7 Sifat Gelombang yang perlu Anda ketahui-Materi Fisika SMA

SIFAT-SIFAT GELOMBANG

Muka gelombang adalah sebuah garis atau permukaan pada suatu lintasan gelombang yang sedang merambat, dimana semua partikel pada garis atau permukaan tersebut memiliki fase gelombang yang sama. Ada dua macam muka gelombang, yaitu muka gelombang lurus, dan muka gelombang lingkaran. Dalam medium homogen, gelombang akan merambat pada garis lurus, searah berkas, gelombang seperti ini disebut gelombang bidang.

Perambatan gelombang dalam medium Homogen

Analogi dua dimensi untuk gelombang bidang adalah gelombang garis, yang merupakan suatu bagian kecil muka gelombang lingkaran yang berada pada jarak yang sangat jauh dari sumber. Gelombang dapat mengalami dispersi, pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), hambur (difraksi), interferensi, efek doppler, dan polarisasi.

Tangki riak digunakan untuk mempelajari gejala gelombang

1. Dispersi Gelombang

Dispersi gelombang adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat melalui suatu medium. Suatu medium di mana laju gelombang tidak bergantung pada panjang gelombang atau frekuensinya disebut medium non dispersif.

2. Pemantulan Gelombang

Ketika sebuah gelombang menabrak sebuah penghalang atau sampai di ujung (batas) suatu medium yang dirambatinya, sebagian gelombang tersebut dipantulkan. Pada pantulan gelombang bidang, sudut yang dibentuk gelombang datang terhadap permukaan pantulan sama dengan sudut yang dibuat oleh gelombang pantulnya hukum pemantulan. Sudut datang didefinisikan sebagai sudut yang dibuat sinar (berkas) datang terhadap garis yang tegak lurus pada permukaan pantul atau sudut yang dibuat muka gelombang dengan tangen permukaan pantulan. Sedangkan, sudut pantul adalah sudut yang dibentuk oleh sinar (berkas) pantul terhadap garis yang tegak lurus pada permukaan pantulan. Hukum pemantulan berlaku untuk semua jenis gelombang. Pemantulan pada gelombang bunyi berperan penting dalam perancangan ruangan, seperti ruang perkuliahan, perpustakaan, atau gedung pertunjukan.

3. Pembiasan Gelombang

Jika gelombang datang pada suatu permukaan batas yang memisahkan dua daerah dengan laju gelombang berbeda, sebagian gelombang akan dipantulkan dan sebagian yang lain akan ditransmisikan (diteruskan). Pembelokan berkas gelombang yang diteruskan disebut pembiasan (refraksi).

Gambar diatas merupakan arah rambat gelombang ketika melewati batas antara air
dalam dan air dangkal. Ketika gelombang merambat dari air dalam ke air dangkal, maka :

Kecepatan dan panjang gelombang berubah menjadi lebih kecil.
Frekuensi gelombang tidak berubah (tetap).
Perbandingan kecepatan gelombang pada air dalam terhadap kecepatan gelombang pada air dangkal sama dengan panjang gelombangnya.

Ketika gelombang dua atau tiga dimensi yang merambat pada satu medium menyebrangi perbatasan ke medium di mana kecepatannya berbeda, gelombang yang ditransmisikan dapat merambat dengan arah yang berbeda dari gelombang datang. Fenomena ini disebut pembiasan.

4. Difraksi Gelombang

Jika sebagian gelombang membentur atau dibatasi oleh suatu penghalang, penjalaran gelombang menjadi lebih rumit. Bagian muka gelombang yang tidak terhalang tidak begitu saja menjalar dalam arah berkas lurus seperti yang kita perkirakan.

Pembelokan atau penyebaran gelombang karena melewati suatu celah kecil atau ujung sebuah penghalang disebut difraksi. Ketika lebar celah lebih besar dibanding panjang gelombang dari berkas-berkas gelombang, efek difraksinya kecil. Ketika celah lebih sempit, efek difraksinya menjadi lebih jelas. Efek difraksi terbesar adalah saat lebar celah sama dengan panjang gelombang berkas.

5. Interferensi Gelombang

Ketika dua gelombang koheren (memiliki frekuensi dan selisih fase tetap) bertemu, maka akan terjadi interferensi (superposisi) gelombang. Peristiwa interferensi dapat kita lihat dengan mudah pada tangki riak. Jika dua sumber koheren S1 dan S2 menghasilkan dua muka gelombang lingkaran, kedua muka gelombang itu akan bertemu dan membentuk pola interferensi pada permukaan air, seperti pada gambar:

Ada dua macam penampakan interferensi yang dapat diamati, yaitu interferensi konstruktif (saling menguatkan) dan interferensi destruktif (saling melemahkan). Letak titik-titik interferensi konstruktif dan destruktif mudah ditentukan berdasarkan selisih jarak sumber S1 ke titik yang ditinjau dengan jarak sumber S2 ke titik yang sama. Selisih jarak ini dinamakan beda lintasan, yang secara matematis dinyatakan dengan:

6. Polarisasi Gelombang

Jika salah satu ujung tali ke penumpu, kemudian pegang salah satu ujung tali lainnya. Jika anda menggerakkan tangan ke atas dan ke bawah, sebuah gelombang merambat sepanjang tali. Gelombang pertama yang anda peroleh dengan cara menggerakkan tali ke arah atas dan ke arah bawah disebut polarisasi vertikal dan gelombang kedua yang anda peroleh dengan cara menggerakkan tali ke arah samping disebut polarisasi horizontal. Fenomena polarisasi inilah yang membedakan antara gelombang transversal dengan gelombang longitudinal.

Cahaya adalah gelombang transversal dan ini dapat dibuktikan dengan mempolarisasikannya. Cahaya yang tidak terpolarisasi (misalnya cahaya yang dipancarkan matahari atau cahaya dari lampu pijar) memiliki arah getar dalam semua arah yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombangnya. Namun, jika cahaya dilewatkan pada sebuah polaroid, cahaya menjadi terpolarisasi.

Beberapa aplikasi yang memanfaatkan gejala polarisasi gelombang antara lain :

Kacamata polaroid

Kacamata polaroid berfungsi untuk mengurangi silau dengan cara menyeleksi salah satu arah polarisasi gelombang cahaya saja, sehingga cahaya tak terpolarisasi lainnya yang mencapai mata menjadi berkurang.

Tekanan Pada Bahan-Bahan (Material)

Jika suatu bahan ditekan, ketika bahan ini membentuk bagian struktur seperti sebuah jembatan, beberapa bagian bahan boleh jadi mengalami tekanan lebih besar dibanding bagian yang lainnya. Hal ini dapat memicu kegagalan yang tidak terduga dari sebuah struktur. Untuk memeriksanya, ahli teknik biasanya membuat sebuah model dari plastik transparan. Jika model ini dilihat melalui polaroid, area konsentrasi tekanan akan terlihat dimana pita-pita berwarna saling berdekatan satu sama lain.

LCD (Liquid-Crystal Display)

Beberapa tampilan layar pada laptop biasanya terpolarisasi. Anda dapat memeriksa efek polarisasi ini dengan meletakkan selembar polaroid di atas tampilan, lalu putarlah polaroid tersebut. Anda akan mengamati bahwa tidak ada cahaya yang diteruskan ke mata anda. Cahaya yang kita terima dari langit berasal dari sinar matahari yang telah dihamburkan oleh atmosfer. Hamburan ini mempolarisasikan cahaya.

7. Efek Doppler

Jika suatu sumber gelombang dan penerima bergerak relatif satu sama lain, frekuensi yang terdeteksi oleh penerima tidak sama dengan frekuensi sumber. Ketika keduanya bergerak saling mendekati, frekuensi yang terdeteksi lebih besar daripada frekuensi sumber. Ini disebut efek Doppler.

Contoh penggunaan efek Doppler adalah penggunaan radar oleh polisi untuk mengukur kelajuan mobil. Penerapan yang penting adalah dalam bidang astronomi. Salah satu contohnya adalah dalam menentukan kecepatan galaksi yang jauh. Kecepatan ini dapat ditentukan dari pergeseran Doppler yang disebut dengan pergeseran merah (red shift) pada cahaya dari galaksi-galaksi yang jauh itu.