Radiasi elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang mengandung medan listrik dan medan magnet dan membawa energi. Gelombang ini bergerak dengan kecepatan cahaya.

Mekanika kuantum dikembangkan dari studi tentang gelombang elektromagnetik. Bidang ini mencakup studi tentang cahaya yang terlihat dan tidak terlihat. Cahaya tampak adalah cahaya yang dapat dilihat dengan penglihatan normal dalam warna pelangi. Cahaya yang tidak terlihat adalah cahaya yang tidak dapat dilihat dengan penglihatan normal dan termasuk gelombang yang lebih energik dan frekuensi yang lebih tinggi, seperti ultraviolet, sinar-x dan sinar gamma. Gelombang dengan panjang yang lebih panjang, seperti gelombang inframerah, mikro dan radio, juga dieksplorasi dalam bidang mekanika Kuantum.

Beberapa jenis radiasi elektromagnetik, seperti sinar-X, adalah radiasi pengion dan dapat berbahaya bagi tubuh Anda. Sinar ultraviolet berada di dekat ujung violet dari spektrum cahaya dan inframerah berada di dekat ujung merah. Sinar inframerah adalah sinar panas dan sinar ultraviolet menyebabkan kulit terbakar.

Berbagai bagian spektrum elektromagnetik berbeda dalam panjang gelombang, frekuensi dan energi kuantum.

Gelombang suara bukanlah gelombang elektromagnetik, tetapi gelombang tekanan di udara, air atau zat lainnya.

Rentang frekuensi elektromagnetik. "UHF" berarti "frekuensi ultra tinggi," VHF adalah "frekuensi sangat tinggi". Keduanya sebelumnya digunakan untuk televisi di AS.

Formulasi matematis

Dalam fisika, sudah diketahui bahwa persamaan gelombang untuk gelombang tipikal adalah

∇ 2 f = 1 c 2 ∂ 2 f ∂ t 2 {\displaystyle \nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{{2}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}} $\nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}$

Masalahnya sekarang adalah membuktikan bahwa persamaan Maxwell secara eksplisit membuktikan bahwa medan listrik dan magnet menciptakan radiasi elektromagnetik. Ingat bahwa dua persamaan Maxwell diberikan oleh

∇ × E = - ∂ B ∂ t {\displaystyle \nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}}} $\nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}$

∇ × B = μ o j + μ o ϵ o ∂ E ∂ t {\displaystyle \nabla \times \mathbf {B} =\mu _{o}\mathbf {j} +\mu _{o}\epsilon _{o}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}}} $\nabla \times \mathbf {B} =\mu _{o}\mathbf {j} +\mu _{o}\epsilon _{o}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}$

Dengan mengevaluasi curl dari persamaan di atas dan kalkulus vektor, seseorang bisa membuktikan persamaan berikut ini

∇ 2 E = 1 c 2 ∂ 2 E ∂ t {\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t}}}} $\nabla ^{2}\mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t}}$

∇ 2 B = 1 c 2 ∂ 2 B ∂ t {\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {B} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B}} }{\partial t}}}} $\nabla ^{2}\mathbf {B} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B} }{\partial t}}$

Catatan: buktinya melibatkan pembuatan substitusi

c = 1 μ o ϵ {\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}} $c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}$

Persamaan di atas analog dengan persamaan gelombang, dengan mengganti f dengan E dan B. Persamaan di atas berarti bahwa perambatan melalui medan magnet (B) dan listrik (E) akan menghasilkan gelombang.

Halaman terkait

Foton

Pertanyaan dan Jawaban

T: Apa itu gelombang elektromagnetik?

J: Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang mengandung medan listrik dan medan magnet dan membawa energi. Mereka bergerak dengan kecepatan cahaya (299.792.458 meter per detik).

T: Apa itu mekanika kuantum?

J: Mekanika kuantum adalah bidang studi yang dikembangkan dari studi tentang gelombang elektromagnetik. Ini mencakup studi tentang cahaya yang terlihat dan tidak terlihat.

T: Jenis radiasi elektromagnetik apa saja yang bisa berbahaya bagi tubuh Anda?

J: Beberapa jenis radiasi elektromagnetik, seperti sinar-X, adalah radiasi pengion dan dapat berbahaya bagi tubuh Anda.

T: Di mana sinar ultraviolet jatuh pada spektrum cahaya?

J: Sinar ultraviolet berada di dekat ujung violet dari spektrum cahaya.

T: Di mana sinar inframerah jatuh pada spektrum cahaya?

J: Sinar inframerah berada dekat ujung merah spektrum cahaya.

T: Apa perbedaan sinar inframerah dengan sinar ultraviolet?

J: Sinar inframerah digunakan sebagai sinar panas dan sinar ultraviolet menyebabkan kulit terbakar.

T: Apakah gelombang suara dianggap sebagai gelombang elektromagnetik?

J: Tidak, gelombang suara bukanlah gelombang elektromagnetik, melainkan gelombang tekanan di udara, air, atau zat lainnya.