Di pelajaran fisika, kamu pasti sudah mengenal gelombang dan getaran, bukan? Kira-kira apa itu gelombang dan bagaimana klasifikasinya? Simak artikel berikut ini untuk penjelasan lengkapnya.
Daftar ISI
Pengertian
Tahukah kamu bahwa gelombang bisa bepergian bahkan di ruang hampa tanpa adanya medium fisik? Ya, benar! Itulah gelombang elektromagnetik, seperti cahaya matahari, adalah contoh gelombang yang dapat menempuh perjalanan melalui hampa udara.
Selain itu, bagaimana cara astronot berkomunikasi ketika berada di luar angkasa? Apakah mereka bisa berkomunikasi seperti kita yang ada di bumi? Tidak, karena luar angkasa adalah ruang hampa udara, maka mereka tidak akan bisa mendengar suara satu sama lain.
Oleh karena itu, astronot menggunakan gelombang radio untuk bisa berkomunikasi dengan satu sama lain di luar angkasa.
Tapi, kenapa gelombang bunyi tidak dapat merambat di ruang hampa udara, sedangkan gelombang radio bisa?
Jawabannya karena gelombang bunyi termasuk dalam gelombang mekanik atau gelombang yang membutuhkan medium untuk merambat. Sedangkan, gelombang radio adalah gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium untuk merambat.
Gelombang merupakan getaran yang merambat. Mudahnya, coba kamu amati gelombang air laut di pantai akibat hembusan angin dan akan memindahkan energi tertentu dari satu tempat ke tempat yang lain. Tetapi, medium perambatannya tidak ikut berpindah.
Jenis-Jenisnya
Pada umumnya, gelombang terbagi menjadi tiga, yaitu berdasarkan medium rambatan, arah rambat dan arah getar, serta amplitudonya. Mari kita lihat penjelasannya satu per satu.
1. Berdasarkan Medium Rambatan
Berdasarkan media perambatannya, gelombang dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yakni gelombang mekanik dan elektromagnetik.
- Gelombang mekanik memerlukan medium untuk berpropagasi atau tidak dapat terjadi tanpa adanya medium yang memungkinkan perambatannya. Beberapa contohnya meliputi gelombang suara, tali, dan air laut.
- Gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium fisik untuk bergerak, sehingga dapat merambat bahkan di dalam ruang hampa udara.
2. Berdasarkan Arah Rambat dan Arah Getar
Dilihat dari arah rambat dan getarnya, gelombang dibagi jadi dua, yaitu transversal dan longitudinal.
- Gelombang transversal memiliki arah getar yang tegak lurus dengan arah rambatannya.
- Gelombang longitudinal memiliki arah getar yang sejajar dengan arah rambatannya dan memiliki karakteristik yang rapat dan renggang. Contohnya, gelombang bunyi, seismik primer, dan pegas.
3. Berdasarkan Amplitudonya
Jika berdasarkan pada amplitudonya, gelombang terdiri dari dua macam, yaitu stasioner dan berjalan.
- Gelombang stasioner merupakan perpaduan antara gelombang pantul dan gelombang datang serta memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama, namun memiliki arah rambat yang berlawanan.
- Gelombang berjalan punya amplitudo tetap. Maksudnya, setiap titik yang dilalui olehnya mempunyai amplitudo yang selalu sama. Contohnya adalah gelombang air.
Satuan Besaran Gelombang
Sekarang kamu akan mengenal apa saja besaran-besaran utama gelombang yang perlu kamu ketahui. Besaran-besaran yang dimaksud di antaranya adalah sebagai berikut.
1. Amplitudo (A)
Amplitudo merupakan simpangan maksimum dari gelombang yang memiliki satuan dalam meter (m).
2. Panjang Gelombang (λ)
Panjang gelombang ini dapat kamu lihat berdasarkan arah rambat dan arah getarnya, misal:
- Pada gelombang transversal, panjang gelombang diartikan sebagai jarak antara dua titik puncak yang berdekatan atau jarak antara dua titik lembah yang berdekatan.
- Pada gelombang longitudinal, panjang gelombang yang mengacu pada jarak antara dua renggangan atau dua rapatan yang berdekatan.
3. Frekuensi Gelombang (f)
Frekuensi yaitu banyaknya gelombang yang terbentuk setiap detiknya. Rumusnya yaitu f = n/t.
Keterangan:
f = frekuensi gelombang, satuan Hertz (Hz);
n = jumlah gelombang yang terbentuk per detik;
t = waktu yang ditempuh oleh gelombang, satuan detik (s).
4. Periode Gelombang (T)
Kemudian ada periode, yaitu waktu yang dibutuhkan oleh gelombang untuk menempuh satu panjang gelombangnya. Periode juga dapat diartikan sebagai waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali putaran.
Rumus periode gelombang adalah T = n/t ⇔ T = 1/f.
Keterangan:
f = frekuensi gelombang, satuan Hertz (Hz);
T = periode, satuan detik (s);
n = jumlah gelombang yang terbentuk per detik;
t = waktu tempuh, satuan detik (s).
5. Cepat Rambat Gelombang
Besaran selanjutnya adalah cepat rambat gelombang yang merupakan jarak yang ditempuh oleh gelombang tiap satuan waktu. Rumus cepat rambat adalah sebagai berikut:
v = λ/T ⇔ v = λ f
Keterangan:
f = frekuensi gelombang, satuan Hertz (Hz);
T = periode, satuan detik (s);
v = cepat rambat gelombang (m/s);
λ = panjang gelombang, satuan meter (m).
Karakteristik Gelombang
Setelah membahas besaran-besaran yang ada, kamu juga perlu mengetahui ciri-ciri atau karakteristik gelombang. Karakteristik ini tidak akan kamu temukan pada objek lain. Lantas, apa saja karakteristik tersebut?
1. Pembiasan atau Refraksi
Pembiasan atau refraksi adalah peristiwa di mana terjadi pembelokan arah lintasan gelombang karena melalui dua medium berbeda.
Jika gelombang melalui medium yang berbeda, maka indeks pembiasan medium juga akan berbeda. Perbedaan indeks ini akan membuat cepat rambat cahayanya berbeda, yang pada akhirnya akan terjadi pembelokan arah lintasan cahaya.
Rumus pembiasan atau refraksi adalah n = c/v.
Keterangan:
n = jumlah indeks;
c = cepat rambat cahaya di dalam ruang hampa (m/s);
v = cepat rambat cahaya pada medium (m/s).
Peristiwa pembiasan ini pertama kali dicetus oleh Snellius, yang kemudian diberi nama hukum Snellius.
2. Pelenturan atau Difraksi
Pelenturan atau difraksi merupakan peristiwa penyebaran gelombang ketika melalui celah sempit. Contohnya ketika kamu mendengar suara kendaraan saat sedang berada di gang sempit.
3. Pemantulan atau Refleksi
Pemantulan atau refleksi merupakan peristiwa perubahan arah rambat ketika bertemu dengan batas bidang dua medium. Peristiwa pemantulan ini mengacu pada hukum yang disebut oleh hukum pemantulan. Terdapat dua pernyataan dari hukum pemantulan ini, yaitu:
- Sudut pantul dan sudut datang adalah sama besar.
- Gelombang pantul, gelombang datang, dan garis normal berada dalam satu bidang datar.
4. Dispersi
Dispersi merupakan peristiwa yang terjadi pada pembentukan pelangi, yaitu penguraian warna putih menjadi warna monokromatik ketika berkas cahaya melewati prisma. Cahaya putih (polikromatik) akan berubah atau terurai menjadi warna pelangi yang kita ketahui pada umumnya, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.
Lalu, ada juga sudut deviasi, yaitu sinar yang masuk dan keluar dari prisma yang membentuk suatu sudut.
5. Interferensi
Interferensi merupakan penggabungan antara dua gelombang cahaya. Interferensi dapat kamu amati secara jelas jika amplitudo dan frekuensinya sama dengan fase tetap atau kedua gelombang bersifat koheren. Interferensi terbagi menjadi dua, yaitu interferensi konstruktif dan destruktif.
6. Efek Doppler
Efek doppler merupakan efek perubahan frekuensi bunyi karena terjadinya kecepatan relatif antara pengamat dan sumber. Contonya, semakin dekat kamu dengan sumber bunyi, maka semakin besar volume suara yang dapat kamu dengar.
7. Polarisasi
Kemudian yang terakhir adalah polarisasi, yaitu peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang yang menyebabkan keluarannya hanya memiliki satu arah.
Contoh Soal dan Pembahasan
Kamu sudah mengetahui besaran-besaran secara lengkap terkait materi ini. Selanjutnya, mari kita latihan soal untuk mengasah pemahaman kamu terkait materi ini.
Contoh Soal 1
Gelombang air laut dengan kecepatan rambat 10 m/s mendekati sebuah perahu. Jika jarak antara dua puncak gelombang berdekatan adalah sebesar 2 meter, berapakah periode dan frekuensi gelombangnya?
Pembahasan:
v = 10 m/s
λ = 2 m
T = ?
f = ?
Kemudian, substitusikan ke dalam rumus cepat rambat gelombang:
v = λ / T
T = λ / v
T = 2 / 10 = 0,2 s
Selanjutnya, gunakan rumus frekuensi:
f = 1 / T
f = 1 / 0,2
f = 5 Hz
Jadi, periode dan frekuensinya adalah 0,2 s dan 5 Hz.
Contoh Soal 2
Sebuah gelombang air laut memiliki panjang sebesar 6 meter dan bergerak dengan kecepatan rambat sebesar 4 m/s. Berapakah periode dan frekuensinya?
Pembahasan:
λ = 6 m
v = 4 m/s
T = ?
f = ?
Kemudian, substitusikan ke dalam rumus cepat rambat gelombang:
v = λ / T
T = λ / v
T = 6 / 4 = 1,5 detik
Selanjutnya, gunakan rumus frekuensi:
f = 1 / T
f = 1 / 1,5
f = 0,67 Hz
Jadi, periode dan frekuensinya adalah 1,5 s dan 0,67 Hz.
Penutup
Itu dia pembahasan mengenai gelombang. Hal ini dapat kamu jumpai di mana saja seperti pada cahaya, bunyi, air laut, elektromagnetik, radio, dan sebagainya. Semoga bermanfaat.
