A.
Gelombang
Elektromagnetik
Orang yang pertama kali menguji hipotesis Maxwall mengenai
gelombang elektromagnetik adalah Heinrich Hertz, pada tahun 1887 (Foster,
2004). Percobaan-percobaan yang dilakukan oleh Hertz memberikan definisi
gelombang elektromagnetik. Supriyono (2006) menyatakan bahwa “gelombang
elektromagnetik terdiri atas medan magnetik dan medan listrik yang berubah
secara periodik dan serempak, dengan arah getar tegak lurus satu sama lain, dan
masing-masing medan tegak lurus arah rambat gelombang”.
SIfat-Sifat Gelombang Elektromagnetik
Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan, Hertz berhasil
mengukur bahwa radiasi gelombang elektromagnetik frekuensi radio (100 MHz) yang
dibangkitkan memiliki kecepatan rambat sesuai dengan nilai yang diramalkan oleh
Maxwell. Di samping itu, eksperimen Hertz ini juga menunjukkan sifat-sifat
gelombang dari cahaya, yaitu pemantuan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan
polarisasi. Dengan demikian, hipotesis Maxwell mengenai gelombang
elektromagnetik telah terbukti kebenarannya melalui eksperimen Hertz. Dari
uraian ini, dapat ditulis sifat-sifat gelombang elektromagnetik yaitu:
1.
Dapat
merambat dalam ruang hampa,
2.
Merupakan
gelombang transversal,
3.
Dapat
mengalami polarisasi,
4.
Dapat
mengalami pemantulan (refleksi),
5.
Dapat
mengalami pembiasan (refraksi),
6.
Dapat
mengalami interferensi,
7.
Dapat
mengalami lenturan atau hamburan (difraksi),
8. Merambat dalam arah lurus.Berdasarkan
perhitungan yang telah dilakukan Maxwell, kecepatan gelombang
elektromagnetik diruang hampa adalah sebesar 3 x 108 m/s yang
nilainya sama dengan laju cahaya terukur (Supriyono, 2006).
Foster (2004) menyatakan bahwa panjang gelombang cahaya
tampak mempunyai rentangan antara 400 nm hingga 750 nm. Anonim (2009)
menyatakan bahwa frekuensi cahaya tampak dapat dihitung berdasarkan persamaan
berikut
c
= f x λ
Keterangan:
c
= laju cahaya (3 x 108),
f
= frekuensi gelombang (Hz),
λ
= panjang gelombang (m).
Berdasarkan
persamaan tersebut, kita dapat menentukan frekuensi cahaya tampak bernilai
antara 4 x 1014 Hz hingga 7,5 x 1014 Hz.
B.
Pemanfaatan
Gelombang Elektromagnetik
1. Gelombang
Televisi
Gelombang
televisi mempunyai frekuensi yang lebih tinggi dari gelombang radio. Gelombang
televisi ini merambat lurus, tidak dapat dipantulkan oleh lapisan-lapisan
atmosfer bumi. Gelombang televisi banyak dipakai dalam bidang komunikasi dan
siaran. Pada proses penangkapan siaran televisi sering diperlukan stasiun
penghubung (relay) agar penangkapan gambar dan suara lebih baik. Untuk televisi
stasiun Jakarta, maka di wilayah Bandung diperlukan sebuah stasiun penghubung
yang terletak di puncak gunung Tangkuban Perahu.
a.
Prinsip
Kerja Televisi
Pesawat televisi akan mengubah
sinyal listrik yang di terima menjadi objek gambar utuh sesuai dengan objek
yang ditranmisikan. Pada televisi hitam putih (monochrome), gambar yang
di produksi akan membentuk warna gambar hitam dan putih dengan bayangan
abu-abu. Pada pesawat televisi berwarna, semua warna alamiah yang telah dipisah
ke dalam warna dasar R (red), G(green), dan B (blue) akan
dicampur kembali pada rangkaian matriks warna untuk menghasilkan sinyal
luminasi.
Selain gambar, juga membawa suara ?
Selain gambar, pemancar televisi
juga membawa sinyal suara yang di tranmisikan bersama sinyal gambar. Penyiaran
telavisi sebenarnya menyerupai suara sistem radio tetapi mencakup gambar dan
suara. Sinyal suara di pancarkan oleh modulasi frekuensi (FM) pada suatu
gelombang terpisah dalam satu saluran pemancar yang sama dengan sinyal gambar.
Sinyal gambar termodulasi mirip dengan sistem pemancaran radio yang telah
dikenal sebelumnya. Dalam kedua kasus ini, amplitudo sebuah gelombang pembawa
frekuensi radio (RF) dibuat bervariasi terhadap tegangan pemodulasi. Modulasi
adalah sinyal bidang frekuensi dasar (base band).
Modulasi frekuensi (FM) digunakan
pada sinyal suara untuk meminimalisasikan atau menghindari derau (noise)
dan interferensi. Sinyal suara FM dalam televisi pada dasarnya sama seperti
pada penyiaran radio FM tetapi ayunan frekuensi maksimumnya bukan 75 khz
melainkan 25 khz.
b.
Saluran
dan Standar Pemancar Televisi
Kelompok frekuensi yang di tetapkan
bagi sebuah stasiun pemancar untuk tranmisi sinyalnya disebut saluran (chanel).
Masing-masing mempunyai sebuah saluran 6 mhz dalam salah satu bidang frekuensi
(band) yang dialokasikan untuk penyiaran televisi komersial.
1. VHF bidang frekuensi rendah saluran
2 sampai 6 dari 54 MHZ sampai 88 MHZ.
2. VHF bidang frekuensi tinggi saluran
7 sampai 13 dari 174 MHZ sampai 216 MHZ.
3. UHF saluran 14 sampai 83 dari 470
MHZ sampai 890 MHZ.
Sebagai contoh, saluran 3 disiarkan
pada 60 MHZ sampai 66 MHZ. Sinyal pembawa RF untuk gambar dan suara keduanya
termasuk di dalam tiap saluran tersebut.
c.
Cara
Kerja Televisi
Televisi
merupakan alat elektronika yang sangat akrab dengan kita. Musik, film, gosip,
dan berbagai berita dapat kita lihat dengan tampilan gambar yang menarik.
Bagaimana cara kerja televisi sehingga kita bisa melihat acara-acara yang kitai
sukai mirip dengan aslinya?
Televisi bekerja dengan cara
menerima gelombang elektromagnetik dan merubahnya menjadi energi akustik dan
cahaya yang bisa kita dengar dan lihat.
Layar televisi menampilkan
gambar yang berasal dari ribuan titik-titik kecil (pixel) yang ditembak dengan
elektron yang berenergi tinggi. Pixel warna(merah, hijau, biru) inilah yang
dikombinasikan dan ditampilkan di layar komputer dalam bentuk gambar seperti yang
kita lihat.
Agar dapat bekerja dan
menampilkan gambar dari stasiun TV favoritmu, televisi terdiri dari
bagian-bagian yang saling menunjang agar bisa berfungsi. Secara garis besarnya
bagian-bagian televisi berupa Antena, Catu daya (power), Tunner, Rangkain
detektor video, Rangkain penguat video, dan Rangkain Audio.
Berikut ini garis besar cara televisi bekerja
1.
Antena
berfungsi untuk menangkap belombang yang dipancarkan oleh stasiun televise.
2.
Sinyal
yang datang dialirkan menuju ke colokan antena yang ada pada televise.
3.
Sinyal
yang datang membawa gelombang suara dan gambar karena gelombang yang diterima antena tv lebih dari satu macam (contoh
gelombang stasiun RCTI, ANTV, GLOBAL TV, SCTV, TRANS 7, dll). Sirkuit di dalam
televisi memisahkan gelombang ini (berupa suara dan gambar) sesuai dengan
saluran tv yang kamu pilih kemudian diproses lebih lanjut. Alat pemisah disebut
Tunner.
4.
Sirkuit
penembak elektron menggunakan sinyal gambar ini untuk diproses ulang dengan bantuan
kamera tv.
5.
Bagian
ini menembakan tiga elektron (merah, hijau dan biru) menuju tabung sinar
katoda.
6.
Berkas
elektron menerobos suatu cincin elektromagnet. Elektron dapat dikendarai oleh
magnit sebab mereka mempunyai elektron negatif. Dan berkas elektron ini akan
bergerak bolak-balik di layar televise.
7.
Berkas
cahaya ini akan diarahkan ke layar yang diberi bahan kimia berupa fosfor. Saat
berkas
elektron ini mengenai fosfor akan menampilkan titik-titik
warna merah, hijau dan biru. Yang tidak kena tetap berwarna hitam.
Kombinasi-kombinasi warna inilah yang menghasilkan gambar di televise.
8.
Gelombang
suara akan diproses pada bagian ini untuk menghilangkan berbagai gangguan.
9.
Sinyal
suara yang sudah disaring dikeluarkan melalui alat yang disebut speaker
2. Gelombang
Radio
Radio merupakan salah satu alat komunikasi yang populer. Alat ini bekerja karena adanya gelombang radio. Gelombang radio dapat dideteksi oleh kombinasi (i) udara untuk menerima gelombang elektromagnetik dan mengubahnya menjadi osilasi listrik dan (ii) dioda dalam sirkuit elektronik tepat didengarkan di penerima yang menghasilkan sinyal audio-frekuensi. Gelombang radio banyak digunakan dalam bidang komunikasi. Gelombang radio dapat mencapai tempat-tempat yang jauh karena gelombang ini mudah dipantulkan oleh partikel bermuatan yang berada di lapisan atosfer bumi (ionosfer). Oleh karena itu gelombang ini digunakan untuk membawa informasi baik dalam bentuk modulasi amplitudo (AM) maupun modulasi frekuensi (FM).
Bagian-Bagian
Pemancar Radio
a. Bagian Input
Bagian input adalah tempat di mana sumber
informasi akan di masukan seperti suara penyiar, gitar, seruling ,piring
,gelas.mangkok yang dipukul, tape recorder,dan lain-lain.
Dan dibagian ini sumber informasi akan dirubah
menjadi sinyal infomasi atau dirubah menjadi getaran listrik suara
b.Bagian Penguat AF
Yaitu bagian yang akan menguatkan sinyal informasi
dari bagian input
c.Bagian Modullator
Yaitu bagian yang mengolah
sinyal informasi dengan frekuensi tinggi (sebagai sinyal pembawa) yang
dihasilkan oleh bagian Oscillator.
Pengolahan tersebut akan
menghasilkan sinyal modulasi berupa gelombang radio atau gelombang
elektromagnetik (gelombang RF).
System Modulasi
Pemancar ada 2 macam yaitu:
1.
System AM ( Amplitudo Modulasi). Suatu system yang menghasilkan gelombang
radio dengan amplitudonya berubah-ubah sedangkan frekuensinya tetap.
Informasi yang dipancarkan oleh antena yang berupa
suara dibawagelombang radio berupa perubahan amplitudo yang disebut amplitudo
modulasi (AM). Gelombang AM mempunyai frekuensi antara 530 kHz – 1600 kHz (kHz = Kilo
Hz). Gelombang
tersebut memiliki sifat mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer bumi, sehingga
mampu mencapai jangkauan yang sangat jauh dari stasiun pemancar radio.
Kelemahan gelombang radio AM adalah
sering terganggu oleh gejala kelistrikan di udara, sehingga gelombang yang
ditangkap pesawat radio kadang terdengar berisik.
2.
System FM ( ( Frekuensi
Modulasi)= suatu system yang menghasilkan gelombang radio yang amplitudonya
tetap sedangkan frekuensinya berubah-ubah.
Gelombang radio FM dan mempunyai frekuensi sekitar
87.5
Mhz hingga 108 Mhz (Mhz = Mega Herzt). Radio FM
menggunakan gelombang ini sebagai pembawa
berita/informasi. Informasidibawa dengan cara frekuensi modulasi (FM). Pemancar
FM lebih jernih jika dibandingkan dengan pemancar AM. Hal ini dikarenakan
gelombang radio FM tidak terpengaruh oleh gejala kelistrikan di udara.
Kelemahan gelombang FM adalah Gelombang radio FM tidak
dapat dipantulkan oleh ionosfer bumi, sehingga tidak dapat menjangkau
tempat-tempat yang jauh di permukaan bumi. Supaya jangkauan gelombang jauh
diperlukan stasiunpenghubung (relay), yang ditempatkan di satelit atau di
permukaan bumi.
Gambar:
Gelombang Radio FM
d. Bagian Oscilator
Yaitu bagian yang berfungsi sebagai pembangkit
getaran listrik frekuensi
Frekuensi tinggi adalah frekuensi yang jumlah
getar ranya di atas 2000 Hz (20 K.Hz) sedangkan kecepatannya sama dengan
kecepatan cahaya yaitu 300 000 000 m/detik (300 000 Km/detik).
e.Bagian Bufer
Yaitu bagian yang berfungsi untuk menguatkan
frekuensi yang dihasilkan oleh oscillator dan selanjutnya diteruskan ke bagian
modullator.
f. Bagian Penguat RF
Yaitu bagian untuk menguatkan sinyal
modulasi/gelombang radio yang selanjutnya diteruskan ke bagian antena untuk
dipancarkan ke segala penjuru.
3. Gelombang Telephone
Telepon seluler bekerja dengan cara
memancarkan sejenis radiasi elektromagnetik yaitu radiasi radiofrekuensi.
Bidang elektromagnetik merupakan gabungan antara bidang listrik dan bidang
magnetik. Bidang listrik terhasil dari perbedaan pada voltase: semakin tinggi
voltase, semakin kuat bidang yang terhasil. Bidang magnetik pula terhasil
apabila arus listrik mengalir: semakin besar arus, semakin kuat bidang magnetik
tersebut. Bidang listrik bisa wujud walaupun tidak terdapat arus yang mengalir.
Jika terdapat arus yang mengalir, kekuatan bidang magnetik akan berbeda dengan
tenaga yang digunakan tetapi kekuatan bidang listrik akan konstan (WHO, 2010).