Minggu, 02 Januari 2011

Mengenal Gelombang

Gelombang dapat dipantulkan (refleksi), dibiaskan (refraksi), difokuskan, dipolarisasi dan sebagainya. Penelitian eksperimental tentang gelombang cahaya tentang hukum pemantulan (refleksi) yaitu :

- Sinar yang direfleksikan dan yang direfraksikan terletak pada satu bidang yang dibentuk oleh sinar datang dan normal bidang batas dititik datang .
- Sudut refleksi ?r terhadap normal sama dengan sudut masuk ?a terhadap normal untuk semua panjang gelombang dan untuk setiap pasangan material.

Gambar di atas menunjukan proses pemantulan pada permukaan sferis dengan radius kelengkungan R dan cekungnya menghadap sinar datang. Pusat lengkungan permukaannya terletak pada ½ R atau biasa disebut dengan titik fokus. Setiap gelombang yang datang mengenai permukaan cekung akan memotong di titik fokus.


Peristiwa pemantulan gelombang pada permukaan datar dan cekung diperlihatkan pada Gambar dibawah ini:


Gelombang Bunyi
Definisi yang paling umum dari bunyi (sound) adalah bahwa bunyi merupakan sebuah gelombang longitudinal yang menjalar dalam suatu medium. Bunyi dapat berjalan merambat melalui gas, cairan atau benda padat. Gelombang bunyi paling sederhana adalah gelombang sinusoidal yang mempunyai frekuensi, amplitudo dan panjang gelombang tertentu. Telinga manusia peka terhadap gelombang dalam jangkauan frekuensi dari sekitar 20 sampai 20.000 Hz, gelombang tersebut dinamakan jangkauan dengar manusia (audible range), tetapi juga dikenal istilah bunyi untuk gelombang serupa dengan frekuensi di atas pendengaran manusia atau di atas 20.000 Hz dengan nama ultrasonik dan dibawah jangkauan manusia atau dibawah 20 Hz dengan nama infrasonik. Gelombang bunyi biasanya menjalar menyebar ke semua arah dari sumber bunyi dengan amplitudo yang bergantung pada arah dan jarak dari sumber itu.
Gelombang bunyi menjalar seperti gelombang menjalar lainnya, memindahkan energi dari satu daerah ruang ke daerah lainnya. Intensitas (intensity) sebuah gelombang (I) didefinisikan sebagai laju rata-rata suatu gelombang menjalar terhadap waktu pada saat energi diangkut oleh gelombang itu, per satuan luas, menyebrangi permukaan yang tegak lurus terhadap arah perambatan. Dengan kata lain intensitas (I) adalah daya rata-rata persatuan luas.
Gelombang Ultrasonik
Gelombang ultrasonik didefinisikan sebagai gelombang bunyi yang memiliki frekuensi diatas batas pendengaran manusia, atau lebih dari 20.000 Hz. Spektrum akustik dibagi dalam tiga daerah frekuensi ditunjukan pada gambar dibawah ini:

Ultrasonik merambat dalam bentuk gelombang, sama dengan merambatnya cahaya, tapi tidak seperti gelombang cahaya yang dapat merambat dalam ruang hampa udara (vacuum), gelombang ultrasonik memerlukan medium untuk merambat seperti pada medium udara, cair dan padat.
Energi gelombang suara berkurang sepanjang perambatannya dari sumbernya. Karena gelombang suara menyebar keluar dalam bidang yang lebar, energinya tersebar kedalam area yang luas. Fenomena tersebut dikenal sebagai atenuasi. Gelombang suara audio akan merambat lebih jauh dan lebih lebar dari ultrasonik dengan energi yang sama, karena panjang gelombang audio lebih panjang dari panjang gelombang ultrasonik. Dengan alasan tersebut, gelombang ultrasonik lebih terarah dari sumbernya daripada gelombang audio yang mempunyai frekuensi yang lebih rendah.
Gelombang ultrasonik memiliki sifat yang sama dengan gelombang audio, tetapi memiliki panjang gelombang yang lebih pendek. Artinya gelombang ultrasonik dapat di refleksikan oleh permukaan yang kecil, seperti kerusakan didalam sebuah material. Karena sifatnya tersebut menjadikan gelombang ultrasonik sangat berguna untuk pengujian tak merusak untuk material.
Gelombang ultrasonik adalah gelombang yang timbul akibat getaran mekanik dengan frekuensi diatas batas ambang pendengaran manusia yakni diatas 20 kHz. Gelombang ultrasonik merambat dalam dua bagian. Jika gelombang bolak-balik terjadi terus menerus secara periodik maka akan menghasilkan deretan gelombang periodik dimana pada setiap gerak periodik, partikel-partikel yang berada pada titik-titik yang sama pada gelombang tersebut akan berada dalam fase yang sama.
Jarak antara dua nilai puncak gelombang yang berurutan (gelombang transversal) atau jarak dari dua bagian pemampatan gelombang yang berurutan (gelombang longitudinal) disebut panjang gelombang (?). Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang penuh atau waktu yang ditempuh sepanjang gelombang tersebut disebut periode (T). Hubungan antara panjang gelombang dengan periode ini adalah :
? = v .T
Besarnya panjang gelombang ini sangat penting untuk menentukan batas resolusi pencitraan sistem. Dua bentuk struktur yang berdekatan panjang gelombangnya tidak bisa diidentifikasikan secara terpisah pada pencitraan ultrasonik.
Kecepatan bunyi dalam medium bergantung pada kerapatan (?) dan kompressibilitas medium (B). Material dengan molekul berat cenderung bergerak lebih lambat dibandingkan molekul ringan saat terjadinya perubahan tekanan dalam medium. Material yang sangat kompressibel seperti gas akan meneruskan gelombang bunyi lebih lambat sehingga penambahan intensitas atau kompressibilitas cendrung akan menurunkan kecepatan bunyi.

Kecepatan bunyi melalui beberapa medium dapat dilihat pada tabel diatas, dimana kecepatan bunyi bergantung kepada kerapatan dan kompressibilitas medium. Material dengan molekul berat, kecepatan bunyinya cendrung lebih lambat dibandingkan molekul ringan dan material yang sangat kompressibel seperti gas, dengan jarak simpangan molekul yang panjang akan merambatkan gelombang menjadi lebih lambat.

Mustofa Abi Hamid
Physics Education ‘09
Lampung University
Jln. Soemantri Brojonegoro no.13 Gedung Meneng Bandarlampung Post Code : 35145
HP : 0856.6666.090
e-mail :abi.sma4@gmail.com
abi.unila@yahoo.com

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar