Sifat-sifat gelombang

Sebelum membahas sifat gelombang, akan dijelaskan lebih dulu mengenai front gelombang atau muka gelombang dan sinar gelombang . Jika sumber getar pada air berbentuk bola maka pada permukaan air tampak lingkaran-lingkaran yang bergerak ke tepi, dan jika sumber getarnya berupa keping  getar maka pada permukaannya timbul garis lurus yang bergerak ke tepi  sedangkan arah rambatan gelombang disebut sinar gelombang.

Tempat atau kedudukan yang mempunyai fase sama mempunyai jarak 1λ,2λ,3λ...dan seterusnya , sehingga jarak antarfront gelombang yang saling berdekatan sebesar 1λ (lihat gambar 7a dan 7b )

Gambar 7a

 Gambar 7b

1.      Pemantulan gelombang

Dalam kehidupan sehari-hari banyak ditemukan gejala pemantulan gelombang, pemantulan cahaya pada cermin dan pemantulan gelombang pada tali yang digetarkan merupakan contoh pemantulan gelombang. Lebih lanjut, untuk mempelajari pemantulan gelombang  dapat menggunakan tangki riak, alat itu menggunakan bak dengan dasar kaca dan diisi air secukupnya serta dilengkapi pembangkit gelombang. Diatas tangki dipasang lampu agar gelombang pada permukaan air dapat diproyeksikan pada layar yang ditempatkan dibawah tangki. Pada layar, puncak gelombang tampak terang dan lembah gelombang tampak gelap.

Dalam pemantulan gelombang berlaku hukum pemantulan gelombang, yaitu

-          Sudut datang gelombang sama dengan sudut pantul gelombang

i = r

-           Gelombang datang, gelombang pantul, garis normal terletak pada satu bidang datar.

Gambar 8. pemantulan gelombang lurus ke arah penghalang (penggaris/pelat)

2.      Pembiasan gelombang

                Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah perambatan
                  gelombang  pada bidang batas  antara dua medium yang memiliki
                  sifat berbeda.

Salah satu sifat gelombang air adalah terdapat hubungan antara cepat rambat gelombang dan kedalaman air. Gelombang permukaan air memiliki cepat rambat yang  lebih besar apabila airnya dalam dan cepat rambatnya akan semakin kecil apabila kedalamannya berkurang.  Untuk gelombang dengan frekuensi tertentu, panjang gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada ditempat yang dangkal . karena itulah air dengan kedalaman  yang berbeda berperilaku seperti dua medium yang berbeda dalam merambatkan gelombang.

Saat gelombang merambat ke bagian air yang dalam, gelombang itu dibiaskan menjauhi garis normal. Saat gelombang merambat ke bagian air yang dangkal, gelombang itu dibiaskan mendekati garis normal .

Gambar 9. Pembiasan gelombang dari bagian air yang dangkal merambat ke bagian air yang dalam

Dalam pembiasan gelombang berlaku hukum pembiasan yang menyatakan : Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap.

Secara umum sering dituliskan :

Dengan :

i = sudut datang gelombang

r = sudut bias gelombang

λ₁ = panjang gelombang pada medium  1

λ₂ = panjang gelombang pada medium  2

v₁ = cepat rambat pada medium 1

v₂ = cepat rambat pada medium 2

n₁ = indeks bias medium 1

n₂ = indeks bias medium 2

n_2.1 = indeks bias medium 2 terhadap medium 1

3.      Interferensi gelombang

Interferensi merupakan perpaduan antara dua gelombang koheren atau lebih di suatu tempat dan saat yang bersamaan . dua gelombang disebut koheren apabila kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama serta memilki selisih fase yang tetap atau konstan

Ada dua sifat hasil interferensi gelombang, yaitu interferensi bersifat konstruktif dan destruktif , interferensi hasil konstruktif artinya saling memperkuat, yaitu saat kedua gelombang bertemu (berinterferensi) memiliki fase yang sama , sedang interferensi bersifat destruktif atau saling melemahkan jika kedua gelombang bertemu dalam fase yang berlawanan.

Gambar 10. Interferensi konstruktif dan destruktif

4.       Difraksi gelombang

Difraksi gelombang adalah peristiwa pembelokan atau penyebaran (lenturan) gelombang jika gelombang tersebut melalui celah.  Difraksi semakin jelas apabila ukuran celah semakin sempit.

Gambar 11. Difraksi gelombang

Latihan Soal Percobaan Melde

1.      Seutas kawat  yang panjangnya 2 m dan massanya 32 g ditegangkan dengan gaya 1,6 N. Kawat digetarkan transversal dengan frekuensi 200 Hz. Tentukan :

a.      v

b.      λ

c.       v jika F = 6,4 N

Pembahasan :

 a.      Dari soal diketahui m = 32 g = 0,032 Kg, l = 2m, f = 200Hz dan F = 1,6 N

 Persamaan cepat rambat gelombang transversal pada kawat :

 b.      v =λ۰f  maka untuk mencari λ  

 c.       jika F = 6,4 N maka 

untuk materinya dapat dilihat disini

Materi Percobaan Melde

Percobaan melde menyelidiki cepat rambat gelombang transversal pada kawat atau dawai atau senar

Dari hasil percobaan melde diperoleh kesimpulan bahwa besar cepat rambat gelombang transversal yang menjalar pada kawat atau dawai atau senar :

1). Berbanding lurus dengan akar gaya tegangan kawat atau dawai atau senar

2). Berbanding lurus akar panjang kawat atau dawai atau senar

3). Berbanding terbalik dengan akar massa kawat atau dawai atau senar

Jika massa kawat tiap satu satuan panjang (m/l) dinyatakan dengan μ. Pernyataan tersebut  dinyatakan dalam persamaan  sebagai berikut :

Keterangan :

v = cepat rambat gelombang (m/s)

F = gaya tegangan kawat atau dawai atau senar (N)

μ = massa kawat tiap satu satuan panjang (kg/m)

ρ = massa jenis kawat (kg/m³)

A = luas penampang kawat (m²)

m = massa kawat (kg)

l = panjang kawat (m)
 

Untuk contoh soalnya dapat dilihat disini