Sifat-Sifat Gelombang

Kelas XII

Setiap gelombang baik mekanik maupun elektromekanik memiliki sifat-sifat tertentu karena pada prinsipnya gelombang adalah rambatan dari energi getaran. Semuagelombang mekanik maupun gelombang elektromagnetik mempunyai sifat-sifat gelombang yang sama yaitu dapat dipantulkan (refleksi), dapat dibiaskan (refraksi), dapat saling berinterferensi (memadukan), dan mengalami difraksi (pelenturan), dispersi, dan polarisasi.

Sifat-Sifat Gelombang

Untuk mempelajari sifat pada gelombang dapat dilakukan kegiatan percobaan mengamati gelombang yang terjadi di permukaan air dengan menggunakan tangki riak atau tangki gelombang (ripple tank). Pada dasarnya tangki riak terdiri atas tangki air yang dasarnya terbuat dari kaca, motor listrik sebagai sumber getar yang diletakkan di atas papan penggetar dan akan menggetarkan papan penggetar yang berupa plat/keping untuk pembangkit gelombang lurus dan pembangkit berbentuk bola kecil untuk membangkitkan gelombang lingkaran. Sebuah lampu diletakkan di atas tangki riak untuk menyinari permukaan logam. Di bawah tangki riak diletakkan kertas putih untuk mengamati bentuk gelombang pada permukaan air. Puncak dan dasar gelombang akan terlihat pada kertas putih (layar) berupa garis gelap dan terang.

Sebelum membicarakan sifat gelombang, akan kita bahas mengenai pengertian front gelombang atau muka gelombang dan sinar gelombang. Apabila kita menggunakan keping getar, maka pada permukaan air akan kita lihat garis lurus yang bergerak ke tepi dan jika kita menggunakan bola sebagai penggetarnya, maka pada permukaan timbul lingkaran-lingkaran yang bergerak ke tepi. Sekumpulan garis-garis atau lingkaranlingkaran itu yang dinamakan front gelombang atau muka gelombang. Jadi muka gelombang didefinisikan sebagai tempat sekumpulan titik yang mempunyai fase yang sama pada gelombang. Muka gelombang dapat berbentuk garis lurus atau lingkaran.

Tempat kedudukkan titik yang mempunyai fase yang sama mempunyai jarak 1λ, 2λ, 3λ …, dan seterusnya, sehingga jarak antar front gelombang yang saling berdekatan sebesar 1λ gambar diatas. Muka gelombang lurus seperti ditunjukkan dalam gambar. Setiap gelombang merambat menurut arah tertentu. Arah rambatan gelombang disebut sinar gelombang. Sinar gelombang arahnya selalu tegak lurus muka gelombang.

1. Pemantulan Gelombang (Refleksi)

Untuk mengamati pemantulan gelombang dapat dilakukan dengan menempatkan balok kaca atau logam pada tangki riak sebagai penghalang gelombang yang mempunyai muka gelombang lurus. Sinar gelombang tersebut akan dipantulkan pada saat mengenai dinding penghalang tersebut. Dalam pemantulan gelombang tersebut berlaku hukum pemantulan gelombang yaitu :

• sudut datang gelombang sama dengan sudut pantul gelombang, dan
• gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal terletak dalam satu bidang datar.

2. Pembiasan Gelombang (Refraksi)

Untuk mempelajari pembiasan gelombang dapat dilakukan dengan menempatkan balok kaca/logam pada tangki riak yang seluruhnya berada di dalam air, sehingga akan membedakan kedalaman permukaan air dalam tangki riak. Hal ini untuk menggambarkan adanya dua medium rambatan gelombang, permukaan dalam menggambarkan medium yang rapat dan permukaan air yang dangkal menggambarkan medium yang kurang rapat. Sinar gelombang yang melewati bidang batas antara kedalaman air terlihat dibelokkan/dibiaskan di mana front gelombangnya menjadi lebih rapat. Hal ini menunjukkan adanya perubahan panjang gelombang, akan tetapi frekuensinya tetap yaitu sama dengan frekuensi sumber getarnya. Dalam pembiasan gelombang berlaku hukum pembiasan yang menyatakan :

“Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap”

Secara umum sering dituliskan :

dengan :

i = sudut datang gelombang (derajat atau radian)
r = sudut bias gelombang (derajat atau radian)
λ1 = panjang gelombang pada medium 1 (m)
λ2 = panjang gelombang pada medium 2 (m)
v1 = cepat rambat gelombang pada medium 1 (m/s)
v2 = cepat rambat gelombang pada medium 2 (m/s)
n1 = indeks bias medium 1
n2 = indeks bias medium 2
n2.1 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

3. Interferensi Pada Gelombang

Untuk menunjukkan gejala interferensi gelombang dapat dipergunakan dua sumber getar berbentuk bola atau sumber getar berupa keping/plat yang diberi dua lubang/celah di mana celah tersebut dapat dianggap sebagai sumber getaran (gelombang). Untuk mengamati gejala interferensi gelombang agar teramati dengan jelas, maka kedua gelombang yang berinterferensi tersebut harus merupakan dua gelombang yang koheren. Dua gelombang disebut koheren apabila kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama serta memiliki selisih fase yang tetap/konstan.

Ada dua sifat hasil interferensi gelombang, yaitu interferensi bersifat konstruktif dan destruktif. Interferensi bersifat konstruktif artinya saling memperkuat, yaitu saat kedua gelombang bertemu (berinterferensi) memiliki fase yang sama. Sedang interferensi bersifat destruktif atau saling melemahkan jika kedua gelombang bertemu dalam fase yang berlawanan.Gambar diatas menunjukkan pola interferensi yang ditunjukkan tangki riak, di mana garis tebal/tidak terputus adalah hasil interferensi yang bersifat konstruktif, sedangkan garis putusputus menunjukkan interferensi yang bersifat destruktif.

4. Difraksi Gelombang

Untuk menunjukkan adanya difraksi gelombang dapat dilakukan dengan meletakkan penghalang pada tangki riak dengan penghalang yang mempunyai celah, yang lebar celahnya dapat diatur. Difraksi gelombang adalah peristiwa pembelokan/penyebaran (lenturan) gelombang jika gelombang tersebut melalui celah. Gejala difraksi akan semakin tampak jelas apabila lebar celah semakin sempit. Dengan sifat inilah ruangan dalam rumah kita menjadi terang pada siang hari dikarenakan ada lubang kecil pada genting. Serta suara alunan musik dari tape recorder dapat sampai ke ruangan lain, meskipun kamar tempat tape tersebut pintunya tertutup rapat.