soal fisika gelombang elektromagnetik

Selamat datang di kumpulan soal fisika gelombang elektromagnetik terlengkap! Artikel ini dirancang khusus untuk membantu Anda menguasai konsep-konsep penting seputar gelombang elektromagnetik (GEM) yang sering muncul dalam ujian sekolah maupun persiapan olimpiade. Gelombang elektromagnetik adalah topik fundamental dalam fisika modern, mencakup spektrum luas mulai dari gelombang radio hingga sinar gamma, masing-masing dengan sifat dan aplikasinya yang unik. Di sini, Anda akan menemukan beragam jenis soal, mulai dari 20 pertanyaan pilihan ganda yang menguji pemahaman dasar, 5 soal isian singkat, 5 soal uraian yang menuntut analisis mendalam, hingga 2 soal menjodohkan untuk mengasah koneksi antar konsep. Setiap soal telah disusun dengan cermat agar relevan dengan kurikulum pendidikan di Indonesia. Jangan khawatir, setiap set soal dilengkapi dengan kunci jawaban dan pembahasan lengkap di bagian akhir, memastikan Anda tidak hanya mengetahui jawaban yang benar tetapi juga memahami alasan di baliknya. Mari persiapkan diri Anda untuk meraih nilai terbaik dengan berlatih soal-soal gelombang elektromagnetik ini!

I. Soal Pilihan Ganda

Sifat umum gelombang elektromagnetik adalah…
A. Membutuhkan medium untuk perambatannya.
B. Kecepatannya di ruang hampa lebih kecil dari kecepatan cahaya.
C. Merupakan gelombang transversal.
D. Tidak dapat mengalami polarisasi.
E. Hanya dapat merambat dalam medium padat.
Urutan spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi terkecil ke terbesar yang benar adalah…
A. Sinar X, ultraviolet, cahaya tampak, inframerah, gelombang radio.
B. Gelombang radio, inframerah, cahaya tampak, ultraviolet, sinar X, sinar gamma.
C. Sinar gamma, sinar X, ultraviolet, cahaya tampak, inframerah, gelombang radio.
D. Inframerah, gelombang radio, cahaya tampak, ultraviolet, sinar X.
E. Ultraviolet, sinar X, sinar gamma, gelombang radio, inframerah.
Pernyataan yang benar mengenai hubungan antara kecepatan (c), panjang gelombang (λ), dan frekuensi (f) gelombang elektromagnetik adalah…
A. c = λ/f
B. c = f/λ
C. c = λf
D. c = f + λ
E. c = f – λ
Gelombang elektromagnetik yang memiliki energi paling tinggi adalah…
A. Gelombang radio
B. Sinar inframerah
C. Sinar ultraviolet
D. Sinar X
E. Sinar gamma
Aplikasi gelombang elektromagnetik dalam remote control TV adalah…
A. Gelombang radio
B. Sinar inframerah
C. Sinar ultraviolet
D. Sinar X
E. Gelombang mikro
Jika cepat rambat gelombang elektromagnetik di ruang hampa adalah 3 x 10⁸ m/s dan panjang gelombang suatu gelombang radio adalah 300 m, maka frekuensinya adalah…
A. 1 x 10⁶ Hz
B. 1 x 10⁷ Hz
C. 1 x 10⁸ Hz
D. 9 x 10¹⁰ Hz
E. 9 x 10¹¹ Hz
Gelombang elektromagnetik dihasilkan dari…
A. Getaran mekanik pada medium.
B. Perubahan medan magnet dan medan listrik secara periodik.
C. Perambatan partikel bermassa.
D. Perpindahan panas secara konduksi.
E. Reaksi kimia dalam suatu zat.
Sinar ultraviolet berbahaya bagi kulit manusia karena dapat menyebabkan…
A. Kanker kulit
B. Katarak
C. Rabun jauh
D. Penyakit jantung
E. Diabetes
Bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang digunakan dalam komunikasi radar adalah…
A. Gelombang radio
B. Gelombang mikro
C. Sinar inframerah
D. Cahaya tampak
E. Sinar X
Kecepatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa adalah…
A. Berbeda-beda tergantung jenis gelombang.
B. Lebih besar dari kecepatan cahaya.
C. Sama dengan kecepatan cahaya.
D. Lebih kecil dari kecepatan cahaya.
E. Tergantung pada frekuensinya.
Salah satu sifat gelombang elektromagnetik yang membedakannya dari gelombang bunyi adalah…
A. Dapat dipantulkan.
B. Dapat dibiaskan.
C. Memerlukan medium untuk perambatannya.
D. Tidak memerlukan medium untuk perambatannya.
E. Dapat mengalami difraksi.
Gelombang elektromagnetik yang digunakan untuk memotret tulang dalam tubuh adalah…
A. Gelombang radio
B. Gelombang mikro
C. Sinar inframerah
D. Sinar X
E. Sinar gamma
Daerah spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia adalah…
A. Sinar inframerah
B. Sinar ultraviolet
C. Cahaya tampak
D. Gelombang radio
E. Sinar X
Perhatikan pernyataan berikut:
1. Merambat tanpa medium.
2. Kecepatan di ruang hampa adalah c = 3 x 10⁸ m/s.
3. Merupakan gelombang transversal.
4. Dapat mengalami polarisasi.
Pernyataan di atas adalah sifat-sifat dari…
A. Gelombang bunyi
B. Gelombang air
C. Gelombang mekanik
D. Gelombang elektromagnetik
E. Gelombang longitudinal
Gelombang elektromagnetik yang digunakan dalam alat pemanas makanan (microwave oven) adalah…
A. Gelombang radio
B. Gelombang mikro
C. Sinar inframerah
D. Sinar ultraviolet
E. Sinar X
Jika sebuah gelombang elektromagnetik memiliki frekuensi 6 x 10¹⁴ Hz dan cepat rambatnya 3 x 10⁸ m/s, maka panjang gelombangnya adalah…
A. 0,5 x 10⁻⁷ m
B. 0,5 x 10⁻⁶ m
C. 5 x 10⁻⁷ m
D. 5 x 10⁻⁶ m
E. 2 x 10²² m
Proses pemanasan pada microwave oven disebabkan oleh…
A. Resonansi gelombang mikro dengan molekul air dalam makanan.
B. Efek Joule dari arus listrik.
C. Radiasi panas dari elemen pemanas.
D. Induksi elektromagnetik pada wadah makanan.
E. Konduksi panas dari udara panas.
Manfaat sinar inframerah dalam kehidupan sehari-hari antara lain untuk…
A. Sterilisasi alat medis.
B. Komunikasi radio.
C. Remote control dan kamera penglihatan malam.
D. Memasak makanan dalam microwave.
E. Pemeriksaan keamanan di bandara.
Urutan panjang gelombang gelombang elektromagnetik dari terpanjang ke terpendek adalah…
A. Sinar gamma, sinar X, ultraviolet, cahaya tampak, inframerah, gelombang radio.
B. Gelombang radio, inframerah, cahaya tampak, ultraviolet, sinar X, sinar gamma.
C. Sinar X, ultraviolet, cahaya tampak, inframerah, gelombang radio, sinar gamma.
D. Inframerah, gelombang radio, cahaya tampak, ultraviolet, sinar X, sinar gamma.
E. Gelombang mikro, gelombang radio, inframerah, cahaya tampak, ultraviolet, sinar X.
Perangkat yang memanfaatkan gelombang radio untuk komunikasi adalah…
A. Remote control TV
B. Oven microwave
C. Radio FM/AM
D. Kamera penglihatan malam
E. Alat sterilisasi

II. Soal Isian Singkat

Gelombang elektromagnetik yang digunakan untuk memanaskan makanan adalah gelombang ______.
Sifat gelombang elektromagnetik yang tidak memerlukan medium untuk merambat disebut sifat _______.
Urutan spektrum gelombang elektromagnetik dari panjang gelombang terpanjang adalah gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya tampak, ultraviolet, sinar X, dan _______.
Hubungan antara cepat rambat cahaya (c), panjang gelombang (λ), dan frekuensi (f) adalah c = _______.
Bahaya utama dari paparan sinar ultraviolet berlebihan bagi manusia adalah _______.

III. Soal Uraian

Jelaskan sifat-sifat umum gelombang elektromagnetik dan berikan contoh aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari!
Urutkan spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi terendah ke frekuensi tertinggi, kemudian sebutkan dua aplikasi dari masing-masing jenis gelombang tersebut!
Bagaimana gelombang elektromagnetik dihasilkan? Jelaskan secara singkat hubungan antara medan listrik dan medan magnet dalam perambatannya!
Sebuah gelombang elektromagnetik memiliki panjang gelombang 600 nm. Jika cepat rambat cahaya di ruang hampa adalah 3 x 10⁸ m/s, hitunglah frekuensi gelombang tersebut! (1 nm = 10⁻⁹ m)
Sinar gamma memiliki frekuensi yang sangat tinggi dan energi yang besar. Jelaskan mengapa sinar gamma berbahaya bagi makhluk hidup dan sebutkan satu aplikasi positif dari sinar gamma!

IV. Soal Menjodohkan

Jodohkan pernyataan di kolom A dengan jawaban yang sesuai di kolom B!

Soal 1

Kolom A

Digunakan dalam remote control TV.
Digunakan untuk komunikasi radio dan televisi.
Digunakan untuk memotret tulang.
Digunakan untuk sterilisasi alat medis.
Dapat menyebabkan kanker kulit.

Kolom B

Sinar X
Gelombang radio
Sinar ultraviolet
Sinar inframerah
Sinar gamma

Soal 2

Kolom A

Cepat rambat gelombang elektromagnetik.
Gelombang transversal.
Spektrum elektromagnetik.
Polarisasi.
Efek fotolistrik.

Kolom B

Perambatan tanpa medium, medan listrik dan magnet saling tegak lurus.
Fenomena penyerapan energi cahaya oleh elektron.
Arah getar medan listrik dan magnet terbatas pada satu bidang.
Urutan gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang/frekuensi.
Nilainya konstan di ruang hampa, sekitar 3 x 10⁸ m/s.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

I. Kunci Jawaban Pilihan Ganda

Jawaban: C
Pembahasan: Gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal, artinya arah getar medan listrik dan medan magnetnya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
Jawaban: B
Pembahasan: Urutan spektrum GEM dari frekuensi terkecil (panjang gelombang terbesar) ke terbesar (panjang gelombang terkecil) adalah: Gelombang radio, Gelombang mikro, Inframerah, Cahaya tampak, Ultraviolet, Sinar X, Sinar gamma.
Jawaban: C
Pembahasan: Hubungan antara cepat rambat (c), panjang gelombang (λ), dan frekuensi (f) adalah c = λf.
Jawaban: E
Pembahasan: Energi gelombang elektromagnetik berbanding lurus dengan frekuensinya (E = hf). Sinar gamma memiliki frekuensi tertinggi, sehingga energinya paling tinggi.
Jawaban: B
Pembahasan: Remote control TV umumnya menggunakan sinar inframerah untuk mengirimkan sinyal.
Jawaban: A
Pembahasan: Menggunakan rumus c = λf, maka f = c/λ = (3 x 10⁸ m/s) / (300 m) = 1 x 10⁶ Hz.
Jawaban: B
Pembahasan: Gelombang elektromagnetik dihasilkan dari osilasi (perubahan) medan listrik dan medan magnet secara periodik yang saling tegak lurus dan tegak lurus terhadap arah rambat.
Jawaban: A
Pembahasan: Paparan sinar ultraviolet (UV) yang berlebihan dapat merusak sel kulit dan memicu kanker kulit.
Jawaban: B
Pembahasan: Radar (Radio Detection and Ranging) menggunakan gelombang mikro untuk mendeteksi objek.
Jawaban: C
Pembahasan: Kecepatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa adalah konstan dan sama dengan kecepatan cahaya (c ≈ 3 x 10⁸ m/s).
Jawaban: D
Pembahasan: Gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium untuk perambatannya, sedangkan gelombang bunyi adalah gelombang mekanik yang memerlukan medium.
Jawaban: D
Pembahasan: Sinar X memiliki daya tembus yang tinggi, sehingga digunakan untuk pencitraan medis seperti memotret tulang.
Jawaban: C
Pembahasan: Mata manusia hanya dapat mendeteksi bagian spektrum gelombang elektromagnetik yang disebut cahaya tampak.
Jawaban: D
Pembahasan: Semua pernyataan tersebut adalah sifat-sifat khas dari gelombang elektromagnetik.
Jawaban: B
Pembahasan: Oven microwave menggunakan gelombang mikro untuk memanaskan makanan.
Jawaban: C
Pembahasan: Menggunakan rumus λ = c/f = (3 x 10⁸ m/s) / (6 x 10¹⁴ Hz) = 0,5 x 10⁻⁶ m = 5 x 10⁻⁷ m.
Jawaban: A
Pembahasan: Gelombang mikro dalam oven microwave menyebabkan molekul air dalam makanan bergetar (beresonansi) sehingga menghasilkan panas.
Jawaban: C
Pembahasan: Sinar inframerah digunakan dalam remote control, kamera penglihatan malam, dan terapi fisik.
Jawaban: B
Pembahasan: Urutan panjang gelombang dari terpanjang ke terpendek adalah: Gelombang radio, Gelombang mikro, Inframerah, Cahaya tampak, Ultraviolet, Sinar X, Sinar gamma.
Jawaban: C
Pembahasan: Radio FM/AM secara langsung menggunakan gelombang radio untuk transmisi dan penerimaan siaran.

II. Kunci Jawaban Isian Singkat

Gelombang mikro
Sifat tidak memerlukan medium (atau dapat merambat di ruang hampa)
Sinar gamma
c = λf
Kanker kulit (atau kerusakan kulit/mata)

III. Kunci Jawaban Uraian

Sifat-sifat umum gelombang elektromagnetik:
- Tidak memerlukan medium untuk perambatannya (dapat merambat di ruang hampa).
- Merupakan gelombang transversal (arah getar medan listrik dan medan magnet tegak lurus arah rambat).
- Cepat rambatnya di ruang hampa konstan (c = 3 x 10⁸ m/s).
- Dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), difraksi (pelenturan), interferensi (perpaduan), dan polarisasi (penyerapan arah getar tertentu).
- Tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet karena tidak memiliki muatan.
- Membawa energi.
Contoh aplikasi: Gelombang radio untuk komunikasi, sinar inframerah untuk remote control, cahaya tampak untuk penerangan, sinar X untuk rontgen medis.
Urutan spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi terendah ke frekuensi tertinggi (dan 2 aplikasi per jenis):
- Gelombang radio: Komunikasi radio dan televisi, siaran radio AM/FM.
- Gelombang mikro: Oven microwave, radar, komunikasi satelit.
- Sinar inframerah: Remote control, kamera penglihatan malam, terapi fisik.
- Cahaya tampak: Penerangan, fotografi, penglihatan manusia.
- Sinar ultraviolet: Sterilisasi alat medis, penyamakan kulit, deteksi uang palsu.
- Sinar X: Rontgen medis, pemeriksaan keamanan di bandara.
- Sinar gamma: Radioterapi kanker, sterilisasi makanan dan alat medis.
Gelombang elektromagnetik dihasilkan dari percepatan muatan listrik atau osilasi medan listrik dan medan magnet secara periodik. Medan listrik yang berubah akan menghasilkan medan magnet, dan medan magnet yang berubah akan menghasilkan medan listrik. Proses ini saling berkelanjutan dan merambat sebagai gelombang. Medan listrik (E) dan medan magnet (B) dalam gelombang elektromagnetik selalu saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
Diketahui:
- Panjang gelombang (λ) = 600 nm = 600 x 10⁻⁹ m = 6 x 10⁻⁷ m
- Cepat rambat cahaya (c) = 3 x 10⁸ m/s
Ditanya: Frekuensi (f)?
Menggunakan rumus c = λf, maka f = c / λ
f = (3 x 10⁸ m/s) / (6 x 10⁻⁷ m)
f = 0,5 x 10¹⁵ Hz
f = 5 x 10¹⁴ Hz
Jadi, frekuensi gelombang tersebut adalah 5 x 10¹⁴ Hz.
Sinar gamma memiliki frekuensi yang sangat tinggi dan energi foton yang sangat besar, sehingga bersifat ionisasi. Ini berarti sinar gamma dapat melepaskan elektron dari atom dan molekul dalam sel hidup, merusak DNA, dan menyebabkan mutasi genetik, kematian sel, atau kanker.
Aplikasi positif sinar gamma: Dalam bidang medis, sinar gamma digunakan untuk radioterapi (pengobatan kanker) untuk membunuh sel-sel kanker, serta untuk sterilisasi alat-alat medis dan makanan karena kemampuannya membunuh mikroorganisme.

IV. Kunci Jawaban Menjodohkan