Penjelasan tentang Istilah dan Sifat-sifat Gelombang

Sifat-sifat sebuah gelombang adalah mencakup tentang gelombang yang dapat mengalami peristiwa pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), penguraian (dispersi), penjumlahan (superposisi), perpaduan (interferensi), lenturan (difraksi), dan pengutuban (polarisasi). 

Sebelum mengurai lebih jauh materi tentang gelombang, ada baiknya kita mengenal terlebih dahulu istilah-istilah yang berhubungan dengan gelombang. Istilah-istilah dalam gelombang dalam gelombang antara lain sebagai berikut: 

Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh oleh satu gelombang. Untuk gelombang transversal, jarak 1 gelombangnya adalah jarak yang ditempuh oleh satu bukit dan satu lembah. Sedangkan, untuk gelombang longitudinal jarak 1 gelombangnya adalah jarak yang ditempuh oleh satu mampatan dan satu renggangan. 

Frekuensi (f) adalah jumlah gelombang yang melewati suatu titik (baik dalam medium maupun dalam ruang hampa) per detik. Satuan frekuensi adalah 1/detik dan sering disebut dengan Hertz yang disingkat Hz. Jadi, apabila suatu gelombang memiliki frekuensi misalnya 100 Hz, artinya gelombang itu akan melewati suatu titik sebanyak 100 buah gelombang per detik. 

Periode Gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan untuk melewatkan 1 gelombang melalui satu titik di dalam ruang. Dengan kata lain, periode adalah waktu yang diperlukan untuk menghasilkan satu gelombang. Satuan periode gelombang dalam SI adalah detik (s). Periode gelombang dapat dikaitkan dengan frekuensi gelombang dengan persamaan:

T = 1 / f, atau f = 1 / T

Simpangan gelombang adalah posisi getaran partikel media atau gelombang pada suatu saat tertentu. Sedangkan simpangan terjauh adalah Amplitudo gelombang. Satuan simpangan atau amplitudo dalam SI adalah meter (m).Sedangkan, jumlah gelombang (k) adalah banyaknya gelombang per satuan panjang, sehingga secara metematis jumlah gelombang dapat ditulis dengan persamaan matematis:

k = 1 / λ

satuan dari jumlah gelombang dalam SI adalah /meter, biasa disingkat m^-1. 

Laju gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh gelombang per satuan waktu, sehingga satuan laju gelombang dalam SI adalah meter per detik atau m/s. Laju gelombang khususnya gelombang mekanik, bergantung pada jenis dan kondisi medium tempat gelombang merambat. Begitupula dengan gelombang elektromagnetik, lajunya sangat bergantung kepada medium yang dilewatinya. 

Sekarang, setelah menguraikan Istilah-istilah dalam gelombang, kita kembali ke fokus materi kita digelombang, yakni sifat-sifat gelombang.

Pemantulan gelombang (Refleksi) 

Pemantulan gelombang (Refleksi) terjadi pada saat sebuah gelombang yang merambat dalam suatu media sampai di bidang batas medium tersebut dengan media lainnya. Contohnya, gelombang cahaya yang merambat di dalam udara akan dipantulkan oleh bidang batas antara udara dan air atau oleh bidang batas udara dan cermin/kaca. Selama gelombang cahaya itu merambat dalam suatu medium, gelombang itu tidak akan mengalami peristiwa pemantulan. Jadi, selama cahaya merambat di dalam air tidak akan mengalami pemantulan sampai gelombang itu sampai pada batas pemisah antara air dengan medium lainnya, seperti udara. 

Dengan demikian, pemantulan (refleksi) sebuah gelombang adalah bidang batas antara dua medium yang berbeda. Contoh lainnya adalah pemantulan gelombang pada tali. Pada saat gelombang tali sampai di ujung tali (batas antara tali dan medium lain), maka gelombang tersebut akan dipantulkan kembali ke dalam tali itu. 

Pada peristiwa pemantulan gelombang, ada dua kemungkinan yang dapat terjadi pada fase gelombang pantul. Apabila gelombang itu merambat dalam medium yang kurang rapat dan sampai pada batas medium yang lebih rapat, maka fase gelombang pantul akan berbeda 0,5 dengan fase gelombang datang. Dalam hal ini gelombang datang dikatakan mengalami perubahan fase 0,5. Misalnya gelombang yang merambat di dalam udara akan mengalami perubahan fase pada saat dipantulkan oleh permukaan air (batas antara air dan udara), sehingga fase gelombang pantul berbeda 0,5 dengan fase gelombang datang. 

Sebaliknya, apabila gelombang itu merambat di dalam medium yang lebih rapat dan sampai pada bidang batas medium yang kurang rapat, maka fase gelombang pantul akan sama dengan fase gelombang datang. Dalam hal ini gelombang datang dikatakan tidak mengalami perubahan fase. Misalnya, cahaya yang merambat di dalam air tidak akan mengalami perubahan fase pada saat terjadinya pemantulan oleh udara (bidang batas antara air dengan udara), sehingga fase gelombang pantul sama dengan fase gelombang datang. 

Peristiwa pemantulan gelombang khusus untuk cahaya oleh suatu bidang batas, berlaku hukum pemantulan yang berbunyi: 

1. Sinar datang, garis norma, dan sinar pantul terletak pada sebuah bidang datar, 

2. Sudut datang sama dengan sudut pantul.

Peristiwa pemantulan gelombang (refleksi) dapat pula terjadi pada gelombang yang merambat dalam tali. Fase gelombang pantul yang merambat dalam tali bergantung pada keadaan ujung tali itu sendiri. Apabila ujung tali terikat, maka fase gelombang pantul akan berbeda 0,5 dengan fase gelombang datang. Sebaliknya, apabila ujung tali itu bebas, maka fase gelombang pantul akan sama dengan fase gelombang datang Pembiasan Gelombang (Refraksi) .

Refraksi atau pembiasan gelombang akan terjadi pada saat gelombang itu sampai pada bidang batas antara dua medium. Sehingga arah gelombang akan dibelokkan dari arah semula. Jadi pada saat gelombang itu sampai pada suatu bidang batas antara dua medium yang dapat dirambati gelombang, maka sebagian dari energi gelombang tersebut akan dipantulkan dan sebagian lagi akan dibiaskan. Adapun mana yang lebih besar, apakah gelombang pantul atau gelombang bias bergantung pada reflekstensi dan transmitansi bidang batas tersebut. 

Reflektansiadalah perbandingan kuadrat antara amplitudo gelombang pantul dengan gelombang datang (A_p/A_d)², di mana A_p adalah amplitudo gelombang pantul dan A_d amplitudo gelombang datang. Sedangkan transmitansi adalah perbandingan kuadrat antara amplitudo gelombang bias dengan gelombang bias. Pada peristiwa pembiasan gelombang, ada dua kemungkinan yang akan terjadi dengan arah gelombang bias. Apabila gelombang itu merambat dalam medium yang kurang rapat (Seperti udara) dan sampai pada medium yang lebih rapat (seperti air atau kaca), maka arah gelombang itu akan dibelokkan mendekati garis normal (garis yang tegak lurus pada permukaan bidang batas). Sebaliknya apabila gelombang itu merambat dalam medium yang lebih rapat dan sampai pada batas medium yang kurang rapat maka arah gelombang bias akan dibelokkan menjauhi garis normal.  

Besar kecilnya sudut pembelokan pada peristiwa pembiasan sangat bergantung pada indeks bias relatif antara kedua medium. Indeks bias relatif antara dua medium didefenisikan sebagai ratio (perbandingan) antara laju gelombang dalam medium ke medium dengan laju gelombang dalam medium pertama. Dalam hal ini makin besar indeks bias makin besar sudut pembelokannya (bukan sudut bias).

Penguraian Gelombang (Dispersi) 

Gelombang dapat mengalami penguraian (Dispersi). Peristiwa penguraian gelombang (dispersi) akan terjadi pada saat kumpulan gelombang dengan laju yang sama merambat dalam suatu medium sampai pada suatu bidang batas sehingga masing-masing gelombang mengalami pembiasan dengan laju yang berbeda (indeks bias yang berbeda). Sehingga kumpulan gelombang tersebut akan diuraikan menjadi gelombang masing-masing.

Penguraian oleh Prisma

Dengan demikian, jika kita merambatkan suatu kelompok gelombang dalam suatu medium, maka pada saat kelompok gelombang itu sampai pada bidang batas kelompok gelombang sesuai dengan arah rambat gelombang bias. Peristiwa dispersi atau penguraian sebuah kelompok gelombang dapat dengan mudah ditunjukkan dengan mudah oleh sebuah prisma. 

Cahaya putih adalah sebuah kumpulan gelombang yang terdiri atas berbagai macam panjang gelombang (mulai dari cahaya merah sampai cahaya ungu). Pada saat cahaya putih merambat di dalam udara, laju setiap gelombang sama, yaitu c. Ketika cahaya putih ini jatuh pada bidang batas pertama sebuah prisma, masing-masing gelombang akan dibiaskan dengan arah pembelokan yang berbeda-beda karena masing-masing gelombang akan bergerak di dalam prisma dengan laju yang berbeda-beda, sehingga mereka akan terurai menjadi masing- masing gelombang. Kemudian, pada saat masing-masing gelombang itu sampai pada bidang batas kedua prisma itu, arah pembelokan masing-masing gelombang makin diperbesar, sehingga penguraian menjadi makin jelas.

Sifat Gelombang: Penjumlahan Gelombang (Superposisi) 

Superposisi adalah salah satu sifat gelombang. Penjumlahan gelombang (superposisi) terjadi ketika dua buah gelombang atau lebih yang menjalar dalam medium yang sama dan pada saat yang sama akan menyebabkan simpangan dari partikel dalam medium menjadi jumlah dari masing-masing simpangan yang mungkin ditimbulkan oleh masing-masing gelombang. Prinsip penjumlahan simpangan akibat dua buah gelombang atau lebih yang merambat dalam satu medium yang sama dan pada saat yang sama sering disebut superposisi. 

Dalam superposisi dua gelombang atau lebih dapat menghasilkan sebuah gelombang berdiri yang mungkin simpangannya saling menguatkan atau saling melemahkan bergantung kepada beda fase gelombang-gelombang tersebut. Apabila beda fase antara gelombang-gelombang yang disuperposisikan adalah 1/2 maka hasilnya saling melemahkan. Jika panjang gelombang dan amplitudo gelombang-gelombang tersebut sama, maka simpangan hasil superposisi tersebut nol. 

Sebaliknya, jika fase gelombang-gelombang yang disuperposisikan itu sama, maka simpangan hasil superposisi itu saling menguatkan. Jika panjang gelombang dan amplitudo gelombang-gelombang itu sama maka simpangan hasil superposisi itu sebuah gelombang berdiri dengan amplitudo dua kali amplitudo kedua gelombang.

Tweet

Subscribe to receive free email updates: