Perhatikan dua buah gelombang pulsa A dan B pada tali yang
Bahan Ajar Fisika Dasar
SIFAT UMUM GELOMBANG
Kita telah mempelajari berbagai gejala gelombang , mulai dari gelombang
harmonik pada tali yang disebabkan oleh usikan yang berulang, gelombang bunyi
dan gelombang elektromagnetik. Semua gelombang tersebut mempunyai kesamaaan
dalam sifat umumnya, yaitu dapat bersuperposisi.
A. Prinsip Superposisi
Perhatikan dua buah gelombang pulsa A dan B pada tali yang
bergerak dalam arah yang berlawanan seperti gambar 1 (a). Saat kedua pulsa
itu bertemu, apa yang terjadi ?.
Dan begaimana keadaannya setelah
keduanya bertemu ?
B
A
a. Dua buah pulsa A dan B bergerak dalam arah berlawanan
A+B
b. Saat kedua pulsa bertemu
B
A
c. Keadaaan setelah kedua pulsa bertemu
Gambar 1. Superposisi 2 buah pulsa dalam arah berlawanan
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
1
Pada saat kedua pulsa bertemu , simpangan total setiap titik pada tali
merupakan penjumlahan simpangan yang disebabkan kedua pulsa (b) . Dan
pada saat sete-lah kedua pulsa bertemu kedua pulsa meneruskan
rambatannya masing-masing tanpa ada perubahan bentuk (c). Dapat
disimpulkan bahwa :
1. Superposisi gelombang adalah proses penjumlahan vektor gangguan pada
suatu titik dalam medium yang disebabkan oleh dua atau lebih gelombang
pada posisi dan waktu yang sama
2. Prinsip superposisi gelombang :
a. resultan gangguan disetiap titik dalam medium merupakan jumlah
aljabar dari gangguan yang ditimbulkan oleh masing-masing gelombang
yang membentuknya
b. setelah
terjadi superposisi, masing-masing gelombang meneruskan
peram- batannya, seakan-akan
pertemuan antar gelombang yang
menyebabkan superposisi tidak pernah terjadi.
c. Prinsip superposisi berlaku umum untuk semua macam gelombang
selama gangguan yang disebabkan oleh gelombang itu tidak terlalu besar
atau selama reaksi medium terhadap gangguan adalan linier.
d. Gejala-gejala yang terkait kepada superposisi gelombang adalah ;
peristiwa interferensi gelombang , gelombang stasioner, pelayangan
gelombang, resonansi gelombang, polarisasi gelombang, pemantulan dan
pembiasan gelombang.
Cara mencari persamaaan gelombang resultan dari superposisi 2 gelombang
atau lebih dapat dilakukan secara aljabar ,atau secara fasor.
B. Interferensi Gelombang
Yang dimaksud dengan interferensi gelombang adalah superposisi dua
gelombang atau lebih yang berfrekwensi sama . Agar gejala interferensi
dapat di amati /dirasakan, gelombang yang berinterferensi tersebut haruslah
memenuhi syarat koherensi, yaitu ;
1. berferekwensi sama ( untuk gelombang cahaya dipakai sinar monokromatik)
2. mempunyai hubungan fase tertentu ( beda fase tetap)
Untuk memenuhi syarat kokerensi tersebut, pada gelombang cahaya dapat
dipenuhi dengan cara :
1. memakai sumber cahaya koheren secara langsung ( contoh sinar laser )
2. memakai sumber cahaya sekunder seperti
a. memakai celah /kisi (contoh percobaaan Young )
b. memakai cermin sudut hampir 1800 (contoh percobaan Fresnel)
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
2
c. menggunakan cara pembagian amplitudo (contoh percobaaan pada selaput
tipis dan interferometer Michelson
d. menggunakan lensa plankonvek yang lemah dan kaca planparalel ( contoh
percobaaan cincin Newton)
1. Mencari Persamaaan Gelombang Hasil Interferansi Dengan Cara Aljabar
Misalkan ada 2 buah gelombang harmonik yang berfrekwensi sama
melalui titik x pada saat bersamaaan yaitu :
y1 A1 sin(kx t 01)
Bila :
dan
dan
(kx 01) 1
y2 A2 sin(kx t 02 )
(kx 02 ) 2
Kedua gelombang yang berinterferensi ditulis menjadi :
dan
y1 A1 sin(1 t )
y2 A2 sin( 2 t )
Persamaaan gelombang resultan (yR) memenuhi persamaaan :
y R y1 y2
= A1 sin(1 t ) + A2 sin( 2 t )
= A1 (sin 1 cos t cos 1 sin t ) + A2 (sin 2 cos t cos 2 sin t )
= ( A1 sin 1 A2 sin 2 ) cos t ( A1 cos 1 A2 cos 2 ) sin t )
Misalkan
( A1 sin 1 A2 sin 2 ) AR sin R ………….…………(3-1)
( A1 cos 1 A2 cos 2 ) AR cos R …….………………..(3-2)
Bila kedua persamaaan ini di kuadratkan dan di jumlahkan diperoleh :
A1 A2 2 A1 A2 cos( 2 1 ) AR
2
2
2
Suku interferensi ; ditentukan oleh beda fase (δ) =(α2-α1) =(φ02-φ01)
atau AR
A1 A2 2 A1 A2 cos( 2 1 ) ……………(3-3)
R tg 1
AR sin R
A sin 1 A2 sin 2
………(3-4)
tg 1 1
AR cos R
A1 cos 1 A2 cos 2
2
2
dan simpangan gelombang resultan menjadi :
yR AR sin R cos t + AR cos R sin t
yR AR sin( Rt ) ……………………………………………….(3-5)
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
3
2. Mencari Persamaaan Gelombang Hasil Interferansi Dengan Cara Fasor
Fasor diartikan sebagai vektor yang berputar pada pangkalnya
de-ngan kecepatan sudut ω bergerak
berlawanan dengan arah
perputaran jarum jam. Panjang vektor menyatakan besarnya ampiltudo
gelombang, dan arahnya ditentukan oleh sudut fasa, terutama tetapan
fasa.
Misalkan kita mempunyai 2 gelombang yang simpangannya setiap
saat memenuhi persamaaan
y1 A1 sin 1 A1 1 A1 1
y2 A2 sin 2 A2 2 A2 2
Y
y1 A1 sin(t 1 ) ditulis
y2 A2 sin(t 2 ) ditulis
Y
Y2
Y1
α1
α2
ωt
ωt
X
X
Gambar 2. Diagram Fasor Gelombang y1 dan y2 Secara Terpisah
Fasor gelombang resultan
diagramnya adalah :
adalah yR y1 y2 AR R ,
yang diperoleh
AR
A2
αR
A1
α2
α1
ωt
Gambar 3. Diagram Fasor Y1 + Y2
3. Interferensi Konstruktif dan Destruktif
Dari persamaaan (3-3) ; 2 1 = beda fasa kedua gelombang
yang bersuperposisi sehingga :
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
4
(2 1 ) (kx 02 ) (kx 01) (02 01) …………...…..(3-6)
Pada interferensi cahaya, bila jarak pola inter ferensi ke sumber tidak sama
(X1 tidak sama dengan X2), tetapi tetapan fasa awal sama (φ02=φ01)
memenuhi persamaaan :
k ( x2 x1 )
2
( x2 x1 ) =
2
(x) …………..………....(3-7)
a. Bila kedua gelombang sefasa ; 0,2 ,4 ,6 ,.............. maka
amplitudo resultan (AR) adalah maksimum (terjadi interferensi
konstruktif = saling memperkuat), diperoleh ;
2
(x) = 0,2 ,4 ,6 ,.............. sehingga
1
x 0,1,2,3,.........( ) 2n( ) ………….…….. (3-8)
2
dengan n = 0,1,2,3,.........
Gambar 4. Interferensi Konstruktif
b Bila kedua gelombang berlawanan fasa ; ,3 ,5 ,7 ,..............
maka amplitudo resultan (AR) adalah minimum (terjadi interferensi
destruktif = saling memperlemah), diperoleh :
2
(x) = ,3 ,5 ,7 ,.............. sehingga
1 3 5
1
x , , ,.........( ) (2n 1)( ) ……………(3-9)
2 2 2
2
dengan n = 1,2,3,.........
Gambar 5 . Interferensi Destruktif
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
5
4. Interferensi Dengan Menggunakan 2 Celah/ Sumber Cahaya
Cara yang umum dilakukan untuk memperoleh pola interferensi gelombang
cahaya adalah dengan menggunakan sumber cahaya sekunder yang berasal dari
satu sumber cahaya. Untuk itu Young menggunakan 2 buah celah
sempit sebagai sumber cahaya sekunder, dan Fresnel menggunakan 2 buah
cermin datar yang saling membentuk sundut hampir 1800
Q
X1
A
Y
X2
θ
O
d
P
B
C
Layar
ΔX
l
Gambar 4. Interferensi Young (menggunakan 2 Celah)
Perhatikan ΔOPQ ; sin
y
x
dan untuk ΔABC ; sin
sehingga ;
l
d
yd
……………………..…….…( 3-10)
x
l
Untuk interferensi konstruktif berdasarkan persamaaan (3-8) dan 3-10) diperoleh :
nl
1
yd
y kn
………………...……. (3-11)
2n sehingga
d
2
l
n = 0, 1, 2, 3, …………
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
6
Sumber
Cahaya
Layar
2 buah
Cermin
Datar
Gambar 5. Interferensi Fresnel (menggunakan 2 Buah Cermin Datar)
n
ykn = jarak garis interferensi maksimum ke n dari garis interferensi maksimum pusat
untuk interferensi destruktif berdasarkan persamaaan (3-9) dan (3-10) diperoleh :
yd
1
(2n 1)l
……….……..(3-12)
(2n 1) sehingga y dn
l
2
2d
n = 1, 2, 3, 4, ………..
ydn = jarak garis interferensi minimum ke n dari garis interferensi maksimum
pusat
Bila jarak antara 2 garis interferensi maksimum terdekat = jarak antara 2 garis
interferensi minimum terdekat misalkan p, maka :
p ykn yk ( n 1)
nl (n 1)l l
pd
sehingga
………………(3-13)
d
d
d
l
p= jarak antara dua garis terang terdekat atau jarak antara dua garis gelap terdekat
d = lebar celah
l = jarak celah ke layar
5. Interferensi Pada Selaput Tipis
Kita mungkin sering menjumpai timbulnya warna-warna pada gelembung air sabun, lapisan minyak diatas air, atau balon mainan anak anak.
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
7
Fenomena yang teramati tersebut tidak lain adalah gejala interferensi sinar
polikromatik dari matahari akibat adanya warna-warna komplemen paduan
dari beberapa warna. Jika yang berinterferensi adalah sinar monokromatik,
yang akan timbul adalah gejala terang dan gelap secara berurutan. Pada
gambar 6 diperlihatkan sinar monokromatik AB menembus selaput tipis
yang bening berupa planparalel setebal d
F
A
G
H
E
i
i
B
d
i
D
r
C
Gambar 6. Interferensi Pada Selaput Tipis
Misalkan indek bias selaput adalah n , Sinar pada B sebagian dipantulkan ke
G dan sebagian lagi dibiaskan ke C. di C sinar sebagian dibiaskan dan
sebagian lagi dipantulkan ke D. Di D sinar sebagian di pantulkan dan
sebagian lagi di biaskan ke H . Dinar B dan D dibiaskan oleh lensa positif
dan berinterferensi di F. Lensa GH biasanya lensa mata, dan F retina mata.
Bila selaput tipis yang berupa zat bening tersebut (d) terlalu tebal, maka sinar
–sinar yang sampai di F tidak koheren karena berasal dari kuantum yang
berbeda sehingga tidak terjadi interferensi .
Hasil interferensi di F ditentukan oleh :
1. Selisih lintasan (ΔS) = BE
2. Beda lintasan optik didalam selaput tipis dengan di udara= nsx (BC +CD)-nud.BE
S nsl ( BC CD) nud BE
d
) (1) BD sin i
cos r
2nd
2(tgr ) sin i
=
cos r
2nd 2d sin r
=
x(n sin r )
cos r
cos r
= n( 2
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
8
2nd 2nd sin 2 r
cos r
cos r
2nd
=
(1 sin 2 r )
cos r
=
S = 2nd cos r ………………………………(3-14)
Sinar sampai di B terjadi penantulan oleh selaput tipis (medium rapat) maka
terjadi loncatan fasa ½ λ. Sedangkan pemantulan di C oleh udara (medium
renggang ) tidak terjadi loncatan fasa. Bila lintasan BCDHF =S2 dan lintasan
BGF = S1 berarti S2 = S2 dan S1 = S1 +1/2 λ
a. Syarat terjadinya interferensi maksimum (garis terang di F ) :
1
S (2m)
2
1
1
S2 ( S1 ) (2m)
2
2
1
1
( S2 S1 ) (2m)
2
2
1
1
2nd cos r (2m)
2
2
1
…………..(3-15)
2nd cos r (2m 1) dengan m = 0, 1, 2, 3, …….
2
b. Syarat terjadinya interferensi minimum (garis gelap di F ) :
1
S (2m 1)
2
1
1
S2 ( S1 ) (2m 1)
2
2
1
1
( S2 S1 ) (2m 1)
2
2
1
1
2nd cos r (2m 1)
2
2
1
2nd cos r (2m 2) ; (2m 2) = bilangan genab , ditulis 2m saja
2
sehingga
1
2nd cos r (2m) dengan m = 0, 1, 2, 3, …….
2
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
9
…………..(3-16)
6. Cincin Newton
Sebuah lensa plankonvek yang sangat lemah (jari-jarinya besar)
diletakkan diatas sebuah kaca planparalel. Jika terhadap lensa dijatuhkan
sinar monokroma-tik, maka ditengah-tengah lensa pada bagian yang
bersentuhan dengan kaca planparalel
terlihat bidang lingkaran gelap
dikelilingi oleh cincin-cincin terang-gelap yang disebabkan oleh interferensi
sinar tersebut, dinamakan cincin Newton seperti pada gambar berikut ini
E
R
Sinar
monokromatik
C
A
D
B
Gambar 7. Cincin Newton
Pemantulan di A tidak terjadi loncatan fase, sedangkan pemantulan di B terjadi
loncatan fase ½ λ. Jika A terletak pada cincin, maka terjadi :
a. Interferensi maksimum (lingkaran terang)
Lingkaran terang I terjadi bila
S
1
1
2AB ; diperoleh AB
4
2
2
AC CDxCE
r t 12 ( 1 )(2R 1 ) ; karena 2R >> 1 maka (2R 1 ) ditulis 2R
4
4
4
4
saja, maka :
rt 12
r t 12 ( 1 )(2R) diperoleh
…………….(3-17)
1
4
(1 ) R
2
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
10
Lingkaran terang II terjadi bila ;
S 2
1
2 AB 2
2
3
analog dengan pers. (3-17)
4
rt 22
…………….(3-18)
1
(2 ) R
2
; diperoleh AB
diperoleh
analog, lingkaran terang ke n
rt n2
(n
1
)R
2
(rt)n = jari-jari cincin terang yang ke n
n = cincin ke ( 1, 2, 3, 4, ……………………
λ = panjang gelombang sinar
R = jari-jari kelengkungan lensa
b. Interferensi minimum (lingkaran gelap) ;
Lingkaran gelap I terjadi bila :
3
S
2
1
3
1
2 AB ; diperoleh AB
2
2
2
rg 12
1
2
rg 1 ( )(2R) diperoleh
…………..…….(3-17)
(1) R
2
Lingkaran gelap II terjadi bila :
rg 2
1
5
…………………(3-18)
2 AB diperoleh
( 2) R
2
2
2
r
2
Analog lingkaran gelap ke n ;
g
n
( n) R
……..………..(3-19)
(rg)n = jari-jari cincin gelap ke n ( n = 1, 2, 3, 4, ………………dst)
C. Gelombang Stasioner (Gelombang Diam )
Gelombang stasionel terjadi akibat superposisi antara 2 gelombang yang
mempunyai frekwensi dan panjang gelombang sama dalam arah berlawanan.
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
11
1. Gelombang Stasioner Akibat Pemantulan Pada Ujung Tetap
Perhatikan gambar 8. Seutas tali yang diikatkan dengan erat pada
ujung Q diberi getaran di O, sehingga getaran merambat kekanan sampai pada
ujung Q. dan terjadi pemantulan. Ujung tetap yang dimaksud adalah ujung tali
yang diikat
x
y1
y2
O
P
Q
l
Gambar 8. Pemantulan Pada Ujung Tetap
kan erat pada dinding.
Ternyata pemantulan pada ujung tetap terjadi
0
pembalikan fase sebesar 180 . Misalkan gelombang menjalar kekanan dengan
kelajuan v , setalah memantul di Q sampai di titik P. Berarti bila titik O
telah bergetar selama t detik, maka :
a. gelombang datang di P telah bergetar selama ; to top
lx
; sehingga
v
persamaaan gelombang datang di titik p memenuhi :
2
2 l x
t p A sin
t
………….……..(3-20)
T
T
v
lx
b. gelombang pantul di P telah bergetar selama ; to toqp
; dan
v
persama-an gelombang pantul di P ditulis sebagai :
y1 A sin
2
2 l x
0
t p A sin
t
180
T
T
v
dengan menggunakan sifat trigonometri sin (α+1800)=-sin α, diperoleh :
y2 A sin
2 l x
…………………..(3-21)
t
T
v
c. gelombang stasioner yang dihasilkan di titik p memenuhi persamaaan :
y2 A sin
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
12
2 l x
2 l x
t
- A sin
t
T
T
v
v
lx
lx
2
2
= Asin
yR
(t
) sin
(t
)
T
v
T
v
dengan menggunakan dalil trigonometri diperoleh :
x
t l
yR 2 A sin 2 ( ) cos 2 ( ) …..………..(3-22)
T
(AR)= Amplitudo gelombang stasioner pada ujung tetap
yR y1 y2 A sin
d. syarat terjadinya simpul untuk gelombang stasioner dengan pemantulan
x
pada ujung tetap adalah ; nilai
dari persamaaan
sin 2 ( )
x
AR 2 A sin 2 ( ) =0 berarti besarnya sudut ;
x
2 ( ) = 0, π , 2π, ……………..nπ sehingga :
1
x n dengan n = 0, 1, 2, 3, ……………(3-23)
2
e. syarat terjadinya perut untuk gelombang stasioner dengan pemantulan
x
dari persamaaan
pada ujung tetap adalah ; nilai
sin 2 ( )
x
AR 2 A sin 2 ( ) =1 berarti besarnya sudut ;
x
3 5
sehingga :
2 ( ) =
, , ,..............(2n 1)
2
2 2 2
1
x (2n 1) dengan n = 0, 1, 2, 3, …………….(3-24)
4
2. Gelombang Stasioner akibat Pemantulan pada Ujung Bebas
Pemantulan pada ujung bebas, ujung tali tidak diikatkan pada tiang,
tetapi dapat bergerak dengan bebas keatas dan kebawah seperti pada gambar
X
Y1
y
O
P
Gambar 9. Pemantulan Pada Ujung Bebas
l
Gambar 9. Pemantulan Pada Ujung Bebas
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
13
Q
Pemantulan pada ujung bebas tidak terjadi bembalikan fase sehingga persamaan
gelombang datang dan persamaaan gelombang pantul di P adalah :
y1 A sin
2 l x
t
T
v
dan
y2 A sin
2 l x
t
T
v
gelombang stasioner yang dihasilkan di titik p memenuhi persamaaan :
2 l x
2 l x
t
t
+ A sin
T
T
v
v
lx
lx
2
2
yR = Asin
(t
) sin
(t
)
T
v
T
v
dengan menggunakan dalil trigonometri diperoleh :
yR y1 y2 A sin
x
t l
yR 2 A cos 2 ( ) sin 2 ( ) …..………..(3-25)
T
(AR)= Amplitudo gelombang stasioner pada ujung bebas
syarat terjadinya simpul untuk gelombang stasioner dengan pemantulan pada
x
x
ujung bebas adalah ; nilai cos 2 ( ) dari persamaaan AR 2 A cos 2 ( ) =0
berarti besarnya sudut ;
x
3 5
sehingga :
, , ,..............(2n 1)
2 ( ) =
2 2 2
2
1
x (2n 1) dengan n = 0, 1, 2, 3, …………….(3-26)
4
syarat terjadinya perut untuk gelombang stasioner dengan pemantulan pada
x
x
ujung tetap adalah ; nilai cos 2 ( ) dari persamaaan AR 2 A cos 2 ( ) =1
berarti besarnya sudut ;
x
2 ( ) = 0, π , 2π, ……………..nπ sehingga :
1
x n dengan n = 0, 1, 2, 3, … ….…………(3-27)
2
D. Perlayangan Gelombang
Superposisi 2 buah gelombang yang frekwensinya berlainan akan
dihasil-kan suatu gelombang resultan yang bentuknya berubah terus dengan
waktu . Pada gambar 10a. diperlihatkan dua buah gelombang yang
frekwensi dan panjang gelombangnya jauh berbeda di superposisikan. Hasil
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
14
superposisi pada gambar 10.b bukanlah fungsi sinus, bentuknya tergantung
pada hubungan fasa antara kedua gelombang
a. Dua buah gelombang yang frekwensinya jauh berbeda
b. Hasil superposisi 2 buah gelombang yang frekwensinya jauh berbeda
Gambar 10. Superposisi 2 buah gelombang yang frekwensinya jauh berbeda
Misalkan ada 2 buah gelombang yang frekwensinya berbeda yaitu :
y1 Asin(k1x 1t ) dan y2 Asin(k2 x 2t )
menjalar dalam suatu medium dengan kecepatan dan amplitudo yang sama .
Kedua gelombang bersuperposisi, sehingga dihasilkan gelombang resultan yang
memenuhi persamaaan :
yR y1 y2 Asin(k1x 1t ) sin(k2 x 2t )
Bila (k1x 1t ) dan (k2 x 2t ) , maka :
yR A(sin sin ) A2 sin
cos
2 2
2
k1 k2 x 1 2 t
2
2
dan
2
k1 k2 x 1 2 t
2
2
sehingga
2 t sin k1 k2 x 1 2 t
k k
yR 2 A cos 1 2 x 1
2
2
2
2
Jika frekwensi kedua gelombang hampir sama dengan ;
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
15
1
1 2 = 2
2
2
dan 2 serta
maka :
k1 k k dan k2 k
k1 k2 = 2k k
(sebab kecil sekali ) dan
1 2 =
2
dan
2
sehingga :
k1 k2 = k
2
2
2
k
2
k
yR 2 A cos x
t sin(kx t ) ………………….(3-28)
2
2
Persamaaan (3-28)
merupakan gelombang sinus dengan
sudut fasa
k
R (kx t ) dan amplitudo resultan AR 2 A cos x
t yang berubah
2
2
dengan waktu .
Hasil superposisi berupa gelombang sinus
dengan frekwensi ω dan
bilangan gelom-bang k disebut gelombang carier (pembawa) yang amplitudonya AR berupa fungsi gelombang pula, disebut gelombang modulasi dengan
frekwensi Δω dan bilangan gelombang Δk. Berarti gelombang carier membawa
gelombang modulasi .
Gambar 11. 2 buah Gelombang yang berbeda sedikit frekwensinya
Jika kedua gelombang yang berbeda sedikit frekwensinya itu adalah
gelombang bunyi, dan terjadi bersuperposisi , maka terdengar bunyi tersebut
berubah-ubah kenyaringannya secara priodik, peristiwa ini disebut perlayangan
gelombang, yaitu superposisi 2 buah gelombang yang berbeda sedikit frekwensinya .
Gambar 13. Hasil superposisi 2 buah gelombang
yang berbeda sedikit frekwensinya
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
16
Frekwensi perlayangan memenuhi :
perlayangan 1 2 2 ……………..…(3-29)
(frekwensi perlayangan = 2 kali frekwensi modulasi )
dan
f perlayangan f1 f 2 ………………………(3-40)
(frekwensi tinggi – frekwensi rendah)
Gambar 14. Gelombang Carier membawa gelombang modulasi
E. Resonansi Gelombang Bunyi
Sediakan sebuah vibrator yang dapat bergetar dengan frekwensi (f) tertentu.
Hubungkan bagian bergetar dari vibrator tersebut dengan seutas benang dengan rapat
massa ρ ( massa persatuan panjang benang) yang dilewatkan melalui sebuah katrol.
Benang ditarik oleh beban sehingga tegangan benang adalah T. Bila vibrator
digetarkan, maka pada benang akan menjalar gelombang dengan kelajuan v, memenuhi
persamaan :
v
T
…..………………..………………..(3-41)
vibrator
beban
Gambar 15. Gelombang Stasioner pada benang yang bergetar
Gelombang tersebut sampai di katrol akan dipantulkan dengan pembalikan fasa
1800 sehingga pada benang akan terjadi gelombang stasioner (pemantulan pada
ujung terikat) . Bila beban ditambah sedikit demi sedikit, maka tegangan benang
akan berubah sebanding dengan berat beban.
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
17
SIFAT UMUM GELOMBANG
Kita telah mempelajari berbagai gejala gelombang , mulai dari gelombang
harmonik pada tali yang disebabkan oleh usikan yang berulang, gelombang bunyi
dan gelombang elektromagnetik. Semua gelombang tersebut mempunyai kesamaaan
dalam sifat umumnya, yaitu dapat bersuperposisi.
A. Prinsip Superposisi
Perhatikan dua buah gelombang pulsa A dan B pada tali yang
bergerak dalam arah yang berlawanan seperti gambar 1 (a). Saat kedua pulsa
itu bertemu, apa yang terjadi ?.
Dan begaimana keadaannya setelah
keduanya bertemu ?
B
A
a. Dua buah pulsa A dan B bergerak dalam arah berlawanan
A+B
b. Saat kedua pulsa bertemu
B
A
c. Keadaaan setelah kedua pulsa bertemu
Gambar 1. Superposisi 2 buah pulsa dalam arah berlawanan
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
1
Pada saat kedua pulsa bertemu , simpangan total setiap titik pada tali
merupakan penjumlahan simpangan yang disebabkan kedua pulsa (b) . Dan
pada saat sete-lah kedua pulsa bertemu kedua pulsa meneruskan
rambatannya masing-masing tanpa ada perubahan bentuk (c). Dapat
disimpulkan bahwa :
1. Superposisi gelombang adalah proses penjumlahan vektor gangguan pada
suatu titik dalam medium yang disebabkan oleh dua atau lebih gelombang
pada posisi dan waktu yang sama
2. Prinsip superposisi gelombang :
a. resultan gangguan disetiap titik dalam medium merupakan jumlah
aljabar dari gangguan yang ditimbulkan oleh masing-masing gelombang
yang membentuknya
b. setelah
terjadi superposisi, masing-masing gelombang meneruskan
peram- batannya, seakan-akan
pertemuan antar gelombang yang
menyebabkan superposisi tidak pernah terjadi.
c. Prinsip superposisi berlaku umum untuk semua macam gelombang
selama gangguan yang disebabkan oleh gelombang itu tidak terlalu besar
atau selama reaksi medium terhadap gangguan adalan linier.
d. Gejala-gejala yang terkait kepada superposisi gelombang adalah ;
peristiwa interferensi gelombang , gelombang stasioner, pelayangan
gelombang, resonansi gelombang, polarisasi gelombang, pemantulan dan
pembiasan gelombang.
Cara mencari persamaaan gelombang resultan dari superposisi 2 gelombang
atau lebih dapat dilakukan secara aljabar ,atau secara fasor.
B. Interferensi Gelombang
Yang dimaksud dengan interferensi gelombang adalah superposisi dua
gelombang atau lebih yang berfrekwensi sama . Agar gejala interferensi
dapat di amati /dirasakan, gelombang yang berinterferensi tersebut haruslah
memenuhi syarat koherensi, yaitu ;
1. berferekwensi sama ( untuk gelombang cahaya dipakai sinar monokromatik)
2. mempunyai hubungan fase tertentu ( beda fase tetap)
Untuk memenuhi syarat kokerensi tersebut, pada gelombang cahaya dapat
dipenuhi dengan cara :
1. memakai sumber cahaya koheren secara langsung ( contoh sinar laser )
2. memakai sumber cahaya sekunder seperti
a. memakai celah /kisi (contoh percobaaan Young )
b. memakai cermin sudut hampir 1800 (contoh percobaan Fresnel)
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
2
c. menggunakan cara pembagian amplitudo (contoh percobaaan pada selaput
tipis dan interferometer Michelson
d. menggunakan lensa plankonvek yang lemah dan kaca planparalel ( contoh
percobaaan cincin Newton)
1. Mencari Persamaaan Gelombang Hasil Interferansi Dengan Cara Aljabar
Misalkan ada 2 buah gelombang harmonik yang berfrekwensi sama
melalui titik x pada saat bersamaaan yaitu :
y1 A1 sin(kx t 01)
Bila :
dan
dan
(kx 01) 1
y2 A2 sin(kx t 02 )
(kx 02 ) 2
Kedua gelombang yang berinterferensi ditulis menjadi :
dan
y1 A1 sin(1 t )
y2 A2 sin( 2 t )
Persamaaan gelombang resultan (yR) memenuhi persamaaan :
y R y1 y2
= A1 sin(1 t ) + A2 sin( 2 t )
= A1 (sin 1 cos t cos 1 sin t ) + A2 (sin 2 cos t cos 2 sin t )
= ( A1 sin 1 A2 sin 2 ) cos t ( A1 cos 1 A2 cos 2 ) sin t )
Misalkan
( A1 sin 1 A2 sin 2 ) AR sin R ………….…………(3-1)
( A1 cos 1 A2 cos 2 ) AR cos R …….………………..(3-2)
Bila kedua persamaaan ini di kuadratkan dan di jumlahkan diperoleh :
A1 A2 2 A1 A2 cos( 2 1 ) AR
2
2
2
Suku interferensi ; ditentukan oleh beda fase (δ) =(α2-α1) =(φ02-φ01)
atau AR
A1 A2 2 A1 A2 cos( 2 1 ) ……………(3-3)
R tg 1
AR sin R
A sin 1 A2 sin 2
………(3-4)
tg 1 1
AR cos R
A1 cos 1 A2 cos 2
2
2
dan simpangan gelombang resultan menjadi :
yR AR sin R cos t + AR cos R sin t
yR AR sin( Rt ) ……………………………………………….(3-5)
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
3
2. Mencari Persamaaan Gelombang Hasil Interferansi Dengan Cara Fasor
Fasor diartikan sebagai vektor yang berputar pada pangkalnya
de-ngan kecepatan sudut ω bergerak
berlawanan dengan arah
perputaran jarum jam. Panjang vektor menyatakan besarnya ampiltudo
gelombang, dan arahnya ditentukan oleh sudut fasa, terutama tetapan
fasa.
Misalkan kita mempunyai 2 gelombang yang simpangannya setiap
saat memenuhi persamaaan
y1 A1 sin 1 A1 1 A1 1
y2 A2 sin 2 A2 2 A2 2
Y
y1 A1 sin(t 1 ) ditulis
y2 A2 sin(t 2 ) ditulis
Y
Y2
Y1
α1
α2
ωt
ωt
X
X
Gambar 2. Diagram Fasor Gelombang y1 dan y2 Secara Terpisah
Fasor gelombang resultan
diagramnya adalah :
adalah yR y1 y2 AR R ,
yang diperoleh
AR
A2
αR
A1
α2
α1
ωt
Gambar 3. Diagram Fasor Y1 + Y2
3. Interferensi Konstruktif dan Destruktif
Dari persamaaan (3-3) ; 2 1 = beda fasa kedua gelombang
yang bersuperposisi sehingga :
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
4
(2 1 ) (kx 02 ) (kx 01) (02 01) …………...…..(3-6)
Pada interferensi cahaya, bila jarak pola inter ferensi ke sumber tidak sama
(X1 tidak sama dengan X2), tetapi tetapan fasa awal sama (φ02=φ01)
memenuhi persamaaan :
k ( x2 x1 )
2
( x2 x1 ) =
2
(x) …………..………....(3-7)
a. Bila kedua gelombang sefasa ; 0,2 ,4 ,6 ,.............. maka
amplitudo resultan (AR) adalah maksimum (terjadi interferensi
konstruktif = saling memperkuat), diperoleh ;
2
(x) = 0,2 ,4 ,6 ,.............. sehingga
1
x 0,1,2,3,.........( ) 2n( ) ………….…….. (3-8)
2
dengan n = 0,1,2,3,.........
Gambar 4. Interferensi Konstruktif
b Bila kedua gelombang berlawanan fasa ; ,3 ,5 ,7 ,..............
maka amplitudo resultan (AR) adalah minimum (terjadi interferensi
destruktif = saling memperlemah), diperoleh :
2
(x) = ,3 ,5 ,7 ,.............. sehingga
1 3 5
1
x , , ,.........( ) (2n 1)( ) ……………(3-9)
2 2 2
2
dengan n = 1,2,3,.........
Gambar 5 . Interferensi Destruktif
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
5
4. Interferensi Dengan Menggunakan 2 Celah/ Sumber Cahaya
Cara yang umum dilakukan untuk memperoleh pola interferensi gelombang
cahaya adalah dengan menggunakan sumber cahaya sekunder yang berasal dari
satu sumber cahaya. Untuk itu Young menggunakan 2 buah celah
sempit sebagai sumber cahaya sekunder, dan Fresnel menggunakan 2 buah
cermin datar yang saling membentuk sundut hampir 1800
Q
X1
A
Y
X2
θ
O
d
P
B
C
Layar
ΔX
l
Gambar 4. Interferensi Young (menggunakan 2 Celah)
Perhatikan ΔOPQ ; sin
y
x
dan untuk ΔABC ; sin
sehingga ;
l
d
yd
……………………..…….…( 3-10)
x
l
Untuk interferensi konstruktif berdasarkan persamaaan (3-8) dan 3-10) diperoleh :
nl
1
yd
y kn
………………...……. (3-11)
2n sehingga
d
2
l
n = 0, 1, 2, 3, …………
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
6
Sumber
Cahaya
Layar
2 buah
Cermin
Datar
Gambar 5. Interferensi Fresnel (menggunakan 2 Buah Cermin Datar)
n
ykn = jarak garis interferensi maksimum ke n dari garis interferensi maksimum pusat
untuk interferensi destruktif berdasarkan persamaaan (3-9) dan (3-10) diperoleh :
yd
1
(2n 1)l
……….……..(3-12)
(2n 1) sehingga y dn
l
2
2d
n = 1, 2, 3, 4, ………..
ydn = jarak garis interferensi minimum ke n dari garis interferensi maksimum
pusat
Bila jarak antara 2 garis interferensi maksimum terdekat = jarak antara 2 garis
interferensi minimum terdekat misalkan p, maka :
p ykn yk ( n 1)
nl (n 1)l l
pd
sehingga
………………(3-13)
d
d
d
l
p= jarak antara dua garis terang terdekat atau jarak antara dua garis gelap terdekat
d = lebar celah
l = jarak celah ke layar
5. Interferensi Pada Selaput Tipis
Kita mungkin sering menjumpai timbulnya warna-warna pada gelembung air sabun, lapisan minyak diatas air, atau balon mainan anak anak.
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
7
Fenomena yang teramati tersebut tidak lain adalah gejala interferensi sinar
polikromatik dari matahari akibat adanya warna-warna komplemen paduan
dari beberapa warna. Jika yang berinterferensi adalah sinar monokromatik,
yang akan timbul adalah gejala terang dan gelap secara berurutan. Pada
gambar 6 diperlihatkan sinar monokromatik AB menembus selaput tipis
yang bening berupa planparalel setebal d
F
A
G
H
E
i
i
B
d
i
D
r
C
Gambar 6. Interferensi Pada Selaput Tipis
Misalkan indek bias selaput adalah n , Sinar pada B sebagian dipantulkan ke
G dan sebagian lagi dibiaskan ke C. di C sinar sebagian dibiaskan dan
sebagian lagi dipantulkan ke D. Di D sinar sebagian di pantulkan dan
sebagian lagi di biaskan ke H . Dinar B dan D dibiaskan oleh lensa positif
dan berinterferensi di F. Lensa GH biasanya lensa mata, dan F retina mata.
Bila selaput tipis yang berupa zat bening tersebut (d) terlalu tebal, maka sinar
–sinar yang sampai di F tidak koheren karena berasal dari kuantum yang
berbeda sehingga tidak terjadi interferensi .
Hasil interferensi di F ditentukan oleh :
1. Selisih lintasan (ΔS) = BE
2. Beda lintasan optik didalam selaput tipis dengan di udara= nsx (BC +CD)-nud.BE
S nsl ( BC CD) nud BE
d
) (1) BD sin i
cos r
2nd
2(tgr ) sin i
=
cos r
2nd 2d sin r
=
x(n sin r )
cos r
cos r
= n( 2
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
8
2nd 2nd sin 2 r
cos r
cos r
2nd
=
(1 sin 2 r )
cos r
=
S = 2nd cos r ………………………………(3-14)
Sinar sampai di B terjadi penantulan oleh selaput tipis (medium rapat) maka
terjadi loncatan fasa ½ λ. Sedangkan pemantulan di C oleh udara (medium
renggang ) tidak terjadi loncatan fasa. Bila lintasan BCDHF =S2 dan lintasan
BGF = S1 berarti S2 = S2 dan S1 = S1 +1/2 λ
a. Syarat terjadinya interferensi maksimum (garis terang di F ) :
1
S (2m)
2
1
1
S2 ( S1 ) (2m)
2
2
1
1
( S2 S1 ) (2m)
2
2
1
1
2nd cos r (2m)
2
2
1
…………..(3-15)
2nd cos r (2m 1) dengan m = 0, 1, 2, 3, …….
2
b. Syarat terjadinya interferensi minimum (garis gelap di F ) :
1
S (2m 1)
2
1
1
S2 ( S1 ) (2m 1)
2
2
1
1
( S2 S1 ) (2m 1)
2
2
1
1
2nd cos r (2m 1)
2
2
1
2nd cos r (2m 2) ; (2m 2) = bilangan genab , ditulis 2m saja
2
sehingga
1
2nd cos r (2m) dengan m = 0, 1, 2, 3, …….
2
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
9
…………..(3-16)
6. Cincin Newton
Sebuah lensa plankonvek yang sangat lemah (jari-jarinya besar)
diletakkan diatas sebuah kaca planparalel. Jika terhadap lensa dijatuhkan
sinar monokroma-tik, maka ditengah-tengah lensa pada bagian yang
bersentuhan dengan kaca planparalel
terlihat bidang lingkaran gelap
dikelilingi oleh cincin-cincin terang-gelap yang disebabkan oleh interferensi
sinar tersebut, dinamakan cincin Newton seperti pada gambar berikut ini
E
R
Sinar
monokromatik
C
A
D
B
Gambar 7. Cincin Newton
Pemantulan di A tidak terjadi loncatan fase, sedangkan pemantulan di B terjadi
loncatan fase ½ λ. Jika A terletak pada cincin, maka terjadi :
a. Interferensi maksimum (lingkaran terang)
Lingkaran terang I terjadi bila
S
1
1
2AB ; diperoleh AB
4
2
2
AC CDxCE
r t 12 ( 1 )(2R 1 ) ; karena 2R >> 1 maka (2R 1 ) ditulis 2R
4
4
4
4
saja, maka :
rt 12
r t 12 ( 1 )(2R) diperoleh
…………….(3-17)
1
4
(1 ) R
2
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
10
Lingkaran terang II terjadi bila ;
S 2
1
2 AB 2
2
3
analog dengan pers. (3-17)
4
rt 22
…………….(3-18)
1
(2 ) R
2
; diperoleh AB
diperoleh
analog, lingkaran terang ke n
rt n2
(n
1
)R
2
(rt)n = jari-jari cincin terang yang ke n
n = cincin ke ( 1, 2, 3, 4, ……………………
λ = panjang gelombang sinar
R = jari-jari kelengkungan lensa
b. Interferensi minimum (lingkaran gelap) ;
Lingkaran gelap I terjadi bila :
3
S
2
1
3
1
2 AB ; diperoleh AB
2
2
2
rg 12
1
2
rg 1 ( )(2R) diperoleh
…………..…….(3-17)
(1) R
2
Lingkaran gelap II terjadi bila :
rg 2
1
5
…………………(3-18)
2 AB diperoleh
( 2) R
2
2
2
r
2
Analog lingkaran gelap ke n ;
g
n
( n) R
……..………..(3-19)
(rg)n = jari-jari cincin gelap ke n ( n = 1, 2, 3, 4, ………………dst)
C. Gelombang Stasioner (Gelombang Diam )
Gelombang stasionel terjadi akibat superposisi antara 2 gelombang yang
mempunyai frekwensi dan panjang gelombang sama dalam arah berlawanan.
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
11
1. Gelombang Stasioner Akibat Pemantulan Pada Ujung Tetap
Perhatikan gambar 8. Seutas tali yang diikatkan dengan erat pada
ujung Q diberi getaran di O, sehingga getaran merambat kekanan sampai pada
ujung Q. dan terjadi pemantulan. Ujung tetap yang dimaksud adalah ujung tali
yang diikat
x
y1
y2
O
P
Q
l
Gambar 8. Pemantulan Pada Ujung Tetap
kan erat pada dinding.
Ternyata pemantulan pada ujung tetap terjadi
0
pembalikan fase sebesar 180 . Misalkan gelombang menjalar kekanan dengan
kelajuan v , setalah memantul di Q sampai di titik P. Berarti bila titik O
telah bergetar selama t detik, maka :
a. gelombang datang di P telah bergetar selama ; to top
lx
; sehingga
v
persamaaan gelombang datang di titik p memenuhi :
2
2 l x
t p A sin
t
………….……..(3-20)
T
T
v
lx
b. gelombang pantul di P telah bergetar selama ; to toqp
; dan
v
persama-an gelombang pantul di P ditulis sebagai :
y1 A sin
2
2 l x
0
t p A sin
t
180
T
T
v
dengan menggunakan sifat trigonometri sin (α+1800)=-sin α, diperoleh :
y2 A sin
2 l x
…………………..(3-21)
t
T
v
c. gelombang stasioner yang dihasilkan di titik p memenuhi persamaaan :
y2 A sin
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
12
2 l x
2 l x
t
- A sin
t
T
T
v
v
lx
lx
2
2
= Asin
yR
(t
) sin
(t
)
T
v
T
v
dengan menggunakan dalil trigonometri diperoleh :
x
t l
yR 2 A sin 2 ( ) cos 2 ( ) …..………..(3-22)
T
(AR)= Amplitudo gelombang stasioner pada ujung tetap
yR y1 y2 A sin
d. syarat terjadinya simpul untuk gelombang stasioner dengan pemantulan
x
pada ujung tetap adalah ; nilai
dari persamaaan
sin 2 ( )
x
AR 2 A sin 2 ( ) =0 berarti besarnya sudut ;
x
2 ( ) = 0, π , 2π, ……………..nπ sehingga :
1
x n dengan n = 0, 1, 2, 3, ……………(3-23)
2
e. syarat terjadinya perut untuk gelombang stasioner dengan pemantulan
x
dari persamaaan
pada ujung tetap adalah ; nilai
sin 2 ( )
x
AR 2 A sin 2 ( ) =1 berarti besarnya sudut ;
x
3 5
sehingga :
2 ( ) =
, , ,..............(2n 1)
2
2 2 2
1
x (2n 1) dengan n = 0, 1, 2, 3, …………….(3-24)
4
2. Gelombang Stasioner akibat Pemantulan pada Ujung Bebas
Pemantulan pada ujung bebas, ujung tali tidak diikatkan pada tiang,
tetapi dapat bergerak dengan bebas keatas dan kebawah seperti pada gambar
X
Y1
y
O
P
Gambar 9. Pemantulan Pada Ujung Bebas
l
Gambar 9. Pemantulan Pada Ujung Bebas
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
13
Q
Pemantulan pada ujung bebas tidak terjadi bembalikan fase sehingga persamaan
gelombang datang dan persamaaan gelombang pantul di P adalah :
y1 A sin
2 l x
t
T
v
dan
y2 A sin
2 l x
t
T
v
gelombang stasioner yang dihasilkan di titik p memenuhi persamaaan :
2 l x
2 l x
t
t
+ A sin
T
T
v
v
lx
lx
2
2
yR = Asin
(t
) sin
(t
)
T
v
T
v
dengan menggunakan dalil trigonometri diperoleh :
yR y1 y2 A sin
x
t l
yR 2 A cos 2 ( ) sin 2 ( ) …..………..(3-25)
T
(AR)= Amplitudo gelombang stasioner pada ujung bebas
syarat terjadinya simpul untuk gelombang stasioner dengan pemantulan pada
x
x
ujung bebas adalah ; nilai cos 2 ( ) dari persamaaan AR 2 A cos 2 ( ) =0
berarti besarnya sudut ;
x
3 5
sehingga :
, , ,..............(2n 1)
2 ( ) =
2 2 2
2
1
x (2n 1) dengan n = 0, 1, 2, 3, …………….(3-26)
4
syarat terjadinya perut untuk gelombang stasioner dengan pemantulan pada
x
x
ujung tetap adalah ; nilai cos 2 ( ) dari persamaaan AR 2 A cos 2 ( ) =1
berarti besarnya sudut ;
x
2 ( ) = 0, π , 2π, ……………..nπ sehingga :
1
x n dengan n = 0, 1, 2, 3, … ….…………(3-27)
2
D. Perlayangan Gelombang
Superposisi 2 buah gelombang yang frekwensinya berlainan akan
dihasil-kan suatu gelombang resultan yang bentuknya berubah terus dengan
waktu . Pada gambar 10a. diperlihatkan dua buah gelombang yang
frekwensi dan panjang gelombangnya jauh berbeda di superposisikan. Hasil
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
14
superposisi pada gambar 10.b bukanlah fungsi sinus, bentuknya tergantung
pada hubungan fasa antara kedua gelombang
a. Dua buah gelombang yang frekwensinya jauh berbeda
b. Hasil superposisi 2 buah gelombang yang frekwensinya jauh berbeda
Gambar 10. Superposisi 2 buah gelombang yang frekwensinya jauh berbeda
Misalkan ada 2 buah gelombang yang frekwensinya berbeda yaitu :
y1 Asin(k1x 1t ) dan y2 Asin(k2 x 2t )
menjalar dalam suatu medium dengan kecepatan dan amplitudo yang sama .
Kedua gelombang bersuperposisi, sehingga dihasilkan gelombang resultan yang
memenuhi persamaaan :
yR y1 y2 Asin(k1x 1t ) sin(k2 x 2t )
Bila (k1x 1t ) dan (k2 x 2t ) , maka :
yR A(sin sin ) A2 sin
cos
2 2
2
k1 k2 x 1 2 t
2
2
dan
2
k1 k2 x 1 2 t
2
2
sehingga
2 t sin k1 k2 x 1 2 t
k k
yR 2 A cos 1 2 x 1
2
2
2
2
Jika frekwensi kedua gelombang hampir sama dengan ;
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
15
1
1 2 = 2
2
2
dan 2 serta
maka :
k1 k k dan k2 k
k1 k2 = 2k k
(sebab kecil sekali ) dan
1 2 =
2
dan
2
sehingga :
k1 k2 = k
2
2
2
k
2
k
yR 2 A cos x
t sin(kx t ) ………………….(3-28)
2
2
Persamaaan (3-28)
merupakan gelombang sinus dengan
sudut fasa
k
R (kx t ) dan amplitudo resultan AR 2 A cos x
t yang berubah
2
2
dengan waktu .
Hasil superposisi berupa gelombang sinus
dengan frekwensi ω dan
bilangan gelom-bang k disebut gelombang carier (pembawa) yang amplitudonya AR berupa fungsi gelombang pula, disebut gelombang modulasi dengan
frekwensi Δω dan bilangan gelombang Δk. Berarti gelombang carier membawa
gelombang modulasi .
Gambar 11. 2 buah Gelombang yang berbeda sedikit frekwensinya
Jika kedua gelombang yang berbeda sedikit frekwensinya itu adalah
gelombang bunyi, dan terjadi bersuperposisi , maka terdengar bunyi tersebut
berubah-ubah kenyaringannya secara priodik, peristiwa ini disebut perlayangan
gelombang, yaitu superposisi 2 buah gelombang yang berbeda sedikit frekwensinya .
Gambar 13. Hasil superposisi 2 buah gelombang
yang berbeda sedikit frekwensinya
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
16
Frekwensi perlayangan memenuhi :
perlayangan 1 2 2 ……………..…(3-29)
(frekwensi perlayangan = 2 kali frekwensi modulasi )
dan
f perlayangan f1 f 2 ………………………(3-40)
(frekwensi tinggi – frekwensi rendah)
Gambar 14. Gelombang Carier membawa gelombang modulasi
E. Resonansi Gelombang Bunyi
Sediakan sebuah vibrator yang dapat bergetar dengan frekwensi (f) tertentu.
Hubungkan bagian bergetar dari vibrator tersebut dengan seutas benang dengan rapat
massa ρ ( massa persatuan panjang benang) yang dilewatkan melalui sebuah katrol.
Benang ditarik oleh beban sehingga tegangan benang adalah T. Bila vibrator
digetarkan, maka pada benang akan menjalar gelombang dengan kelajuan v, memenuhi
persamaan :
v
T
…..………………..………………..(3-41)
vibrator
beban
Gambar 15. Gelombang Stasioner pada benang yang bergetar
Gelombang tersebut sampai di katrol akan dipantulkan dengan pembalikan fasa
1800 sehingga pada benang akan terjadi gelombang stasioner (pemantulan pada
ujung terikat) . Bila beban ditambah sedikit demi sedikit, maka tegangan benang
akan berubah sebanding dengan berat beban.
Tim Fisika Dasar Jurusn Fisika UNP
17