Sifat-Sifat Gelombang

Setiap gelombang baik mekanik maupun elektromekanik memiliki sifat-sifat tertentu karena pada prinsipnya gelombang adalah rambatan dari energi getaran. Semua gelombang mekanik maupun gelombang elektromagnetik mempunyai sifat-sifat gelombang yang sama yaitu dapat dipantulkan (refleksi), dapat dibiaskan (refraksi), dapat saling berinterferensi (memadukan), dan mengalami difraksi (pelenturan). Sifat-sifat tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Pemantulan Gelombang (Refleksi)

Pemantulan (refleksi) merupakan peristiwa pengembalian seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua medium (http://sainsmini.blogspot.co.id/2015/03/penjelasan-mengenai-6-sifat-gelombang.html).

Ketika sebuah gelombang menabrak sebuah penghalang atau sampai di ujung medium yang dirambatinya, paling tidak sebagian dari gelombang tersebut terpantul. Hal ini dapat dilihat ketika gelombang air yang terpantul dari batu karang atau sisi kolam renang (Giancoli, 2001).

Untuk pemantulan gelombang bidang dua atau tiga dimensi, sudut yang dibuat gelombang dating terhadap permukaan pantulan sama dengan sudut yang dibuat oleh gelombang pantulan. Ini merupakan hokum pantulan: sudut pantulan sama dengan sudut datang. “Sudut datang” didefinisikan sebagai sudut yang dibuat sinar datang terhadap garis yang tegak lurus terhadap permukaan pantulan (atau yang dibuat muka gelombang dengan tangen permukaan), dan “sudut pantulan” adalah sudut yang sama tetapi untuk gelombang pantulan (Giancoli, 2001)

Gambar 1. Hukum Pantulan

Untuk mengamati pemantulan gelombang dapat dilakukan dengan menempatkan balok kaca atau logam pada tangki riak sebagai penghalang gelombang yang mempunyai muka gelombang lurus. Sinar gelombang tersebut akan dipantulkan pada saat mengenai dinding penghalang tersebut, sehingga menghasilkan bayangan seperti berikut:

Gambar Pemantulan Gelombang pada Bidang menggunakan Tangki Riak

2. Pembiasan Gelombang (Refraksi)

Pembiasan adalah peristiwa dimana terjadinya pembelokan gelombang. Peristiwa pembelokan gelombang terjadi karena perubahan panjang gelombang. Perubahan panjang gelombang terjadi akibat gelombang menjalar atau merambat melalui dua medium yang berbeda yang mana cepat rambat pada kedua medium itu berbeda. Misalnya gelombang cahaya dapat merambat dari udara ke air. Di sini, cepat rambat cahaya berbeda. Cepat rambat cahaya diudara lebih besar daripada cepat rambat cahaya diair. Oleh karena (λ = ) maka panjang gelombang cahaya di udara juga lebih besar dari pada di air. Perhatikan λ sebanding dengan v. Makin besar nilai v makin besar pula nilai λ demikian juga sebaliknya. Jadi perubahan panjang gelombang dari medium udara ke air ini yang menyebabkan pembelokan gelombang  (http://tutyphysics.blogspot.co.id/).

Gambar 3. Pembiasan Gelombang

Untuk mempelajari pembiasan gelombang dapat dilakukan dengan menempatkan balok kaca/logam pada tangki riak yang seluruhnya berada di dalam air, sehingga akan membedakan kedalaman permukaan air dalam tangki riak. Hal ini untuk menggambarkan adanya dua medium rambatan gelombang, permukaan dalam menggambarkan medium yang rapat dan permukaan air yang dangkal menggambarkan medium yang kurang rapat. Sinar gelombang yang melewati bidang batas antara kedalaman air terlihat dibelokkan/dibiaskan di mana front gelombangnya menjadi lebih rapat. Hal ini menunjukkan adanya perubahan panjang gelombang, akan tetapi frekuensinya tetap yaitu sama dengan frekuensi sumber getarnya. Dalam pembiasan gelombang berlaku hukum pembiasan yang menyatakan :“Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap”.

Secara umum dapat dituliskan:

dengan : i = sudut datang gelombang (derajat atau radian)r = sudut bias gelombang (derajat atau radian)λ1 = panjang gelombang pada medium 1 (m)λ2 = panjang gelombang pada medium 2 (m)v1 = cepat rambat gelombang pada medium 1 (m/s)v2 = cepat rambat gelombang pada medium 2 (m/s)n1 = indeks bias medium 1n2 = indeks bias medium 2n2.1 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

3. Interferensi

                   Interferensi mengacu pada apa yang terjadi ketika dua gelombang merambat pada bagian yang sama dalam ruang pada saat yang sama (Giancoli, 2001). Dua gelombang disebut sefase jika kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi sama dan pada setiap saat yang sama memiliki arah simpangan yang sama pula. Adapun dua gelombang disebut berlawanan fase, jika kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi sama, dan pada setiap seal yang sama memiliki arah simpangan yang berlawanan.

               Untuk mengamati interferensi dari dua buah gelombang dapat digunakan sebuah tangki rink (ripple tank) yang disusun dengan menggunakan dua buah bandul atau sumber getar yang digetarkan secara bersamaan. Pertemuan kedua gelombang akan mengalami interferensi.

Gambar 4. Pola Interferensi Gelombang pada Permukaan Air

  Jika pertemuan kedua gelombang tersebut saling menguatkan, maka disebut interferensi maksimum atau interferensi konstruktif yang dapat terjadi jika pada titik pertemuan tersebut kedua gelombang sefase. Akan tetapi, jika pertemuan gelombang saling melemahkan, disebut interferensi minimum atau interferensi destruktif yang dapat terjadi jika pada titik pertemuan tersebut kedua gelombangnya berlawanan fase. Apabila dua gelombang sefase dan dua gelombang berlawanan fase mengalami interferensi, akan didapatkan gambar seperti berikut:

Gambar 5. Interferensi a) maksimum dua gelombang sefase; b) minimum dua gelombang berlawanan fase

4. Difraksi

                   Difraksi merupakan peristiwa penyebaran atau pembelokan gelombang pada saat gelombang tersebut melintas melalui bukaan atau mengelilingi ujung penghalang. Besarnya difraksi bergantung pada ukuran penghalang dan panjang gelombang.

Gambar 6. Difraksi Gelombang

                   Untuk menunjukkan adanya difraksi gelombang dapat dilakukan dengan meletakkan penghalang pada tangki riak dengan penghalang yang mempunyai celah yang lebar celahnya dapat diatur. Semakin kecil jarak celah maka gelombang yang dihasilkan juga semakin sedikit dengan ukuran gelombang yang juga sempit mengikuti ukuran