MACAM-MACAM GELOMBANG
- 1. Gelombang berdasarkan arah perambatanya
v gelombang transversal
adalah gelombang yang arah getaranya tegak lurus arah rambatanya. Satu gelombang terdiri atas satu lembah dan satu bukit.
Contohnya: riak gelombang air, benang yang digetarkan.
v gelombang longitudinal
adalah gelombang yang arah merambat dalam arah yang berimpitan dengan arah getaran pada tiap bagian yang ada. Gelombang yang terjadi berupa rapatan dan renggangan.
Contohnya: slingki/ pegas yang ditarik kesamping lalu dilepas.
- 2. Gelombang berdasarkan medium perambatan
v Gelombang Mekanik
adalah sebuah gelombang yang dalam permbatanya memerlukan medium, yang menyalurkan energi untuk keperluen proses penjalaran sebuah gelombang. Suara merupakn salah satu contoh gelombang mekanik yang merambat melalui perubahan tekanan udara dalam ruang (rapat-renggangnya molekul-molekul udara). Tanpa udara, suara tidak dapat dirambatkan. Di pantai dapat dilihat ombak, yang merupakan gelombang mekanik yang memerlukan air sebagai mediumnya.
v Gelombang Elektromagnetik
adalah gelombang yang dapat merambat walaupun tidak ada medium. Cahaya matahari dapat sampai kebumiwalaupun antara matahari dan bumi terdapat suatu ruang hampa (tanpa medium).usikan pada gelombang cahaya adalah berupa medan listrik dan medan magnetik yang saling tegak lurus, menghasilkan perambatan gelombang yang tegak lurus terhadap kedua usikan ini. Seperti diketahui bahwa medan listrik dan medan magnet dapat merambat tanpa memerlukan medium.
- 3. Gelombang berdasarkan amplitudonya
v Gelombang Berjalan
adalah gelombang yang memiliki amplitudo tetap pada titik yang dilewatinya.
v Gelombang Stasioner
adalah gelombang yang amplitudonya berubah-ubah. Gelombang stasioner terjadi karena interferensi terus menerus antara gelombang datang dan gelombang pantul yang memiliki frekuensi dan amplitudo sama, dan bergerak dengan arah berlawanan.
Sifat – Sifat Gelombang
a. Pemantulan Gelombang (Refleksi Gelombang)
Gambar:refraksi gelombang.jpg
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 datang, gelombang pantul, dan garis normal berada pada satu bidang dan sudut datang akan sama dengan sudut pantul. Untuk gelombang dua atau tiga dimensi seperti gelombang air, kita mengenal dengan istilah muka gelombang dan sinar 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
b. Pembiasan Gelombang (Refraksi Gelombang)
Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah lintasan gelombang setelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda
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:
- Sinar datang, garis normal, dan sinar bias, terletak pads satu hidang datar.
- Sinar yang datang dari medium dengan indeks bias kecil ke medium dengan indeks bias yang lebih besar dibiaskan mendekati garis normal, dan sebaliknya.
- 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
keterangan: n1 = indeks bias medium pertama,
n2 = indeks bias medium kedua,
I = sudut dating,
r = sudut bias
n21= 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 (a) menunjukkan gelombang air merambat dari satu medium menuju ke medium lain setelah melewati bidang batas antara kedua medium, gelombang tersebut mengalami pembelokan. Pada peristiwa tersebut terjadi perubahan arah rambat gelombang dan panjang gelombang λ2 lebih pendek dari pada λ1.
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.
c. Interferensi Gelombang
Keterangan:
(a) Dua Gelombang Sefase
(b) Dua gelombang berlawanan fase
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..
Jika dua gelombang sefase dan dua gelombang berlawanan fase mengalami interferensi, akan didapatkan seperti gambar dibawah ini:
Keterangan:
(a) Interferensi maksimum dua gelombang sefase
(b) Interferensi minimum dua gelombang berlawanan fase
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
Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika merambat melalui suatu medium.
Perubahan bentuk gelombang ketika melewati suatu medium disebut disperse 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
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.
Keterangan :
(a) Gelombang terpolarisasi linier pada arah vertical
(b) Gelombang terpolarisasi linier pada arah horizontal
(c) 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.