GELOMBANG BUNYI menjauh, maka frekuensi terdengar lebih

B. GELOMBANG BUNYI menjauh, maka frekuensi terdengar lebih

n Jenis bunyi berdasarkan frekuensinya

rendah ( f p < f s ) .

1. Infrasonik; frekuensi < 20 Hz, dapat didengar – Jika sumber bunyi dan pendengar relatif diam, oleh jangkrik dan anjing.

f p = f s . Hz, dapat didengar oleh manusia.

maka freku-ensi terdengar sama ( )

2. Audiosonik; frekuensi antara 20 Hz-20.000

3. Ultrasonik; frekuensi > 20.000 Hz, dapat

´ f s didengar oleh lumba-lumba dan kelelawar.

v ± v s Bunyi dengan frekuensi teratur disebut nada,

v (+): pendengar mendekat sumber bunyi. tinggi rendahnya nada ditentukan oleh frekuensi

v s (+): sumber bunyi menjauh pendengar. bunyi.

n Cepat Rambat Bunyi

n Energi Bunyi dan Daya

– Cepat rambat bunyi dalam gas.

Energi Gelombang:

Berdasarkan Hukum Laplace: v = g

RT

E = mA w = 2 p mfA . .

R = konstanta gas umum = 8,31 x 10 3 J mol –1 K –1

T = suhu mutlak M = berat molekul (kg mol –1 )

Daya: E

= konstanta Laplace, bergantung jenis gas

– Cepat rambat bunyi dalam zat cair: B

n Intensitas Bunyi (Daya tiap satu-satuan luas)

E r = massa jenis zat cair, (kg m -3 )

B = modulus Bulk, (N m -2 )

A At . – Cepat rambat bunyi dalam zat padat:

EP v =

Untuk luasan bola: I =

ρ 2 4 p r E = modulus Young zat padat, (N m -2 )

Taraf intensitas bunyi adalah tingkat/derajat r = masa jenis zat padat, (kg m -3 )

kebisingan bunyi. Batas kebisingan bagi telinga manusia: 10 -12 watt.m -2 sampai 1 watt.m -2 .

Taraf Intensitas Bunyi diberikan:

n Kuat Medan Listrik dan Kuat Medan Magnetik

I Persamaan medan listrik dan magnetik masing- TI = 10log

(desi Bell atau dB)

I 0 masing:

Perbedaan taraf intensitas bunyi terjadi karena

E = E maks cos( kx - w t ) perbedaan jarak.

B = B maks cos( kx - w t ) Sumber bunyi

I 2 Maka akan diperoleh hubungan:

TI 2 = TI 1 + 10log

makin jauh TI

TI n = TI 1 + 10log n

semakin kecil E maks = amplitudo medan listrik , (N/C) TI 2

B maks = amplitudo medan magnetik, (Wb/m 2 ) C = laju gelombang elektromagnetik dalam vakum

Taraf intensitas bunyi n kali sumber Þ makin banyak makin besar.

n Intensitas (laju energi tiap luasan) Gelombang

TI 1 : taraf intensitas 1 sumber bunyi

Elektromagnetik

TI n : taraf intensitas n kali sumber bunyi Intensitas gelombang elektromagnetik (laju energi per m 2 ) disebut juga Poynting (lambang S), yang

C. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

nilai rata-ratanya:

Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam

E m cB . 2 vakum memenuhi hubungan:

n Rapat Energi Rata-rata

m o = permeabilitas vakum (4 p x 10 -7 Wb/A.m) S

e = permitivitas vakum (8,85 x 10 -12 C 2 /N.m o 2 )

n Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik

c = laju GEM dalam vakum Berdasarkan hasil percobaan H.R.Hertz, gelom- bang elektromagnetik memiliki sifat-sifat sebagai

D. OPTIK FISIS

berikut. – Merupakan gelombang transversal.

n Warna Cahaya

– Dapat merambat dalam ruang hampa. – Cahaya polikromatik: cahaya yang dapat – Dapat mengalami refleksi, refraksi, difraksi.

terurai menjadi beberapa macam warna. – Dapat mengalami interferensi.

– Cahaya monokromatik: hanya terdiri dari satu – Dapat mengalami polarisasi.

warna.

– Tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun – 1 warna: memiliki satu kisaran panjang magnet.

gelombang.

n Spektrum Gelombang Elektromagnetik

n Dispersi Sinar Putih

Urutan spektrum gelombang elektromagnetik – Dispersi adalah penguraian cahaya menjadi mulai dari frekuensi terkecil ke frekuensi terbesar:

komponen-komponen warna dasarnya. – Sinar putih dapat terurai menjadi beberapa

a gelombang radio warna. Penguraian sinar putih dapat

a gelombang televisi

merah

menggunakan prisma. Dari percobaan

– frekuensi

a gelombang radar

didapat deviasi minimum berurutan dari kecil

jingga

membesar

a sinar inframerah

ke besar: merah - jingga - kuning - hijau - biru

kuning

– panjang

- nila - ungu.

a cahaya tampak

– Sudut dispersi ( j) adalah beda sudut deviasi

a sinar ultraviolet

biru

minimum ungu dengan sudut deviasi

a sinar X

nila ungu

minimum merah.

a sinar gamma

Untuk sudut yang relatif kecil maka berlaku

n u = indeks bias sinar ungu

n Difraksi pada Kisi (Celah Banyak)

n m = indeks bias sinar merah b = sudut prisma

Jika N menyatakan banyaknya garis (celah) per D u = deviasi minimum ungu

satuan panjang dan d adalah jarak antar kisi,

D m = deviasi minimum merah maka:

n Percobaan Interferensi Thomas Young

Dengan membangkitkan sumber sinar koheren N dengan meng-gunakan celah ganda. Hasil

– Interferensi maksimum (terang) terjadi: perpaduan (interferensi) berkas sinar adalah pola

d sin q = m . garis gelap terang pada layar.

m = 0, 1, 2, ... – Interferensi minimum terjadi jika: æ

d sin q = ç ç m -÷ ö÷ l çè

terang pusat

m = 1, 2, 3, ... Untuk sudut yang relatif kecil maka berlaku pendekatan:

– Interferensi maksimum (terang) terjadi:

sin q @ n = tan q – Interferensi minimum (gelap) terjadi:

d sin q = m . l

d sin q = ç ç m -÷ ö÷ l

1 n Jarak Terang/Gelap Berurutan

l m = 1, 2, 3, ....

D=´ L

dengan:

n Perhitungan Difraksi pada Daya Urai Suatu Lensa

d : jarak antar celah q : sudut antara terang pusat dengan terang ke-n λ : panjang gelombang cahaya

Untuk sudut yang relatif kecil maka berlaku pendekatan:

q m = sudut pemisah (sudut resolusi minimum)

y sin q @ n = tan q Agar dua benda titik masih dapat dipisahkan

secara tepat berlaku:

y n = jarak antara terang pusat dengan terang ke- n l

1,22 L = jarak antara celah dan layar

sin

q= m

n Difraksi Celah Tunggal

sangat kecil, maka berlaku Difraksi celah tunggal terjadi jika cahaya dirintangi

Karena sudut q m

oleh celah yang sempit. d sin q

, sehingga persamaan – Interferensi maksimum terjadi jika:

l . L q m . L = d m = 1,22

D – Interferensi minimum terjadi jika:

m = 1, 2, 3, ...

d sin q = m . l

m = 1, 2, 3, ... dengan d = lebar celah.

n Interferensi pada Lapisan Tipis

– 2 Interferensi maksimum: i p =

n 1 = indeks bias medium 1 n 2 = indeks bias medium 2

Interferensi minimum:

n Polarisasi Karena Pembiasan Ganda

2 nd cos r = m l

Polarisasi yang terjadi jika sinar dilewatkan pada

m = 0, 1, 2, ...

sebuah bahan yang an-isotropik (arah perjalanan

n = indeks bias lapisan

cahaya di setiap titik di dalam bahan tersebut

tipis

tidak sama).

n Cincin Newton

– Interferensi maksimum (lingkaran terang) terjadi jika

2 1 nr . t = ( m - ). . l R

2 n Polarisasi Karena Penyerapan Selektif

m = 1, 2, 3, ... – Proses ini menggunakan dua lensa, pola- r t = jari-jari lingkaran terang ke-m risator, dan analisator. n = indeks bias medium

– Mula-mula cahaya dilewatkan polarisator – Interferensi minimum (lingkaran gelap)

sehingga terpolarisasi. Untuk melihat bahwa terjadi jika:

cahaya tersebut terpolarisasi maka digunakan

nr 2 .

g = m .. l R

keping yang sama sebagai analisator. Dengan memutar analisator pada sumbu antara kedua

m = 0, 1, 2, 3, .... keping dapat teramati penurunan intensitas r g = jari-jari lingkaran gelap ke-m karena telah terjadi penyerapan.

n = indeks bias medium

E. POLARISASI CAHAYA

I = I 0 cos 2 q

2 – Polarisasi adalah proses penyerapan sebagian

I= intensitas cahaya setelah arah getar gelombang transversal.

melalui analisator – Akibat polarisasi, cahaya merambat dengan arah

I 0 = intensitas cahaya setelah getar tertentu saja, sedang arah getar lain terserap melalui polarisator q= sudut antara analisator dan

atau terkurangi. polarisator

n Polarisasi Karena Pemantulan n Polarisasi Karena Hamburan

Polarisasi juga dapat terjadi ketika cahaya tak terpolarisasi dilewatkan pada bahan, kemudian cahaya tersebut dihamburkan.

Sudut sinar datang yang menyebabkan cahaya

terpolarisasi seperti pada gambar adalah 57 °. – a dan c: cahaya terpolarisasi sebagian

n Polarisasi Karena Pembiasan dan Pemantulan

– b: cahaya terpolarisasi seluruhnya

– Polarisasi dapat terjadi antara sudut sinar bias

Contoh: cahaya matahari dihamburkan oleh dan sinar pantul siku-siku = 90 °.

molekul-molekul di atmosfer, hingga langit – Sudut datang yang menjadi sinar ini

terlihat biru, karena cahaya biru paling banyak terpolarisasi disebut sudut Brewster (i ).

dihamburkan.