Muka Gelombang S Prinsip Huygens S

A r 1 ∝ 9.57 yang memiliki konsekuenai 2 1 1 2 r r A A = 9.58 etelah membahas besaran-besaran gelombang, mari kita meningkat ke pambahasan yang berkaitan dengan fenomena-fenomena gelombang. Pada bagian ini kita akan mempelajari sifat pemantula gelombang apa saj asehingga sangat penting untuk dipahami. endefinisikan muka gelombang. Untuk mudahnya, kita lihat gelombang Secara formal muka gelom

9.8 Muka Gelombang S

n, pembiasan, dan superposisi gelombang. Fenomena ini merupakan cirri khas Mari kita awali dengan m yang merambat di permukaan air akibat dijatuhkan sebutir batu. Kalian amati pola yang bergerak secara radial keluar bukan? Bagaimana bentuk pola tersebut? Berbentuk lingkaran bukan? Nah, pola lingkaran yang diamati tersebut adalah contoh muka gelombang. muka gelombang muka gelombang Gambar 9.12 Muka gelombang air yang berbentuk lingkaran bang dapat didefinisikan sebagai Kumpulan titik-titik pada medium yang memiliki fase simpangan yang sama. Ingat, fase simpangan memenuhi o x t ϕ π π ϕ + − = 2 2 . T λ Jadi muka gelombang adalah kumpulan titik-titik yang memiliki ϕ yang sama. 371 372 sama tentu berada ada keliling lingkaran dengan pusat adalah titik tempat menjatuhkan batu. mber dari satu titik, m ber bunyi. menaik-turunkan pelat yang panjang, maka uka gelombang akan berbentuk garis datar. tegak lurus muka alah satu prinsip yang penting pada pembahasan tentang gelombang adalah prinsip Huygens. etiap titik pada muka gelombang berperan sebagai sumber gelombang titik yang baru. u dapat dipandang sebagai gabungan muka gelombang yang dihasilkan Gambar 9.13 Prinsip Huygens: a muka gelombang datar, dan b mula gelombang lingkaran atau bola. i Untuk gelombang air yang kita bahas di atas, titi-titik dengan fase yang p ii Untuk gelombang bunyi yang bersu uka gelombang adalah permukaan bola yang pusatnya berada pata lokasi sum iii Untuk gelombang air yang dihasilkan dengan m Satu sifat yang menarik adalah, arah perambatan gelombang selalu gelombang.

9.9 Prinsip Huygens S

Prinsip ini menyatakan bahwa S Muka gelombang bar sumber gelombang titik pada muka gelombang lama. 373 9.10 Pemantulan Gelombang Pemantulan adalah pembelokan arah rambat gelombang karena mengenai bidang batas medium yang berbeda. Gelombang pantul adalah gelombang yang berada pada medium yang sama dengan gelombang datang. Pada gelombang tali, pemantulan terjadi pada ujung tali, baik ujung tersebut diikatkan pada penyangga yang tetap atau dibiarkan bebas. Medium yang berada di seberang ujung tali adalah medium yang berbeda penyangga atau udara. Ketika gelombang sampai ke ujung tali gelombang tersebut mengalami pemantulan dan merambat dalam arah berlawanan. Gambar 9.14 a Pemantulan gelombang tali, b pemantulan gelombang permukaan air oleh dinding dan c pemantulan gelombang cahaya oleh logam. Gelombang air yang sedang merambat mengalami pemantulan ketika mengenai dinding penghalang. Gelombang cahaya yang datang dari udara dan mengenai permukaan kaca, sebagian akan masuk ke dalam kaca dan sebagian mengalami pemantulan. Gelombang cahaya yang jatuh pada cermin hampir semuanya mengalami pemantulan. Pertanyaan selanjutnya adalah bagaimanakah hubungan antara arah gelombang datar dan gelombang pantul? θ d θ p Arah normal Arah gelombang datang Arah gelombang pantul Bidang pantul θ d : sudut datang θ p : sudut pantul θ d θ p Arah normal Arah gelombang datang Arah gelombang pantul Bidang pantul θ d : sudut datang θ p : sudut pantul 374 Gambar 9.15 Sebelum me terlebih dahulu berkenalan dengan definisi berikut ini: a Arah norma Sudut datang Arah gelombang datar dan gelombang pantul nentukan hubungan tersebut, mari kita l, yaitu adalah arah yang tegak lurus bidang pantul. b d θ adalah sudut yang dibentuk oleh arah sinar datang dan arah normal c Sudut pantul p θ adalah sudut yang dibentuk oleh arah sinar pantul dan arah normal θ d θ p θ p θ d A B C D θ d θ p θ p θ d A B C D Gambar 9.16 Pembuktian hukum pemantulan Hukum pemantulan menyatakan bahwa sudut datang persis sama dengan sudut pantul, atau p d θ θ = 9.59 Hukum ini dapat dibuktikan dengan mudah menggunakan prinsip Huygens seperti berikut ini. Perhatikan Gbr. 9.16. i Lihat titik A dan B yang berada pada muka gelombang sinar datang. ii Titik A menyentuh bidang pantul sedangkan titik B belum. Titik B masik berjarak BC ke titik pantuk, yaitu titik C. iii Ketika titik B mencapai titik pantul C, titik A telah terpantul ke titik D. iv Selanjutnya, garis CD membentuk muka gelombang pantul. v Karena waktu yang diperlukan gelombang di titik A mencapai titik D sama dengan wakru yang diperlukan gelombang dari titik B mencapai titik C maka AD = BC. i Segitiga ADC dan ABC memiliki sudut siku-siku masing-masing pada titik D dan titik B. v Dengan demikian: Sudut BAC = sudut datang d θ Sudut DCA = sudut pantul p θ vii Dengan aturan trigonometri sederhana maka BC = AC sin d θ AD = AC sin p θ Karena AD = BC maka p d θ θ sin sin = atau p d θ θ = tang ama dengan sudut pantul. Contoh Berdasarkan Gbr 9.17, gambarkan berkas sinar pantul Jawab Kita mengambar sinar pantul oleh masing-masing bidang sedemikian sehingga sudut da s 375 120 o 30 o 120 o 30 o Gambar 9.17 Yang perlu kalian ingat adalah jumlah sudut sebuah segitiga adalah 180o Sudut datang adalah 60o Sudut pantul pada bidang pertama adalah ∠N1AC = 60o Sudut datang pada bidang kedua adalah ∠ACN2 376 ∠CAB + ∠ABC + ∠CAB + ∠ACB = 180o jumlah sudut segitiga ak ACB = 180o - ∠CAB + ∠ABC = 180o – 30o – 120o = 30o atau ∠ACN2 = 90o - ∠ACB = 90o – 30o = 60o an pada bidang kedua adalag 60o. ian sudut pantul pada bidang kedua juga 60o. Atau sudut yang dibentuk oleh sinar pantul dengan bidang kedua adalah 30o. r 9.18 Dari Gambar 9.17: ∠CAB = 30o M a ∠ ∠ACN2 + ∠ACB = 90o Jadi, sudut dat g Dengan demik , 120 o 30 o A B C N1 N2 60 o 30 o 120 o 30 o A B C N1 N2 60 o 30 o Gamba 377 9.11 Pembiasan Pembiasan terjadi karena gelombang memasuki medium yang berbeda dan kecepatan gelombang pada medium awal dan medium yang dimasuki berbeda. Jika arah datang gelombang tidak sejajar dengan garis normal maka pembiasan menyebabkan pembelokan arah rambat gelombang. Gelombang air yang melalui daerah yang lebih dangkal mengalami perubahan kecepatan, sehingga terjadi pembiasan. Cahaya yang bergerak dari udara ke air mengalami pembiasan arena perbedaan kecepatan cahaya di udara dan di air. air dan b gelombang cahaya gan antara arah gelombang datar dan arah isalkan kecepatan gelombang pada medium pertama adalah v1 dan kecepatan gelombang pada medium kedua adalah v2. Misalkan gelombang datang dari medium pertama ke medium kedua, maka hubungan antara sudut datang dan sudut bias memenuhi k Arah datang Gambar 9.19 a Pembiasan gelombang permukaan Pertanyaan berikutnya adalah bagaimana hubun gelombang bias? M 2 1 sin sin v v b d θ θ = 9.60 dengan d θ : sudut dating dan b θ : sudut bias Kita dapat membuktikan persamaan di atas dengan menggunakan prinsip Huygens. Perhatkan Gbr. 9.20. muka gelombang AB pada medium 1. Titik A menyentuh bidang batas sedangkan tik B belum menyentuh bidang batas. i Pada saat ∆t berikutnya, gelombang pada titik B menyentuh bidang batas pada titik C. i Perhatikan ti i Arah bias Arah bias datang Arah Arah datang Arah bias datang Arah Arah bias θ d θ b θ B 378 Gambar 9.20 Pembuktian hukum pembiasan Karena kecepatan gelombang di medium 1 adalah maka panjang Selama ∆t, gelombang pada titik A telah mencapai titik D di medium 2. Karena kecepatan gelombang dalam medium 2 adalah maka panjang 1 v t v BC ∆ = 1 . 2 v t v AD ∆ = 2 . iii Segitiga ABC dan ADC merukanan segitiga siku-siku dengan sudut siku-siku masing-masing pada titik B dan titik D. v Dengan mengamati sudut-susud yang dibentuk garis-garis pada Gambar 44.6 kita akan apatkan udut BAC = i d S d θ Sudut DCA = b θ v Dengan aturan trigonometri, kita dapatkan hubungan d AC BC θ sin = b AC AD θ sin = Pembagian ke dua persamaan di atas memberikan d b AC AC BC AD θ θ sin sin = d b t v t θ v θ sin sin 1 = ∆ 2 ∆ d b v v θ θ sin 1 sin 2 = atau d A C D θ b Medium 2 Kecepatan v 2 Medium 1 Kecepatan v 1 θ d θ b θ B Medium 1 Kecepatan v 1 d A C D θ b Medium 2 Kecepatan v 2 379 2 1 sin sin v v b d θ θ = Khusus untuk gelombang cahaya, kecepatan rambah gelombang dalam medium dengan indekas bias n adalah . Dengan demikian, hokum pembiasan untuk gelombang cahaya dapat ditulis n c v = 2 1 sin sin n c n c b d θ θ = atau b d n n θ θ sin sin 2 1 = 9.61 an alcohol air di bawah dan alcohol di atas. Modulus 9 9 hol. Massa jenis air dan alcohol masing-masing 10 kgm3 dan 7,9 10 kgm3. elombang udara merambat dalam alcohol dan mengenai bidang batas antara alcohol dan air ata g 45o. Tentukan am at gelombang dalam air dan dalam alkohol Sudut bias gelombang ketika memasuki air. awab a Kecepatan rambat gelomban g bunyi dalam fluida memenuhi yang merupakan ungkapan hukum Snell. Contoh Di dalam suatu tabung dimasukkan air d volum masing-masing zat cair tersebut adalah 2,0 × 10 Nm2 untuk air dan 1,0 × 10 Nm2 untuk alco 3 × 2 G dengan sudut d n a Kecepatan r b b J ρ v = B Kecepatan rambat bunyi dalam alkohol 2 9 1 10 9 , 7 10 , 1 × × = v = 1125 ms ecepatan rambat bunyi dalam air K 3 9 2 10 10 , 2 × = v = 1414 ms 380 berikan sudut datang, θ D = 45 o engan menggunakan hokum pemantulan b Di D 2 1 sin sin v v b d θ θ = atau 71 , 26 , 1 45 sin 1125 1414 sin sin = θ 1 2 × = × = o d b v v θ = 0,895 atau b θ = 63,5 o

9.12 Superposisi