalam tingkat tertentu, dapat membantu mencegah terjangkitnya berbagai jenis kanker, seperti kanker payudara, kanker prostat, dan kanker usus.

       8. Melindungi kulit saat tersengat sinar matahari

Sinar UV dapat merangsang melanosit (sel yang terletak di lapisan paling bawah stratum basal pada epidermis kulit, lapisan tengah mata, telinga dalam, meninges, tulang dan jantung) untuk menghasilkan lebih banyak pigmen melanin. Hal ini nantinya akan melindungi kulit dari bahaya sinar matahari, seperti terjangkitnya kanker kulit. Selain itu, sinar matahari juga dapat merangsang ketebalan lapisan bagian atas kulit. Hal inilah yang menjadikan kulit lebih kuat menghadapi beberapa masalah, seperti luka dan paparan sinar matahari itu sendiri.

        9. Membantu proses fotosintesis pada tumbuhan

Sinar ultraviolet dapat membantu proses fotosintesis yang menghasilkan zat makanan seperti karbohidrat. Proses memasak makanan ini, dilakukan oleh tumbuh–tumbuhan yang mengandung zat hijau daun (klorofil), alga dan beberapa jenis bakteri.

        10. Membunuh bakteri dalam air minum

Pada depo-depo air, proses penyaringan air membutuhkan proses yang steril dan higienis untuk menghasilkan air yang murni serta bebas dari kuman penyakit. Dalam proses penyaringan ini, sinar ultraviolet digunakan untuk membunuh bakteri pada air yang sedang di saring.

6. SINAR X

Sinar X merupakan suatu bentuk radiasi elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang berkisar antara 0,01 hingga 10 nanometer dan memiliki frekuensi antara 1016 hingga 1021 Hz. Panjang gelombang sinar ini lebih pendek daripada sinar UV dan lebih lama daripada sinar gamma. Sinar X ditemukan oleh seorang ilmuwan yang berasal dari jerman yang bernama Wilhelm Conrad Rontgent pada tahun 1895.

• Sifat-sifat sinar X:

Berdasarkan hasil penelitian Wilhelm Conrad Rontgent pada tahun 1895, menyatakan bahwa sina X memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

1. Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda.
2. Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat dijauhkan sekitar 2 m, cahaya masih dapat terdeteksi.
3. Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal setebal 1,5 mm.
4. Pelat fotografi sensitif terhadap sinar-X.
5. Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang tersebut pada pelat fotografi.

Sinar-x memiliki beragam fungsi dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya:

• Bidang Kesehatan

Seperti semua jenis tes kesehatan, X-ray sebaiknya hanya dilakukan untuk membantu dalam diagnosis medis seseorang, agar tidak menimbulkan resiko yang justru membahayakan bagi kesehatan.

Beberapa manfaat lain dari Sinar X dalam dunia kesehatan, antara lain :

1. Sinar-X digunakan sebagai alat untuk menyelidiki penyebab dan gejala pada penyakit pasien / mendiagnosa suatu penyakit.
2. Dapat membantu mengkonfirmasi ada atau tidaknya suatu penyakit atau cedera pada seorang pasien.
3. Sebagai radioterapi untuk membunuh sel-sel tumor dan kanker.
4. Mensterilkan peralatan medis

Dalam dunia medis sinar X atau juga disebut sebagai radiasi rontgen ini digunakan untuk membantu dokter untuk melihat bagian dalam tubuh tanpa harus melakukan pembedahan. Berbagai alasan yang mengharuskan seseorang untuk melakukan tes dengan sinar X, antara lain :

1. Untuk memastikan bagian dalam tubuh yang mengalami sakit
2. Untuk memantau perkembangan suatu jenis penyakit, misalnya osteoporosis, radang sendi, penyumbatan pembuluh darah, kanker tulang, tumor payudara, gangguan pencernaan, pembesaran jantung, berbagai jenis infeksi, kerusaka gigi, dan lain sebagainya.

3. Untuk dapat melihat efek dari pengobatan medis yang telah dilakukan

• Bidang Perindustrian

Sinar X juga dapat digunakan untuk menunjang kegiatan-kegiatan industri, seperti :

1. Membantu untuk melacak kerusakan-kerusakan seperti retak dan aus dalam komponen mesin-mesin industri yang mungkin tidak terdeteksi.
2. Sebagai alat mesin mikroskopis
3. Memperbaiki retakan / kerusakan pada mesin-mesin industri
4. Menghilangkan bakteri berbahaya dari produk kalengan makanan laut dan produk lainnya.
5. Untuk memantau kualitas produk yang dihasilkan oleh sebuah industri.

• Bidang Keamanan/Security

Sinar X digunakan untuk membantu mendeteksi ada atau tidaknya sebuah ancaman bahaya di suatu tempat. Misalnya di Bandara, sinar X dapat membantu melihat ada atau tidaknya barang-barang berbahaya bawaan calon penumpang pesawat.

• Bidang Riset Alamiah dan Ilmu Pendidikan

Sinar X dapat digunakan untuk mempelajari struktur yang terdapat pada sebuah senyawa / benda.

• Bidang Pertanian

Dalam bidang pertanian, sinar X digunakan untuk menciptakan bibit unggul yang berkualitas. Selain itu juga dapat digunakan untuk membantu pemupukan. Manfaat sinar utraviolet dalam bidang pertanian sebagai salah satu bahan proses pembuahan di padukan dengan sinar X akan membantu mendapatkan hasil produksi yang lebih baik.

7. SINAR GAMMA

Sinar gamma berasal dari bahan radioaktif. Bahan radioaktif adalah bahan yang secara alami memancarkan energi. Pancaran energi radioaktif bermacam-macam. Ada yang berbentuk sinar X, sinar beta, dan sinar gamma. Pancaran bahan radioaktif dapat merusak sel tubuh makhluk hidup. Artinya, jika makhluk hidup kena pancaran sinar radioaktif terlalu lama, maka makhluk hidup bisa mati. Sedikit saja pancaran sinar radioaktif dapat mematikan bakteri dan serangga. Sekali sorot, bakteri dan serangga akan langsung mati. Kekuatan sinar gamma sangat dahsyat. Efek serta akibat yang ditimbulkan oleh radiasi zat radioaktif pada manusia antara lain: pusing-pusing, nafsu makan berkurang atau hilang, terjadi diare, badan panas atau demam, berat badan turun, kanker darah atau leukimia, meningkatnya denyut jantung atau nadi, serta daya tahan tubuh berkurang sehingga mudah terserang penyakit akibat sel darah putih yang jumlahnya berkurang.

Fungsi dari sinar gamma ini antara lain adalah:

• membunuh bakteri jahat dan serangga yang merusak makanan

Ilmuwan menggunakan sinar gamma untuk membunuh bakteri jahat dan serangga yang merusak makanan. Makanan yang disinari sinar gamma disebut makanan iradiasi. Bagaimana makanan iradiasi dibuat? Makanan iradiasi dibuat dengan super hati-hati. Karena sinar gamma hanya dapat diperoleh dari bahan radioaktif yang sangat berbahaya. Bahan radioaktif ditaruh dalam kotak berlapis timah super tebal. Kotak berdinding tebal ini disebut mesin penghasil sinar gamma. Ilmuwan harus memakai baju anti radiasi saat mengutak-atik mesin sinar gamma. Makanan lalu dimasukkan dalam ruangan berlapis timah. Makanan dihadapkan pada mesin penghasil sinar gamma. Lalu, sinar gamma disorotkan ke makanan selama sedetik. Hasilnya 99% bakteri dan serangga langsung mati.

Uniknya, makanan iradiasi tidak beracun. Karena makanan iradiasi tidak bersentuhan langsung dengan zat radioaktif. Dosis sinar gamma yang dipakai juga tidak merusak sel makanan. Sel makanan tetap utuh sehingga gizi makanan tidak berkurang. Makanan jadi tahan lama karena tidak ada bakteri dan serangga yang merusak makanan. Badan pangan dan kesehatan dunia (FAO dan WHO) menyatakan makanan iradiasi tidak berbahaya bagi manusia. Makanan iradiasi pertama kali dipakai untuk misi antariksa. Para astronot bekerja di antariksa yang jauh dari Bumi yang nyaman. Badan astronot dijaga betul agar tidak sakit. Kebayang enggak sih, betapa repotnya astronot jika sakit? Oleh karena itu, makanan astronot harus steril alias bersih dari bakteri dan serangga. Kata para astronot, makanan iradiasi lebih tahan lama daripada makanan panas atau beku. Rasa makanan iradiasi sama dengan aslinya.

Sinar gamma mempunyai daya tembus sangat tinggi, maka sinar gamma digunakan dalam berbagai bidang antara lain :

1. Industri, untuk mengetahui struktur logam
2. Pertanian, untuk membuat bibit unggul
3. Teknik nuklir, untuk membuat radio isotop
4. Kedokteran, untuk terapi dan diagnosis
5. Farmasi, untuk sterilisasi

Sinar Gamma juga dipakai dalam explorasi minyak dan gas bumi. Biasanya data disajikan sebagai grafik Log, yaitu besaran Gr (API) versus kedalaman (depth). Dari data ini kita bisa menginterpretasikan keadaan reservoar target kita dengan menghitung rasio antara “shale” dan “sand”, dimana “shale” akan menghasilkan data Gr (gamma ray) yang tinggi dalam keadaan normal bila tidak terganggu mineral feldspar atau lapisan yang mempunyai sifat “shalysand”. Bahkan dengan spectral gamma ray kita akan lebih detil lagi untuk mengetahui target lapisan tersebut Clean Sand atau Shale dengan membaca data dari Thorium, Potassium dan Uranium-nya.

Posted in: Fisika,tugas aplikom