Hipotesis Maxwell

Hipotesis Maxwell

Teori gelombang elektromagnetik kali pertama dikemukakan oleh James Clerk Maxwell (1831–1879). Ini berawal dari beberapa hukum dasar yang telah dipelajari, yakni Hukum Coulomb, Hukum Biot-Savart atau Hukum Ampere, dan Hukum Faraday. Hukum Coulomb memperlihatkan bagaimana muatan listrik dapat menghasilkan medan listrik, Hukum Biot-Savart atau Hukum Ampere menjelaskan bagaimana arus listrik dapat menghasilkan medan magnet, dan Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan medan listrik dapat menghasilkan gaya gerak listrik (GGL) induksi. Maxwell melihat adanya keterkaitan yang sangat erat antara gejala kelistrikan dan kemagnetan. Ia mengemukakan bahwa jika perubahan medan magnetik menghasilkan medan listrik, seperti yang dikemukakan oleh hukum Faraday, dan hal sebaliknya dapat terjadi, yakni perubahan medan listrik dapat menimbulkan perubahan medan magnet.

Maxwell menurunkan beberapa persamaan yang berujung pada hipotesisnya mengenai gelombang elektromagnetik. Persamaan tersebut dikenal sebagai Persamaan Maxwell, tetapi Anda tidak perlu menurunkan atau membahas secara mendalam persamaan tersebut. Menurut Maxwell, ketika terdapat perubahan medan listrik (E), akan terjadi perubahan medan magnetik (B). Perubahan medan magnetik ini akan menimbulkan kembali perubahan medan listrik dan seterusnya. Maxwell menemukan bahwa perubahan medan listrik dan perubahan medan magnetik ini menghasilkan gelombang medan listrik dan gelombang medan magnetik yang dapat merambat di ruang hampa. Gelombang medan listrik (E) dan medan magnetik (B) inilah yang kemudian dikenal dengan nama gelombang elektromagnetik.

Gelombang Hipotesis Maxwell

Perambatan gelombang elektromagnetik dapat dilihat pada Gambar di atas. Perhatikan bahwa arah getar dan arah rambat gelombang medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus sehingga gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal. Akan tetapi, gelombang elektromagnetik adalah gelombang medan dan bukan gelombang partikel, seperti pada air atau pada tali. Oleh karena gelombang medan inilah, gelombang elektromagnetik dapat merambat di ruang hampa.

Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada permitivitas listrik dan permeabilitas magnetik medium. Maxwell menyatakan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan

persamaan maxwell

Bukti Hipotesis Maxwell (Eksperimen Hertz)

Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa yang dihitung oleh Maxwell, memiliki besar yang sama dengan kecepatan perambatan cahaya. Berdasarkan hasil ini, Maxwell mengemukakan bahwa

cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Gagasan ini secara umum diterima oleh para ilmuwan, tetapi tidak sepenuhnya hingga akhirnya gelombang elektromagnetik dapat dideteksi melalui eksperimen.

Gelombang elektromagnetik kali pertama dibangkitkan dan dideteksi melalui eksperimen yang dilakukan oleh Heinrich Hertz (1857–1894) pada tahun 1887, delapan tahun setelah kematian Maxwell.

Sifat-sifat gelombang elektromagnetik yang didasarkan dari eksperimen, yaitu sebagai berikut.

  1. Merupakan perambatan getaran medan listrik dan medan magnet yangsaling tegak lurus terhadap arah rambatnya dan termasuk gelombangtransversal,
  2. Tidak bermuatan listrik sehingga tidak dipengaruhi atau tidak dibelokkanoleh medan listrik atau medan magnet,
  3. Tidak bermassa dan tidak dipengaruhi medan gravitasi,
  4. Merambat dalam lintasan garis lurus,
  5. Dapat merambat di ruang hampa,
  6. Dapat mengalami pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, sertapolarisasi, dan
  7. Kecepatannya di ruang hampa sebesar 3 × 108 m/s.

Leave a Comment