Bahan ajar materi gelombang kelas XII

Bahan Ajar

GELOMBANG DAN KARAKTERISTIKNYA

1.  Pengertian Gelombang

Coba kalian menjatuhkan batu ke dalam air yang tenang. Apa yang terjadi? Pada air itu akan terjadi gelombang, air mendapat gangguan, sehingga terjadi getaran, Jadi gelombang adalah bentuk dari getaran yang merambat pada suatu medium. Pada gelombang terjadi perambatan energi getaran. Gelombang adalah proses merambatnya suatu getaran tanpa disertai perpindahan medium yang hanya dipengaruhi oleh perpindahan energinya. Contohnya gelombang pada tali, pada air yang dijatuhkan batu, dan gelombang di laut. Apakah semua gelombang itu sama? Ternyata semua gelombang itu dapat dikelompokkan menjadi beberapa jenis sesuai sifat kemiripannya contohnya dapat dibagi berdasarkan arah rambat dan arah getarnya, gelombang  dapat dibagi menjadi dua. Pertama, gelombang transversal yaitu gelombang yang arah rambat tegak lurus pada arah getarnya. Contohnya gelombang air, dan pada tali. Kedua, gelombang longitudinal yaitu gelombang yang arah rambat dan arah getarnya sejajar. Contohnya gelombang pegas dan bunyi. Perbedaan kedua gelombang ini dapat kalian lihat pada Gambar 1 dan 2.

2.   Karakteristik Gelombang

Gejala gelombang pada slinky atau tali tersebut terjadi karena getaran yang merambat pada slinky atau tali. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Contoh gelombang jenis ini adalah gelombang pada tali. Sedangkan gelombang longitudinal adalah gelombang yang memiliki arah rambat sejajar dengan arah getarnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada slinky.

 

a.         Panjang Gelombang

Untuk memahami pengertian panjang gelombang, perhatikan gambar berikut.

 

 

 

 

 

 

Gambar 3 : Panjang Gelombang

abc, efg adalah bukit gelombang cde, ghi adalah lembah gelombang titik b, f adalah puncak gelombang titik d, h adalah dasar gelombang abcde, bcdef, cdefg, dan seterusnya adalah satu gelombang. Panjang a–e, b–f, c–g, d–h, dan seterusnya adalah panjang satu gelombang atau sering disebut panjang gelombang (λ = dibaca lamda). Pada gambar di atas maka λ  = l .

Untuk gelombang longitudinal, panjang satu gelombang adalah panjang satu rapatan dan satu regangan atau jarak antardua rapatan yang berurutan atau jarak antara dua regangan yang berurutan seperti pada gambar gelombang longitudinal pada slinky berikut.

 

Gambar 4 : slinki

b.      Periode Gelombang

Periode gelombang (T), yaitu waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang. Pada gambar panjang gelombang diatas yang dimaksud T adalah waktu yang diperlukan gelombang untuk membentuk satu gelombang dari titik a – e (l).

c.       Frekuensi Gelombang

Frekuensi gelombang (f), yaitu jumlah gelombang tiap sekon. Yaitu berapa banyak satu siklus gelombang penuh (dari titik a-f) yang terbentuk dalam 1 detik.

d.      Cepat Rambat Gelombang

Cepat rambat gelombang (v), yaitu jarak yang ditempuh gelombang tiap sekon. Secara matematis, cepat rambat gelombang dirumuskan:

Jika s = λ maka persamaan cepat rambat gelombang diatas menjadi :

 atau dapat juga dituliskan sebagai berikut :

v = λ . f

Keterangan :

S adalah jarak yang ditempuh dalam t sekon, sedangkan t adalah periode (t = T). Persamaa tersebut dinamakan persamaan dasar gelombang.

3. Sifat-Sifat umum  Gelombang

            Gelombang mempunyai beberapa sifat umum, yaitu:

a. Gelombang dapat mengalami pemantulan (refleksi)

Pada setiap pemantulan gelombang akan berlaku sudut datang gelombang sama dengan sudut pantulnya. Gelombang datang, garis normal dan gelombang pantul terletak pada satu bidang datar. Pemantulan gelombang dapat terlihat pada dinding kolam, bila pada permukaan air kolam yang tenang diberikan usikan atau gangguan maka pada permukaan air akan timbul gelombang berbentuk lingkaran yang mengembang. Bila gelombang sampai pada dinding kolam akan timbul pula gelombang pantul, tetapi arah mengembang berlawanan arah dengan gelombang datang.

b. Gelombang dapat mengalami pembiasan (refraksi)

Bila dalam perambatannya, sebuah gelombang melewati bidang batas dua medium, maka arah gelombang datang tersebut akan mengalami pembelokkan, arah pembelokkan gelombang ini disebut dengan pembiasan. Hukum Snellius menyebutkan, “bila gelombang datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat maka gelombang akan dibiaskan mendekati garis normal, dan sebaliknya” Jadi dalam pembiasan gelombang besar kecepatan gelombang akan berubah, demikian juga panjang gelombangnya akan berubah, yang tetap adalah frekuensi gelombang.

c. Gelombang dapat mengalami penggabungan (interferensi)

Apa yang terjadi bila dua buah gelombang atau lebih saling bertemu? Pada benda pertemuan akan menyebabkan terjadinya tumbukan, benda yang satu akan terpental dari benda yang lain. Tumbukan seperti itu tidak pernah terjadi pada gelombang, dua gelombang yang bertemu akan saling lewat begitu saja seakan – akan merambat sendiri – sendiri tanpa halangan. Untunglah demikian, karena jika tidak kita tentu mengalami banyak kesulitan dalam berkomunikasi. Orang yang bercakap – cakap tidak akan dapat mendengarkan perkataan lawan bicaranya karena terbentur oleh suaranya sendiri. Perpaduan antara dua buah gelombang atau lebih pada suatu tempat pada saat yang bersamaan itulah yang di sebut interferensi.