MA M A K A L A H F E N OME OM E N A -F E N OME OM E N GE G E L OMB OM B A N G T uga ug as Unt Untuk uk M emenuhi M ata K ulia uli ah Ge G elom lombang
Disusun Oleh:
DEWI SINTA UMACINA 15 505 023 B/V
UNIVERSITAS NEGERI MANADO FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN FISIKA 2017
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan kepada Allah SWT, karena atas berkat dan rahmatnya saya dapat menyelesaikan makalah dengan dengan baik. Makalah ini saya susun untuk membantu para pembaca untuk mempermudah dalam mempelajari fenomena/sifat-sifat gelombang. Makalah ini saya susun untuk memperluas materi dalam pelajaran sifat-sifat gelombang serta bahasa yang mudah dimenger t i, sehingga membantu pembaca mendapatkan informasi yang dibutuhkan mengenai sifat-sifat gelombang. saya menyadari bahwa apa yang telah kami susun, tidak luput dari kekurangan. oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca sangat kami harapkan demi perbaikan tugas makalah saya.
Tondano, Desember 2017
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR Daftar Isi BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang 2. Rumusan Masalah 3. Tujuan penulisan BAB II PEMBAHASAN Sifat-Sifat Gelombang 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Dispersi Gelombang Pemantulan Gelombang Pembiasan Gelombang Difraksi Gelombang Interferensi Gelombang Polarisasi Gelombang
BAB III PENUTUP Kesimpulan
BAB I PENDAHULUAN 1.
Latar Belakang Gelombang adalah getaran yang merambat. pada Gelombang terdapat Muka Gelombang yang berarti sebuah garis atau permukaan pada suatu lintasan gelombang yang sedang merambat, dimana semua partikel pada garis atau permukaan tersebut memiliki fase gelombang yang sama. ada dua macam muka gelombang, yaitu muka gelombang lurus dan muka gelombang lingkaran. Dalam medium homogen, kecepatan konstan, gelombang akan merambat pada garis lurus searah berkas. Pada jarak yang sangat jauh dari sumber gelombang, suatu bagian kecil muka gelombang dapat dianggap sebagai sebuah bidang, denggan berkas-berkas (sinar) gelombang berupa garisgaris pararel yang terhadap muka gelombang atau disebut dengan Gelombang Bidang. Analogi dua dimensi untuk gelombang bidang adalah Gelombang Garis yang merupakan satuan kecil muka gelombang lingkaran yang berada pada jarak yang sangat jauh dari sumber. Gelombang dapat mengalami dispersi, pemantulan(refleksi), pembiasan (refraksi), hambur (difraksi), dan polarisasi. Kelima gejala gelombang tersebut dapat dipelajari dari Tangki riak. Tangki riak digunakan untuk menghasilkan muka gelombang lurus maupun muka gelombang lingkaran.
2.
Rumusan Masalah a. Apa sajakah yang termasuk dalam sifat-sifat Gelombang? b. Apa sajakah contoh dalam kehidupan sehari-hari dari sifat gelombang tersebut? c. Bagaimanakah perumusan pada sifat gelombang tersebut?
3.
Tujuan Penulisan a. Untuk mengetahui apa saja sifat-sifat gelombang. b. Untuk mengetahui penerapan sifat-sifat gelombang dalam kehidupan seharihari. c. Untuk mengetahui perumusan sifat-sifat gelombang.
BAB II PEMBAHASAN Sifat-Sifat Gelombang 1. Dispersi Gelombang Dispersi gelombang adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat pada suatu medium. Medium nyata yang gelombangnya merambat dapat disebut sebagai medium nondispersi. Dalam medium nondispersi,gelomba ng mempertahankan bentuknya.
Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromarik(putih) menjadi cahayacahaya monokromatik(me, ji, ku, hi, bi, ni, u) pada prisma lewat pembiasan atau pembelokan. Hal itu membuktikan bahwa cahaya putih terdiri atas harmonisa s i berbagai cahaya warna dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Pelangi adalah spektrum cahaya matahari yang diuraikan oleh butir-butir air. Pelangi hanya dapat terlihat jika kita membelakangi matahari dan hujan terjadi di depan kita.Jika seberkas sinar matahari mengenai butir-butir air yang besar,maka sinar itu akan dibiaskan oleh bagian depan permukaan air. Sinar akan memasuki butir air.Sebagian kecil sinar akan dipantulkan oleh bagian belakang butir air.Selanjut nya sinar pantul ini mengenai permukaan depan dan di biaskan oleh permukaan depan. Karena sinar pantul ini dibiaskan, maka sinar ini pun diuraikan atas spektrum-spektrum matahari. Ketika cahaya merambat dalam suatu medium, maka kecepatan rambat gelombang umumnya bergantung pada frekuensinya. Cahaya warna ungu merambat lebih lambat daripada cahaya warna merah.Jika cahaya putih jatuh pada bidang batas-batas medium dengan sudut tertentu, maka gelombang yang masuk ke medium kedua mengalami pembiasan.Besarnya sudut bias bergantung pada kecepatan rambat cahaya dalam medium tersebut. Karena gelombang dengan frekuensi berbeda mempunyai v(kecepatan) yang berbeda,maka gelombang dengan frekuensi berbeda akan memiliki sudut bias yang berbeda pula. Akibatnya,dalam medium kedua,berkas dengan frekuensi yang berbeda bergerak dalam arah yang berbeda.Peristiwa tersebut dapat dikatakan sebagai penguraian cahaya putih dari spektrum-spektrum yang memiliki frekuensi yang berbeda atau disebut dispersi.
Peristiwa dispersi ini terjadi karena perbedaan indeksbias tiap warna c ahaya. Cahaya berwarna merah mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu mengalami deviasi terbesar.
Rumus Dispersi:
Setiap warna mengalami pembiasan yang berbeda.Setiap warna mengalami deviasi dari arah semula.Sudut yang dibentuk oleh sinar yang keluar dengan sinar datang dinamakan sudut devisiasi.
Selisih sudut devisiasi ungu dengan sudut devisiasi merah dinamakan sudut dispersi.unt uk kondisi dimana terjadi devisiasi menimum(D) dan sudut pembias kecil,maka berlaku hubunga n sebagai berikut: Sudut dispersi untuk kondisi ini adalah :
Susunan Prisma pandang lurus adalah susunan prisma yang menghilangkan devisiasi warna tertentu. Misalnya untuk sinar warna kuning = Dk –Dk’ = 0. Sudut dispersi = u - m = (nu-nm) Keterangan:
m = sudut deviasi merah u = sudut deviasi ungu nu = indeks bias untuk warna ungu nm = indeks bias untuk warna merah
Catatan: Untuk menghilangkan dispersi antara sinar ungu dan sinar merah kita gunakan susunan Prisma Akhromatik. Ftot =F kerona – Fflinta = 0 Untuk menghilangkan deviasi suatu warna,misalnya hijau,kita gunakan susunan prisma pandang lurus. Dtot = Dkerona – Dflinta = 0
2. Pemantulan Gelombang Contoh pada pemantulan gelombang yaitu gelombang cahaya dipantulkan oleh cermin. Pada pemantulan berlaku hokum Snelius tentang pemantulan. • Sudut datang sudut pantul dan garis normal berada paa sutu bidang. • Sudut datang sama dengan sudut pantul. Hukum pemantulan berlaku untuk semua jenis gelombang. Pemantulan pada gelombang bunyi berperan penting dalam perancangan ruangan, ruang perkulia ha n, perpustakaan atau gedung pertunjukan. Dalam sebuah ruang pertunjukan, suatu lapisan pemantul ditetapkan dibelakang orkrstra, dan panel-panel pemantul digantung di langitlangit untuk memantulkan dan mengarahkan bunyi kembali menuju pendengareperti Sudut datang didefenisikan sebagai sudut yang dibuat sinar (berkas) datang terhadap garis yang tegak lurus pada permukaan pantul atau sudut yang dibuat muka gelombang dengan tangen permukaan pantulan. Sedangkan, sudut pantul adalah sudut yang dibentuk oleh sinar (berkas) pantul terhadap garis yang tegak lurus terhadap permukaan pantulan.
Sudut datang (i) = sudut pantul (r) Jadi :
i=r
Dengan : i
: sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis normal
r
: sudut yang dibentuk oleh sinar pantul dengan garis normal
3. Pembiasan Gelombang Pembiasan adalah pembelokan berkas yang ditransmisikan (diteruskan). Berkas yang ditransmisikan akan dibelokkan atau menjauhi garis normal, bergantung pada apakah laju gelombang dalam medium kedua lebih kecil atau lebih besar daripada laju gelombang dalam medium datang (medium pertama). Contoh pembiasan yaitu pembiasan gelombang air gelombang laut yang biasanya pararal terhadap pantai. Ketika gelombang-gelombang bergerak menuju pantai yang landai, air menjadi lebih dangkal, dan gelombang-gelombang melambat. Jadi dapat disimpulkan bahwa ketika gelombang merambat dari air dalam ke air dangkal, maka:
Kecepatan dan panjang gelombang, berubah menjadi kecil Frekuensi gelombang tidak berubah (konstan) Perbandingan kecepatan gelombang pada air dalam terhadap kecepatan gelombang pada air dangkal sama dengan panjang gelombangnya.
Penurunan Rumus Pembiasan Gelombang
Medium 1 adalah tempat yang dalam dan medium 2 adalah tempat yang dangkal. AP adalah suatu muka gelombang dalam medium 1 yang memotong bidang batas di titik A. Dalam waktu yang Δt gelombang dari P menempuh jarak v1 Δt dan tiba di titik B pada bidang batas memisahkan kedua medium dengan sudut datang i. Pada waktu Δt yang sama, gelombang dari titik A menempuh jarak v2 Δt masuk ke dalam medium 2 dan tiba di titik B’ . Muka gelombang baru BB’ tidak sejajar dengan muka gelombang AP semula sebab cepat rambat v1 dan v2 berbeda (v2 < v1). Perhatikan Δ ABP sinΦ1=
=
AB =
Φ1 =
i, sehingga ;
AB =
....................(i)
Dengan cara yang sama, untuk DAB’B: sinΦ2= sinΦ2= AB = Φ2 =
AB =
r, sehingga ; ....................(ii)
Dengan menyamakan ruas kanan persamaan (i) dan (ii) diperoleh:
=
Jadi, persamaan umum yang berlaku untuk pembiasan gelombang adalah : =n dengan: i = sudut datang r = sudut bias v1 = cepat rambat gelombang dalam medium 1 v2 = cepat rambat gelombang dalam medium 2 n = indeks bias medium 2 relatif terhadap medium 1. Jika sinar datang dari tempat yang dalam ke tempat yang dalam ke tempat yang dalam ke tempat yang dangkal, maka: v1= v2 >1 sin i > sin r atau sin r < sin i r
. Selanjutnya, ambil sudut datang i = θ1 dan sudut bias r =θ2, maka persamaan
atau n1 sinθ1 = n2 sinθ2
4. Difraksi Gelombang Difraksi adalah pembelokan atau penyebaran gelombang karena melewati suatu celah kecil atau ujung suatu celah kecil atau ujung sebuah penghalang. Di dalam suatu medium yang sama, gelombang merambat lurus. Oleh karena itu, gelombang lurus akan merambat ke seluruh medium dalam bentuk gelombang lurus juga. Hal ini tidak berlaku bila pada medium diberi penghalang atau rintangan berupa celah. Untuk ukuran celah yang tepat, gelombang yang datang dapat melentur setelah melalui celah tersebut. Jika penghalang celah yang diberikan oleh lebar, maka difraksi tidak begitu jelas terlihat. Muka gelombang yang melalui celah hanya melentur di bagian tepi celah. Jika penghalang celah sempit, yaitu berukuran dekat dengan orde panjang gelombang, maka difraksi gelombang sangat jelas. Celah bertindak sebagai sumber gelombang berupa titik, dan muka gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk lingkaran- lingk ara n dengan celah tersebut sebagai pusatnya.
(Pada celah lebar, hanya muka gelombang pada tepi celah saja melengkung)
(Pada celah sempit, difraksi gelombang tampak jelas)
5. Interferensi Gelombang Interferensi gelombang terjadi ketika dua gelombang kohoren (memiliki frekuensi dan selisih fase tetap bertemu. Peristiwa interferensi dapat dilihat dengan mudah pada tangki riak. Jika kedua sumber kohoren S 1 dan S 2 menghasilkan dua muka gelombang lingkaran, kedua muka gelombang itu akan bertemu dan membentuk pola interferensi pada permukaan air. Ada dua macam penampakan interferensi yang dapat diamati, yaitu interferensi konstruktif (saling menguatkan) dan interferensi destruktif (saling melemahkan).
Letak titik- titik interferensi konstruktif dan destruktif mudah ditemukan berdasarkan selisih jarak sumber S1 ke titik yang ditinjau dengan jarak sumber S 2 ke titik yang sama. selisih ini dinamakan beda lintasan. Yang secara matematis: = 1 − 2
Pada titik P, dimana puncak gelombang bertemu dengan puncak gelombang, gelombang dari S 2 telah menempuh jarak yang lebih jauh dari titik S 1 sebesar . Dengan demikian, = , dan gelombang- gelombang di titik P ini sefase. Selisih lintasan yang sama juga terjadi di titik P’ dan P’. Pada titik-titik semacam ini terjadi interferensi konstruktif, yang secara umum:
= ; = 0, ±1, ±2, … pada titik Q, dimana puncak gelombang bertemu dengan lembah gelombang, salah satu gelombang telah menempuh jarak yang lebih jauh sebesar 1 , dan gelombang dititik Q ini 2
berlawanan fase. Beda linttasan yang sama juga terjadi di titik Q’ dan Q’’. Pada titik -tit ik semacam ini terjadi interferensi destruktif, yang secara umum:
1 = ( + ) ; = 0, ±1, ±2, … 2 Contoh interferensi dapat diamati pada dua buah sumber bunyi, misalkan dua buah speaker yang menghasilkan bunyi yang sama. pola interferensi untuk frekuensi rendah dapat dengan mudah dideteksi oleh telinga manusia. Ketika seseorang berjalan sejajar dengan garis yang menghubungkan kedua speaker, suara akan terdengal muncultenggelam berulang-ula ng disepanjang garis itu.
6. Polarisasi Gelombang Polarisasi gelombang adalah gelombang yang hanya terjadi pada gelombang transversal. 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. Cahaya alami yang getarannya ke segala arah di sebut cahaya tak terpolarisasi, sedang cahaya yang melewat i polaroid hanya memiliki getaran pada satu arah saja, yaitu arah vertikal, disebut cahaya terpolarisasi linear .
Polarisasi cahaya pada polaroid
Suatu gelombang terpolarisasi linear bila getaran dari gelombang tersebut selalu terjadi dalam satu arah saja. Arah ini disebut arah polarisasi. Gelombang pertama yang diperoleh dengan cara menggerakkan tali kearah atas dan kearah bawah disebut polarisasi vertikal dan
gelombang yang kedua yang diperoleh dari menggerakkan tali kearah samping disebut polarisasi horizontal. Cahaya adalah gelombang transversal ini dapat dibuktikan dengan mempolarisasikannya. Cahaya terdiri atas getaran media listrik dan medan magnet yang merambat melalui ruang hampa. Cahaya yang tidak terpolarisasi (cahaya yang dipancarkan matahari atau cahaya dari lampu pijar) memiliki arah getar dalam semua arah yang tegak luurus terhadap arah rambat gelombangny8a. Namun, jika cahaya dilewatkan pada sebuah polaroid, cahaya menjadi terpolarisasi. Hanya salah satu arah getar saja yang dapat lewat. Jika cahay yang terpolarisas i tadi dilewatkan pada polaroid kedua yang diletakkan dengan arah 90 o terhadap polaroid pertama, tidak ada cahaya yang diteruskan. Beberapa aplikasi yang memanfaatkan gejala polarisasi gelombang antara lain: 1.
2.
3.
4.
Kacamata Polaroid Berfungsi untuk mengurangi silau dengan cara menyeleksi salah satu arah polarisasi gelombang cahaya saja, sehingga cahaya tak terpolarisasi lainnya yang mencapai mata menjadi berkurang. Tekanan pada Bahan-Bahan (material) Untuk melihat tekanan pada bahan bahan, ahli teknik biadanya membuat sebuah model dari plastik transparan. Jika model ini dilihat melalui polaroid, area konsentrasi tekanan akan terlihat simana pita-pita berwarna saling berdekatan satu sama lain. LCD (Liquid-Crystal Display) Beberapa tampilan layar labtop biasanya terpolarisasi. Hal inin dapat diperiksa dengan meletakan selembar polaroid diatas tampilan, lalu putarlah polaroid tersebut. Haltersebut akan membuktikan bahwa tidak ada cahaya yang diteruskan ke mata. Efek Doppler Jika suatu gelombang dan penerima bergerak relatif satu sama lain, frekuensi yang terdeteksi oleh penerima tidak sama dengan frekuensi sumber. Ketika keduanya bergerak saling mendekati, frekuensi yang terdeteksi lebih besar daripada frekuensi sumber. Ini disebut Efek Doppler.
BAB III KESIMPULAN Dengan mengetahui berbagai sifat-sifat gelombang, serta pengertiannya dapat kita ketahui bahwa, peristiwa gelombang ialah yang sering kita terapkan dalam kehidupan kita seharihari. Dalam hal ini, semua hal yang berkaitan mengenai gelombang, baik pengertian, rumus, contohnya dalam sehari-hari, juga gambar, telah kami jabarkan secara rinci. Jadi dalam makalah yang kami jabarkan kiranya dapat dimengerti atas peristiwa peristiwa yang terjadi dalam kehidupan. Dengan demikian, makalah ini dapat berfungsi bagi para pembaca.
DAFTAR PUSTAKA
https://www.slideshare.net/agneservindaginz/fisika-giro-sihombing http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://www.academia.edu/82 22565/Makalah_gelombang
