Karakteristik dan Gejala Gelombang

LAPORAN PRAKTIKUM

Oleh:

Nama      : Ni Kadek Diah Meilyanti

Nomor     : 20

Kelas       : XI MIA 8

SMA NEGERI 1 GIANYAR

TAHUN AJARAN

2015/2016

KATA PENGANTAR

Om swastyaastu.  

          Puji syukur saya panjatkan kehadapan Tuhan Yang  Maha Esa / Ida Sang Hyang Widihi Wasa berkat rahmat – Nya laporan ini dapat di selesaikan dalam rangka memenuhi tugas yang diperikan oleh Bapak selaku guru pembimbing mata pelajaran fisika kelas XI Mia8.

          Saya membuat laporan ini dengan judul “karakteristik gelombang” . dengan tujuan untuk mengetahui karakteristik gelombang. Pada kesempatan ini saya ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak – pihak yang telah mendukung pembuatan laporan ini antara lain :

1.     Bapak selaku pembimbing  mata pelajaran fisika di kelas XI Mia8

2.     Serta teman – teman XI Mia8 yang  sudah membantu dan mendukung lancarnya pembuatan laporan ini.

          Namun demikian saya menyadari keterbatasan yang saya miliki sehingga masih ada kekurangan dalam laporan ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritikan dari pembaca guna menyempurnakan laporan ini, untuk pedoman dalam laporan selanjutnya. Akhir kata semoga laporan ini bermaanfaat bagi kita semua. Sekian dan terima kasih.

Om Santih, Santih, Santih, Om

                                                                                               

                                                                                                                        Penulis,

LAPORAN

 HASIL PENGAMATAN

     I.            Judul

‘Karakteristik dan Gejala Gelombang’

II.            Tujuan Praktikum :

Adapun tujuan dari percobaan karakteristik dan gejala gelombang adalah sebagai berikut:

§  Mempelajari gejala difraksi gelombang pada dua celah sempit.

§  Mempelajari gejala difraksi gelombang pada sebuah celah sempit.

§  Mempelajari gejala pembiasan gelombang.

§  Mempelajari gejala pemantulan gelombang datar.

§  Mempelajari gejala pemantulan gelombang lengkung.

§  Mempelajari gejala interferensi dua gelombang yang koheren.

III.            Alat dan Bahan :

-         Wadah baik air

-         Papan

-         Kaca

-         Lampu atau OHP

-         Air

-         Meja kerja

-         Katrol kecil

-         Neraca pegas

-         Benang nilon

-         Mistar 1 meter

IV.            Hasil Pengamatan

1.    Muka gelombang datar

Pada peristiwa pemantulan gelombang dikenal istilah muka gelombang dan sinar gelombang. Muka gelombang (Front wave) didefinisikan sebagai tempat kedududkan titik – titik yang memiliki fase yang sama pada gelombang. Dalam pengamatan, tangki riak terdiri atas tangki air yang dasarnya terbuat dari kaca, motor listrik sebagai sumber getar yang diletakkan di atas papan penggetar dan akan menggetarkan papan penggetar yang berupa plat/keping untuk pembangkit gelombang lurus dan pembangkit berbentuk bola kecil untuk membangkitkan gelombang lingkaran. Di bawah tangki riak diletakkan kertas putih untuk mengamati bentuk gelombang pada permukaan air. Puncak dan dasar gelombang akan terlihat pada kertas putih (layar) berupa garis gelap dan terang.

Apabila dalam percobaan menggunakan keping getar, maka pada permukaan air akan terlihat garis lurus yang bergerak ke tepi dan jika menggunakan bola sebagai penggetarnya, maka pada permukaan akan timbul lingkaran-lingkaran yang bergerak ke tepi. Sekumpulan garis-garis atau lingkaran-lingkaran itu yang dinamakan front gelombang atau muka gelombang.

                                  

Tempat kedudukan titik yang mempunyai fase yang sama dengan jarak 1 λ, 2 λ, 3 λ, ..., dan seterusnya, sehingga jarak antar front gelombang yang saling berdekatan sebesar 1 λ gambar diatas. Muka gelombang lurus seperti ditunjukkan dalam gambar. Setiap gelombang merambat menurut arah tertentu. Arah rambatan gelombang disebut sinar gelombang. Sinar gelombang arahnya selalu tegak lurus muka gelombang.

2.     Muka gelombang lingkaran

Apabila dalam percobaan menggunakan bola sebagai penggetarnya, maka pada permukaan akan timbul lingkaran-lingkaran yang bergerak ke tepi. Sekumpulan garis-garis atau lingkaran-lingkaran itu yang dinamakan front gelombang atau muka gelombang. Seperti pada gambar hasil pengamatan berikut ini.

         

                       

3.     Pemantulan gelombang

Pemantulan (refleksi) adalah peristiwa pengembalian seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua medium. Suatu garis atau permukaan dalam medium dua atau tiga dimensi yang dilewati gelombang disebut muka gelombang.

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. Dalam pemantulan gelombang tersebut berlaku hukum pemantulan gelombang yaitu :

                        

a.     Sudut datang gelombang sama dengan sudut pantul gelombang.

b.     Gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal terletak dalam satu bidang datar.

4.     Pembiasan

                

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.

Untuk mempelajari pembiasan gelombang dapat dilakukan dengan menempatkan balok kaca atau logam pada tangki riang yang seluruhnya berada di dalam air, sehingga akan membedakan kedalaman permukaan air dalam tangki riak. Hal ini 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 atau dibiaskan dimana front gelomangnya menjadi lebih rapat. Hal ini menunjukkan adanya perubahan panjang gelombang, akan tetapi frekuensinya tetap yaitu sama dengan frekuensi sumber getarnya.

Pembiasan ini akan menyebabkan perbedaan cepat rambat gelombang dan panjang gelombang sesuai dengan Hukum Sneillius pada peristiwa pembiasan yaitu :

·        Gelombang datang, garis normal, dan gelombang bias berada pada satu bidang datar.

·        Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan konstan yang disebut dengan indeks bias bahan. Secara matematis dapatdirumuskan :

 = konstan

n_2-1=  =  =  =

Keterangan :

i     : sudut datang gelombang

r     : sudut bias gelombang

n₁     : indeks bias medium asal gelombang

n₂   : indeks bias medium tujuan gelombang

n_2-1  : indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

v₁   : cepat rambat gelombang pada medium 1 (m/s)

v₂   : cepat rambat gelombang pada medium 2 (m/s)

₁    : panjang gelombang pada medium 1 (m)

₂    : panjang gelombang pada medium 2 (m)

c     : konstanta bias ( 3.10⁸ ms^-1)

5.     Difraksi

Difraksi yaitu pelenturan gelombang. Untuk menunjukan adanya difraksi gelombang dapat dilakukan dengan meletakkan penghalang pada tangki riak dengan penghalang yang mempunyai celah, yang lebar celahnya dapat diatur. Difraksi gelombang adalah peristiwa pembelokan atau penyebaran (lenturan) gelombang jika gelombang tersebut melalui celah. Gejala difraksi akan semakin tampak jelas apabila lebar celah semakin sempit. Dengan sifat inilah ruangan daalam rumah kita menjadi terang pada siang hari dikarenakan ada lubang kecil pada genting. Serta suara alunan musik dari tape recorder dapat sampai ke ruangan lain, meskipun kamar tempat tape tersebut pintunya tertutup rapat.

                                              

6.     Interfrensi

Interferensi adalah penjumlahan superposisi dari gelombang cahaya atau lebih yang menimbulkan pola gelombang yang baru. Interferensi mengacu kepada interaksi gelombang yang saling berkorelasi dan koheren satu sama lain, karena cahaya tersebut berasal dari sumber yang sama atau mempunyai frekuensi yang sama. Interferensi celah ganda adalah perpaduan dua atau lebih sumber cahaya sehingga menghasilkan keadaan yang lebih terang (interferensi maksimum) dan dalam keadaan yang gelap (interferensi minimum). Interferensi celah ganda terjadi apabila cahaya tersebut koheren. Koheren merupakan dua sumber cahaya atau lebih yang mempunyai frekuensi, amplitudo, dan beda fase yang tetap.

Untuk mendapat cahaya koheren dapat digunakan beberapa metode yaitu :

·        Percobaan cermin Fresnell.

·        Percobaan Young.

·        Cincin Newton.

·        Interferensi cahaya pada selaput tipis.

Pada gelombang tali, jika dua buah gelombang tali merambat berlawanan arah, saat bertemu keduanya melakukan interferensi. Setelah itu, masing-masing melanjutkan perjalanannya seperti semula tanpa terpengaruh sedikit pun dengan peristiwa interferensi yang baru dialaminya. Sifat khas ini hanya dimiliki oleh gelombang.

Jika dua buah gelombang bergabung sedemikian rupa sehingga puncaknya tiba pada satu titik secara bersamaan, amplitudo gelombang hasil gabungannya lebih besar dari gelombang semula. Gabungan gelombang ini disebut saling menguatkan (konstruktif). Titik yang mengalami interferensi seperti ini disebut perut gelombang. Akan tetapi, jika puncak gelombang yang satu tiba pada suatu titik bersamaan dengan dasar gelombang lain, amplitudo gabungannya minimum (sama dengan nol). Interferensi seperti ini disebut interferensi saling melemahkan (destruktif). Interferensi pada gelombang air dapat diamati dengan menggunakan tangki riak dengan dua pembangkit gelombang lingkaran.

    

                            

Berdasarkan gambar, S1 dan S2 merupakan sumber gelombang lingkaran yang berinterferensi. Garis tebal (tidak putus-putus) menunjukkan muka gelombang yang terdiri atas puncak-puncak gelombang, sedangkan garis putus-putus menunjukkan dasar-dasar gelombang.

Perpotongan garis tebal dan garis putus-putus diberi tanda lingkaran kosong (O). Pada tangki riak, garis sepanjang titik perpotongan itu berwarna agak gelap, yang menunjukkan terjadinya interferensi yang saling melemahkan (destruktif). Di antara garis-garis agak gelap, terdapat pitapita yang sangat terang dan gelap secara bergantian. Pita sangat terang terjadi jika puncak dua gelombang bertemu (perpotongan garis tebal), dan pita sangat gelap terjadi jika dasar dua gelombang bertemu (perpotongan garis putus-putus). Titik-titik yang paling terang pada pita terang dan titik-titik yang paling gelap pada pita gelap merupakan titik-titik hasil interferensi saling menguatkan.

Interferensi ada dua yaitu, interferensi maksimum dan interferensi minimum. Interferensi maksimum terjadi apabila dua gelombang bertemu dan saling menguatkan, maka akan terjadiinterferensi maksimum dan terbentuk pola garis terang. Pada celah ganda, interferensi ini akan terjadi apabila kedua gelombang memiliki fase yang sama (safase), yaitu apabila keduanya berfrekuensi sama dan titik-titik yang bersesuaian berada pada tempat yang sama selama osilasi pada saat yang sama. Interferensi saling menguatkan jika amplitudo resultan atau amplitudo superposisi bernilai ±1. Dengan demikian :

cos = ±1

Hal ini terjadi saat θ = 0, 2π, 4π, ... dan seterusnya.

Interferensi minimum terjadi apabila dua gelombang tidak bertemu,dan akan saling meniadakan , sehingga terbentuk pola garis gelap. Interferensi ini terjadi pada dua gelombang yang tidak sefase. Interferensi akan melemah jika amplitudo resultan atau amplitudo hasil preposisi bernilai ±0. Dengan demikian :

cos = ±0

Hal ini terjadi saat θ = π, 3π, 5π, ... dan seterusnya.

7.     Polarisasi

Polarisasi adalah suatu peristiwa perubahan arah getar gelombang pada cahaya yang acak menjadi satu arah getar. Dari sumber lain mengatakan bahwa, polarisasi adalah peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang. Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, sedangkan gelombang longitudinal tidak mengalami gejala polarisasi. Fakta bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi sehingga cahaya merupakan gelombang transversal.

Pada umumnya, gelombang cahaya mempunyai banyak arah getar. Suatu gelombang yang mempunyai banyak arah getar disebut gelombang tak terpolarisasi, sedangkan gelombang yang memiliki satu arah getar disebut gelombang terpolarisasi. Gejala polarisasi dapat digambarkan dengan gelombang yang terjadi pada tali yang dilewatkan pada celah. Apabila tali digetarkan searah dengan celah maka gelombang pada tali dapat melewati celah tersebut. Sebaliknya, jika tali digetarkan dengan arah tegak lurus celah maka gelombang pada tali tidak bisa melewati celah tersebut.

8.     Gelombang stasioner

Gelombang stasioner disebut juga gelombang berdiri atau gelombang tegak. Gelombang stasioner merupakan jenis gelombang yang bentuk gelombangnya tidak bergerak melalui medium, namun tetap diam. Gelombang ini berlawanan dengan gelombang berjalan atau gelombang merambat, yang bentuk gelombangnya bergerak melalui medium dengan kelajuan gelombang. Gelombang diam dihasilkan bila suatu gelombang berjalan dipantulkan kembali sepanjang lintasan sendiri.

                  

Jika ujung tali O terus menerus digetarkan, pada tali akan merambat gelombang ke kanan yang disebut gelombang datang. Setelah mencapai titik P gelombang dipantulkan kembali ke O yang disebut gelombang pantul.

Getaran tiap titik yang dilalui oleh gelombang merupakan perpaduan (interferensi) antara gelombang datang dengan gelombang pantul, dan menghasilkan gelombang baru  yang disebut gelombang stasioner atau gelombang berdiri.

Titik yang bergetar dengan amplitudo terbesar diseebut simpul(s). Gelombang stasioner ini dapat ditunjukkan dengan percobaan Melde.

Pemantulan gelombang stasioner ada dua, yaitu :

1. pemantulan ujung bebas

Pada ujung bebas, beda fasenya adalah nol (∆x = 0) dan terjadi simpangan maksimum (perut).

a. Persamaan simpangan pada ujung bebas

Keterangan :

y_d  = persamaan gelombang datang

y_p  = persamaan gelombang pantul

x    = panjang tali dari ujung bebas (m)

f    = frekuensi gelombang

λ    = panjang gelombang (m)

A   = amplitudo

y_c   = simpangan ujung bebas di C (m)

L   = panjang tali OB (m)

b. Amplitudo pada pemantulan ujung bebas

c. Syarat terjadi perut pada ujung bebas

Keterngan :

n    = 0, 1, 2, 3...

x_p   = panjang tali saat terjadi perut (m)

λ    = panjang gelombang (m)

d. Syarat terjadi simpul pada ujung bebas

Keterangan :

n    = 0, 1, 2, 3...

x_s   = panjang tali saat terjadi perut (m)

2. Pemantulan ujunng tetap

Pada ujung tetap beda fasenya adalah 1/2(∆φ = ½) karena terjadi pembalikan fase dan terjadi simpul.

a. Persamaan simpangan pada ujung tetap

Keterangan :

y_c   = simpangan gelombang stasioener pada ujung tetap

x    = panjang tali dari ujung tetap (m)

λ    = panjang gelombang (m)

t    = lama gelombang bergetar (s)

L   = panjang tali OP (m)

b. Amplitudo pada pemantulan ujung tetap

c. Syarat terjadi perut di C

Keterangan :

n = 0, 1, 2, 3...

x_p = panjang tali saat terjadi perut (m)

                      

d. Syarat terjadi simpul di C

Keterngan :

n  = 0, 1, 2, 3...

x_s = panjang tali saat terjadi perut (m)

 V.            KESIMPULAN

          Adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari pengamatan yang telah dilakukan adalah sebagai berikut :

1.     Pada pengamatan tentang interferensi gelombang yang koheren diperoleh hasil, yaitu bentuk gelombangnya semakin lama semakin besar, sudut interferensi gelombangnya juga semakin lama akan semakin besar dan terbentuk sudut.

2.     Pada pengamatan tentang difraksi gelombang pada dua celah sempit diperoleh hasil, yaitu pada gelombang keluaran dari dua celah sempit bentuk gelombangnya semakin lama semakin besar.

3.     Pada pengamatan difraksi gelombang pada satu celah diperoleh hasil, yaitu terdapat gelombang masuk (gelombang koheren) ketika gelombang melewati satu celah dan mengubah gelombang menjadi gelombang tunggal.

4.     Pada pengamatan tentang pembiasan gelombang diperoleh hasil, yaitu gelombang yang menuju bidang miring dipantulkan berlawanan arah dengan gelombang datang.

5.     Pada pengamatan tentang pemantulan ada bidang datar diperoleh hasil, yaitu gelombang yang koheren dipantulkan sejajar dan sama besar dengan gelombang masuknya.

6.     Pada pengamatan tentang pemantulan pada bidang miring diperoleh hasil, yaitu gelombaang koheren dipantulkan oleh sudut lengkungan dan gelombang pantulnya akan menjadi  dua gelombang yang terpisah dan semakin lama akan terbentuk gelombang yang koheren pula.

VI.            Saran

Sebaiknya dalam melakukan percobaan eksplorasi sifat-sifat gelombang pada bidang lebih hati-hati dan teliti serta menggunakan kamera yang auto fokusnya bagus sehingga gambar yang dihasilkan bagus dan data yang dihasilkan valid.