A. GELOMBANG BUNYI
1. Bunyi merambat dalam bentuk gelombang
Gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal, karena arah rambat bunyi sejajar dengan arah getarnya. Medium yang dilalui bunyi bergetar dalam bentuk rapatan dan renggangan. Medium bunyi dapat berupa zat padat, zat cair, dan udara.
Tiap materi memiliki cepat rambat bunyi yang berbeda. Bunyi merambat dengan kecepatan
Pada dasarnya, perambatan gelombangan merupakan pemindahan energi. Dalam medium, energi merambat dengan cara bertumbukan. Dalam zat padat susunan partikel-partikelnya lebih rapat daripada zat cair dan gas. Sehingga, tumbukan antarpartikel dalam zat padat jauh lebih mudah dan cepat daripada dalam zat cair dan gas. Karena itu cepat rambat bunyi melalui zat padat jauh lebih besar.
2. Sifat-sifat gelombang bunyi
a. Pemantulan gelombang bunyi
Pemantulan gelombang bunyi dapat dialami jika gelombang bunyi tersebut mengenai penghalang yang kuat dan kokoh (misalnya dinding atau tebing). Menghitung jarak antara dua tempat atau mengukur kedalam laut dapat dengan menggunakan metode ultrasonik dari pemanfaatan kejadian pemantulan gelombang bunyi.
b. Pembiasan gelombang bunyi
Peristiwa pembelokan gelombang ketika gelombang melalui dua medium yang berbeda indeks biasanya disebut pembiasan (refleksi). Hal ini juga dialami oleh gelombang bunyi. Pembiasan terjadi menjauh garis normal jika gelombang merambat dari medium lebih rapat ken medium kurang rapat.
c. Interferensi gelombang bunyi
Interferensi gelombang bunyi akan terjadi bila ada dua buah sumber bunyi yang mengeluarkan suara dan bertemu atau terjadi superposisi di suatu tempat (titik).
1) Interferensi yang saling memperkuat (konstruktif)
2) Interferensi saling memperlemah (destruktif)
d. Difraksi gelombang bunyi
Peristiwa pelenturan gelombang ketika melewati celah disebut difraksi. Gelombang bunyi mudah mengalami difraksi karena memiliki panjang gelombang dalam beberapa sentimetersamapai beberapa meter, sedangkan cahaya berkisar 500 nm. Karena memiliki panjang gelombang lebih panjang, maka gelombang bunyi lebih mudah didifraksi.
3. Pengelompokan gelombang bunyi
Bunyi dikelompokkan menjadi dua bagian berdasarkan frekuensinya. Bunyi yang frekuensinya teratur disebut nada, misalnya bunyi dikluarkan alat-alat musik. Bunyi yang frekuensinya tidak teratur disebut desah (noise), misalnya getaran yang ditimbulkan oleh tiupan angin pada daun-daun, benturan ombak pada pantai, atau setumpuk kaleng yang berjatuhan.
Tinggi rendahnya nada ditentukan oleh frekuensi getaran sumber bunyi. Makin besar frekuensinya, makin tinggi nada yang dihasilkan. Sedangkan kuat nada ditentukan oleh amplitudo gataran sumber bunyi. Makin besar amplitudo getaran sumber bunyi, makin kuat bunyi terdengar. Jika dua nada dihasilkan oleh alat musik yang berbeda mempunyai frekuensi dasar yang sama tetapi bunyi yang berbeda, maka dapat disebut timbre.
Berdasarkan jangkauan frekuensinya, bunyi dikelompokkan menjadi tiga, yaitu :
a. Infrasonik yaitu gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi kurang dari 20 Hz.
b. Audiosonik yaitu frekuensi gelombang bunyi yang masih dapat didengar telinga manusia normal berkisar antara 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz.
c. Ultrasonik yaitu gelombang bunyi yang frekuensinya lebih dari 20.000 Hz. Hewan yang dapat mendengar bunyi ultrasonik, misalnya anjing dan kelelawar
4. Cepat rambat gelombang transversal pada dawai
Percobaan Melde dilakukan untuk menentukan cepat rambat gelombang pada dawai. Peralatan yang digunakan untuk keperluan ini disebut sonometer.
Dari percobaan kualitatif ini diperoleh bahwa cepat rambat gelombang bergantung pada massa jenis linear senar. Makin kecil rambat gelombangnya.
Hasil percobaan kuantitatif Melde memberikan kesimpulan sebagai berikut “ Cepat rambat gelombang transversal dalam dawai adalah sebanding dengan akar kuadrat gaya tegangan dawai ( ) dan berbanding terbalik dengan akar kuadrat massa per panjang dawai ( ) “.
5. Sumber-sumber bunyi
Sumber bunyi dalah benda-benda yang bergetar, tetapi tidak setiap benda yang bergetar merupakan sumber bunyi.
a. Dawai
b. Pipa organa terbuka
c. Pipa organa tertutup
6. Taraf intensitas bunyi
Intensitas bunyi adalah jumlah energi yang tiap sekonnya menembus tegak lurus suaru bidang per satuan luas bidang.
Jika sumber bunyi berupa titikdan luas bidang pendengaran yang mempunyai intensitas yang sama akan berupa kulit bola, maka intensitas bunyi yang sampai pada bidang permukaan dalam bola yang yang mempunyai jari-jari R.
Intensitas ambang pendengaran manusia normal adalah
Taraf Intensitas bunyi merupakan perbandingan anatara logaritma intensitas bunyi dari bunyi tersebut dan intensitas ambang pendengaran.
7. Peristiwa yang berhubungan dengan bunyi
a. Pelayangan bunyi
Pelayangan bunyi adalah dua buah gelombang bunyi yang memiliki amplitudo sama dan merambat dalam arah yang sama, namun memiliki frekuensi yang berbeda sedikit. Akibat dari hasil pelayangan bunyi adalah bunyi secara bergantian terdengar keras dan lemah.
Jika kedudukan antara pengamat dan sumber bunyi mendekat, maka pendengar akan mendengar frekuensi yang lebih tinggi. Pendengar akan mendengar frekuesni yang lebih rendah jika kedudukan antara pendengar dan sumber menjauh.
Jika pengaruh angin diperhitungkan, maka :
1) Untuk arah gelombang searah dengan arah angin
2) Untuk arah gelombang berlawanan dengan arah angin
b. Resonansi
Peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena getaran sumber bunyi lain disebut resonansi. Syarat resonansi yaitu frekuensi alami kedua sumber bunyi sama atau kelipatannya.
8. Penerapan gelombang bunyi
Gelombang bunyi dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang seperti kelautan dan kedokteran. Salah satunya adalah sonar dan USG yang bekerja dengan memancarkan dan menerima gelombang ultrasonik yang dipantulkan benda.
B. GELOMBANG CAHAYA
1. Ciri-ciri gelombang cahaya
Menurut Maxwell, cahaya tidak lain adalah suatu bentuk radiasi elektromagnetik yang terdiri dari medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang saling tegak lurus satu sama lain. Medan listrik yang berubah terhadap waktu akan menghasilkan medan megnetik, dan sama halnya dengan medan magnetik yang berubah terhadap waktu akan menghasilkan medan listrik. Ini dikenal dengan hukum “ Ampere-Maxwell “.
Cahaya memiliki sifat-sifat umum gelombang, antara lain sebagai berikut :
a. Dalam suatu medium homogen, cahaya dapat merambat pada satu garis lurus.
b. Pada bidang batas antardua medium, cahaya dapat mengalami pemantulan atau pembiasan.
c. Jika melewati celah sempit, cahaya dapat mengalami lenturan atau difraksi
d. Cahaya dapat mengalami interferensi
e. Cahaya dapat mengalami polarisasi
2. Pemantulan dan pembiasan cahaya
Jika cahaya melintas dari satu medium ke medium yang lain, maka sebagian cahaya dating akan dipantulkan pada bidang batas antara kedua medium dan sebagian diteruskan masuk pada medium baru.
Jika berkas cahaya datang tidak tegak lurus bidang batas antarkedua medium, maka berkas cahaya yang masuk ke medium baru mengalami pembelokan yang disebut dengan pembiasan.
3. Pembiasan cahaya pada prisma
Pembiasan cahaya terjadi jika cahaya melewati dua medium yang memiliki indeks bias yang berbeda, sehingga akan mengalami pembelokan.
4. Dispersi cahaya
Peristiwa terurainya cahaya polikromatis (cahaya putih) menjadi komponen-komponennya disebut dispersi.
Jika sinar polikromatik (banyak warna) melewati prisma, maka cahaya akan terurai menjadi sinar monokromatik (satu warna). Pada peristiwa, dispersi cahaya putih, (sinar matahari), sinar ungu terdeviasi paling besar.
5. Interferensi cahaya
Interferensi terjadi jika dua atau lebih gelombang koheren yang memiliki beda tak tetap dipadukan.
Dua sumber cahaya koheren yang diperoleh jika menggunakan satu sumber cahaya, kemudian membaginya menjadi dua sumber cahaya :
a. Interferensi pada celah ganda
b. Interferensi pada kisi
6. Difraksi pada celah tunggal
Dufraksi cahaya adalah peristiwa pelenturan gelombang cahaya ketika melewati suatau celah sempit (lebarnya lebih kecil dari panjang gelombang), sehingga gelombang cahaya tampak melebar pada tepi celah.
Menurut prinsip Huygens, tiap bagian celah berlaku sebagai sebuah sumber gelombang. Dengan demikian, cahaya dari satu bagian celah dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian yang lainnya dan intensitas resultan pada layar nergantung pada arah.
Menurut Rayleight “ dua buah titik tepat dapat dipisahkan (dibedakan) jika pusat dari pola difraksi benda titik pertama daripada difraksi benda titik kedua “.
Ukuran sudut pemisah agar dua buah benda titik masih dapat dipisahkan secara tepat tersebut disebut batasan sudut.
Jarak pisah terpendek dari dua benda titik di mana bayangan yang dihasilkan masih dapat ditampilkan sebagai dua titik terpisah disebut batas resolusi atau daya urai alat optik.
7. polaritas cahaya
Polarisasi adalah terserapnya bagian arah getar cahaya. Cahaya yang sebagian arah getarnya terserap disebut cahaya terpolarisasi dan jika cahaya yang meiliki satu arah getar tertentu disebut cahaya terpolarisasi linear.
Ada 5 cara untuk menjadikan cahaya tak terpolarisasi menjadi terpolarisasi, yaitu :
a. Penyerapan selektif dengan kristal polaroid.
Kristal polaroid adalah suatu bahan yang jika dilalui cahaya mempunyai sifat meneruskan arah getar tertentu (arah getar yang lain diserap).
b. Polarisasi dengan pemantulan
Cahaya terpolariasi dapat diperoleh dari cahaya tak terpolarisasi. Jika seberkas cahaya menuju kebidang batas antara dua medium, maka sebagian cahaya akan dipantulkan. Ada 3 kemungkinan yang terjadi pada cahaya yang dipantulkan, yaitu :
1 Cahaya pantul tak tepolarisasi,
2 Cahaya pantul terpolarisasi sebagian,
3 Cahaya pantul terpolarisasi sempurna (seluruhnya).
c. Polarisasi dengan pemibiasan ganda
Polarisasi dengan pembiasan ganda terjadi pada kristal yang memiliki dua indeks bias. Jika seberkas sinar tak terpolarisasi melalui kristal searah dengan garis normal permukaan kristal, maka sinar datang akan dibagi menjadi 2 sinar, yaitu sinar yang tidak dibelokkan disebut sinar biasa dan yang dibelokkan disebut sinar istimewa.
d. Polarisasi dengan hamburan
Penyerapan dan pemantulan (pemancaran) kembali cahaya oleh partikel-partikel yang dilewati disebut sebagian hamburan. Hamburan inilah yang menyebabkan cahaya matahari yang mengenai mata pengamat dibumi terpolarisasi sebagian.
e. Polarisasi karena pemutaran bidang getar
Dua buah polaroid yang dipasang pada sebuah alat yang dilengkapi dengan skala derajat dan kotak larutan disebut polarimeter. Polaroid yang dekat dengan cahaya disebut polarisator dan yang dekat dengan mata disebut analisator.
da
0 komentar:
Posting Komentar