Sifat-Sifat Gelombang Bunyi

A.   Definisi Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi merupakan salah satu contoh gelombang mekanik yang perambatannya memerlukan medium. Medium perambatan bunyi dapat berupa zat gas (misalnya udara), zat cair (misalnya air) dan zat padat (misalnya besi).  Bunyi termasuk gelombang longitudinal. Bunyi dihasilkan oleh getaran dari suatu benda, misalnya dawai, membran dan udara.

Berdasarkan frekuensinya, gelombang bunyi dapt dibedakan menjadi:

-     Infrasonik     : frekuensi < 20 Hz

-     Audiosonik    : frekuensi 20 Hz sampai 20.000 Hz

-     Ulatrasonik   : frekuensi > 20.000 Hz

B.   Intensitas Bunyi

Intensitas bunyi merupakan energi bunyi yang dipindahkan tiap satuan luas  tiap satuan waktu. Intensitas bunyi dapat diukur dengan sound level meter (SLM).

Intensitas bunyi juga dapat dimaknai daya yang dipancarkan tiap satuan luas. Intersitas dapat dinyatakan dengan:

I=P/A

keterangan:

I= intensitas bunyi (W/m²)

P= daya (W)

A= luas penampang (m²)

Bila bunyi memancar ke segala arah dan sama besar, maka luas daerah yang dilingkupi  berupa luas permukaan bola. Besarnya luas permukaan bola, A adalah: 4πr² , sehingga,

I=P/4πr²

Dari persamaan tersebut dapat dipahami bahwa intensitas bunyi pada suatu tempat berbanding terbailik dengan kuadrat jaraknya dari sumber bunyi.

Anda tentu pernah mendengarkan bel sekolah, misalnya sebagai berikut:

Bila anda semakin jauh dari sumber bunyi, tentu suara yang anda dengar semakin lemah. Intensitas bunyi pada dua tempat yang berbeda memenuhi persamaan:

I₂/I₁=r₁²/r₂²

keterangan:

I₁ = intensitas bunyi dari pendengar 1 (w/m²)

I₂ = intensitas bunyi dari pendengar 2 (w/m²)

r₁ = jarak pendengar 1 dari sumber bunyi (m)

I₂ = jarak pendengar 2 dari sumber bunyi (m)

Untuk penjelasan secara audiovisual, silahkan perhatikan video berikut ini:

C.   Taraf Intensitas Bunyi

Intensitas bunyi yang dapat didengar oleh manusia berkisar dari 10^-12 W/m² sampai 1 W/m^2. Intensitas bunyi sebesar 10^-12 W/m² merupakan intensitas bunyi minimum yang masih dapat didengar manusia yang disebut intensitas ambang pendengaran.

Logaritma perbandingan intensitas suatu bunyi terhadap intensitas ambang disebut taraf intersitas bunyi. Taraf intesitas bunyi sering disebut kenyaringan atau tingkat kebisingan dengan satuan desibel (dB). Besarnya taraf intersitas bunyi sesuai persamaan:

TI=10 log (I/I₀)

keterangan:

TI = taraf intensitas bunyi (dB)

I= intensitas bunyi (W/m²)

I₀= intensitas ambang =10^-12 W/m²

Semakin banyak sumber bunyi, maka kenyaringan yang dihasilkan semakin besar. Taraf intersitas beberapa  sumber bunyi sesuai persamaan:

TI_n=TI₁+10 logn

keterangan:

TI_n = taraf intensitas sebanyak n sumber bunyi (dB)

TI₁ = taraf intensitas sebanyak 1 sumber bunyi (dB)

n = jumlah sumber bunyi (dB)

Semakin jauh jarak suatu tempat dari sumber bunyi, maka intensitasnya semakin lemah. Karena intensitas berbanding lurus dengan taraf intensitas, maka semakinjauh letak suatu tempat dari sumber bunyi, taraf intensitasnya semakin lemah. Taraf intensitas bunyi pada jarak tertentu dari  sumber bunyi memenuhi persamaan:

TI₂=TI₁ - 20 (log r₂ - log r₁)

keterangan:

TI₂ = taraf intensitas pada jarak 2 dari sumber bunyi (dB)

TI₁ = taraf intensitas pada jarak 1 dari sumber bunyi (dB)

r₁ = jarak 1 dari sumber bunyi (m)

I₂ = jarak 2 dari sumber bunyi (m)

D.   Sifat-sifat Gelombang Bunyi

a.    Efek Doppler

Apabila kita menjumpai mobil pemadam yang membunyikan sirine bergerak mendekati kita, maka frekuensi bunyi yang kita dengar semakin kuat, sebaliknya bila mobil tersebut menjauhi kita, maka frekuensi sirine yang kita dengar semakin lemah. Peristiwa tersebut sering disebut efek Doppler. 

Efek Doppler merupakan peristiwa berubahnya frekuensi bunyi yang diterima pendengar karena berubahnya jarak sumber bunyi terhadap pendengar. Besarnya frekuensi yang diterima pendengar pada peristiwa efek Doppler memenuhi persamaan:

f_p/f_s= (v-v_p)/(v-v_s)

keterangan:

f_p = frekuensi yang diterima pendengar (Hz)

f_s = frekuensi sumber bunyi (Hz)

v = cepat rambat bunyi di udara (m/s)

v_p = kecepatan gerak pendengar (m/s)

v_s = kecepatan gerak sumber bunyi (m/s)

b.   Resonansi

Resonansi merupakan peristiwa bergetarnya suatu benda akibat benda lain yang bergetar karena keduanya memiliki frekuensi alamiah yang sama. Contoh peristiwa resonansi misalnya dua ayunan yang sama panjang, bila salah satu ayunan digerakkan, maka ayunan kedua juga ikut bergerak; dua garpu tala yang mempunyai frekuensi sama, bila yang satu digetarkan maka yang lain ikut bergetar. Pada sebuah tabung resonansi dapat terjadi pada kolom udara dengan panjang ¼λ, ¾λ, 1¼ λ …dst dari sumber getarnya.

Sebagai panduan praktikum, ada dapat menggunakan lembar kerja siswa berikut ini.

c.    Pelayangan

Pelayangan (beats) adalah peristiwa perubahan frekuensi bunyi akibat interferensi dua gelombang bunyi dengan perbedaan frekuensi yang kecil. Pelayangan merupakan fenomena yang menerapkan prinsip interferensi gelombang. Dua gelombang bunyi akan saling berinterferensi sehingga tingkat suara pada posisi tertentu naik dan turun secara bergantian. Bunyi hasil pelayangan akan terdengan keras-pelas-keras-pelan secara bergantian. Frekuensipelayangan memenuhi persamaan:

f_p = |f₁ – f₂|

keterangan:

f_p =  frekuensi pelayangan (Hz)

f₁ =  frekuensi 1 (Hz)

f₂ =  frekuensi 2 (Hz)

E.    Pemanfaatan Gelombang Bunyi

Pemanfaatan gelombang bunyi diantaranya adalah:

a.    Sonar (Sound Navigation and Rangging): Teknik menentukan benda di dasar laut dengan memanfaatkan gelombang bunyi. Misalnya: mendeteksi keberadaan karang, kapal karam, kapal selam, sekelompok ikan.

b.    Bidang Medis: USG (Ultra Sonography) digunakan untuk pencitraan janin atau tumor dalam tubuh

c.    Bidang Industri: bor ultrasonic digunakan untuk menentukan bentuk dan ukuran lubang pada logam dan gelas.

d.    Seismograf: menentukan letak pusat gempa.

Untuk mengukur kompetensi anda, silahkan kerjakan soal sifat-sifat gelombang bunyi berikut ini.

 

Soal Gelombang Bunyi - ProProfs » Online test maker

Semoga bermanfaat.

Sifat-Sifat Gelombang Cahaya

Beberapa sifat cahaya diantaranya adalah dapat mengalami interferensi, difraksi, dispersi dan polarisasi.

A. Interferensi

Interferensi juga disebut penggabungan. Interferensi merupakan interaksi antara dua gelombang atau lebih yang menghasilkan gelombang baru. Interferensi memiliki makna yang sama dengan superposisi. Interferensi sering digunakan untuk gelombang elektromagnetik, sedangkan superposisi digunakan untuk gelombang mekanik. Interferensi dapat terjadi apabila dua gelombang yang bergabung koheren, yaitu memiliki panjang gelombang dan fase yang sama. 

Terdapat 2 pola hasil interferensi, yaitu:  

1.    Interferensi konstruktif , yaitu interferensi yang terjadi pada dua gelombang yang sefase. Hasil interferensi konstruktif berupa gelombang baru dengan amplitudo yang lebih besar (maksimum)

2.   Interferensi destruktif, yaitu interferensi yang terjadi pada dua gelombang yang berlawanan fase. Hasil interferensi destruktif berupa gelombang baru dengan amplitudo yang lebih kecil (minimum)

Salah satu contoh peristiwa interferensi adalah interferensi celah ganda. Hasil interferensi dari dua gelombang cahaya adalah terbentuknya pola gelap-terang secara bergantian pada layar. Skema interferensi celah ganda cahaya pada celah tunggal adalah sebagai berikut:

Pada interferensi celah ganda beda fase antar dua gelombang yang berinterferensi disebabkan oleh beda panjang lintasan antar dua gelombang. Saat beda fase antar dua gelombang cahaya sama dengan panjang gelombangnya atau kelipatan dari panjang gelombangnya, maka menghasilkan pola terang. Akan tetapi saat beda fase antar dua gelombang cahaya sama dengan setengah panjang gelombangnya atau kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombangnya, maka menghasilkan pola gelap. Untuk lebih jelasnya, perhatikan video berikut ini.

Sebagai panduan aktivitas belajar untuk menyelidiki terbentuknya pola gelap-terang pada interferensi celah ganda, anda dapat menggunakan lembar kegiatan siswa berikut ini.

B. Difraksi

Difraksi juga disebut pelenturan. Difraksi merupakan peristiwa penyebaran atau pembelokan gelombang pada saat melalui lubang atau mengelilingi ujung penghalang. Contohnya saat cahaya yang merambat terhalang oleh medium yang memiliki celah sempit, maka arah rambat akan mengalami pelenturan sehingga terlihat cahaya sekunder. Diantara peristiwa difraksi diantaranya adalah difraksi celah tunggal dan difraksi celah majemuk.

1.     Difraksi celah tunggal

Skema difraksi cahaya pada celah tunggal adalah sebagai berikut:

Difraksi kisi ditinjau menggunakan prinsip Huygens. Dalam prinsip Huygens setiap muka gelombang merupakan sumber gelombang sekunder baru. Berkas cahaya sekunder berinterferensi sehingga menghasilkan pola gelap dan terang.

Pola gelap (interferensi minimum) terjadi bila beda lintasan sama dengan kelipatan panjang gelombang, d sinӨ = nλ

Pola terang (interferensi maksimum) terjadi bila beda lintasan sama dengan kelipatan bilangan ganjil dari setengah panjang gelombang, d sinӨ = (n-1/2)λ

2.     Difraksi celah majemuk.

Difraksi celah majemuk terjadi bila cahaya mengenai kisi. Kisi merupakan materi yang memiliki celah yang sangat banyak, dengan lebar celah dan jarak antar celah sama. Bila kisi memiliki 1000 celah setiap 1 cm, maka kisi tersebut memiliki tetapan kisi (jarak antar celah) sebesar d,

Syarat terjadinya pola difraksi pada kisi sama dengan syarat pola interferensi pada celah ganda.

Pola terang (difraksi maksimum) terjadi bila beda lintasan sama dengan panjang gelombang, d sinӨ = nλ

Pola gelap (difraksi minimum) terjadi bila beda lintasan sama dengan setengah panjang gelombang, d sinӨ = (n-1/2)λ

 

C. Disersi

Dispersi disebut juga penguraian. Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromatik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik 

D. Polarisasi

Polarisasi merupakan    proses pembatasan getaran vektor yang membentuk suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah. Polarisasi hanya terjadi pada gelombang transversal saja dan tidak dapat terjadi pada gelombang longitudinal.

Untuk menguji pemahaman kalian, silahkan kerjakan soal sifat-sifat gelombang cahaya berikut ini.

Soal Interferensi Celah Ganda by ProProfs » Create online test

Semoga bermanfaat.