1. Pemahaman gelombang
Ketika kita mengusik air yang tenang didalam ember dengan menjatuhkan batu didalamnya, seketika air tersebut membentuk pola naik-turun yang menyebabkan ember tersebut bergetar. Pola naik-turun pada permukaan air tersebut umunya disebut pola gelombang.
1.1 Konsep gelombang
Gelombang dihasilkan oleh sumber getaran yang bergetar secara terus menerus. Gelombang dapat dikatakan juga sebagai getaran yang merambatkan energi. Pada kasus sebelumnya, sumber getaran yang menyebabkan gelombang permukaan air adalah batu yang dijatuhkan, dan energi dari usaha yang yang terjadi di Aceh pada 2004 silam. Gempa dengan kekuatan 8,9 skala richter telah merambatkan energi yang begitu besar sehingga mampu meluluhlantakkan sebagian besar provinsi Nangroe Aceh Darussalam. Menurut peristiwa tersebut, apakah materi-materi didalam medium (berupa air laut) ikut merambat bersama dengan datangnya gelombang?
laut secara nyata tidak membawa air laut sebagai mediumnya untuk merambat menuju daratan, melainkan permukaan air laut hanya naik-turun membentuk gelombang selama gelombang merambat menuju pantai. Air laut bergerak naik-turun tetapi tidak ikut merambat sehingga tidak menyebabkan banjir pada pantai. Pada peristiwa gelombang tsunami, air laut tersebut membawa energi yang sangat besar sehingga seolah-olah air laut membawa seisi lautan naik menuju daratan. Contoh lainnya adalah ketika kita melemparkan batu ke permukaan air yang tenang di sebuah kolam, batu yang dilemparkan tersebut menyebabkan air yang tadinya tenang mendapatkan suatu usikan atau gangguan dari batu yang dilemparkan tersebut. Batu yang dilemparkan menyebabkan terjadinya gelombang berupa lingkaran-lingkaran yang merambat keluar, menjauhi tempat jatuhnya batu yang dilemparkan tadi. Jika di permukaan air tersebut terdapat gabus atau daun yang mengapung, maka akan terlihat bahwa gabus dan daun tersebut tidak ikut merambat menjauh, melainkan hanya bergerak naik turun secara periodic. Hal ini menunjukan bahwa walaupun gelombang air merambat menjauhi tempat jatuhnya batu yang dilemparkan, air sendiri tidak ikut merambat. Air hanya berfungsi sebagai medium perambatan gelombang.
Gelombang adalah getaran yang merambat tanpa disertai dengan medium perambatannya.
1.2 Persamaan dasar gelombang,
Hal ini akan menghasilkan satu gelombang penuh dalam waktu satu periode ( t = T). Adapun jarak yang ditempuh gelombang dalam selang waktu satu periode ini ( t = T) kita namakan Panjang Gelombang ( λ “lamda”). Dalam kasus air tadi, satu panjang gelombang sama dengan jarak dari satu puncak gelombang air ke puncak gelombang air lainnya. Satu panjang gelombang (λ) adalah Jarak antara dua puncak gelombang, atau dua lembah gelombang yang memiliki fase yang sama.
Dengan demikian ketika gelombang merambat dengan kecepatan v, seperti halnya rumus jarak S = v x t, Dengan frekuensi yang merupakan banyaknya gelombang yang dapat dibuat dalam satu satuan waktu, Dalam kasus air tadi, frekuensi ini sama dengan banyaknya gelombang yang dihasilkan oleh batu atau tongkat yang dilemparkan tadi dalam satu detik yang berkebalikan dengan periode. Sehingga :
Periode gelombang (T) didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk melakukan satu gelombang penuh. Dalam kasus gelombang pada air tadi, periode gelombang sama dengan waktu yang diperlukan oleh usikan air untuk membentuk satu gelombang
Kecepatan rambat gelombang adalah cepat rambat dimana puncak gelombang (atau bagian lain dari gelombang) bergerak. Cepat rambat ini sama dengan cepat rambat gelombang pada air kolam tadi ketika batu celupkan ke air.
2. Jenis-jenis gelombang
Pada contoh kasus sebelumnya, dikatakan bahwa air adalah medium gelombang tersebut merambat, maka gelombang air disebut sebagai gelombang mekanik. Dan pada kasus yang lain seperti gelombang cahaya, ternyata gelombang cahaya dapat merambat melewati ruang hampa diluar angkasa menuju bumi. Yang artinya gelombang tersebut tetap dapat merambat dengan tanpa adanya medium, gelombang cahaya disebut sebagai gelombang elektromagnetik.
Maka dapat disimpulkan bahwa jenis gelombang berdasarkan medium rambatnya ada dua macam, yakni :
a. Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang membutuhkan media dalam merambat. Contohnya gelombang tali dan bunyi. b. Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang tidak
membutuhkan media dalam merambat. Contohnya cahaya, gelombang radio dan sinar-X.
2.2 Gelombang transversal dan gelombang longitudinal,
Dalam mengamati arah rambat terhadap arah getarnya, gelombang dikelompokkan menjadi dua macam, yakni :
a. Gelombang transversal yaitu gelombang yang arah merambatnya tegak lurus pada arah getarnya. Contohnya gelombang air, tali dan cahaya.
Jika kita memotret sebuah gelombang transversal yang dihasilkan seutas tali atau slinki pada saat tertentu, maka potret akan memberikan grafis simpangan partikel terhadap posisi (dimana posisi
Puncak gelombang adalah titik-titik tertinggi pada gelombang (pada gambar adalah titik B dan F).
Dasar gelombang adalah titik-titik terendah pada gelombang (pada gambar adalah titik D dan H).
Bukit gelombang adalah lengkungan ABC atau EFG dan lembah gelombang adalah lengkungan CDE atau GHI.
Amplitude (A) adalah nilai simpangan terbesar yang dapat dicapai oleh gelombang, atau pada gambar adalah garis Bb atau Dd.
Panjang gelombang (�) adalah jarak antara dua puncak berurutan atau pada gambar adalah BF atau AE yang besarnya setara dengan satu bukit dan satu lembah.
b. Gelombang longitudinal yaitu gelombang yang arah rambat dan arah getarnya sejajar. Contohnya gelombang pegas dan bunyi. Ketika sebuah slinki atau kumparan pegas ditaruh mendatar diatas lantai kemudian kita melakukan gerakan satu kali dorongan dan tarikan pada slinki tersebut maka akan terbentuk rapatan dan renggangan yang merambat sepanjang slinki.
Panjang gelombang (�) pada gelombang longitudinal didefinisikan sebagai jarak antara dua pusat rapatan yang berdekatan (pada gambar yakni jarak AC) atau jarak antara dua pusat renggangan yang berdekatan (pada gambar yanki jarak BD).
Pada gelombang transversal yang merambat adalah bentuk bukit dan lembah. Perambatan bukit atau lembah hanya dapat terjadi pada zat yang kenyal (elastis). Oleh karena itu, gelombang transversal hanya dapat merambat pada medium yang padat.
Sedangkan pada gelombang longitudinal yang merambat adalah bentuk rapatan dan renggangan yang dapat terjadi pada semua zat, sehingga gelombang longitudinal dapat merambat melalui semua zat (padat, cari dan gas).
2.3 Gelombang berjalan dan gelombang berdiri.
Selain mengelompokkan berdasarkan perlu atau tidaknya medium perambatan dan berdasarkan arah merambat gelombang terhadap arah getarnya, gelombang juga bisa dikelompokkan berdasarkan berubah atau tidaknya amplitude gelombang yang terdiri atas :
a. Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudonya tetap,
3. Gejala/sifat-sifat gelombang 3.1 Dispersi gelombang
Dispersi adalah peristiwa penguraian sinar cahaya yang merupakan campuran beberapa panjang gelombang menjadi komponen-komponennya karena pembiasan. Dispersi terjadi akibat perbedaan deviasi untuk setiap panjang gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan masing-masing gelombang pada saat melewati medium pembias. Contohnya adalah pelangi. Pelangi disebabkan karena gelombang cahaya matahari yang bersifat polikromatin dan berwarna putih terdispersi sehingga menjadi sinar-sinar monokromatin.
3.2 Pemantulan gelombang
(gelombang satu dimensi). Sedangkan dalam pemantulan gelombang dua dimensi contohnya pada permukaan air akan menghasilkan sekumpulan garis-garis lurus yang disebut muka gelombang yang dapat diamati menggunakan tangki riak atau tangki gelombang.
Muka gelombang atau front gelombang didefinisikan sebagai tempat kedudukan titik-titik yang memiliki fase yang sama pada gelombang. Jarak antara dua muka gelombang yang saling berdekatan sama dengan satu gelombang (1�) dikarenakan itu merupakan dua titik berdekatan yang memiliki fase yang sama.
Arah merambat suatu gelombang disebut sinar gelombang yang selalu tegak lurus terhadap muka gelombang.
Pemantulan gelombang lurus oleh bidang datar diperoleh bahwa sudut datang sama dengan sudut pantul (hukum pemantulan gelombang).
3.3 Pembiasan gelombang
Perubahan arah gelombang saat gelombang masuk ke medium baru yang mengakibatkan gelombang bergerak dengan kelajuan yang berbeda disebut pembiasan. Contohnya pada plat kaca yang diletakkan pada tangki riak sewaktu gelombang lurus datang pada bidang batas antara tempat yang dangkal dan tempat yang dalam.
akan dibiaskan mendekati garis normal. Dan sebaliknya, sinar datang dari tempat yang dangkal menuju tempat yang dalam akan dibiaskan menjauhi garis normal.
3.4 Difraksi gelombang
Difraksi merupakan peristiwa penyebaran atau pembelokan gelombang pada saat gelombang tersebut melintas melalui bukaan atau celah atau mengelilingi ujung penghalang. Besarnya difraksi bergantung pada ukuran penghalang dan panjang gelombang. Untuk ukuran celah yang tepat, gelombang yang datang dapat melentur setelah melalui celah tersebut.
3.5 Interferensi gelombang,
interferensi. Setelah itu, masing-masing melanjutkan perjalanannya seperti semula tanpa terpengaruh sedikit pun dengan peristiwa interferensi yang baru dialaminya. Sifat khas ini hanya dimiliki oleh gelombang. Jika dua buah gelombang bergabung sedemikian rupa sehingga puncaknya tiba pada satu titik secara bersamaan, Amplitudo gelombang hasil gabungannya lebih besar dari gelombang semula. Gabungan gelombang ini disebut saling menguatkan (konstruktif ). Titik yang mengalami interferensi seperti ini disebut perut gelombang. Akantetapi, jika puncak gelombang yang satu tiba pada suatu titik bersamaan dengan dasar gelombang lain, amplitudo gabungannya minimum (sama dengan nol). Interferensi seperti ini disebut interferensi saling melemahkan (destruktif ). Interferensi pada gelombang air dapat diamati dengan menggunakan tangki riak dengan dua pembangkit gelombang lingkaran.
3.6 Polarisasi gelombang
DAFTAR PUSTAKA
Foster, Bob. 2011. Terpadu Fisika SMA/MA Jilid 3A. Jakarta: Erlangga Tipler. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga. Budiyanto, Joko. TT. Fisika Untuk SMA/MA Kelas XII. [online]. Diakses dari
http://bsd.pendidikan.id/data/SMA_12/Fisika_Kelas_12_Joko_Budiy anto_2009.pdf (8 Februari 2017)
NN. 2013. Karakteristik Gelombang Mekanik dan Gelombang Elektromagnetik.
