Sifat-Sifat
Gelombang
(a) Dispersi Gelombang
Ketika Anda menyentakkan
ujung tali naik-turun (setengah getaran), sebuah pulsa transversal merambat
melalui tali (tali sebagai medium). Sesungguhnya bentuk pulsa berubah ketika
pulsa merambat sepanjang tali, pulsa tersebar atau mengalami dispersi
(perhatikan Gambar 1.16). Jadi, dispersi gelombang adalah perubahan bentuk
gelombang ketika gelombang merambat suatu medium.
Gambar 1.16. Dalam suatu medium dispersi, bentuk gelombang
Berubah
begitu gelombang merambat
Kebanyakan medium nyata
di mana gelombang merambat dapat kita dekati sebagai medium non
dispersi. Dalam medium non dispersi, gelombang dapat mempertahankan
bentuknya. Sebagai contoh medium non dispersi adalah udara sebagai medium
perambatan dari gelombang bunyi..
Gelombang-gelombang
cahaya dalam vakum adalah nondispersi secara sempurna. Untuk cahaya putih
(polikromatik) yang dilewatkan pada prisma kaca mengalami dispersi sehngga
membentuk spektrum warna-warna pelangi. Apakah yang bertanggungjawab terhadap
dispersi gelombang cahaya ini? Tentu saja dispersi gelombang terjadi
dalam prisma kaca karena kaca termasuk medium dispersi untuk gelombang cahaya.
(b) Pemantulan
gelombang lingkaran oleh bidang datar
Bagaimanakah jika yang
mengenai bidang datar adalah muka gelombang lingkaran? Gambar 1.17 menunjukkan
pemantulan gelombang lingkaran sewaktu mengenai batang datar yang
merintanginya. Gambar 1.18 adalah adalah analisis dari Gambar 1.17.
Sumber gelombang datang
adalah titik O. Dengan menggunakan hukum pemantulan, yaitu sudut
datang =sudut pantul, kita peroleh bayangan O adalah I.
Titik I merupakan sumber gelombang pantul sehingga muka
gelombang pantul adalah lingkaran-lingkaran yang berpusat di I,
seperti ditunjukkan pada gambar 1.18.
Contoh:
Sebuah pembangkit bola
digetarkan naik dan turun pada permukaan air dalam tangki riak dengan frekuensi
tertentu, menghasilkan gelombang lingkaran seperti pada Gambar 1.36. Suatu
keping logam RQS bertindak sebagai perintang gelombang. Semua
muka gelombang pada Gambar 1.36 dihasilkan oleh pembangkit bola dalam waktu 0,6
s. Perintang keping logam berjarak 0,015m dari sumber gelombang P.
Hitung (a) panjang gelombang, (b) frekuensi, dan (c) cepat rambat
gelombang.Pembahasan:
(a)
Jarak dua muka gelombang yang berdekatan = 1λ.
Dengan demikian,
jarak PQ = 3(1λ)
0,015 m = 3λ
λ = 0,005 m
(b) Selang
waktu yang diperlukan untuk menempuh dua muka gelombang yang berdekatan =1/T,
dengan T adalah periode gelombang. Gelombang datang (garis
utuh) dari P ke Q menempuh 3T, sedangkan gelombang pantul (garis putus-putus)
dari Q ke P menempu waktu 3T.
Jadi, selang waktu total
= 3T + 3T
0,6 s = 6T
T = 0,1 s.
Frekuensi f adalah
kebalikan periode, sehingga:
f = 1/(0,1s)
= 10 Hz.
(c) Cepat
rambat v = λf = (0,005m)(10 Hz) = 0, 05 m/s.
(c) Pembiasan
Gelombang
Pada umumnya cepat rambat
gelombang dalam satu medium tetap. Oleh karena frekuensi gelombang selalu
tetap, maka panjang gelombang (λ=v/f) juga tetap untuk gelombang yang
menjalar dalam satu medium. Apabila gelombang menjalar pada dua medium yang
jenisnya berbeda, misalnya gelombang cahaya dapat merambat dari udara ke air.
Di sini , cepat rambat cahaya berbeda. Cepat rambat cahaya di udara lebih besar
daripada cepat rambat cahaya di dalam air. Oleh karena (λ=v/f), maka
panjang gelombang cahaya di udara juga lebih besar daripada panjang gelombang
cahaya di dalam air. Perhatikan λ sebanding denganv. Makin
besar nilai v, maka makin besar nilai λ, demikian
juga sebaliknya.
Perubahan panjang
gelombang dapat juga diamati di dalam tangki riak dengan cara memasang keping gelas
tebal pada dasar tangki sehingga tangki riak memiliki dua kedalaman air yang
berbeda, dalam dan dangkal, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.19. Pada gambar
tampak bahwa panjang gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada
panjang gelombang di tempat yang dangkal (λ1 >λ2).
Oleh karena v=λf, maka cepat rambat gelombang di tempat yang
dalam lebih besar daripada di tempat yang dangkal (v1 > v2).
Gambar
1.19. Panjang gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada panjang
gelombang di tempat yang dangkal (λ1 > λ2)
Perubahan panjang
gelombang menyebabkan pembelokan gelombang seperti diperlihatkan pada foto
pembiasan gelombang lurus sewaktu gelombang lurus mengenai bidang batas antara
tempat yang dalam ke tempat yang dangkal dalam suatu tangki riak Pembelokan
gelombang dinamakan pembiasan.
Diagram pembiasan
ditunjukkan pada Gambar 1.20. Mula-mula, muka gelombang datang dan muka
gelombang bias dilukis sesuai dengan foto. Kemudian sinar datang dan sinar bias
dilukis sebagai garis yang tegaklurus muka gelombang datang dan bias.
Gambar
1.20. Diagram pembiasan
Selanjutnya, garis normal
dilukis. Sudut antara sinar bias dan garis normal disebut sudut bias (diberi
lambang r). Pada Gambar 1.20 tampak bahwa sudut bias di tempat yang
dangkal lebih kecil daripada sudut datang di tempat yang dalam (r < i).
Dapat disimpulkan bahwa sinar datang dari tempat yang dalam ke tempat yang
dangkal sinar dibiaskan mendekati garis normal (r < i). Sebaliknya,
sinar datang dari tempat yang dangkal ke tempat yang dalam dibiaskan menjauhi
garis normal (r>i).
(d) Difraksi Gelombang
Di dalam suatu medium
yang sama, gelombang merambat lurus. Oleh karena itu, gelombang lurus akan
merambat ke seluruh medium dalam bentuk gelombang lurus juga. Hal ini tidak
berlaku bila pada medium diberi penghalang atau rintangan berupa celah. Untuk
ukuran celah yang tepat, gelombang yang datang dapat melentur setelah melalui
celah tersebut. Lenturan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang
berupa celah dinamakan difraksi gelombang.
Jika penghalang celah
yang diberikan oleh lebar, maka difraksi tidak begitu jelas terlihat. Muka
gelombang yang melalui celah hanya melentur di bagian tepi celah, seperti
ditunjukkan pada gambar 1.22. Jika penghalang celah sempit, yaitu berukuran
dekat dengan orde panjang gelombang, maka difraksi gelombang sangat
jelas. Celah bertindak sebagai sumber gelombang berupa titik, dan muka
gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk lingkaran-lingkaran dengan
celah tersebut sebagai pusatnya seperti ditunjukkan pada gambar 1.23.
|
Gambar
1.22 Pada celah lebar, hanya muka gelombang pada tepi celah saja melengkung
|
Gambar
1.23 Pada celah sempit, difraksi gelombang tampak jelas.
|
(e) Interferensi Gelombang
Jika
pada suatu tempat bertemu dua buah gelombang, maka resultan gelombang di tempat
tersebut sama dengan jumlah dari kedua gelombang tersebut. Peristwa ini di
sebut sebagai prinsip superposisi linear.
Gelombang-gelombang yang terpadu akan mempengaruhi medium. Nah, pengaruh yang
ditimbulkan oleh gelombang-gelombang yang terpadu tersebut disebut interferensi
gelombang.
Ketika
mempelajari gelombang stasioner yang dihasilkan oleh superposisi antara
gelombang datang dan gelombang pantul oleh ujung bebas atau ujung tetap, Anda
dapatkan bahwa pada titik-titik tertentu, disebut perut, kedua
gelombang salingmemperkuat (interferensi konstruktif),
dan dihasilkan amplitudo paling besar, yaitu dua kali amplitudo semuala.
Sedangkan pada titik-titik tertentu, disebut simpul, kedua
gelombang saling memperlemah atau meniadakan (interferensi
destruktif), dan dihasilkan amplitudo nol.
Dengan
menggunakan konsep fase, dapat kita katakan bahwa interferensi
konstruktif (saling menguatkan) terjadi bila kedua gelombang yang
berpadu memiliki fase yang sama. Amplitudo gelombang paduan sama
dengan dua kali amplitudo tiap gelombang. Interferensi destruktif (saling
meniadakan) terjadi bila kedua gelombang yang berpadu berlawanan fase.
Amplitudo gelombang paduan sama dengan nol. Interferensi konstruktif dan
destruktif mudah dipahami dengan menggunakan ilustrasi pada Gambar 1.24.
Gambar 1.24. Interferensi Konstruktif
(f) Polarisasi Gelombang
Pemantulan, pembiasan,
difraksi, dan interferensi dapat terjadi pada gelombang tali (satu dimensi),
gelombang permukaan air (dua dimensi), gelombang bunyi dan gelombang cahaya
(tiga dimensi). Gelombang tali, gelombang permukaan air, dan gelombang cahaya adalah
gelombang transversal, sedangkan gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal.
Nah, ada satu sifat gelombang yang hanya dapat terjadi pada gelombang
transversal, yaitu polarisasi. Jadi, polarisasi gelombangtidak dapat
terjadi pada gelombang longitudinal, misalnya pada gelombang bunyi.
Fenomena polarisasi
cahaya ditemukan oleh Erasmus Bhartolinus pada tahun 1969. Dalam fenomena
polarisasi cahaya, cahaya alami yang getarannya ke segala arah tetapi tegak
lurus terhadap arah merambatnya (gelombang transversal) ketika melewati filter
polarisasi, getaran horizontal diserap sedang getaran vertikal diserap
sebagian (lihat Gambar 1.25). Cahaya alami yang getarannya ke segala arah di
sebut cahaya tak terpolarisasi, sedang cahaya yang melewati
polaroid hanya memiliki getaran pada satu arah saja, yaitu arah vertikal,
disebut cahaya terpolarisasi linear.
Gambar 1.25. Polarisasi cahaya pada polaroid
Ciri-Ciri Gelombang
Gelombang dapat dibedakan menjadi Gelombang Transversal dan gelombang
Longitudinal, Gelombang transversal memiliki ciri arah rambatannya tegak lurus
dengan arah getarannya, sedangkan gelombang longitudinal memiliki ciri arah
rambatannya sejajar dengan arah getarannya.
Gelombang
dapat juga dibedakan menjadi gelombang mekanik dan Gelombang
Elektromagnetik. Gelombang mekanik memerlukan zat perantara (medium) dalam
melakukan rambatannya, contohnya gelombang yang terjadi pada tali. sedangkan
gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium atau zat perantara, contohnya
cahaya matahahari bisa sampai ke bumi walaupun harus melewati ruang hampa.
Secara
Umum Ciri-Ciri Gelombang adalah :
1. Dapat dipantulkan atau
berbalik arah rambatannya (Pemantulan)
2. Dapat dibiaskan atau
dapat mengalami pembelokan arah rambatan (Pembiasan)
3. Dapat di difraksikan
atau dapat mengalami pelenturan.
4. Dapat berinterferensi atau
dapat berpadu (Penguatan atau Pelemahan)
5. Dapat didisversikan
atau diuraikan, contohnya cahaya putih (polykromatik) terurai menjadi cahaya
monokromatik sbb : merah – jingga – kuning – hijau – biru - ungu (me – ji – ku
– hi – bi – u) setelah melewati prisma.
6. Dapat dipolarisasikan
(dapat mengalami pengutuban) ini khusus untuk gelombang transversal
Macam-Macam Gelombang
- - Berdasarkan
arah getar:
1. Gelombang transversal Þ arah getarnya tegak lurus arah rambatnya.
2. Gelombang longitudinal Þ arah getarnya searah dengan arah
rambatnya.- Berdasarkan cara rambat dan medium yang dilalui :
1. Gelombang mekanik Þ yang dirambatkan adalah gelombang mekanik dan untuk perambatannya diperlukan medium.
2. Celombang elektromagnetik Þyang dirambatkan adalah medan listrik magnet, dan tidak diperlukan medium.
- Berdasarkan
amplitudonya:
1. Gelombang berjalan Þ gelombang
yang amplitudonya tetap pada titik yang dilewatinya.
2. Gelombang
stasioner Þ gelombang yang amplitudonya tidak tetap pada titik
yang dilewatinya, yang terbentuk dari interferensi dua buah gelombang datang
dan pantul yang masing-masing memiliki frekuensi dan amplitudo sama tetapi
fasenya berlawanan.
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar