Tugas Fisika
Sifat – Sifat Gelombang
Pada
pembahasan ini kita akan mempelajari sifat – sifat gelombang yang meliputi
pemantulan, pembiasan, disperse, interferensi, difraksi dan polarisasi.
a. Pemantulan Gelombang
(Refleksi Gelombang)
Pemantulan gelombang pada tangki riak, pada pemantulan ini
diperoleh gelombang lingkaran yang pusatnya adalah sumber gelombang S.
Gelombang pantul yang dihasilkan oleh bidang lurus juga berupa gelombang
lingkaran S sebagai pusat lingkaran. Jarak S ke bidang pantul sama dengan jarak
s ke bidang pantul.
Menurut Hukum
Snellius, gelombang dating, gelombang pantul, dan garis normal berada pada satu
bidang dan sudut dating akan sama dengan sudut pantul, seperti tampak pada
gambar berikut:
Untuk gelombang
dua atau tiga dimensi seperti gelombang air, kita mengenal dengan istilah sinar
gelombang dan muka gelombang.
Muka Gelombang
Muka
gelombang (Front wave) didefinisikan sebagai tempat kedududkan titik – titik
yang memiliki fase yang sama pada gelombang, pada gambar di samping ini
menunjukkan lingkaran – lingkaran tersebut merupakan muka gelombang. Jarak
antara muka gelombang yang berdekatan sama dengan satu gelombang (λ). Sinar
gelombang adalah garis yang ditarik dengan arah tegak lurus terhadap muka
gelombang
Bila gelombang melingkar merambat terus
kesegala arah maka pada jarak yang jauh dari sumber gelombang, kita akan
melihat muka gelombang yang hamper lurus, seperti halnya gelombang air laut
yang sampai dipantai. Muka gelombang yang seperti ini disebut sebagai muka
gelombang bidang.
b. Pembiasan Gelombang (Refraksi Gelombang)
b. Pembiasan Gelombang (Refraksi Gelombang)
Pada
pemantulan gelombang, gelombang yang tiba di batas medium akan dipantulkan ke
arah semula. Pada pembiasan, gelombang yang mengenai bidang batas antara dua
medium, sebagian akan dipantulkan dan sebagian lagi akan diteruskan atau
dibiaskan. Gelombang yang dibiaskan ini akan mengalami pembelokan arah dari
arah semula tergantung pada mediumnya.
Pada medium kedua, cepat rambat gelombang mengalami
perubahan dan perubahan ini pun tergantung pada mediumnya. Dengan kata lain,
pembiasan gelombang adalah pembelokan arah lintasan gelombang etelah melewati
bidang batas antara dua medium yang berbeda.
Menurut Hukum Snellius tentang
pembiasan:
1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias, terletak pads
satu hidang datar.
2. Sinar yang datang dari medium dengan indeks bias kecil ke
medium dengan indeks bias yang lebih besar dibiaskan mendekati garis normal,
dan sebaliknya.
3. Perbandingan nilai sinus sudut datang (sin i) terhadap
sinus sudut bias (sin r) dari satu medium ke medium lainnya selalu tetap.
Perbandingan ini disebut sehagai indeks bias relatif suatu medium terhadap
medium lain. Secara matematis Hukum Snellius dapat dirumuskansebagai berikut:
n1 sin i = n2 sin r
atau
n2 /n1 = sin i / sin r
Dengan n1 adalah
indeks bias medium pertama, n2 adalah indeks bias medium kedua, I adalah sudut
dating, dan r adalah sudut bias. Adapun n21 adalah indeks bias relative medium
2 terhadap medium 1. Indeks bias mutlak didefinisikan sebagai berikut:
n= c/v
Dengan :
C = laju cahaya di ruang hampa
V = laju cahaya dalam suatu medium
Indeks bias mutlak ruang hampa (n1 = 1) ke dalam air (n2),
indeks bias n2 menjadi indeks bias mutlak dan dituliskan sebagai berikut:
n2= sin i / sin r
Gambar (b) menunjukkan adanya perubahan kecepatan gelombang.
Gelombang merambat dari medium yang memiliki indeks bias n1 ke medium lain
dengan indeks bias n2.
Keterangan :
(a) Perubahan panjang gelombang, λ2 lebih pendek dari pada
λ1.
(b) Perubahan kecepatan gelombang, v2 lebih kecil dari pada
v1.
Dari kedua gambar tersebut diturunkan persamaan pembiasan
gelombang sebagai berikut:
'
'sini/sinr = v1/v2 = (fλ1)/(fλ2 )= λ1/λ2
Dari satu medium ke medium lainnya, frekuensi gelombang
tetap. Jadi yang mengalami perubahan adalah kecepatan dan panjang gelombang
Pemantulan Sempurna
Pemantulan sempurna dapat terjadi jika sinar datang dari medium rapat ke
medium kurang rapat (udara), dan sudut dating melampaui sudut kritisnya.
Penerapan hukum snellius pada pemantulan sempurna memenuhi persamaan
seperti dibawah ini, dengan mengetahui perbandingan indeks bias mutlak n1 dan
n2 , sudut kritis cahaya dari suatu medium dapat ditentukan.
n2 sin ik= n1 sin
r,dengan r =900 sehingga n2 sin
ik = n1
sin ik= n1/n2
'
Secara umum sifat – sifat gelombang adalah:
1) Dapat mengalami pemantulan atau refleksi;
2) Dapat mengalami pembiasan atau refraksi;
3) Dapat mengalami superposisi atau interferensi;
4) Dapat mengalami lenturan atau difraksi, dan;
5) Dapat mengalami pengutuban atau polarisasi.
c. Interferensi Gelombang
Dua
gelombang disebut .sefase. jika kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi
sama dan pada setiap saat yang sama memiliki arah simpangan yang sama pula.
Adapun dua gelombang disebut berlawanan fase, jika kedua gelombang tersebut
memiliki frekuensi sama, dan pada setiap seal yang sama memiliki arah simpangan
yang berlawanan.
Untuk mengamati interterensi dari dua buah gelombang dapat digunakan
sebuah tangki rink (ripple tank). Pertemuan kedua gelombang akan mengalami inter¬ferensi..lika
pertemunan kedua gelombang saling menguatkan, disebut interf reusi maksimum
atau interferensi konstruktif. Peristiwa ini terjadi jika pada titik pertemuan
tersebut kedua gelombang sefase. Akan tetapi, jika pertemuan gelombang saling
melemahkan, disebut interferensi minimum atau interferensi destruktif.
Peristiwa ini terjadi jika pada titik pertemuan tersebut kedua gelombangnya
berlawanan fase.
Jika
dua gelombang sefase dan dua gelombang berlawanan fase mengalami interferensi,
akan didapatkan seperti gambar dibawah ini:
d. Difraksi gelombang
Peristiwa difraksi atau lenturan dapat terjadi jika sebuah
gelombang melewati sebuah penghalang atau melewati sebuah celah sempit. Pada
suatu medium yang serba sama, gelombang akan merambat lurus. Akan tetapi, jika
pada medium tersebut gelomhang terhalangi, bentuk dan arah perambatannya dapat
berubah.
Perhatikan Gambar diatas. Sebuah gelombang pada permukaan
air merambat lurus. Kernudian, gelombang tersebut terhalang oleh sebuah
penghalang yang memiliki sebuah celah sempit. Gelombang akan merambat melewati celah
sempit tersebut. Celah sempit seolah-olah merupakan sumber gelomhang baru. Oleh
karena itu. setelah melewati celah sempit gelombang akan merambat membentuk
Imgkaran-lingkaran dengan celah sempit tersebut sebagai pusatnya.
e. Dispersi Gelombang
Gelombang longitudinal, seperti gelombang bunyi, kecil
sekali mengalami disperse atau bahkan tidak sama sekali. Sifat inilah yang
digunakan dalam pencitraan dengan mengunakan USG (Ultra Sonografi).
Gelombang cahaya mengalami disperse. Dengan sifat disperse
gelombang cahaya pada prisma, kita dapat menentukan lebar spektrum matahari.
Misalkan cahaya polikromatik (cahaya matahari) dilewatkan pada prisma dengan
indeks bias n2 dalam medium berindeks bias n1, dan sudut pembias β seperti pada
gambar dibawah ini.
Besar sudut yang dibentuk antara sinar yang masuk ke prisma
dan yang keluar prisma disebutsudut deviasi, yang besarnya dapat ditulis
sebagai berikut:
D=i+r'- β
Keterangan:
β = sudut pembias prisma
i = besar sudut cahaya dating ke prisma
r’ = besar sudut cahaya saat meninggalkan prisma
Dengan menggunaka hukum Snellius, kita dapat menghitung
sudut deviasi minimum sebagai berikut:
Dm=2i-β
Bila sudut pembias lebih besar dari 150 (β > 150) besar
sudut deviasi minimum n1 sin ((Dm+ β))/2= n_2 sin(β/2)
Bila sudut pembias lebih kecil dari 150 (β < 150) maka
Dm =(n2/n1 - 1)β
Keterangan:
n1 = indeks bias medium di sekitar prisma, bila udara n = 1
n2 = indeks bias prisma
Dm = sudut deviasi minimum (derajat)
Sudut Dispersi
Bila cahaya putih (polikromatik) atau cahaya matahari
melewati suatu prisma maka cahaya yang keluar dari prisma berupa spektrum
cahaya matahari yang terdiri atas warna merah, jingga, kuning, hijau, biru,
nilla, dan ungu. Penguraian warna polikromatik menjadi warna monokromatik yang
disebabkan oleh perbedaan cepat rambat dari masing – masing warna disebut
dengan disperse. Setiap warna cahaya memiliki sududt deviasi minimum masing –
masing.
Selisih deviasi warna ungu dengan warna merah disebut sudut
dispersi. Jadi, lebar sudut disperse atau lebar spectrum matahari dapat
dinyatakan sebagai berikut:
φ= (nμ- 1)β - (nm- 1)β atau
φ= (nμ- nm )β
Dengan:
nµ = indeks bias sinar ungu
nm = indeks bias sinar merah
φ = sudut disperse
β = sudut pembias prisma
f. Polarisasi
Gelombang
Gelombang yang hanya merambat pada satu bidang disebut
gelombang terpolarisasi linier, sedangkan gelombang yang merambat tidak pada
satu bidang disebut gelombang takterpolarisasi.
Gelombang cahaya terpolarisasi adalah gelombang cahaya yang
getarannya hanya dalam satu bidang, proses untuk mengubah cahaya
takterpolarisasi menjadi cahaya terpolarisasi dikenal sebagai polarisasi.
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
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.
Gelombang
pada umumnya memiliki ciri-ciri sbb :
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.
-http://cepitem.blogspot.com/2012/08/ciri-ciri-gelombang.html
-http://bebas.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Fisika/0291%20Fis-2-1d.htm
Tidak ada komentar:
Posting Komentar