(a) Dispersi Gelombang
Ketika Anda menyentakkan ujung tali naik-turun (setengah
getaran), sebuah pulsa transversal merambat melalui tali (tali sebagai medium).
Sesungguhnya bentuk pulsa berubah ketika pulsa merambat sepanjang tali, pulsa
tersebar atau mengalami dispersi (perhatikan Gambar 1.16). Jadi, dispersi
gelombang adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat suatu medium.
Gambar
1.16. Dalam suatu medium dispersi, bentuk gelombang
Berubah
begitu gelombang merambat
Kebanyakan medium nyata di mana gelombang merambat dapat
kita dekati sebagai medium non dispersi. Dalam medium non dispersi,
gelombang dapat mempertahankan bentuknya. Sebagai contoh medium non dispersi
adalah udara sebagai medium perambatan dari gelombang bunyi..
Gelombang-gelombang cahaya dalam vakum adalah nondispersi
secara sempurna. Untuk cahaya putih (polikromatik) yang dilewatkan pada prisma
kaca mengalami dispersi sehngga membentuk spektrum warna-warna pelangi. Apakah
yang bertanggungjawab terhadap dispersi gelombang cahaya ini? Tentu saja
dispersi gelombang terjadi dalam prisma kaca karena kaca termasuk medium
dispersi untuk gelombang cahaya.
(b) Pemantulan gelombang lingkaran
oleh bidang datar
Bagaimanakah jika yang mengenai bidang datar adalah muka
gelombang lingkaran? Gambar 1.17 menunjukkan pemantulan gelombang lingkaran
sewaktu mengenai batang datar yang merintanginya. Gambar 1.18 adalah adalah
analisis dari Gambar 1.17.
Sumber gelombang datang adalah titik O. Dengan
menggunakan hukum pemantulan, yaitu sudut datang =sudut pantul, kita peroleh
bayangan O adalah I. Titik I merupakan sumber gelombang
pantul sehingga muka gelombang pantul adalah lingkaran-lingkaran yang berpusat
di I, seperti ditunjukkan pada gambar 1.18.
|
Gambar 1.17 Pemantulan gelombang
Lingkaran oleh bidang datar
|
Gambar 1.18 Bayangan sumber
gelombang datang O adalah I (sumber gelombang pantul)
|
Contoh:
Sebuah pembangkit bola digetarkan naik dan turun pada permukaan air dalam
tangki riak dengan frekuensi tertentu, menghasilkan gelombang lingkaran seperti
pada Gambar 1.36. Suatu keping logam RQS bertindak sebagai perintang
gelombang. Semua muka gelombang pada Gambar 1.36 dihasilkan oleh pembangkit
bola dalam waktu 0,6 s. Perintang keping logam berjarak 0,015m dari sumber
gelombang P. Hitung (a) panjang gelombang, (b) frekuensi, dan (c)
cepat rambat gelombang.Pembahasan:
(a) Jarak dua muka gelombang yang berdekatan = 1λ.
Dengan demikian, jarak PQ = 3(1λ)
0,015 m = 3λ
λ = 0,005 m
(b) Selang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua muka gelombang
yang berdekatan =1/T, dengan T adalah periode gelombang. Gelombang
datang (garis utuh) dari P ke Q menempuh 3T, sedangkan gelombang pantul (garis
putus-putus) dari Q ke P menempu waktu 3T.
Jadi, selang waktu total = 3T + 3T
0,6 s = 6T
T = 0,1 s.
Frekuensi f adalah kebalikan periode, sehingga:
f = 1/(0,1s) = 10 Hz.
(c) Cepat rambat v = λf = (0,005m)(10 Hz) = 0, 05
m/s.
(c) Pembiasan Gelombang
Pada umumnya cepat rambat gelombang dalam satu medium tetap.
Oleh karena frekuensi gelombang selalu tetap, maka panjang gelombang (λ=v/f)
juga tetap untuk gelombang yang menjalar dalam satu medium. Apabila gelombang
menjalar pada dua medium yang jenisnya berbeda, misalnya gelombang cahaya dapat
merambat dari udara ke air. Di sini , cepat rambat cahaya berbeda. Cepat rambat
cahaya di udara lebih besar daripada cepat rambat cahaya di dalam air. Oleh
karena (λ=v/f), maka panjang gelombang cahaya di udara juga lebih besar
daripada panjang gelombang cahaya di dalam air. Perhatikan λ sebanding
dengan v. Makin besar nilai v, maka makin besar nilai λ, demikian
juga sebaliknya.
Perubahan panjang gelombang dapat juga diamati di dalam
tangki riak dengan cara memasang keping gelas tebal pada dasar tangki
sehingga tangki riak memiliki dua kedalaman air yang berbeda, dalam dan
dangkal, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.19. Pada gambar tampak bahwa panjang
gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada panjang gelombang di tempat
yang dangkal (λ1 > λ2). Oleh karena v=λf,
maka cepat rambat gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada di tempat
yang dangkal (v1 > v2).
Gambar
1.19. Panjang gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada panjang
gelombang di tempat yang dangkal (λ1 > λ2)
Perubahan panjang gelombang menyebabkan pembelokan gelombang seperti
diperlihatkan pada foto pembiasan gelombang lurus sewaktu gelombang lurus
mengenai bidang batas antara tempat yang dalam ke tempat yang dangkal dalam
suatu tangki riak Pembelokan gelombang dinamakan pembiasan.
Diagram pembiasan ditunjukkan pada Gambar 1.20. Mula-mula, muka gelombang
datang dan muka gelombang bias dilukis sesuai dengan foto. Kemudian sinar
datang dan sinar bias dilukis sebagai garis yang tegaklurus muka gelombang
datang dan bias.
Gambar
1.20. Diagram pembiasan
Selanjutnya, garis normal dilukis.
Sudut antara sinar bias dan garis normal disebut sudut bias (diberi lambang r).
Pada Gambar 1.20 tampak bahwa sudut bias di tempat yang dangkal lebih kecil
daripada sudut datang di tempat yang dalam (r < i). Dapat disimpulkan
bahwa sinar datang dari tempat yang dalam ke tempat yang dangkal sinar
dibiaskan mendekati garis normal (r < i). Sebaliknya, sinar datang
dari tempat yang dangkal ke tempat yang dalam dibiaskan menjauhi garis normal (r>i).
(d) Difraksi Gelombang
Di dalam suatu medium yang sama, gelombang merambat lurus.
Oleh karena itu, gelombang lurus akan merambat ke seluruh medium dalam bentuk
gelombang lurus juga. Hal ini tidak berlaku bila pada medium diberi penghalang
atau rintangan berupa celah. Untuk ukuran celah yang tepat, gelombang yang
datang dapat melentur setelah melalui celah tersebut. Lenturan gelombang yang
disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah dinamakan difraksi
gelombang.
Jika penghalang celah yang diberikan oleh lebar, maka
difraksi tidak begitu jelas terlihat. Muka gelombang yang melalui celah hanya
melentur di bagian tepi celah. Jika
penghalang celah sempit, yaitu berukuran dekat dengan orde panjang gelombang,
maka difraksi gelombang sangat jelas. Celah bertindak sebagai sumber
gelombang berupa titik, dan muka gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk
lingkaran-lingkaran dengan celah tersebut sebagai pusatnya.
(e) Interferensi Gelombang
Jika pada suatu tempat bertemu dua buah gelombang, maka
resultan gelombang di tempat tersebut sama dengan jumlah dari kedua gelombang
tersebut. Peristwa ini di sebut sebagai prinsip superposisi linear.
Gelombang-gelombang yang terpadu akan mempengaruhi medium. Nah, pengaruh yang
ditimbulkan oleh gelombang-gelombang yang terpadu tersebut disebut interferensi
gelombang.
Ketika mempelajari gelombang stasioner yang dihasilkan oleh
superposisi antara gelombang datang dan gelombang pantul oleh ujung bebas atau
ujung tetap, Anda dapatkan bahwa pada titik-titik tertentu, disebut perut,
kedua gelombang saling memperkuat (interferensi konstruktif),
dan dihasilkan amplitudo paling besar, yaitu dua kali amplitudo semuala.
Sedangkan pada titik-titik tertentu, disebut simpul, kedua gelombang saling
memperlemah atau meniadakan (interferensi destruktif),
dan dihasilkan amplitudo nol.
Dengan menggunakan konsep fase, dapat kita katakan bahwa interferensi
konstruktif (saling menguatkan) terjadi bila kedua gelombang yang
berpadu memiliki fase yang sama. Amplitudo gelombang paduan sama dengan
dua kali amplitudo tiap gelombang. Interferensi destruktif (saling meniadakan)
terjadi bila kedua gelombang yang berpadu berlawanan fase. Amplitudo
gelombang paduan sama dengan nol.
(f) Polarisasi Gelombang
Pemantulan, pembiasan, difraksi, dan interferensi dapat
terjadi pada gelombang tali (satu dimensi), gelombang permukaan air (dua
dimensi), gelombang bunyi dan gelombang cahaya (tiga dimensi). Gelombang tali,
gelombang permukaan air, dan gelombang cahaya adalah gelombang transversal,
sedangkan gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal. Nah, ada satu sifat
gelombang yang hanya dapat terjadi pada gelombang transversal, yaitu polarisasi.
Jadi, polarisasi gelombang tidak dapat terjadi pada gelombang longitudinal,
misalnya pada gelombang bunyi.
Fenomena polarisasi cahaya ditemukan oleh Erasmus
Bhartolinus pada tahun 1969. Dalam fenomena polarisasi cahaya, cahaya alami
yang getarannya ke segala arah tetapi tegak lurus terhadap arah merambatnya
(gelombang transversal) ketika melewati filter polarisasi, getaran horizontal
diserap sedang getaran vertikal diserap sebagian .
Cahaya alami yang getarannya ke segala arah di sebut cahaya tak
terpolarisasi, sedang cahaya yang melewati polaroid hanya memiliki getaran
pada satu arah saja, yaitu arah vertikal, disebut cahaya terpolarisasi
linear.
Sumber :
http://fisika-indonesia.blogspot.com/2010/09/sifat-sifat-gelombang.html