GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Eksperimen Penemuan Gelombang Elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik disebut elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.

Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873 oleh James Clerk Maxwell dalam papernya di Royal Society mengenai teori dinamika medan elektromagnetik (A dynamical theory of the electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja penelitiannya antara 1861 dan 1865.

Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama yang mengirimkan dan menerima gelombang radio ketika dia menemukan bahwa keseimbangan induksinya menyebabkan gangguan ke telepon buatannya. Dia mendemonstrasikan penemuannya kepada Royal Society pada 1880 tapi hanya dibilang itu cuma merupakan induksi.

Heinrich Rudolf Hertz , antara 1886 dan 1888, pertama kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi radio memiliki seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang Hertzian), dan menemukan bahwa persamaan elektromagnetik dapat diformulasikan ke persamaan turunan partial disebut persamaan gelombang.


Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.

Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = H?, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 -34 J•s — dan ? adalah frekuensi gelombang. Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = h?.


Electromagnetic Research

Sekitar abad ke 19, Maxwell menyatakan persamaannya yang cukup mengejutkan di dunia Fisika. Salah satunya menyatakan adanya gelombang elektromagnetik. Namun, saat itu belum dapat dibuktikan. Karna itu, Heinrich Hertz mencoba untuk membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik itu.

Secara teori, Hertz menyadari bahwa gelombang elektromagnetik yang dinyatakan Maxwell merupakan gabungan dari gelombang listrik dan gelombang magnetik secara saling tegak lurus. Begitu pula dengan arah geraknya. Karena gelombang tersebut mengantung gelombang listrik, maka Hertz mencoba membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik tersebut melalui keberadaan gelombang listriknya yang diradiasikan oleh rangkaian pemancar.

Hertz mencoba membuat rangkaian pemancar sederhana dengan bantuan trafo untuk memperkuat tegangan dan kapasitor sebagai penampung muatannya. Karena ada arus pergeseran pada gap pemancar, diharapkan ada radiasi gelombang elektromagnetik yang akan dipancarkan. Karena secara teori, dari percikan yang muncul akan dihasilkan gelombang elektromagnetik. Alhasil, pada rangkaian loop penerima yang hanya berupa kawat berbentuk lingkaran yang tanpa diberikan sumber tegangan apapun, ternyata muncul percikan listrik pada gap-nya. Ini membuktikan ada listrik yang mengalir melalui radiasi suatu benda.yang akhirnya terhantarkan ke loop. Karena merasa belum puas, Hertz mencoba untuk menghitung frekuensi pada loop.

Ternyata frekuensi yang dihasilkan sama dengan frekuensi pemancar. Ini artinya listrik pada loop berasal dari pemancar itu sendiri. Dengan ini terbuktilah adanya radiasi  gelombang elektromagnetik Maxwell. Percobaan Hertz ini juga memicu penemuan telegram tanpa kabel dan radio oleh Marconi. Rangkaian ini ada dalam kaca quartz untuk menghindari sinar UV.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Contoh Gelombang Elektromagnetik

1. Handphone

Telepon seluler atau yang lebih dikenal dengan ponsel dari duIu sampai sekarang telah mengalami perubahan baik teknologinya yang dulu hanya dapat untuk berbicara sekarang sudah dapat dipakai untuk bertukar data atau bahkan untuk memotret, sedangkan dari bentuk fisiknya mulai dari berat dan besar hingga yang seukuran korek api. Dari semua perkembangan tersebut tetap saja dipertahankan teknologi dasarnya yaitu bagaimana ponsel menerima sinyal dan mengirim sinyal. Lantas bagaimana cara kerja ponsel dengan segala aplikasi yang diusungnya tersebut. Beberapa hal seputar ponsel antara lain sebagai berikut :
>>Teknologi seluler
>> Protokol komunikasi
>> Aplikasi handphone
>> Fitur handphone


TEKNOLOGI SELULER

Teknologi seluler kalau dirunut merupakan gabungan teknologi dari beberapa penemuan teknologi-teknologi sebelumnya. Antara lain dari penemuan telepon oleh Alexander Graham Bell pada tahun 1876, sedangkan radio oleh Nikolai Tesla (1880) yang kemudian pada tahun 1894 secara formal dikenalkan orang Italia bernama Guglielmo Marconi.


Kenapa Disebut Telepon Seluler?

Ponsel bekerja dengan mengandalkan sinyal yang dipancarkan dari sebuah pemancar dengan frekuensi tertentu. Untuk membagi-bagi daerah agar terdapat frekuensi yang merata pada daerah tersebut maka sebuah daerah atau kota dibagi menjadi seperti sebuah irisan yang digambarkan sebagai irisan berbentuk hexagonal atau disebut dengan sel (cell). Masing-masing sel tersebut dapat mempunyai frekuensi sebanyak 800 dan mempunyai cakupan kisaran sekitar 26 kilometer bujur sangkar. Masing-masing sel mempunyai suatu menara dan suatu bangunan kecil yang berisi peralatan. Saat kita sedang berjalan dengan mengendarai kendaraan, sinyal akan dipancarkan dari sel ke sel oleh suatu tower atau menara dari tiap sel tersebut.


Kode Pada Ponsel

Semua ponsel mempunyai kode khusus yang berhubungan dengan pemiliknya atau operator teleponnya. Secara umum terdapat 3 pokok kode yang terdapat pada ponsel antara lain:
•  Electronic Serial Number (ESN), suatu nomor 32-bit yang unik diprogramkan ke dalam telepon saat dibuat (kita kenal dengan istilah nomor IMEI).
•  Mobile Identification Number (MIN), l0 digit nomor dari nomor telepon.
•  System Identification Code (SID), 5 digit nomor yang dikeluarkan oleh badan resmi dunia yang menangani bidang telekomunikasi (FCC).


ROAMING

Istilaih roaming biasa kita sebut saat menggunakan ponsel. Biasanya istilah roaming dihubungkan dengan penerimaan panggilan saat kita berada diluar area nomor telepon kita, hal tersebut biasanya dihitung dengan biaya tertentu. Roaming dapat terjadi karena System Identification Code (SID) pada telepon kita tidak sesuai dengan SID yang dikenal pada pengendali saluran saat kita berada. Hal tersebut membuat Mobile Telephone Switching Office (MTSO) atau kantor operator seluler terdekat mengontak MTSO asal nomor kita dan mencocokkan dengan data yang ada di MTSO asal dan segera melacak keberadaan posisi kita dengan cepat


PROTOKOL KOMUNIKASI

Ada tiga teknologi umum yang digunakan oleh jaringan ponsel untuk memancarkan informasi:

A. Frequency Division Multiple Access ( FDMA)
Untuk memahami FDMA, bisa dianalogikan tentang stasiun radio, stasiun radio mengirimkan sinyalnya pada frekuensi yang berbeda pada kanal yang tersedia kepada tiap-tiap pengguna ponsel. FDMA digunakan sebagian besar untuk transmisi analog. Saat untuk membawa informasi digital, FDMA sudah tidak efisien lagi.

B. Time Division Muluple Access ( TDMA)
Penggunaan saluran frekuensi menggunakan batasan waktu. Suara yang masuk kedalam saluran/kanal dikompresi kedalam format digital dan mempunyai ukuran yang kecil. Secara kapasitas TDMA mempunyai daya tampung menerima panggilan yang lebih luas dibanding mode1 analog pada FDMA. TDMA beroperasi pada frekwensi 800 MHz atau 1900 MHz.
TDMA sama dengan GSM. Teknologi TDMA kadang disebut juga dengan Global System for Communication Mobile (GSM). GSM menggunakan enkripsi pada pemakaiannya sehingga lebih terjamin keamanannya. GSM beroperasi pada 900 - 1800 MHz. Pengguna GSM cukup menggunakan SIM (subscriber identification mobile).

C. Code Division Multiple Access ( CDMA)
Sebuah ponsel mengirimkan data (voice) yang masuk kedalam saluran/kanal dan akan dipecah-pecah menjadi potongan yang kecil-kecil dan masuk kedalam saluran frekuensi yang terpisah-pisah, kemudian paket data yang kecil-kecil tersebut akan disebarkan dengan kode yang unik dan hanya dapat diterima pada penerima yang mempunyai kesesuaian data yang akan diambil.


APLIKASI HANDPHONE

Berbagai inovasi terus dikembangkan dalam dunia ponsel, perkembangan inovasi tersebut akhirnya memungkinkan ponsel tak lagi hanya berfungsi untuk komunikasi suara, namun juga bisa berfungsi untuk berbagai keperluan antara lain:
SMS (Short Message Service)
MMS (Multimedia Message Service)
Video Streaming


>> SMS/MMS
SMS merupakan salah satu aplikasi pengiriman pesan yang ditetapkan oleh standart ETSI (www.etsi.org), pada dokumentasi GSM 03.40 dan GSM 03.38. Aplikasi SMS ataupun MMS mempunyai cara kerja yang sama hanya terdapat perbedaan jenis data yang dibawa SMS pesan yang bersifat text sedangkan MMS dapat berisi suara, gambar, movie (multimedia).

Bagaimana SMS/MMS bekerja?
Saat kita menerima pesan SMS/MSM dari handphone (mobile originated) pesan tersebut tidak langsung dikirimkan ke handphone tujuan (mobile terminated), akan tetapi dikirim terlebih dahulu ke SMS Center (SMSC) yang biasanya berada di kantor operator telepon, baru kemudian pesan tersebut diteruskan ke handphone tujuan.
Dengan adanya SMSC, kita dapat mengetahui status dari pesan SMS yang telah dikirim, apakah telah sampai atau gagal. Apabila handphone tujuan dalam keadaan aktif dan dapat menerima pesan SMS yang dikirim, ia akan mengirimkan kembali pesan konfirmasi ke SMSC yang menyatakan bahwa pesan telah diterima. Kemudian SMSC mengirimkan kembali status tersebut kepada si pengirim. Jika handphone tujuan dalam keadaan mati, pesan yang kita kirimkan akan disimpan pada SMSC sampai period-validity terpenuhi. Period-validity artinya tenggang waktu yang diberikan si pengirim pesan sampai pesan dapat diterima oleh si penerima, hal ini dapat kita atur pada ponsel kita mulai dari 1 jam – lebih dari 1 hari.

>> Video Streaming
Aplikasi ini merupakan teknologi terkini yang diusung oleh sebuah ponsel. Dengan adanya layanan yang diberikan oleh operator seluler, informasi yang sifatnya real time dapat kita peroleh semisal berita dari televisi atau bahkan kondisi lalu lintas ditempat-tempat tertentu. Aplikasi inimerupakan gambaran teknologi seluler yang orang kadang menyebutnya dengan teknologi 2.5G. Video streaming merupakan layanan multimedia yang dapat diakses oleh pengguna ponsel dengan teknologi komunikasi data bergerak


Bagaimana Video Streaming Bekerja?
Aplikasi ini kalau dalam teknologi komputer dikategorikan sebagai jaringan client-server. Artinya client (pengguna ponsel) melakukan permintaan (request) kepada server (operator) untuk dikirimi data dalam hal ini materi yang bersifat multimedia (audio, video). Materi (content) dari operator atau penyedia jasa layanan memasang materinya kedalam aplikasi-aplikasi layanannya yang kemudian dapat diakses oleh ponsel pengguna.

Materi ini dapat berupa file audio video yang bersifat real time artinya kejadiannya berlangsung juga saat diakses seperti kondisi lalu lintas di jalan raya di Jakarta yang telah dipasang kamera dan dipancarkan ke kantor operator yang kemudian diakses oleh pengguna ponsel. Untuk dapat mengaksesnya diperlukan ponsel dengan sistem operasi seperti symbian, ada aplikasi GPRS dan RealOne Flayer, dan registrasi ke operator ponsel seperti IM3 (www.im3-access.com)

FITUR HANDPHONE
Untuk melengkapi kebutuhan penggunanya ponsel saat ini dilengkapi dengan fitur-fitur yang mengagumkan Dari ponsel yang hanya dipakai untuk komunikasi sekarang ponsel dapat untuk mengakses internet bahkan dapat juga dipakai untuk merekam gambar tak ubahnya sebuah kamera atau handycam. Beberapa litur ponsel yang menjadi trend terkini antara lain :
*GPRS
*Bluetooth
*Infra Red
*Game Java

>> General Packet Radio Services (GPRS)
Merupakan teknologi komunikasi data yang melengkapi network GSM dan memungkinkan komunikasi data pada kecepatan maksimal 115 kbps. GPRS dapat digunakan sebagai media mengakses beberapa service, antara lain: WAP (Wireless Application Protocol), Internet, MMS (Multimedia Messaging Service) dan SMS. Dalam penggunaan GPRS untuk koneksi ke internet lewat ponsel, model perhitungan biaya yang dilakukan tidak berdasarkan pada durasi atau lama waktu pemakaian tetapi besamya data yang didownload (hitungan kilobyte). Agar bisa koneksi ke internet melalui GPRS, ada 3 hal yang perlu diperhatikan:

1. Operator
Operator telekomunikasi yang dipakai harus bisa mendukung (support) teknologi GPRS. Saat ini semua operator GSM di Indonesia sudah mcndukung layanan GPRS untuk kartu pascabayar.

2. Handphone
Handphone yang digunakan tentu harus mendukung GPRS. Coba lihat buku manualnya atau bisa tanya ke penjual handphone.

3. Registrasi dan konfigurasi
Jika handphone dan operator sudah mendukung, kemudian perlu meregistrasi nomor agar bisa mendapat layanan GPRS. Setelah itu perlu mengkonfigurasi di ponsel sesuai petunjuk dari tiap operator. Ada yang meminta mengkonfigurasi secara manual atau secara otomatis hanya dengan mengirimkan sms ke nomor operator. Masing-masing operator memiliki cara tersendiri.

>> Bluetooth
Bluetooth adalah sebuah microchip yang dilengkapi transmiter radio yang dapat mengrimkan data dalam jumlah besar, di antara piranti-piranti yang sesuai. Bluetooth adalah nama yang berasal dari raja Norwegia yang menyatukan Swedia dan Denmark, ide penyatuan tersebut menjadi dasar penamaan bluetooth sebagai perangkat yang dapat saling menyatukan dengan perangkat lain dan saling berkomunikasi. Dengan mengaktifkan bluetooth pada ponsel maka pada radius 10 meter bahkan 100 meter, semua perangkat seperti ponsel, PDA, laptop, pc yang dilengkapi dan diaktifkan bluetoothnya akan terdeteksi pada ponsel kita. Setelah itu kita dapat melakukan komunikasi dengan mereka. Dengan mengaktifkan bluetooth pada ponsel dengan GPRS terkoneksi ke internet serta bluelooth pada laptop maka kita dapat browsing internet lewat laptop kita.

>> Infra Red
Infra red merupakan salah satu fitur yang didapat pada hampir semua ponsel. Secara fungsional infra red tidak ubahnya seperti bluteooth, hanya saja perbedaanya infra red hanya dapat saling berkomunikasi dengan 1 perangkat saja semisal ponsel dengan laptop, ponsel dengan ponsel dan tidak mengenal perangkat lain yang tidak kita arahkan langsung. Dari sisi jarak infra red mempunyai kisaran untuk dapat saling berkomunikasi dari 1-100 cm, adapun kecepatan transfernya kecepatan infra red: 115.2 KB, 57.6 KB , 38.4 KB, 19.2 KB, 9.6 KB. Untuk mengetahui ada tidaknya infra red pada ponsel kita, dapat dilihat dari fisik ponsel yaitu dengan ditandai adanya lampu yang berbentuk oval, kecil, dan berwarna merah. Untuk mengaktifkannya tinggal diseting dari menu ponsel.
Ada banyak hal yang dilakukan dengan infra red antara lain:
•    Edit / update / syncronize phonebook antara komputer dan handphone (Syncronize ke MS Outlook and Outlook Express)
•    SMS Editor dan menambah signature pada SMS
•    Kirim hasil photo dari ponsel ke komputer dan sebaliknya
•    Transfer lagu seperti MP3, WAV dari komputer ke ponsel
•    Transfer video/movie dari komputer ke ponsel
•    Install games, aplikasi, image
•    Mengirim pesan ke handphone pribadi / handphone lain, berupa SMS, Ringtone, Picture Message, Logo Operator
•    Ringtone Composer (Monophonic Tones / Polyphonic Tones)
•    Untuk internet connection via notebook / PC

>> JAVA
Nama JAVA sudah banyak dikenal sebagai bahasa pemrograman yang paling banyak digunakan orang. Nama JAVA dipakai oleh penemunya (www.sun.com) dari ketidaksengajaan saat mereka akan memberikan aplikasi yang sedang mereka kerjakan disuatu kedai kopi, mereka menyebut kopi dengan kata JAVA dan akhimya memberi nama aplikasi tersebut dengan JAVA, versi lain mengatakan JAVA adalah nama depan dari nama mereka. JAVA terkenal karena kehandalannya untuk menjalankan aplikasi mulai dari perangkat sekelas server hingga peralatan mikro antara lain ponsel. Orang banyak menyebut program JAVA pada ponsel dengan midlet (www.midlet.org), beberapa aplikasi yang sering dijumpai pada perangkat mobile seperti ponsel antara lain game, koneksi internet atau aplikasi lainnya.

Menjalankan JAVA
Untuk menjalankan aplikasi JAVA semisal game pada ponsel, pertama-tama adalah mengenali apakah ponsel sudah terdapat apiikasi JAVAnya. Pada ponsel Siemens sudah dapat diketahui adanya aplikasi JAVA dari folder pada menunya. Aplikasi yang dibuat dengan JAVA bersifat mikro artinya didesain untuk perangkat yang bersifat mikro (display, sumber daya dan parangkatnya). Untuk menjalankan sebuah game JAVA pada ponsel SIEMENS cukup mengkopikan file dari game tersebut kedalam folder di menu ponsel yang filenya biasanya berekstensi .jad dan .jar, game-game tersebut dapat didownload gratis di www.midlet.org. Beberapa aplikasi JAVA sudah disertakan pada ponsel seperti kalkulator, kalender serta aplikasi lainnya.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. Oven Microwave

Oven mikrogelombang (microwave oven) adalah sebuah peralatan dapur yang menggunakan radiasi gelombang mikro untuk memasak atau memanaskan makanan.

Cara kerja :

Bagian utama oven mikrogelombang umumnya:

    * sebuah magnetron,
    * sebuah magnetron control circuit (usually with a microcontroller),
    * sebuah waveguide, dan
    * sebuah ruang pemasak

Oven mikrogelombang bekerja dengan memancarkan radiasi gelombang mikro, biasanya pada frekuensi 2.450 MHz (dengan panjang gelombang 12,24 cm), melalui makanan. Molekul air, lemak, dan gula dalam makanan akan menyerap energi dari gelombang mikro tersebut dalam sebuah proses yang disebut pemanasan dielektrik. Kebanyakan molekul adalah dipol listrik, yang berarti mereka memiliki sebuah muatan positif pada satu sisi dan sebuah muatan negatif di sisi lainnya, dan oleh karena itu mereka akan berputar pada saat mereka mencoba mensejajarkan diri mereka dengan medan listrik yang berubah-ubah yang diinduksi oleh pancaran gelombang mikro. Gerakan molekuler inilah yang menciptakan panas.

Pemanasan oleh oven ini sangat efektif terhadap air, namun tidak begitu dengan lemak, gula, dan es. Pemanasan mikrogelombang kadang dijelaskan salah sebagai resonansi dari molekul air, hal ini terjadi hanya pada frekuensi yang jauh lebih tinggi, di sekitar 10 Gigahertz.