Pemutaran Bidang Getar Gelombang Elektromagnetik

Pemutaran Bidang Getar Gelombang Elektromagnetik
Alwi Rofi’i Shidiq dan Agus Purwanto
Pusat Studi Getaran dan Bunyi, Jurdik Fisika, FMIPA, UNY
ABSTRAK
Gelombang elektromagnetik terjadi karena bergetarnya muatan elektrik atau muatan
elektrik yang dipercepat. Gelombang elektromagnetik terdiri dari dua komponen: medan elektrik E
dan medan magnetik B , kedua komponen tersebut saling tegak lurus terhadap arah rambatannya
dan terhadap masing-masing komponen. Jika gelombang elektromagnetik merambat pada medium
bermedan listrik atau magnet, maka akan terjadi pemutaran bidang getar. Pemutaran bidang getar
komponen medan elektrik E dan medan magnetik B akan teramati apabila sumbangan atau koreksi
dari medium perambatan besar. Penelitian ini bertujuan untuk mengukur besarnya sudut
pemutaran bidang getar gelombang elektromagnetik.
Metode penelitian yang digunakan adalah dengan melewatkan gelombang
elektromagnetik yang dihasilkan oleh laser dioda pada medan listrik yang dibangkitkan oleh
induktor Ruhmkorff. Untuk mengurangi intensitas laser dioda digunakan dua metode yaitu:
metode redaman kaca plan dan metode redaman cermin. Untuk mengetahui besarnya sudut
pemutaran bidang getar gelombang elektromagnetik yaitu dengan membandingkan hasil analisa
saat induktor Ruhmkorff aktif dan saat induktor Ruhmkorff tidak aktif dan dengan bantuan
polarisator serta analisator untuk mengetahui sudut bidang getar medan listrik pada laser dioda .
Data hasil pengamatan dianalisis dengan MS.Excel dan akan ditemukan daerah pergeseran puncak
antara keadaan induktor Ruhmkorff aktif dan induktor Ruhmkorff tidak aktif.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik mengalami pemutaran
bidang getar ketika melewati medium bermedan listrik. Sudut pemutaran bidang getar yang
teramati dalam penelitian adalah 5º dan 10º.
Kata Kunci : Gelombang elektromagnetik, sudut pemutaran, dan bidang getar
PENDAHULUAN
Dualisme sifat cahaya adalah partikel dan gelombang. Dari sudut pandang
gelombang, cahaya bisa didekati dengan sifat gelombang elektromagnetik.
Dengan bukti, perambatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa
mempunyai kecepatan yang sama dengan kecepatan cahaya.
Gelombang elektromagnetik terjadi karena bergetarnya muatan elektrik
atau muatan elektrik yang dipercepat. Gelombang elektromagnetik terdiri dari dua
komponen: medan elektrik E dan medan magnetik B. Medan elektrik E dan medan
magnetik B keduanya saling tegak lurus terhadap arah rambatannya dan terhadap
masing-masing komponen.
Dipresentasikan dalam SEMINAR NASIONAL MIPA 2006 dengan tema “Penelitian, Pendidikan, dan
Penerapan MIPA serta Peranannya Dalam Peningkatan Keprofesionalan Pendidik dan Tenaga
Kependidikan” yang diselenggarakan oleh Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNY,
Yogyakarta pada tanggal 1 Agustus 2006.
Alwi Rofi’i Shidiq dan Agus Purwanto
Jika gelombang elektromagnetik merambat pada medium bermedan listrik
atau magnet, maka akan terjadi pemutaran bidang getar. Pemutaran bidang getar
komponen medan elektrik E dan medan magnetik B akan teramati apabila
sumbangan atau koreksi dari medium perambatan besar. Penelitian ini bertujuan
untuk
mengukur
besarnya
sudut
pemutaran
bidang
getar
gelombang
elektromagnetik yang dilewatkan pada medium bermedan listrik.
TEORI
Gelombang elektromagnetik dengan medan E dan medan B saling tegak
lurus dan juga tegak lurus arah perambatan gelombang, bersumber dari muatan
yang bergerak dalam gerakan yang dipercepat
(Alonso & Finn,1994: 283).
Gelombang elektromagnetik mempunyai sifat mendasar yang sama dan kecepatan
yang sama dengan kecepatan cahaya pada ruang hampa, namun yang
membedakan adalah panjang gelombang (Halliday & Resnick,1996: 538).
Polarisator adalah suatu pelat bahan yang dinamakan Polaroid yang
berguna untuk mempolarkan cahaya datang. Pelat mentransmisikan komponenkomponen gelombang yang vektor elektriknya bergetar sejajar kepada arah garisgaris sejajar polarisator (tidak tampak pada pelat) dan akan menyerap komponenkomponen gelombang yang vektor elektriknya bergetar tegak lurus terhadap arah
garis-garis polarisator (Halliday & Resnick,1996: 799).
Polarisator mempunyai arah yang dihasilkan selama pembuatan pelat
polarisator dengan menanamkan molekul-molekul berantai panjang tertentu di
dalam sebuah pelat plastik. Kemudian pelat plastik tersebut direntangkan sehingga
molekul-molekul disejajarkan satu dengan yang lain.
Induktor Ruhmkorff adalah kumparan yang digunakan untuk memperoleh
tegangan tinggi dengan menggunakan arus searah. Induktor Ruhmkorff terdiri dari
sebuah inti yang terdiri dari batang besi lunak yang disekat satu dengan yang lain.
Inti dikelilingi oleh lilitan kawat yang jumlahnya sedikit dan mendapat aliran
listrik primer dari baterai. Lilitan primer dikelilingi oleh lilitan sekunder dengan
jumlah lilitan yang banyak.
F-12
Seminar Nasional MIPA 2006
Pemutaran Bidang Getar …..
Lilitan kawat primer terbuat dari kawat tebal dan pendek, sedangkan lilitan
sekunder terbuat dari kawat tipis dan panjang. Perubahan medan magnet akibat
aliran primer semakin cepat apabila dipasang kapasitor atau kondensator. Apabila
jarak antara kedua ujung kawat sekunder tidak terlalu jauh, maka akan terjadi
loncatan bunga api antara kedua ujung lilitan sekunder.
Fototransistor adalah fotodioda yang dilengkapi dengan penguat transistor
(Uiga,1987: 251). Transistor yang dibuat dengan sambungan p-n (sambungan
basis-emiter) disebut
photo junction. Dengan alasan ini, fototransistor tidak
memerlukan sambungan basis dan dapat dibuat dengan dua terminal atau dengan
sambungan basis yang hanya bertujuan untuk arus bias.
METODE PENELITIAN
Penelitian dilaksanakan di Pusat Studi Getaran dan Bunyi, Jurusan
Pendidikan Fisika
FMIPA UNY dengan menggunakan laser dioda
sebagai
pembangkit gelombang elektromagnetik dan induktor Ruhmkorff sebagai
pembangkit medan listrik. Untuk mengurangi intensitas laser dioda digunakan dua
metode yaitu: metode redaman kaca plan dan metode redaman cermin. Untuk
mengetahui besarnya sudut pemutaran bidang getar gelombang elektromagnetik
yaitu dengan membandingkan hasil analisa yaitu tegangan fototransistor saat
induktor Ruhmkorff aktif dan saat induktor Ruhmkorff tidak aktif dan dengan
bantuan polarisator serta analisator untuk mengetahui sudut bidang getar medan
listrik pada laser dioda .
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian ini digunakan dua metode redaman cahaya yaitu redaman cermin
dan redaman kaca.
1. Hasil pengukuran pada metode redaman cermin
Besarnya
pemutaran bidang getar gelombang elektromagnetik
diindikasikan oleh besarnya pergeseran daerah puncak pada grafik di atas;
keadaan tersebut teramati sekitar 10º.
Fisika
F-13
Alwi Rofi’i Shidiq dan Agus Purwanto
5
4.5
4
tegangan (mV)
3.5
3
tanpa medan listrik
2.5
dengan medan listrik
2
1.5
1
0.5
-9
0
-8
5
-8
0
-7
5
-7
-6 0
5
-6
0
-5
5
-5
0
-4
5
-4
0
-3
5
-3
0
-2
-2 5
0
-1
5
-1
0
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
0
sudut analisator
Gambar 1. Grafik hubungan sudut analisator dengan tegangan
dengan metode redaman cermin.
2. Pengukuran dengan menggunakan metode redaman kaca plan .
2
1.8
1.6
tegangan (mV)
1.4
1.2
tanpa medan
listrik
1
0.8
switch induktor
naik
0.6
switch induktor
turun
0.4
0.2
-9
0
-8
-8 5
-7 0
-7 5
-6 0
-6 5
0
-5
-5 5
-4 0
-4 5
-3 0
-3 5
0
-2
-2 5
-1 0
5
-1
0
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
0
sudut analisator
Gambar 2. Grafik hubungan sudut analisator dengan tegangan
dengan metode redaman kaca.
Besarnya
pemutaran bidang getar gelombang elektromagnetik
diindikasikan oleh besarnya pergeseran daerah puncak pada grafik di atas;
keadaan tersebut teramati sekitar 5 º.
KESIMPULAN
Dari dua metode redaman intensitas laser, besar sudut pemutaran bidang
getar gelombang elektromagnetik adalah 10º untuk metode redaman cermin dan 5º
untuk metode redaman kaca.
F-14
Seminar Nasional MIPA 2006
Pemutaran Bidang Getar …..
DAFTAR PUSTAKA
Alonso, Marcelo,& Finn, Edward J.,(1994). “Fundamental University Physics, 2nd
Edition” ( Lea Prasetyo dan Kusnul Hadi.Alih Bahasa). Jakarta: Erlangga.
Anonim.(2000). Contactless Induction Coil. Japan: Shimadzu Rika Instrument
Co.Ltd.
Halliday, David,& Resnick, Robert,(1996). “Physics, 3rd Edition“(Pantur Silaban
dan Erwin Sucipto.Alih Bahasa). Jakarta: Erlangga.
Uiga, Endel,(1987).”Optoelectronics”. Ohio: Prentice-Hall international, Inc.
Fisika
F-15