2 . Eksperimen Kundt
K. Pemanfaatan Gelombang Ultrason- Ultrason-ik
Gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan dalam berba-gai bidang, seperti dalam bidang kedokteran di antaranya untuk mendeteksi bagian dalam organ tubuh. Dalam bidang industri, gelombang ultrasonik digunakan untuk mengetahui keretakan suatumaterial dari logam, dan gelombang ultrasonik juga dapat dipakai untuk mengukur kedalaman laut. Gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan karena memiliki sifat yang dapat dipantulkan. Oleh karena frekuensinya tinggi, gelombang ultrasonic tidak banyak mengalami gangguan oleh medium perantaranya sehingga yang terbawa oleh gelombang tersebut setelah mengalami pemantulan masih tetap besar.
1. Pemanfaatan dalam Bidang
Kedok-teran
Sebagaimana diketahui bahwa sifat gelombang ultrasonic yang dapat dipantulkan menjadikan gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, di antara untuk mengamati bagian dalam organ tubuh manusia.
Gelombang ini akan dipantulkan sebagian jika mele-wati bidang batas dua medium yang memiliki massa jenis berbeda dan sebagian lagi diteruskan. Dalam tubuh manu-sia yang diberi pancaran gelombang ultrasonik, gelombang tersebut akan dipantulkan jika mengenai jaringan-jaringan dalam tubuh, cairan dalam tubuh dan juga oleh tulang.
Pemeriksaan dengan menggunakan gelombang ultrasonik ini disebut dengan pemeriksaan USG (ultra-sonografi).Alat ini digunakan untuk mendeteksi bagian dalam tubuh, seperti pemeriksaan lever, ginjal, dan juga janin dalam rahim ibu yang sedang hamil. Kelainan-kelainan yang terjadi dalam tubuh manusia akan dapat dianalisis oleh dokter. Demikian juga dalam kandungan dapat diketahui lebih dini.
2. Pemanfaatan dalam Mendeteksi
Keru-sakan Logam
Sebelum berkembangnya detekstor ultrasonik, alat biasa dipakai sebagai alat tes tanpa merusak pada material adalah radiografi sinar-x. Dengan adanya detector ultrasonic yang sangat presisi, pemeriksaan suatu logam dapat mengguna-kan gelombang ultrasonik.Detektor gelombang ultrasonik juga dapat dipakai dalam pemeriksaan hasil pengelasan, baik pada pengelasan lempengan logam maupun pada pengelasan pipa-pipa. Bahkan, juga dipakai untuk mend-eteksi keretakan pada logam, serta penipisan yang terjadi pada pipa-pipa atau dinding-dinding tangki yang tidak dapat diamati secara visual.
1. Pemanfaatan dalam Mengukur Kedala-man Laut
Ketika akan mengukur kedalama laut, gelombang ultra-sonik dipancarkan dari sebuah kapal di atas permukaan air laut. Gelombang merambat dalam air sampai ke dasar laut.Kemudian, gelombang tersebut dipantulkan oleh dasar laut.Gelombang ultrasonik yang terpantul akan terdeteksi oleh detektor yang ada di kapal. Jika kecepatan peram-batan gelombang ultarsonik dalamair diketahui dengan cara mengukur waktu yang diperlukan gelombang ketiak dikirim dan ketika diterima kembali, kedalaman laut dapat dihitung dan kedalaman laut adalah s.Maka, persamaannya dapat diperoleh sebagai berikut.
dengan:
s = kedalaman laut (m)
v = kecepatan gelombang dalam air (m/s)
t = waktu yang diperlukan gelombang datang dan pergi (s). Waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk
Contoh Soal 1.19
Sebuah alat sonar digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Selang waktu yang dicatat oleh sonar untuk gelombnag meram-bat sampai kembali lagi ke sonar adalah 1 sekon. Cepat rammeram-bat gelombang dalam air laut adalah 1.500 m/s. Tentukan kedalaman air laut tersebut.
Penyelesaian: v = 1.500 m/s t = 1 s
Jadi, laut tersebut memiliki kedalaman 750 m.
Muka gelombang didefinisikan sebagai kedudukan titik-tik yang memiliki fase gelombang sama. Jarak antara dua muka gelombang berurutan adalah satu panjang gelombang. Muka gelombang dapat berupa lingkaran atau garis lurus.
Gelombang seismik dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu gelombang primer P, gelombang sekunder S, dan gelombang permukaan (gelombang Love dan gelombang Rayleigh). Alat pencatat gelombang seismik Persamaan umum gelombang berjalan adalah:
atau
Tanda (-) gelombang merambat ke sumbu–x
positif, sedangkan tanda (+) gelombang merambat ke sumbu–x negatif.
Pemantulan gelombang pada ujung tali terikat.
Ringkasan
dengan disebut amplitudo gelombang superposisi. Letak simpul dari ujung pemantulan pada tali ujung tali terikat.
Letak perut pada ujung tali terikat.
Pemantulan gelombang pada ujung tali bebas.
Dengan disebut amplitudo gelombang superposisi.
Letak simpul dari ujung pemantulan pada ujung tali bebas.
Letak perut pada ujung tali bebas.
Kecepatan permbatan gelombang pada Dawai.
Refleksi dan transmisi gelombang pada sambungan tali tipis ( ) dan tali tebal ( ) dengan gelombang datang dari tali tipis.
atau
Koefisien refleksi: Koefisien transmisi:
Perbandingan frekuensi pada dawai memenuhi fo : f 1 : f2 = 1: 2 : 3.
Perbandingan frekuensi pada pipa organa terbuka memenuhi fo: f 1: f 2 = 1: 3 : 5.
P e l a y a n g a n g e l o m b a n g m e m e n u h i persamaaan
fp = f2 - f1, dengan f2 > f1
Intensitas gelombang (I ) dan energi gelombang (E ) memenuhi persamaan.
dan
Hukum Snellius pada pemantulan gelomban: “Gelombang datang, gelombang pantul,dan garis normal terletak pada satu bidang datar ,dan sudut gelombang datang sama dengan sudut gelombang pantul.”
Hukum Snellius pada pembiasan gelombang memenuhi persamaan
Persamaan Umum Efek Doppler memenuhi
persamaan
Pola interferensi dua celah Interferensi maksimum
Interferensi minimum
Pola interferensi oleh lapisan tipis interferensi maksimum
Interferensi minimum
Pola Difraksi oleh celah tunggal Difraksi maksimum
Difraksi minimum Pola difraksi oleh kisi Difraksi maksimum Difraksi minimum
Daya urai atau daya pisah alat optik atau
Polarisasi selektif oleh dua pelat polaroid. dan
Sudut polarisasi
Untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi diudara dapat digunakan tabung resonansi.
Kecepatan perambatan bunyi di dalam zata cair memenuhi persamaan
Kecepatan perambatan bunyi di dalam gas memenuhi persamaan
Kecepatan permbatan bunyi didalam zat padat memenuhi persamaan
Tinggi nada dipengaruhi oleh frekuensi bunyi. Kuat bunyi untuk frekuensi sama dipengaruhi oleh amplitudo bunyi.
Intensitas suatu bunyi pada jarak tertentu dari sumber bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pengamat ke sumber bunyi.
Interferensi maksimum dari dua sumber bunyi, akian teramati jika beda jarak kedua sumber ke pengamat adalah
, dengan n =1,2,3, ….
Interferensi minimumnya terjadi apabila , dengan n =1,2,3, …. Peristiwa resonansi didalam tabung resonansi dapat terjadi untuk panjang kolom udara.
, dengan n =1,2,3, …. Resonansi berurutan dapat terjadi jika
.
Taraf intensitas sebuah sumber bunyi pada jarak tertentu dirumuskan sebagai berikut.
Taraf intensitas yang dihasilkan oleh sebuah sumber bunyi adalah TI1. Taraf intensitas oleh n buah sumber bunyi yang sama dari jarak sama adalah
Taraf intensitas dari posisi (1) adalah TI
1, berjarak r
1dari sumber dan dari posisi (2) adalah
TI
2, berjarak r
2 dari sumber memenuhi persamaan
Ultrasonik dapat digunakan dalam bidang kedokteran, untuk mendeteksi bagain dalam tubuh untuk mendeteksi kerusakan logam dalam industri logam dan untuk mengukur kedalaman laut.