Gejala Gelombang

1. GEJALA GELOMBANG 1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Gelombang adalah getaran yang merambat, baik melalui medium ataupun tidak
melalui medium. Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang
tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium yang berarti bahwa gelombang
tersebut dapat merambat melalui vakum ( hampa udara ) , seperti gelombang listrik magnet
dapat merambat dalam vakum. Perambatan gelombang dalam medium tidak diikuti oleh
perambatan media, tapi partikel-partikel mediumnya akan bergetar. Perumusan matematika
suatu gelombang dapat diturunkan dengan peninjauan penjalaran suatu pulsa. Dilihat dari
ketentuan pengulangan bentuk, gelombang dibagi atas gelombang periodik dan gelombang
non periodik.
Gelombang mekanik adalah sesuatu yang dapat dibentuk dan dirambatkan dalam zat
perantara bahan elastis. Sebagai contoh khusus diantaranya adalah gelombang bunyi dalam
gas, dalam zat cair dan dalam zat padat. Gelombang Elektromagnetik perambatan secara
transversal antara medan listrik dan medan magnet ke segala arah.
Gelombang didefinisikan sebagai energi getaran yang merambat. Dalam kehidupan
sehari-hari banyak orang berfikir bahwa yang merambat dalam gelombang adalah getarannya
atau partikelnya, hal ini sedikit tidak benar karena yang merambat dalam gelombang adalah
energi yang dipunyai getaran tersebut. Dari sini timbul benarkan medium yang digunakan
gelombang tidak ikut merambat? Padahal pada kenyataannya terjadi aliran air di laut yang
luas. Menurut aliran air dilaut itu tidak disebabkab oleh gelombang tetapi lebih disebabkan
oleh perbedaan suhu pada air laut.
B. Tujuan
1. Menjelaskan pengertian dari gelombang?
2. Bagaimana mengetahui gejala-gejala gelombang?

2. GEJALA GELOMBANG 2
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Gelombang
Gelombang adalah suatu getaran yang merambat, dalam perambatannya gelombang
membawa energi. Dengan kata lain, gelombang merupakan getaran yang merambat dan
getaran sendiri merupakan sumber gelombang. Jadi, gelombang adalah getaran yang
merambat dan gelombang yang bergerak akan merambatkan energi (tenaga). Gelombang juga
dapat diartikan sebagai bentuk dari getaran yang merambat pada suatu medium. Pada
gelombang yang merambat adalah gelombangnya, bukan zat medium perantaranya. Satu
gelombang dapat dilihat panjangnya dengan menghitung jarak antara lembah dan bukit
(gelombang tranversal) atau menhitung jarak antara satu rapatan dengan satu renggangan
(gelombang longitudinal). Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh
gelombang dalam waktu satu detik.
Gelombang laut merupakan salah satu contoh gelombang yang sering kita temui dalam
kehidupan sehari-hari. Selain gelombang laut, masih terdapat banyak contoh lainnya. Ketika
Anda melempar sebuah batu kecil pada permukaan air yang tenang, akan muncul gelombang
yang berbentuk lingkaran dan bergerak ke luar. Contoh lain adalah gelombang yang
merambat sepanjang tali yang terentang lurus bila Anda menggerakan tali naik turun. Ketika
kita berbicara mengenai gelombang, kita tidak bisa mengabaikan getaran.
dapat dilihat ketika kita melempar batu ke dalam genangan air yang tenang, gangguan yang
kita berikan menyebabkan partikel air bergetar atau berosilasi terhadap titik setimbangnya.
Perambatan getaran pada air menyebabkan adanya gelombang pada genangan air tadi. Jika
kita menggetarkan ujung tali yang terentang, maka gelombang akan merambat sepanjang tali
tersebut. Gelombang tali dan gelombang air adalah dua contoh umum gelombang yang
mudah kita saksikan dalam kehidupan sehari-hari.
Ketika kita melihat gelombang pada genangan air, seolah-olah tampak bahwa gelombang
tersebut membawa air keluar dari pusat lingkaran. Demikian pula, ketika Kita menyaksikan
gelombang laut bergerak ke pantai, mungkin Kita berpikir bahwa gelombang membawa air
laut menuju ke pantai. Kenyataannya bukan seperti itu. Sebenarnya yang Kita saksikan
adalah setiap partikel air tersebut berosilasi (bergerak naik turun) terhadap titik
setimbangnya. Hal ini berarti bahwa gelombang tidak memindahkan air tersebut. Kalau
gelombang memindahkan air, maka benda yang terapung juga ikut bepindah. Jadi, air hanya
berfungsi sebagai medium bagi gelombang untuk merambat. Misalnya ketika Kita mandi di
air laut, kita akan merasa terhempas ketika diterpa gelombang laut. Hal ini terjadi karena
setiap gelombang selalu membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Ketika mandi
di laut, tubuh kita terhempas ketika diterpa gelombang laut karena terdapat energi pada
gelombang laut. Energi yang terdapat pada gelombang laut bisa bersumber dari angin dan
lainnya.

3. GEJALA GELOMBANG 3
B. Gejala Gelombang
1. Pemantulan Gelombang
Pada peristiwa pemantulan gelombang akan berlaku hukum pemantulan gelombang
yaitu sudut pantul sama dengan sudut datang. Artinya, ketika berkas gelombang datang
membentuk sudut terhadap garis normal (garis yang tegak lurus permukaan pantul), maka
berkas yang dipantulkan akan membentuk sudut terhadap garis normal.
Jika gelombang melalui suatu rintangan atau hambatan, misalnya benda padat, maka
gelombang tersebut akan dipantulkan. Pemantulan ini merupakan salah satu sifat dari
gelombang.
Berikut ini adalah contoh pemantulan pada gelombang tali
Pemantulan ujung terikat dan Pemantulan ujung bebas
Pemantulan gelombang pada ujung tetap akan mengalami perubahan bentuk atau fase. Akan
tetapi pemantulan gelombang pada ujung bebas tidak mengubah bentuk atau fasenya.
Contoh Soal :
1. Dalam 1 sekon dihasilkan gelombang seperti gambar di bawah ini
a. berapakah frekuensi gelombang tersebut?
b. Bila jarak PQ = 2 cm, maka berapakah ?
Penyelesaian :
Menurut gambar, gelombang yang terjadi sebanyak 2 gelombang. Berarti, f = 2 gelombang /
sekon atau f = 2 Hz.
Pada gambar terjadi 2 gelombang ( 2λ ). Jadi 2 λ= 2 cm atau λ= 1 cm.

4. GEJALA GELOMBANG 4
2. Seutas tali yang panjangnya 8 m direntangkan lalu digetarkan. Selama 2 sekon terjadi
gelombang seperti pada gambar berikut! Tentukan λ, f, T, dan v.
Penyelesaian :
Dari gambar terjadi gelombang sebanyak 4 λ.
Berarti : 4λ= 8 m sehingga λ = 8/4 = 2 m
Selama 2 sekon terjadi 4 λ atau selama 1 sekon terjadi 2λ
Jadi, f = 2 gelombang / sekon atau f = 2 Hz
T = 1/f = ½ sekon sehingga v =λf = 2 m x 2 Hz = 4 m s-1
2. Pembiasan
Pembiasan atau refraksi adalah peristiwa pembelokan arah perambatan suatu
gelombang. Hal ini dapat terjadi jika gelombang tersebut melewati bidang batas dua medium
yang memiliki indeks bias yang berbeda. Indeks bias menyatakan kerapatan suatu medium.
Misalnya cahaya merambat dari udara ke air sehingga arah perambatannya akan mengalami
pembelokan.
Pada gambar di bawah ini adalah seberkas cahaya yang jatuh pada permukaan batas dua
medium 1 dan medium 2. Sebagian lagi dipantulkan oleh permukaan dan sebagian lagi
dibelokkan (dibiaskan, direfraksikan) masuk ke dalam medium 2. Berkas gelombang datang
digambarkan dengan garis lurus, sinar datang sejajar dengan arah perambatan

5. GEJALA GELOMBANG 5
Berkas datang pada gambar dianggap gelombang datar dengan muka gelombangnya tegak
lurus dengan sinar datang. Sudut datang Ɵ1 dan sudut refleksi Ɵ1’ dan sudut refraksi Ɵ2
diukur dari garis normal bidang batas ke sinar yang bersangkutan.
Berdasarkan Hukum Snellius tentang pemantulan dan pembiasan:
1. Sinar yang dipantulkan dan dibiaskan terletak pada satu bidang yang dibentuk oleh sinar
datang dan garis normal didang batas di titik datang
2. Untuk pemantulan berlaku: sudut datang = sudut pantul
Ɵ1=Ɵ1
3. Sinar yang datang dari medium dengan indeks bias kecil ke indeks bias yang lebih besar
dibiaskan mendekati garis normal dan sebaliknya.
4. Untuk pembiasan berlaku: Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias
berharga konstan
n21 adalah konstanta yang disebut indeks bias relatif dari medium 2 terhadap medium 1.
Pernyataan 1 dan 2 dinamakan hukum pemantulan Snellius, sedangkan pernyataan 1, 3, dan 4
dinamakan hukum pembiasan Snellius. Hukum pembiasan dapat ditulis jika sudut datang dan
sudut bias kecil sehingga sin Ɵ ≈ Ɵ (dalam radian), Sedangkan indeks bias mutlak suatu
medium didefinisikan sebagai berikut, Dengan
c = laju cahaya di ruang hampa
v= laju cahaya dalam suatu medium.
Contoh Penurunan Persamaan umum pembiasan gelombang :
Sebuah gelombang lurus datang pada bidang batas antara dua medium dengan sudut datang
30o. Jika indeks bias medium 2 relatif terhadap medium 1 adalah ½ , berapa sudut
biasnya?
Penyelesaian:
Diketahui :
Sudut datang i = 30o
Indeks bias n= = ½

6. GEJALA GELOMBANG 6
Ditanya : r= ....?
Jawab:
Dengan menggunakan persamaan n1 sinq1 = n2 sinq2, maka diperoleh:
sinθ1 = sinθ2
sin 30o =½ sin r
½ = ½ sin r
Sin r = , atau r = 45o.
3. Interferensi
Interferensi adalah paduan dua gelombang atau lebih menjadi satu gelombang baru.
Jika kedua gelombang yang terpadu sefase, maka terjadi interferensi konstruktif (saling
menguatkan). Gelombang resultan memiliki amplitudo maksimum.
Jika kedua gelombang yang terpadu berlawanan fase, maka terjadi interferensi destruktif
(saling melemahkan). Gelombang resultan memiliki amplitudo nol. Setiap orang dengan
menggunakan sebuah baskom air dapat melihat bagaimana interferensi antara dua gelombang
permukaan air dapat menghasilkan pola-pola bervariasi yang dapat dilihat dengan jelas. Dua
orang yang bersenandung dengan nada-nada dasar yang frekuensinya berbeda sedikit akan
mendengar layangan (penguatan dan pelemahan bunyi) sebagai hasi interferensi.
Warna-warni pelangi menunjukkan bahwa sinar matahari adalah gabungan dari berbagai
macam warna dari spektrum kasat mata. Di lain fihak, warna pada gelombang sabun, lapisan
minyak, warna bulu burung merah, dan burung kalibri bukan disebabkan oleh pembiasan. Hal
ini terjadi karena interferensi konstruktif dan destruktif dari sinar yang dipantulkan oleh suatu
lapisan tipis. Adanya gejala interferensi ini bukti yang paling menyakinkan bahwa cahaya itu
adalah gelombang. Interferensi cahaya bisa terjadi jika ada dua atau lebih berkas sinar yang
bergabung. Jika cahayanya tidak berupa berkas sinar, maka interferensinya sulit diamati.
Interferensi cahaya sulit diamati karena dua alasan:
(1) Panjang gelombang cahaya sangat pendek, kira-kira 1% dari lebar rambut.
(2) Setiap sumber alamiah cahaya memancarkan gelombang cahaya yang fasenya sembarang
(random) sehingga interferensi yang terjadi hanya dalam waktu sangat singkat.
Jadi, interferensi cahaya tidaklah senyata seperti interferensi pada gelombang air atau
gelombang bunyi. Interferensi terjadi jika terpenuhi dua syarat berikut ini:
(1) Kedua gelombang cahaya harus koheren, dalam arti bahwa kedua gelombang cahaya
harus memiliki beda fase yang selalu tetap, oleh sebab itu keduanya harus memiliki frekuensi
yang sama.
(2) Kedua gelombang cahaya harus memiliki amplitude yang hampir sama.
Terjadi dan tidak terjadinya interferensi dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.3.

7. GEJALA GELOMBANG 7
Gambar 2.3. (a) tidak terjadi interferensi, (b) terjadi interferensi
Untuk menghasilkan pasangan sumber cahaya kohern sehingga dapat menghasilkan pola
interferensi adalah :
(1) sinari dua (atau lebih) celah sempit dengan cahaya yang berasal dari celah tunggal (satu
celah). Hal ini dilakukan oleh Thomas Young.
(2) dapatkan sumber-sumber kohern maya dari sebuah sumber cahaya dengan pemantulan
saja. Hal ini dilakukian oleh Fresnel. Hal ini juga terjadi pada pemantulan dan pembiasan
(pada interferensi lapisan tipis).
(3) Gunakan sinar laser sebagai penghasil sinar laser sebagai penghasil cahaya kohern.
Contoh soal interferensi :
Cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5000 A melewati celah ganda yang
terpisah pada jarak 2 mm. Jika jarak celah layar 1 meter, tentukanlah jarak terang pusat
dengan garis terang orde ketiga pada layar.
Penyelesaian:
Diketahui: d = 2 mm; l = 1 meter = 1 ´ 103 mm; λ = 5000 A = 5 ´ 10-4 mm; m = 3
Jika kedua gelombang cahaya dari sumber S1 dan S2 yang sampai pada layar berlawanan fase
(berbeda sudut fase 180°), maka pada layar akan terjadi interferensi minimum atau garis-
garis gelap. Untuk mendapatkan beda fase sebesar 180°, beda lintasan harus merupakan
kelipatan bilangan ganjil dari setengah panjang gelombang, yaitu
.......................................2.6
dengan m = 1, 2, 3, 4, …
Berdasarkan persamaan (2.6) dan (2.4) maka diperoleh interferensi minimum yang memnuhi
persamaan berikut.
= (m- ½ )λ 2.7

8. GEJALA GELOMBANG 8
4. Difraksi
Difraksi gelombang adalah peristiwa pembelokan gelombang ketika melewati celah sempit
atau 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. Lenturan gelombang yang
disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah
dinamakan difraksi gelombang.
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-lingkaran dengan celah tersebut sebagai
pusatnya.
Contoh Soal Difraksi pada Kisi :
Sebuah kisi memiliki 10.000 celah per cm. Pada kisi dilewatkan cahaya tegaklurus dengan
panjang gelombang l. Garis terang difraksi maksimum orde pertama membentuk sudut 30o
terhadap garis normal. Tentukanlah l.
Penyelesaian:
Diketahui: =10-4 cm, sin 30o = ½, m=1.
Ditanya : l = ….?
Jawab:
Berdasarkan hubungan d sinq = ml, diperoleh:
(10-4 cm)(1/2) = (1) λ
Jadi, λ=0,5 × 10-4 cm = 5000 Å

9. GEJALA GELOMBANG 9
5. Superposisi dua gelombang
Superposisi Dua Gelombang Apabila dua gelombang atau lebih merambat pada
medium yang sama. Maka, gelombang-gelombang tersebut akan datang di suatu titik pada
saat yang sama sehingga terjadilah superposisi gelombang. Artinya, simpangan gelombang-
gelombang tersebut di tiap titik dapat dijumlahkan sehingga akan menghasilkan sebuah
gelombang baru. Jika dua atau beberapa buah gelombang melewati sebuah medium maka
persamaan gelombang resultannya adalah jumlahan dari persamaan gelombang-gelombang
tersebut disebut sebagai superposisi gelombang. Hasil superposisi dua gelombang atau lebih
akan menghasilkan interferensi konstruktif (positif) atau interferensi destruktif (negatif).
y = y1 + y2
contoh soal :
Gelombang y1 = 2 sin p (8x - 100t) bersuperposisi dengan gelombang y2 = 2 sin p (8x +
100t).
Carilah:
a) persamaan simpangan hasil interferensi;
b) Amplitudo gelombang resultan.
Jawab :
a) y superposisi
y superposisi = y1 + y2
= 2 sin p (8x - 100t) + 2 sin p (8x + 100t)
= 2 sin (8px - 100pt) + 2 sin (8px + 100pt)
Dari persamaan trigonometri:
1 Sin (A + B) = Sin A Cos B + Cos A Sin B
1 Sin (A - B) = Sin A Cos B - Cos A Sin B

10. GEJALA GELOMBANG 10
Kita misalkan: A = 8px dan B = 100pt , maka:
y superposisi = 2 Sin (A - B) + 2 Sin (A + B)
y superposisi = 2 ( sin (A - B) + Sin (A + B) )
Superposisi dua gelombang
= 2 ( (Sin A Cos B - Cos A Sin B) + (Sin A Cos B + Cos A Sin B) )
= 2 ( Sin A Cos B - Cos A Sin B + Sin A Cos B + Cos A Sin B )
= 2 ( Sin A Cos B + Sin A Cos B - Cos A Sin B + Cos A Sin B)
= 2 ( 2 Sin A Cos B )
= 4 Sin A Cos B
= 4 Sin 8px Cos 100pt
Jadi persamaan gelombang superposisinya adalah:
y superposisi = 4 Sin 8px Cos 100pt

11. GEJALA GELOMBANG 11
6. Polarisasi cahaya atau polarisasi optik
Salah satu sifat cahaya yang bergerak secara osillasi dan
menuju arah tertentu. Karena cahaya termasuk gelombang
elektromagnetik, maka cahaya ini mempunyai medan listrik, E
dan juga merupakan medan magnet, H yang keduanya saling
beroscilasi dan saling tegak lurus satu sama lain, serta tegak
lurus terhadap arah rambatan (lihat gambar). Cahaya juga
dikategorikan sebagai gelombang transversal; yang berarti
bahwa cahaya merambat tegak lurus terhadap arah osilasinya.
Adapun syaratnya adalah bahwa gelombang tersebut
mempunyai arah osilasi tegak lurus terhadap bidang
rambatannya. Gelombang bunyi, berbeda dengan gelombang
cahaya, tidak dapat terpolarisasi sehingga dia bukan gelombang
transversal. Suatu cahaya dikatakan terpolarisasi apabila cahaya
itu bergerak merambat ke arah tertentu. Arah polarisasi
gelombang ini dicirikan oleh arah vektor bidang medan listrik
gelombang tersebut serta arah vektor bidang medan magnetnya.
Beberapa macam / jenis polarisasi: polarisasi linear,
polarisasi melingkar, polarisasi ellips. Gelombang dengan polarisasi melingkar dan polarisasi
ellips dapat diuraikan menjadi 2 gelombang dengan polarisasi tegak lurus. Polarisasi linear
terjadi ketika cahaya merambat hanya dengan satu arah yang tegak lurus terhadap arah
rambatan atau bidang medan listriknya.
Contoh Soal Polarisasi dengan Penyerapan Selektif :
Seberkas cahaya alamiah dilewatkan pada dua keping kaca polaroid yang arah polarisasi satu
sama lain membentuk sudut 60°. Jika intensitas cahaya alamiahnya 100 Wcm-2, tentukanlah
intensitas cahaya yang telah melewati cahaya polaroid itu.
Penyelesaian:
Dengan menggunakan persamaan (2.19) diperoleh
Jadi, intensitas cahaya yang dilewatkan 12,5 Wcm-2

12. GEJALA GELOMBANG 12
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Gelombang didefinisikan sebagai energi getaran yang merambat. Dalam kehidupan
sehari-hari banyak orang berfikir bahwa yang merambat dalam gelombang adalah
getarannya atau partikelnya, hal ini sedikit tidak benar karena yang merambat dalam
gelombang adalah energi yang dipunyai getaran tersebut.
2. Gejala Gelombang
Gejala gelombang dapat dibagi mengadi beberapa bagian adalah sebagai berukut :
1. Pemantulan gelombang, yaitu sudut pantul sama dengan sudut datang.
2. Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah muka gelombang ketika masuk dari
satu medium ke medium lainnya.
3. Interferensi gelombang adalah perpaduan atau superposisi gelombang ketika dua
gelombang atau lebih tiba di tempat yang sama pada saat yang sama.
4. Difraksi gelombang adalah peristiwa pembelokan gelombang ketika melewati celah
sempit atau penghalang
5. Superposisi Dua Gelombang adalah simpangan gelombang-gelombang tersebut di tiap
titik dapat dijumlahkan sehingga akan menghasilkan sebuah gelombang baru.
6. Polarisasi cahaya atau polarisasi optik adalah salah satu sifat cahaya yang bergerak
secara osillasi dan menuju arah tertentu.