Pemantulan gelombang
9.1 Pemantulan gelombang
Kita mulai dengan mempejari fenomena pemantulan. 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 (Gambar 9.1(A)). 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.
Gelombang air yang sedang merambat mengalami pemantulan ketika mengenai dinding penghalang (Gambar 9.1(B)). Gelombang cahaya yang datang dari udara dan mengenai permukaan kaca, sebagian akan masuk ke dalam kaca dan sebagian mengalami pemantulan (Gambar 9.1(C)). Gelombang cahaya yang jatuh pada cermin hampir semuanya mengalami Gelombang air yang sedang merambat mengalami pemantulan ketika mengenai dinding penghalang (Gambar 9.1(B)). Gelombang cahaya yang datang dari udara dan mengenai permukaan kaca, sebagian akan masuk ke dalam kaca dan sebagian mengalami pemantulan (Gambar 9.1(C)). Gelombang cahaya yang jatuh pada cermin hampir semuanya mengalami
(A) (b)
(a)
(B)
(C)
Gambar 9.1 Contoh peristiwa pemantulan gelombang. (A) Pemantulan gelombang tali: (a) pemantulan pasa ujung tetap dan (b) pemantulan pada ujung bebas. (B) pemantulan gelombang permukaan air oleh dinding. (C) pemantulan gelombang cahaya oleh logam.
Sebelum menentukan hubungan tersebut, mari kita terlebih dahulu berkenalan dengan definisi besaran-besaran yang terkait dengan peristiwa pemantulan. Besaran-besaran tersebut diilustrasikan pada Gambar 9.2:
a) Arah normal, yaitu adalah arah yang tegak lurus bidang pantul.
b) Sudut datang ( d ) adalah sudut yang dibentuk oleh arah sinar datang dan arah normal
c) Sudut pantul ( p ) adalah sudut yang dibentuk oleh arah sinar pantul dan arah normal
Hukum pemantulan menyatakan bahwa sudut datang persis sama dengan sudut pantul, atau
d p (9.1)
Garis normal bidang pantul
Gelombang datang
Gelombang pantul
Bidang pantul
Gambar 9.2 Arah gelombang datang dan gelombang pantul
Pembuktian hukum pemantulan (dapat dilewati ). Untuk membuktikan hokum pemantulan, mari kita perhatikan Gambar 9.3 Gelombang yang dipantulkan berupa gelombang bidang.
a) Pada saat t 1 (gambar atas), baru bagian bawah gelombang yang menyentuh bidang pantul. Bagian atas masih belum mencapai bidang pantul.
b) Pada saat t 2 (gambar tengah), bagian atas gelombang telah menyentuh bidang pantul sedangkan bagian bawah sudah dipantulkan.
Gelombang datang
Gelombang pantul
Gambar 9.3 Pembuktian hukum pemantulan. Dari atas ke bawah adalah perambatan gelombang saat t 1 ,t 2 , dan t 3 . Pada saat t 1 , berkas cahaya ujung bawah tepat mencapai bidang batas sedangkan berkas cahaya ujung atas belum mencapai bidang batas. Pada saat t 2 , berkas cahaya ujung atas baru sampai bidang batas sedangkan berkas cahaya ujung bawah sudah dipantulkan. Pada saat t 3 kedua berkas cahaya sudah dipantulkan. Pembuktian dilakukan hanya dengan menggunakan aturan geometri sederhana.
c. Pada saat t 3 (gambar bawah), bagian atas dan bawah gelombang sudah meninggalkan bidang pantul dan menjadi gelombang pantul. Mari kita perhatikan gambar tengah. Perhatika titik A, B, C, dan D. Waktu yang diperlukan gelombang merambat dari titik A ke titik D persis sama dengan waktu yang diperlukan gelombang merambat dari ririk B ke titik C. Dengan demikian kita dapatkan panjang AD = BC. Segitiga ADC dan ABC adalah segitiga siku-siku dengan sudut siku-siku berada di titik D dan titik B. Dengan demikian
sudut BAC = sudut datang d
sudut DCA = sudut pantul p Dengan aturan trigonometri sederhana maka
BC = AC sin d
AD = AC sin p . Selanjutnya, karena AD = BC maka
sin d sin p ,
yang menghasilkan d p .