gelombang elektromagnetik dalam astronomi

8/12/2019 Gelombang Elektromagnetik Dalam Astronomi

1/47

GELOMBANG

ELEKTROMAGNETIK SEBAGAI

SUMBER INFORMASI UTAMA

DALAM ASTRONOMI

By : Mariano N, S.Si.


2/47

Bagaimana menyelidiki langit

yang tidak terjangkau?

Mengolah informasi yang datang pada kita

dari alam semesta

Informasi yang diterima

GELOMBANG

ELEKTROMAGNETIK !!!


3/47

Spektrum Elektromagnetik


4/47

JenisGelombang

Pembagian FrekuensiPanjang

GelombangEnergi

Sinar Gamma > 30 Ehz < 10 pm > 124 keV

Sinar XHard X-Ray 3 EHz 30 Ehz 100 10 pm 12,4-124 keV

Soft X-Ray 30 PHz 3 Ehz 10 nm 100 pm 124 eV 12,4 keV

Ultra VioletExtreme UV 3 PHz 30 PHz 100 nm 10 nm 12,4 124 eV

Near UV 789 THz 3 PHz 380 nm 100 nm 3 12,4 eV

Cahaya Tampak

Violet 668-789 THz 450-380 nm

1,24 3 eV

Biru 631-668 THz 475-450 nm

Cyan 606-631 THz 495-476 nm

Hijau 526-606 Tz 570-495 nm

Kuning 508-526 THz 590-570 nm

Jingga/Oranye 484-508 THz 620-590 nm

Merah 400-484 THz 750-620 nm


5/47

JenisGelombang

Pembagian FrekuensiPanjang

GelombangEnergi

Inframerah

Near Infrared 30 THz 400 THz 5 m 700 nm 124 meV 1,24 eV

Mid Infrared 3 THz 30 THz (25-40) 5 m 12,4 124 meV

Far Infrared 300 GHz 3 THz(200-350)(25-40)

m1,24 12,4 meV

GelombangMikro

Extremely HighFrekuency (EHF)

30 GHz 300 GHz 1 cm 1 mm 124 eV 1,24 meV

Super HighFrequency (SHF)

3 GHz 30 GHz 10 cm 1 cm 12,4 124 eV

Ultra HighFrequency (UHF)

300 MHz 3 GHz 1 m 10 cm 1,24 12,4 eV

GelombangRadio

Very HighFrequency (VHF)

30 MHz300 MHz 10 m 1 m 124 neV 1,24 eV

High Frequency(HF)

3 MHz 30 MHz 100 m 10 m 12,4 neV 124 neV

Medium Frequency(MF)

300 kHz 3 MHz 1 km 100 m 1,24 neV 12,4 neV

Low Frequency(LF)

30 kHz 300 kHz 10 km 1 km 124 peV 1,24 neV

Very Low Frquency(VLF)

3 kHz 30 kHz 100 km 10 km 12,4 124 peV


6/47


7/47

Dengan mengotak-atik titik-titik cahaya di langit

(gelombang elektromagnet), kita dapat mempelajari

banyak hal, mis. :

Pada bintang : Suhu, radius, energi, unsur kimia,struktur, usia, kecepatan, jarak, warna, spektrum,

polarisasi, massa, gerak orbit, evolusi, akhir hidup, dll..

Pada galaksi : bentuk, jarak, ukuran, massa, jumlah

bintang, struktur, evolusi dll.

Pada alam semesta : Struktur, evolusi, usia, dll.

Kuriryang lain untuk mengotak-atiklangit :

1. Sinar Kosmik

2. Pancaran Neutrino

3. Gelombang gravitasi


8/47

The Sun at Different Wavelengths

Visible Ultraviolet

X-ray X-ray


9/47

The terms light, radiation,

and electromagnetic wavecan all be used to explainthe same concept

Light comes in many formsand it took physicists sometime to realize that x-rays,visible light, radio waves,etc. are all the same

phenomena

By using these differenttools, astronomers are able

to gain a lot of informationon various objects

Jupiter seen at different wavelengths of light


10/47


11/47


12/47

MWG in OPTIC LIGHTS


13/47

MWG in 21-cm H line
http://www.ipac.caltech.edu/2mass/gallery/showcase/allsky_stars/index.html


14/47
http://www.ipac.caltech.edu/2mass/gallery/showcase/allsky_stars/index.html


15/47

MWG in NEAR IR

image from 2MASS (2 Micron All Sky Survey)


16/47


17/47


18/47

Black Hole in

the Center -Sgr A*


19/47


20/47

Penemuan Gelombang

Elektromagnetik

Tahun 1804, Thomas

Youngberhasil

mendemostrasikan

interferensi cahaya,

Augustin Fresnel

melakukan percobaan

yang mirip denganpercobaan interferensi

Young.


21/47

Maxwell menyatakan suatu medan listrik yang berubah-

ubah menginduksikan medan magnet yang juga

berubah-ubah. Selanjutnya, medan magnetik yang

berubah-ubah ini menginduksikan kembali medan listrik

yang berubah-ubah.

Hasilnya adalah

kehadiran

gelombang

elektromagnetik

Medan listrik dan medan magnetik selalu saling tegak lurus , dan

keduanya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang.

Penemuan Gelombang

Elektromagnetik


22/47

Cepat rambat gelombang elektromagnetik

dimanac= 3,0 x 10 m sMaxwell mengajukan hipotesis bahwa cahayaadalah suatu gelombang elektromagnetik

Penemuan Gelombang

Elektromagnetik


23/47

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Rentang spektrum gelombang elektromagnetik

Persamaan dasar

gelombang

elektromagnetik


24/47

Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHzke atas.

Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-

muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar.

Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh

rangkaian elektronika yang disebutosilator.Gelombang radio ini dipancarkan dari antenadan diterima oleh antena pula.

Gelombang Radio


25/47


26/47

Gelombang TV(UHF) dan

VHF tidak dipantulkan oleh

lapisan atmosfer sehingga

jangkauannya sempit

Gelombang medium

dipantulkan oleh lapisan

atmosfer sehingga

jangkauannya luas

Gelombang Radio


27/47

Penggabunganantara getaran listrik suara dengan getarangelombang pembawa frekuensi radio sehingga menghasilkan

gelombang radio termodulasi.

Keunggulan gelombang AM adalah dapat mencapai tempat

yang jauh.

Keunggulan FM adalah dapat menghasilkan suara musik yang

lebih merdu

Modulasi Amplitudo dan Modulasi Frekuensi


28/47


29/47

Gelombang mikro (microwaves)adalah gelombang

dengan frekuensi paling tinggi (superhigh frequency =

SHF), yaitu di atas 3 GHz (3 x 10 Hz).

Energi gelombang mikro mengguncang molekul-molekul air dalam makanan. Molekul yang bergetar

akan memiliki energi kalor labih besar sehingga

molekul-molekul menjadi lebih panas.

Gelombang mikro dimanfaatkan pada pesawat

RADAR (Radio Detection and Ranging).

Gelombang Mikro


30/47

Sinar Inframerah

Sinar Inframerah meliputi daerah frekuensi 10

sampai 10 Hertz.


31/47

Inframerah mampu mendeteksi

tumbuh-tumbuhan yang tumbuh di

bumi secara terinci.

Foto inframerah untuk diagnosis

kesehatan

Spektroskopi infamerah dapat di

gunakan untuk mempelajari

struktur molekul.

Pengunaan radiasi inframerah

adalah remote control untuk

banyak peralatan listrik seperti

TV,AC,VCD, dan lain-lain.

Apa kegunaan sinar infra merah?


32/47

Cahaya Tampak

Panjang gelombang cahaya tampak bervariasi mulai

dari 4 x 10 m untuk cahaya violet sampai 7 x 10 m

untuk cahaya merah.

Penggunaan cahaya (sinar laser) dalam serat optik

pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

Kegunaan cahaya tampak


33/47


34/47

Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi 10 Hz sampai 10 Hz .

Dapat memendarkan barium platina sianida dan

menghitamkan pelat foto yang berlapis perak bromida.Merangsang badan manusia untuk menghasilkan vitamin D.

Digunakan untuk menyucihamakan ruangan operasi rumah

sakit berikut instrumen-instrumen untuk pembedahan.

Kegunaan Sinar Ultraviolet


35/47


36/47

Sinar -X

Sinar-X mempunyai frekuensi

antara 10 Hz sampai 10 Hz.

Sinar-X memiliki daya tembus

yang kuat, daya tembusnya

bergantung pada frekuensi,

makin tinggi frekuensi, makinkuat daya tembusnya.

Sebuah foto sinar-X (radiograf)

diambil oleh Rontgen
http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Roentgen-x-ray-von-kollikers-hand.jpg


37/47

Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai

frekuensi antara 10 Hz sampai

10 Hz.

Daya tembusnya besar sekali

sehingga dapat menembus pelattimbal atau pelat besi.

Kegunaan Sinar Gamma

1. Membunuh sel-sel kanker

dan mensterilkan

peralatan rumah sakit.

2. Dapat digunakan untuk

memeriksa cacat-cacat pada

logam.

Geiger-Muller sebagaidetektor sinar gamma.


38/47

Pilachowski / August2005 The Universe in the Infrared Slide 38

TemperatureThe Kelvin Scale

Named after Lord (William Thompson)

Kelvin

19th century Scottish physicist

a one degree difference on the Kelvin (K)

scale is the same as for the Celsius (orcentigrade) scale

The zero-point is defined to be absolute

zero

the coldest possible temperature

atomic and molecular motion ceases

no negative temperatures

Note: no degree symbol () with the

Kelvin scale


39/47


Temperature and peak brightness

Radio < 0.03K

Microwave 0.03-30K

Interst ellar Space

Infrared 30-4100K

Humans

Visible 4100-7300K

Sun

UV 7300-3 x 106K

Hottest Stars

X-ray 3x106-3x108K

Neutron stars

Gamma Ray > 3x108K

Black holes


40/47


Scattering and Extinction

Dust alsoscatters starlight

Dust clouds block visible light

but are transparent to

infrared light T.A.Rector (NOAO/AURA/NSF) and Hubble Heritage Team(STScI/AURA/NASA)
http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.arttech.us/images/Sunset.jpg&imgrefurl=http://www.arttech.us/images/&h=263&w=350&sz=22&tbnid=ilFUi6gzuVYJ:&tbnh=87&tbnw=116&hl=en&start=1&prev=/images%3Fq%3Dsunset%26svnum%3D100%26hl%3Den%26lr%3D%26sa%3DG


41/47


The PleiadesOptical & IR

A dust cloud passing near the Pleiades scatters blue starlight in thisvisible light image. The dust radiates in the infrared.

24 mmVisible
http://www.aao.gov.au/images/captions/uks018.htmlhttp://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.arttech.us/images/Sunset.jpg&imgrefurl=http://www.arttech.us/images/&h=263&w=350&sz=22&tbnid=ilFUi6gzuVYJ:&tbnh=87&tbnw=116&hl=en&start=1&prev=/images%3Fq%3Dsunset%26svnum%3D100%26hl%3Den%26lr%3D%26sa%3DGhttp://www.aao.gov.au/images/captions/uks018.html


42/47

Pilachowski / August

2005

The Universe in the Infrared Slide 42

Why infrared?

Near-infrared (1-5 mm)

stars

warm gas

dust is transparent

Mid-infrared (3-30 mm)

dust warmed by starlight

protoplanetary disks

Far-infrared (30-200 mm)

cold gas & dust

Dust is more

transparent to infrared

light. We can see

whats hidden in thedust.

Cold gas and dust is invisible in visible

light, but glows in infrared light.


43/47

Pilachowski / August 2005The Universe in the Infrared Slide 43

Detecting Infrared Light

Single-pixel bolometers, 1960s first semi-conductor arrays, 32x32 pixels, in early 1980s

Top left: 58 X 62 pixels, 1987

Middle left: 256 X 256 pixels, 1991 (SIRTF,IRAC)

Lower left: 1024 X 1024 pixels (1 Mega

Pixel), 1996

Right: 2048 X 2048 pixels (4 Mega Pixel)2001

InSb array detectors by Raytheon (SBRC).

Courtesy Univ. of Rochester Astronomy
http://www.raytheon.com/http://www.raytheon.com/http://astro.pas.rochester.edu/IR-camera/images/4-generations-Raytheon.jpg


44/47


Observing at Nonvisible Wavelengths

Astronomical objects radiate in wavelengths otherthan visible (blackbody radiation) Stars

Hot, warm and cold gas Dust

Telescopes for each wavelength region Require their own unique design

All collect and focus radiation and resolve details

False-colorpictures to show images

Some wavelengths must be observed from space


45/47


Infrared Telescopes

Space-Based Advantages No atmospheric blurring

No atmospheric absorption

No atmospheric emission Ground-Based Advantages

Larger collecting area

Better spatial resolution

Equipment easily updated

Ground-Based Considerations Weather, humidity, and haze

Atmospheric transparency


46/47


47/47

gelombang elektromagnetik dalam astronomi

Documents