Pengertian Radiasi Elektromagnetik, Dampak, Manfaat, dan Contohnya

Radiasi elektromagnetik adalah salah satu dari banyak cara energi bergerak melalui ruang angkasa. Dimana hawa panas dari api yang menyala-nyala yang  bersumber dari cahaya matahari, sinar-X yang digunakan oleh dokter, serta energi yang digunakan untuk memasak makanan dalam microwave merupakan contoh bentuk radiasi elektromagnetik, yang secara garis besar sumbernya bisa dibedakan menjadi dua yaitu alami dan buatan.

Atas dasar tersebut gelombang elektromagnetik serupa dengan gelombang di lautan, sebagai hasil dari gangguan pada media fisik atau medan tertentu, yang menghasilkan getaran atau osilasi, tapi itu juga berbeda karena sebenarnya terdiri dari gelombang yang berosilasi tegak lurus satu sama lain. Gelombang elektromagnetik dapat memberikan beragam manfaat, tapi sekaligus juga berdampak pada orgamisme hidup, tergantung pada kekuatan dan frekuensi radiasinya.

Radiasi Elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik dalam perubahan kimia dan fisika diartikan sebagai aliran energi dengan kecepatan universal cahaya melalui ruang bebas atau melalui media material berupa medan energi listrik dan magnet yang menyusun gelombang elektromagnetik.

Dalam gelombang seperti itu, medan listrik dan magnet yang berubah-ubah waktu saling terkait satu sama lain pada sudut siku-siku dan tegak lurus dengan arah gerakan. Gelombang elektromagnetik dicirikan oleh intensitas dan frekuensi ν dari variasi waktu medan listrik dan magnet.

Dalam istilah teori kuantum modern, radiasi elektromagnetik adalah aliran foton (juga disebut kuanta cahaya) melalui ruang. Foton adalah paket energi hν yang selalu bergerak dengan kecepatan cahaya universal. Simbol h adalah konstanta Planck, sedangkan nilai ν sama dengan nilai frekuensi gelombang elektromagnetik teori klasik.

Radiasi elektromagnetik menunjukkan banyak fenomena saat berinteraksi dengan partikel bermuatan di atom, molekul, dan objek materi yang lebih besar. Fenomena ini serta cara radiasi elektromagnetik dibuat dan diamati, cara radiasi tersebut terjadi di alam, dan penggunaan teknologinya bergantung pada frekuensi ν.

Pengertian Radiasi Elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik adalah suatu bentuk energi yang ada di sekitar kita dan mengambil berbagai bentuk, seperti gelombang radio, gelombang mikro, sinar-X, dan sinar gamma. Dimana sinar matahari juga merupakan salah satu bentuk energi elektromagnetik, tetapi cahaya tampak hanyalah sebagian kecil dari spektrum elektromagnetik, yang mengandung berbagai macam panjang gelombang elektromagnetik.

Pengertian Radiasi Elektromagnetik Menurut Para Ahli

Adapun definisi radiasi elektromagnetik menurut para ahli, antara lain:

1. Medical Management of the Thoracic Surgery Patient (2010), Pengertian radiasi elektromagnetik adalah energi yang ditransmisikan dengan kecepatan cahaya melalui medan listrik dan magnet yang berosilasi.
2. Robert Percuoco, dalam Clinical Imaging Third Edition (2014), Arti radiasi elektromagnetik adalah gangguan listrik dan magnet yang bergerak melalui ruang dengan kecepatan cahaya (2.998×108m/s). Penjelasan ini tidak mengandung massa atau muatan tetapi bergerak dalam paket energi radiasi yang disebut foton, atau kuanta.

Teori elektromagnetik

Listrik dan magnet pernah dianggap sebagai gaya yang terpisah. Namun, pada tahun 1873, fisikawan Skotlandia James Clerk Maxwell mengembangkan teori elektromagnetisme terpadu. Studi tentang elektromagnetisme berkaitan dengan bagaimana partikel bermuatan listrik berinteraksi satu sama lain dan dengan medan magnet.

Ada empat jenis interaksi elektromagnetik utama, yaitu:

1. Gaya tarik atau tolakan antar muatan listrik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara muatan listrik.
2. Kutub magnet datang berpasangan yang menarik dan menolak satu sama lain, seperti halnya muatan listrik.
3. Arus listrik pada kawat menghasilkan medan magnet yang arahnya bergantung pada arah arusnya.
4. Medan listrik yang bergerak menghasilkan medan magnet, begitu pula sebaliknya.

Maxwell juga mengembangkan sekumpulan rumus, yang disebut persamaan Maxwell, untuk menggambarkan fenomena ini.

Sumber Radiasi Elektromagnetik

Sumber radiasi elektromagnetik, antara lain:

1. Radiasi matahari, yaitu radiasi alami yang berasal dari matahari
2. Radiasi terestrial, yaitu radiasi alam yang dipancarkan oleh permukaan bumi
3. Radiasi buatan, yaitu radiasi yang berasal dari sistem penginderaan jauh

Penyebab Radiasi Elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik terbentuk ketika partikel jenis atom, seperti elektron, dipercepat oleh medan listrik, sehingga menyebabkannya bergerak. Gerakan tersebut menghasilkan medan listrik dan magnet yang berosilasi, yang bergerak pada sudut yang tepat satu sama lain dalam seberkas energi cahaya yang disebut foton.

Foton bergerak dalam gelombang harmonik dengan kecepatan tercepat di alam semesta: 186.282 mil per detik (299.792.458 meter per detik) dalam ruang hampa, ini juga dikenal sebagai kecepatan cahaya. Gelombang memiliki karakteristik tertentu, seperti frekuensi, panjang gelombang, atau energi.

Panjang gelombang dapat diartikan sebagai jarak antara dua puncak gelombang yang saling berurutan. Jarak ini diukur dalam satuan meter (m) atau pecahannya. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang terbentuk dalam jangka waktu tertentu. Biasanya diukur sebagai jumlah siklus gelombang per detik, atau hertz (Hz).

Panjang gelombang yang pendek berarti frekuensinya akan lebih tinggi karena satu siklus dapat lewat dalam waktu yang lebih singkat, menurut University of Wisconsin. Demikian pula, panjang gelombang yang lebih panjang memiliki frekuensi yang lebih rendah karena setiap siklus membutuhkan waktu lebih lama untuk diselesaikan.

Dampak Radiasi Elektromagnetik

Bioelectromagnetik adalah studi tentang interaksi dan efek radiasi elektromagnetik pada organisme hidup. Efek bahaya radiasi elektromagnetik pada sel-sel hidup, termasuk pada manusia, bergantung pada kekuatan dan frekuensi radiasi. Untuk radiasi frekuensi rendah (gelombang radio hingga cahaya tampak), efek yang paling dipahami adalah yang disebabkan oleh daya radiasi saja, yang bekerja melalui pemanasan saat radiasi diserap.

Untuk efek termal tersebut, frekuensi penting karena mempengaruhi intensitas radiasi dan penetrasi ke dalam organisme (misalnya, gelombang mikro menembus lebih baik daripada inframerah). Telah diterima secara luas bahwa medan frekuensi rendah yang terlalu lemah untuk menyebabkan pemanasan yang signifikan tidak mungkin memiliki efek biologis.

Meskipun hasil yang diterima secara umum, beberapa penelitian telah dilakukan untuk menunjukkan bahwa medan elektromagnetik non-termal yang lebih lemah, (termasuk medan magnet ELF yang lemah, meskipun yang terakhir tidak secara ketat memenuhi syarat sebagai radiasi elektromagnetik), dan RF termodulasi, serta medan gelombang mikro memiliki efek biologis.

Mekanisme yang mendasari interaksi antara materi biologis dan medan elektromagnetik pada tingkat non-termal belum sepenuhnya dipahami. Organisasi Kesehatan Dunia telah mengklasifikasikan radiasi elektromagnetik frekuensi radio sebagai Grup 2B – kemungkinan karsinogenik. Kelompok ini mengandung kemungkinan karsinogen seperti timbal, DDT, dan stirena.

Sebagai contoh, studi epidemiologi yang mencari hubungan antara penggunaan ponsel dan perkembangan kanker otak, sebagian besar tidak dapat disimpulkan, kecuali untuk menunjukkan bahwa efeknya, jika memang ada, tidak mungkin besar.

Pada frekuensi yang lebih tinggi (tampak dan seterusnya), efek individual foton individu mulai menjadi penting, karena memiliki cukup energi untuk secara langsung atau tidak langsung merusak molekul biologis.

Semua frekuensi UV telah digolongkan sebagai karsinogen Grup 1 oleh Organisasi Kesehatan Dunia. Radiasi sinar UV yang berasal dari paparan sinar matahari merupakan penyebab utama terjadinya kanker kulit.

Manfaat Radiasi Elektromagnetik

Hampir 0,01 persen massa/energi seluruh alam semesta terjadi dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Semua kehidupan manusia terbenam di dalamnya, dan teknologi komunikasi modern serta layanan medis sangat bergantung pada satu atau lain bentuknya.

Faktanya, semua makhluk hidup di Bumi bergantung pada radiasi elektromagnetik yang diterima dari Matahari dan pada transformasi energi matahari melalui fotosintesis menjadi kehidupan tumbuhan atau dengan biosintesis menjadi zooplankton, langkah dasar dalam rantai makanan di lautan.

Mata banyak hewan, termasuk manusia, diadaptasi agar peka dan karenanya untuk melihat bagian paling melimpah dari radiasi elektromagnetik Matahari, yaitu, cahaya yang terdiri dari bagian tampak dari rentang frekuensi yang luas.

Tanaman hijau juga memiliki kepekaan yang tinggi terhadap intensitas maksimum radiasi elektromagnetik matahari, yang diserap oleh zat yang disebut klorofil yang penting untuk pertumbuhan tanaman melalui fotosintesis.

Kehidupan sehari-hari diliputi oleh radiasi elektromagnetik buatan: makanan dipanaskan dalam oven microwave, pesawat dipandu oleh gelombang radar, pesawat televisi menerima gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh stasiun penyiaran, dan gelombang inframerah dari pemanas memberikan kehangatan.

Gelombang inframerah juga dilepaskan dan diterima oleh kamera pemfokusan otomatis yang secara elektronik mengukur dan mengatur jarak yang benar ke objek yang akan difoto. Segera setelah matahari terbenam, lampu pijar dinyalakan untuk memberikan penerangan buatan, dan kota-kota bersinar terang dengan lampu neon. Yang juga dikenal adalah radiasi ultraviolet, yang mata tidak bisa melihat tetapi efeknya terasa seperti nyeri akibat sengatan matahari.

Sinar ultraviolet mewakili sejenis radiasi elektromagnetik yang dapat membahayakan kehidupan. Demikian pula halnya dengan sinar-X, yang penting dalam pengobatan karena memungkinkan dokter untuk mengamati bagian dalam tubuh tetapi paparan sinar-X harus dijaga seminimal mungkin. Yang kurang dikenal adalah sinar gamma, yang berasal dari reaksi nuklir dan peluruhan radioaktif dan merupakan bagian dari radiasi energi tinggi yang berbahaya dari bahan radioaktif dan senjata nuklir.

Contoh Radiasi Elektromagnetik

Berikut ini beberapa contoh radiasi elektromagnetik berdasarkan spektrum spektrumnya, antara lain:

1. Gelombang radio

Gelombang radio berada pada kisaran terendah dari spektrum elektromagnetik, dengan frekuensi hingga sekitar 30 miliar hertz, atau 30 gigahertz (GHz), dan panjang gelombang lebih besar dari sekitar 10 milimeter (0,4 inci). Radio digunakan terutama untuk komunikasi termasuk suara, data dan media hiburan.

2. Gelombang mikro

Gelombang mikro berada dalam kisaran spektrum elektromagnetik antara radio dan Inframerah, yaitu memiliki frekuensi dari sekitar 3 GHz hingga sekitar 30 triliun hertz, atau 30 terahertz (THz), dan panjang gelombang sekitar 10 mm (0,4 inci) hingga 100 mikrometer (μm), atau 0,004 inci. Gelombang mikro digunakan untuk komunikasi bandwidth tinggi, radar dan sebagai sumber panas untuk oven microwave dan aplikasi industri.

3. Inframerah (IR)

Inframerah berada dalam kisaran spektrum elektromagnetik antara gelombang mikro dan cahaya tampak. IR memiliki frekuensi dari sekitar 30 THz hingga sekitar 400 THz dan panjang gelombang sekitar 100 μm (0,004 inci) hingga 740 nanometer (nm), atau 0,00003 inci. Cahaya IR tidak terlihat oleh mata manusia, tetapi kita dapat merasakannya sebagai panas jika intensitasnya memadai.

4. Cahaya tampak

Cahaya tampak ditemukan di tengah spektrum elektromagnetik, antara IR dan UV. Cahaya tampak memiliki frekuensi sekitar 400 THz hingga 800 THz dan panjang gelombang sekitar 740 nm (0,00003 inci) hingga 380 nm (0,000015 inci). Secara lebih umum, cahaya tampak didefinisikan sebagai panjang gelombang yang terlihat oleh kebanyakan mata manusia.

5. Ultraviolet

Sinar ultraviolet berada dalam kisaran spektrum elektromagnetik antara cahaya tampak dan sinar-X. Sinar UV memiliki frekuensi sekitar 8 × 1014 hingga 3 × 1016 Hz dan panjang gelombang sekitar 380 nm (0,000015 inci) hingga sekitar 10 nm (0,0000004 inci). Sinar UV adalah salah satu komponen sinar matahari; bagaimanapun, itu tidak terlihat oleh mata manusia. Ini memiliki banyak aplikasi medis dan industri, tetapi dapat merusak jaringan hidup.

6. Sinar X

Sinar-X secara kasar diklasifikasikan menjadi dua jenis: sinar-X lunak dan sinar-X keras. Sinar-X lunak terdiri dari rentang spektrum elektromagnetik antara sinar UV dan gamma. Sinar-X lunak memiliki frekuensi sekitar 3 × 1016 hingga sekitar 1018 Hz dan panjang gelombang sekitar 10 nm (4 × 10−7 inci) hingga sekitar 100 pikometer (pm), atau 4 × 10−8 inci.

Sinar-X keras menempati wilayah spektrum elektromagnetik yang sama dengan sinar gamma. Satu-satunya yang menjadi perbedaan antara keduanya ialah sumbernya, yaitu:

1. Sinar-X dihasilkan dengan mempercepat elektron
2. Sinar gamma dihasilkan oleh inti atom

7. Sinar gamma

Sinar gamma berada dalam kisaran spektrum di atas sinar-X lunak. Sinar gamma memiliki frekuensi yang lebih besar dari sekitar 1018 Hz dan panjang gelombang kurang dari 100 pm (4 × 10−9 inci).

Radiasi gamma menyebabkan kerusakan pada jaringan hidup, yang membuatnya berguna untuk membunuh sel kanker bila diterapkan dalam dosis yang diukur dengan hati-hati ke daerah kecil. Namun, eksposur yang tidak terkontrol sangat berbahaya bagi manusia.

Nah, itulah tadi artikel yang bisa kami kemukakan pada segenap pembaca berkenaan dengan pengertian radiasi elektromagnetik menurut para ahli, teori, sumber, penyebab, dampak, manfaat, dan contohnya yang ada di dalam kehidupan sehari-hari.