Penjelasan tentang Difraksi Gelombang

Difraksi merupakan salah satu dari beberapa sifat gelombang. Untuk membuktikan peristiwa difraksi ini, bisa dilakukan dengan mengadakan suatu eksperimen dengan mempergunakan tangki riak. 

Pada prakteknya gelombang air dilewatkan pada sebuah kisi sempit yang terdapat pada tangki. Dan setelahnya akan terlihat adanya peristiwa pelenturan gelombang air tepat setelah melewati kisi. Nah keadaan dimana terjadinya pelenturan muka gelombang ketika melewati kisi sempit disebut juga sebagai difraksi.

Berikut ilustrasi peristiwa difraksi dari berbagai ukuran celah kisi:

 

Apabila terdapat dua kisi yang menghalangi gelombang datar, maka terjadi dua difraksi yang nantinya akan menghasilkan interferensi. Bagaimana jika kisi atau celah dibuat semakin lebar? Di bagian tengah kisi, tidak akan terlihat adanya lenturan muka gelombang. Lenturan hanya akan terlihat ditepi kisi.

Menurut huygens, peristiwa seperti ini bisa dijelaskan dengan anggapan bahwa setiap titik pada muka gelombang sebagai suatu gelombang elementer.

Pembahasan Lengkap tentang Interferensi Gelombang

Apabila terdapat beberapa gelombang pada satu medium yang sama maka gelombang-gelombang tersebut akan saling berinterferensi. Maksud dari interferensi sendiri adalah mengganggu gelombang yang lain. Misakan kalian mengetukan jari kanan kalian ke permukaan air, maka akan muncul sebuah gelombang. Tak lama setelah itu coba kalian mengetukan jari kiri kalian ke permukaan air, maka akan mucul gelombang ke dua. Nah pada saat kedua gelombang bertemu maka akan terjadinya peristiwa interferensi.

Peristiwa interferensi gelombang ini, tidak hanya terjadi pada gelombang air saja. Melainkan terjadi juga pada jenis-jenis gelombang lain, baik itu dari jenis gelombang mekanik ataupun elektromagnetik.

.:: Interferensi dua gelombang sefase

Apabila ada dua atau lebih gelombang sefase yang terjadi pada satu medium yang sama, maka akan memunculkan peristiwa interferensi yang sifatnya saling menguatkan gelombang.

Perhatikan gambar!

Berdasarkan gambar tersebut, kita melihat bahwa dua buah gelombang sefase saling berinetrferensi dan menghasilkan satu gelombang yang besar. Keadaan seperti ini bisa kita katakan sebagai interferensi secara konstruktif. Perpindahan dari setiap gelombang saling menguatkan disemua titik. Penganalogian dari peristiwa ini adalah ketika ada dua atau lebih orang yang mendorong suatu benda.

.:: Interferensi dua buah gelombang yang berbeda fase 180^o

Apabila ada dua buah gelombang yang berbeda fase sebesar 180^o yang terjadi pada satu medium yang sama, maka resultan gelombang yang dihasilkan tidak ada sama sekali.

Perhatikan gambar berikut!

Berdasarkan gambar diatas, perpindahan dari tiap-tiap gelombang saling menghilangkan disemua titik. Hal ni mengakibatkan resultan gelombangnya tidak ada sama sekali. Peristiwa seperti ini disebut juga sebagai interferensi destruktif. Penganalogian dari kejadian ini adalah ketika ada dua orang yang saling berlawanan mendorong suatu benda dengan kekuatan yang sama.

Pembahasan Lengkap tentang Pembiasan Gelombang (Refraksi)

Refraksi merupakan suatu peristiwa dibelokannya suatu gelombang karena melewati medium yang berbeda.

Perlu kita ketahui, setiap medium memiliki kerapatan yang berbeda-beda antara satu dengan yang lainnya. Misalkan kerapatan udara dengan air, udara memiliki tingkat kerapatan yang lebih sedikit dibandingkan dengan air. Dan oleh karenanya ketika ada cahaya yang menembus air yang sebelumnya melalui medium udara, maka cahaya akan dibelokan. 

Contoh paling nyata adalah ketika kita memasukan sedotan kedalam gelas minuman, kita melihat sedotan seolah-olah tidak lurus.

Pada peristiwa refraksi atau pembiasan gelombang ini, ada dua peristiwa yang terjadi, yaitu:

• Cahaya yang datang dari medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat maka cahaya akan mendekati garis normal.
• Cahaya yang datang dari medium rapat ke medium kurang rapat maka cahaya akan menjauhi garis normal.

Kedua peristiwa diatas merupakan bunyi dari hukum pembiasan cahaya yang dikemukakan oleh willeblord Snellius.

Hubungan antara kecepatan cahaya, sudut datang dan sudut bias

Perhatikan gambar berikut!

Pada saat saat seberkas cahaya melewati suatu medium dengan sudut datang θ_i dan sudut bias θ_l Didapat hubungan :

dimana,

sin θ_i = sinus sudut datang;

sin θ_l = sinus sudut bias;

v₁  = kecepatan di medium 1;

v₂  = kecepatan dimedium 2;

Menentukan Indeks Bias Medium

Besarnya indeks bias bahan/medium bisa dinyatakan dengan persamaan berikut:

n = c/v

dengan,

n = indeks bias bahan
c = kecepatan cahaya di ruang hampa (3 x 10⁸ m/s)

v = kecepatan cahaya di dalam suatu medium (m/s)

Hubungan Frekuensi dan Panjang Gelombang

Nilai frekuensi cahaya akan selalu tetap meskipun cahaya melewati dua medium yang berbeda, namun berbeda ceritanya dengan yang namanya panjang gelombang. Pada medium yang kurang rapat, panjang gelombang akan menjadi lebih renggang dibandingkan pada saat berada di medium yang lebih rapat.

Berikut hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang:

n₁λ₁ = n₂λ₂

Pembahasan Mengenai Pemantulan Gelombang (Refleksi)

Pada pembahasan getaran dan gelombang, refleksi secara garis besar didefinisikan sebagai suatu peristiwa dipantulkannya gelombang oleh suatu zat. Hal tersebut bisa dibuktikan dengan mempergunakan suatu alat yang bernama tangki riak. 

Saat tangki riak dibangkitkan dengan dimunculkannya gelombang melingkar oleh setetes air, keadaan jari-jari gelombang yang terbentuk semakin lama semakin lebar. Namun demikian, panjang gelombang dan kecepatan gelombang masih tetap sama. Begitupun sesaat setelah tumubukan, kecepatan dan panjang gelombang masih sama. Terus yang berbedanya apa? Arah rambatnya.

Apabila muka gelombang yang yang bertumbukan arahnya tegak lurus dengan bidang penghalang maka gelombang akan dipantulan dengan arah yang sama. Namun, jika tebentuk sudut antara arah gelombang dengan bidang penghalang maka arah gelombang yang berupa gelombang datang dan gelombang pantul akan berbeda.

Misalkan saja ada sebuah gelombang datang yang membentuk sebuah sudut θ_i terhadap garis normal, maka sudut pantul θ_r yang terbentuk akan sama besar dengan sudut datang.

Selain tangki riak, hal yang sama juga bisa terjadi pada jenis-jenis gelombang yang lainnya.

Perhatikan gambar berikut!

Berdasarkan gambar tersebut kita melihat ada sebuah tali yang diikatkan pada tiang. Jika salah satu ujung tali digetarkan dan gelombang mulai menumbuk tiang, maka gelombang tali akan dipantulkan.

Pembahasan Gelombang Berjalan Lengkap dengan Contoh Soalnya

Pada postingan kali ini, konsep yang akan kita pelajari adalah berkenaan dengan gelombang berjalan. Gelombang berjalan termasuk ke dalam kelompok gelombang yang diklasifikasin berdasarkan nilai ampiltudonya. Gelombang ini mempunyai nilai Amplitudo (simpangan maksimum) yang tetap dan tidak mengalami perubahan.

Coba perhatikan gambar berikut!

Kita misalkan titik awal getaran adalah titik A. Pada tali terdapat titik P yang berjarak x dari titik A. Gelombang merambat denagn kecepatan v. Apabila A telah bergetar selama t sekon, maka titik P bergetar selama (t - x/v)

t_p = (t - x/v) sekon

t_A = t sekon

Nilai x/v adalah selang waktu dari titik A ke P. Nah persamaan simpangan P setiap saat dinyatakan dengan,

Y = A sin ωt_p

   = A sin  ω(t - x/v)

   = A sin 2πf (t-x/v)

   = A sin 2π (ft - f/v)

   = A sin 2π (ft - x/λ); dimana ft - x/λ merupakan fase gelombang (φ).

 

Sehingga didapatkan,

Y = A sin (ωt - kx); k = 2π/λ

Contoh Soal:

Sebuah gelombang merambat pada tali yang memenuhi persamaan y = 0,5 sin 2π (60t - 0,5x). Semua besaran dinyatakan dalam SI. Hitunglah:
a. Amplitudo, frekuensi dan panjang gelombang
b. Cepat rambat gelombang

Jawab:

Diketahui:
y = 0,5 sin 2π (60t - 0,5x)

Ditanyakan:
a. A, f dan λ . . . ?
b. v . . . ?

Penyelesaian:

a. Amplitudo (A), frekuensi (f) dan Panjang Gelombang (λ)

#Amplitudo, A = 0,5 meter;

#Frekuensi
ω = 2πf
120π = 2πf
f  = 60 Hz

#Panjang Gelombang

k = 2π/λ
π = 2π/λ
λ = 2 meter

b. Cepat Rambat (v)

v = λf
   = 2 . 60 = 120 m/s

Pembahasan Gelombang Stasioner Lengkap dengan Contoh Soalnya

Seperti yang kita ketahui bersama, gelombang stasioner merupakan salah satu jenis gelombang yang dikelompokan berdasarkan Amplitudonya. Apakah termasuk yang Amplitudonya tetap atau berubah-rubah. Apabila amplitudonya tetap maka bisa dikatakan itu adalah gelombang berjalan sedangkan apabila amplitudonya berubah-rubah maka gelombang stasionerlah yang termasuk didalamnya.

Nah dipostingan kali ini, topik utama yang akan dibahas adalah berkaitan dengan gelombang stasioner. Pada kosep ini kalian akan mempelajari berkenaan dengan persamaan-persamaan gelombang stasioner, contoh soal dan lain sebagainya. Bagi kalian yang ingin mempelajarinya, silahkan simak ulasan-ulasannya dibawah!

Gelombang Stasioner Pada Ujung Terikat

Maksud dari gelombang stasioner pada ujung terikat adalah suatu gelombang yang terjadi pada sebuah dawai/tali dan salah satu ujungnya terikat. Ada dua hal yang akan dibahas pada saat kita mempelajari konsep ini, yaitu menentukan Persamaan & Amplitudo, simpul dan perut pada gelombang stasioner.

 

a. Menentukan persamaan gelombang

Pada dasarnya persamaan gelombang stasioner bisa dituliskan sebagai berikut:

y = 2A sin kx cos ωt

y = A_p sin cos ωt

dengan Amplitudo Stasionernya: 2A sin kx

Keterangan: 

A_p = Amplitudo Gelombang Stasioner (m);

k = Bilangan Gelombang;

λ = Panjang Gelombang  (m);

b. Menentukan simpul gelombang pada ujung terikat

Perhatikan gambar berikut!

Berdasarkan gambar tersebut kita melihat yang namanya simpul-simpul gelombang. Nah untuk menentukan letak-letak simpul tersebut kita bisa mempergunakan persamaan:

x_n+1= (2n) λ /4

dengan n = 0, 1, 2, . . .

Untuk simpul ke-1, n = 0, perut ke-2, n = 1 dan seterusnya.

c. Menentukan perut gelombang pada ujung terikat

Perhatikan gambar berikut!

Setelah mempelajari simpul gelombang, selanjutnya kita akan mengkaji tentang perut pada gelombang. Berdasarkan gambar gambar diatas kita melihat yang namanya perut-perut gelombang. Nah untuk menentukan letak-letak perut gelombang tersebut kita bisa mempergunakan persamaan:

x_n+1 = (2n + 1) λ/4

dengan n = 0, 1, 2, . . .

Untuk simpul ke-1, n = 0, perut ke-2, n = 1 dan seterusnya.

Gelombang Stasioner Pada Ujung Bebas

Kebalikan dari gelombang stasioner ujung terikat, pada gelombang stasioner ujung bebas salah satu ujungnya tidak diikat secara kuat melainkan dibiarkan longgar sehingga ujung tali bisa bergerak secara bebas. 

a. Menentukan persamaan gelombang stasioner ujung bebas

 

Pada dasarnya persamaan gelombang stasioner bisa dituliskan sebagai berikut:

y = 2A cos kx sin ωt

y = A_p sin ωt

dengan Amplitudo Stasionernya: 2A cos kx

Keterangan: 

A_p = Amplitudo Gelombang Stasioner (m);

k = Bilangan Gelombang;

λ= Panjang Gelombang  (m);

b. Menentukan letak simpul pada ujung bebas gelombang stasioner

Perhatikan gambar berikut!

Berdasarkan gambar di atas kita melihat yang namanya simpul-simpul gelombang. Untuk mengetahui letak-letak gelombang yang dihitung dari ujung gelombang, maka bisa dipergunakan persamaan:

x_n+1 = (2n + 1) λ/4

dengan n = 0, 1, 2, . . .

Untuk simpul ke-1, n = 0, perut ke-2, n = 1 dan seterusnya.

c. Menentukan perut gelombang stasioner pada ujung bebas

Perhatikan gambar berikut!

Untuk menentukan letak-letak perut seperti yang ditunjukan diatas, bisa dipergunakan persamaan berikut:

x_n+1 = (2n) λ/4

dengan n = 0, 1, 2, . . .

Untuk perut ke-1, n = 0, perut ke-2, n = 1 dan seterusnya.

Contoh Soal:

Sebuah tali salah satu ujungnya digetarkan terus menerus dan ujung lainnya terikat kuat. Jika amplitudo yang diberikan adalah 10 cm, frekuensi 4 Hz dan cepat rambat gelombang pada tali 4 m/s, tentukanlah:
a. Amplitudo sebuah titik yang berjarak 1 m dari titik ikat.
b. Jarak simpul ke-3 dari ujung terikat.
c. jarak perut ke-2 dari ujung terikat.

Jawab:

Diketahui :
A = 10 cm = 0,1 m
f  = 4 Hz
v  = 4 m/s

Ditanyakan:
a. Ap . . .?
b. x₃ . . . ?
c. x₂ . . . ?

Penyelesaian:

Untuk menyelesaikan soal diatas, ada beberapa besaran/nilai yang perlu dicari terlebih dahulu, yaitu panjang gelombang λ dan bilangan gelombang k.

Menghitung panjang gelombang:

λ = v/f
    = 4/4
    = 1 meter

Menghitung bilangan gelombang k:

k = 2π/λ
    = 2π/1
    = 2π

a. Amplitudo suatu titik pada jarak 1 m

A_p = 2A cos kx = 2 x 0,1 x cos (2π . 1) = 0,2 meter.

b. Simpul ke-3

x₃ = (2n + 1) λ/4 = (2.2 + 1) 1/4 = 1,25 meter

c. Perut ke-2
x₃ = (2n) λ/4 = (2.1) 1/4 = 0,5 meter

Pengertian dan Contoh Gelombang Mekanik dan Eletromagnetk

Pada postingan sebelumnya yang membahas tentang getaran dan gelombang, gelombang berdasarkan mediumnya terbagi menjadi dua jenis yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Nah pada postingan kali ini, akan dikaji lebih mendetail berkaitan dengan dua jenis gelombang ini. Silahkan dipelajari!

Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik memiliki pengertian gelombang yang dalam perambatannya membutuhkan medium perambatan. Tanpa adanya medium maka mustahil gelombang mekanik terbentuk. Pada dasarnya gelombang mekanik terjadi sebagai akibat dari adanya getaran-getaran mekanik dari suatu medium sampai pada akhirnya timbulah sebuah gelombang.

 

Contoh dari gelombang mekanik ada banyak sekali beberapa diantaranya adalah gelombang pada air, gelombang bunyi, gelombang pada dawai dan juga gelombang pada slinki.

Gelombang Elektromagnetik

Kebalikan dari gelombang mekanik. Dalam perambatannya gelombang elektromagnetik sama sekali tidak membutuhkan medium. Salah satu contoh dari gelombang elektromagnetik ini adalah cahaya matahari. Coba kalian perhatikan, sinar matahari yang merupakan salah satu bentuk gelombang bisa sampai ke bumi padahal jarak matahari ke bumi sangat jauh ditambah lagi antara bumi dan matahari terbatasi oleh yang namanya ruang hampa.

Contoh lain dari gelombang elektromagnetik adalah satelit. Satelit dalam kehidupan sehari-hari sangat terasa sekali manfaatnya. Dengan benda ini kita bisa melihat siaran langsung televisi dari dalam atau pun luar negeri. Satelit memiliki kemampuan untuk merekam apa yang terjadi disuatu tempat dan kemudian meyiarkannya kembali ke bumi dalam bentuk gelombang. 

Nah mungkin sekian penjelasan berkaitan dengan gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetiknya. Semoga pembahasan konsep ini bisa bermanfaat dan menambah wawasan kalian semua.

<<Kembali ke materi gelombang dan getaran

Pengertian Gelombang Transversal Lengkap dengan Contoh dan Penjelasannya

Gelombang transversal merupakan salah satu jenis gelombang yang diklasifikasikan berdasarkan arah rambatnya. Gelombang ini memiliki ciri dimana arah getar dan arah rambat saling tegak lurus. Contoh dari gelombang tranversal adalah gelombang pada tali, air atau juga pada dawai.

Perhatikan gambar berikut!

Gambar diatas merupakan sebuah ilustrasi dari gelombang tranversal. Pada gambar tersebut, ada beberapa istilah yang sekiranya perlu kalian ketahui. Istilah-istilah yang dimaksud meliputi:

• Panjang gelombang: Satu panjang gelombang didalamnya terdiri atas satu bukit dan juga satu lembah. Nah jika melihat gambar diatas, untuk satu gelombang meliputi: a-b-c-d-e; b-c-d-e-f; c-d-e-f-g dan lain sebagainya. Simbol untuk panjang gelombang sendiri adalah . . . dengan satuannya adalah meter.
• Amplitudo gelombang: Merupakan simpangan maksimum atau jarak terjauh antara garis keseimbangan dengan titik getar. Pada gambar ditunjukan oleh b'-b
• Puncak gelombang: Merupakan titik terjauh dari garis keseimbangan dan letaknya berada di bukit gelombang. Pada gambar ditunjukan oleh b, f, j dan lain sebagainya.
• Dasar gelombang: Merupakan titik terjauh dari garis keseimbangan dan letaknya berada di lembah gelombang. Pada gambar ditunjukan oleh b, f, j dan lain sebagainya.
• Bukit gelombang: Merupakan daerah gelombang yang letaknya berada di bagian atas dari garis keseimbangan. Pada gambar ditunjukan pada a-b-c, e-f-g dan lain sebagainya.
• Lembah gelombang: Merupakan daerah gelombang yang letaknya berada di bagian bawah dari garis keseimbangan. Pada gambar ditunjukan pada c-d-e, g-h-i dan lain sebagainya.

Selain gelombang tranversal, jenis gelombang lain yang tergolong ke dalam gelombang berdasarkan mediumnya adalah gelombang longitudinal. Silahkan kunjungi link berikut penjelasan gelombang longitduinal untuk mempelajarinya.

Pemaparan Lengkap tentang Konsep Gelombang

Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambat. Sampai saat ini, konsep gelombang sudah dimanfaatkan diberbagai aspek kehidupan manusia, mulai dari kesehatan, industri dan lain sebagainya. Namun sebelum kalian mengkaji lebih jauh tentang gelombang ini mari kita pelajari konsep-konsep dasarnya terlebih dahulu.

Jenis-jenis Gelombang

Dilihat dari berbagai segi, gelombang terkelompokan menjadi beberapa jenis. Beberapa diantaranya ada yang dibagi  berdasarkan arah rambat, medium dan amplitudonya. Silahkan simak ulasannya berikut!

a. Jenis gelombang berdasarkan arah rambat dan arah getar

Berdasarkan arah rambat dan arah getarannya, gelombang terbagi menjadi dua macam, yaitu:

• Gelombang Tranversal: Gelombang yang arah rambat dan arah getarnya saling tegak lurus. Baca lebih lengkap>>
• Gelombang Longitudinal: Gelombang yang arah rambat dan arah getarannya searah. Baca lebih lengkap>>

b. Jenis gelombang berdasarkan medium perambatan

Berdasarkan medium rambatnya (perantara), gelombang terbagi menjadi dua jenis, yaitu:

• Gelombang mekanik: Gelombang yang dalam perambatannya membutuhkan medium atau perantara.
• Gelombang elektromagnetik: Gelombang yang dalam perambatannya tidak membutuhkan medium.

Pelajari gelombang berdasarkan medium secara lebih detail>>

c. Jenis Gelombang berdasarkan Amplitudo

Berdasarkan amplitudonya, gelombang terbagi menjadi dua jenis, yaitu:

• Gelombang berjalan: Gelombang yang amplitudonya tetap. Baca lebih lengkap>>
• Gelombang stasioner: Gelombang yang amplitudonya berubah-rubah. Baca lebih lengkap>>

Sifat-sifat Gelombang

Secara umum gelombang memiliki sifat:

• Refleksi (dipantulkan): Peristiwa pemantulan gelombang oleh suatu zat.
• Refraksi (dibiaskan): Peristiwa terjadinya pembelokan arah gelombang.
• Interferensi (dipadukan): Peristiwa berpaduanya dua jenis gelombang atau lebih.
• Difraksi (dilenturkan): Peristiwa terjadinya pelenturan suatu gelombang karena melewati celah kecil.
• Polarisasi: Peristiwa terjadinya penyerapan sebagian arah getaran.