(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 Oadalah 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
denganv. 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
|
|
Gambar
1.22 Pada celah lebar, hanya muka gelombang pada tepi celah saja melengkung
|
Gambar
1.23 Pada celah sempit, difraksi gelombang tampak jelas.
|
(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 salingmemperkuat (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. Interferensi konstruktif dan
destruktif mudah dipahami dengan menggunakan ilustrasi pada Gambar 1.24.
Gambar 1.24. Interferensi Konstruktif
(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 gelombangtidak 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 (lihat Gambar 1.25). 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.
Gambar 1.25. Polarisasi cahaya pada polaroid
sumber:http://fisika-indonesia.blogspot.com/2010/09/sifat-sifat-gelombang.html