GELOMBANG BUNYI
A.Gejala Gelombang Bunyi
1. Sifat-sifat gelombang bunyi
Gelombbnag bunyi adalah gelombang mekanik,dapat merambat dalam zat padat,cair dan gas.
Gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal.

Klasifikasi bunyi Berdasarkan frekuensi
a. Bunyi infrasonik : frekuensi bunyi lebih rendah dari 20 Hz
b. Bunyi audiosonik : frekuensi bunyi antara 20 Hz sampai 20.000Hz
c. Bunyi ultrasonik : frekuensi bunyi lebih tinggi dari 20.000 Hz
Cepat Rambat Gelombang Bunyi
1. Udara


persamaan
s= panjang lintasan penuh(m)
t=waktu tempuh(s)

2. Zat padat (bahan logam)
Persamaan:
E=modulus Young bahan logam
=massa jenis b ahan logam
3. Gas
V=


=tetapan laplace,R=tetapan umum
T=suhu mutlak
M=massa molekul gas
Cp=kapasitas kalor pada tekanan tetap
Cv=kapasitas kalor pada volume tetap
4.Percobaan Melde
Percobaan Melde dilakukan untuk menentukan kecepatan rambat gelombang pada dawai.
Dapat dirumuskan sebagai berikut:




Jika dan , maka :
Keterangan: v=kecepatan gelombang pada kawat F= tegangan kawat (N) = panjang kawat (m)
M=massa kawat (kg)
massa per satuan panjang (
B. Sifat Fisis Gelombang Bunyi
1. Interferensi Bunyi
Apabila dua gelombang yang frekuensinya sama, datang disuatu tempat secara bersamaan, maka kedua gelombang itu akan berinterferensi. Hasil interferensi menyebabkan timbulnya penguatan bunyi dan pelemahan bunyi.
Secara sistematis pelemahan dan penguatan bunyi dapat dinyatakan dengan:
a.Penguatan Bunyi terjadi jika:

b. Pelemahan Bunyi terjadi jika:

2.Pelayangan Bunyi
Penggabungan dua gelombang bunyi yang memiliki beda frekuensi sedikit akan menghasilkan pelayangan, yaitu terdengarnya nada bunyi keras-lemah-keras.
Jumlah layangan tiap sekon dirumuskan:
3.Resonansi Bunyi
• Peristiwa bergetarnya sutu benda karena getaran sumber bunyi lain dikenal dengan resonansi.
• Resonansi terjadi jika frekuensi alami kedua sumber bunyi sama atau kelipatannya.
Syarat terjadinya resonansi adalah


Keterangan: =panjang pipa yang muncul diatas permukaan air
n=bilangan 1,2,3,....
=panjang gelombang(m)

4.Efek Dopler
• Efek dopler dialami ketika ada suatu gerak relatif antar sumber gelombang dan pengamat.
• Jika sumber bunyi dan pengam,at bergerak salin g mendekat, maka pengamat akan mendengar frekuensi yang lebih tinggi dari pada frekuensi bunyi ketika tidak terjadi gerak relatif.
Efek Dopler dirumuskan sebagai berikut:

Dengan ketentuan:
• Pendengar mendekati sumber
• Pendengar menjauhi sumber
• Pendengar diam
• Sumber menjauhi pendengar
• Sumber mendekati pendengar
• Sumber diam
• Angin searah denagn sumber
• Arah angin berlawanan dengan sumber
• Tidak ada angin

5.Intensitas Bunyi (I)
Intensitas bunyi merupakan energi yang dipindahkan persatuan luas peer satuan waktu atau daya persatuan luas yang tegak lurus pada arah cepat rambat gelombang.
Intensitas bunyi dirumuskan sebagai berikut:


Keterangan:I=intenditas
P=daya (watt)
A=luas bidang

6.Taraf Intensitas Bunyi
Adalah perbandingan logaritma antara intensitas bunyi (I) dan harga ambangnya(Io).Dirumuskan sebagai berikut:



• Sumber Bunyi
1. Dawai
Getaran yang etrjadi pada dawai mgitar merupakan gelombang stasioner denagn ujung terikat. Secara umum besarnya frekuensi gelombang pada dawai dirumuskan dengan:

2. Pipa Organa
Adalah alat yang menggunakan kolom udara sebagai sumber getar.
a.Pipa Organa Terbuka
Merupakan suatu tabung atau kolom udara yang kedua ujung penampangnya terbuka.
Secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut:

b.Pipa Organa tertutup
Adalah lat tiup berupa tabung dengan salah satu ujungnya terbuka dan ujung talinya tertutup.
Perbandingan frekuensi nada pada pipa organa tertutup yaitu:
• D. Aplikasi Gelombang Bunyi
1. Aplikasi dalam bidang Industri
SONAR(Sound Navigation and Ranging) adalah teknik pantulan bunyi ultrasonik yang digunakan untuk navigasi.
Teknik SONAR dalam bidang industri dapat digunakan sebagai berikut:
Teknik SONAR dalam bidang industri dapat digunakan sebagi berikut:
• Mendeteksi Retak-retak pada Struktur Logam
• Mengukur Kedalaman Laut
• Kamera
• Mencuci Benda dengan ultrasonik
2.Aplikasi dalam Bidang kedokteran
Dapat digunakan untuk:
a. Mengamati kerusakan jaringan-jaringan hidup,sehingga dapat mendeteksi penyakit berat tertentu pada tingkat awal
b. Menghancurkan jaringan dalam tubuh yang tidak diinginkan
c. Mengamati perkembangan janin dalam kandungan,dsb
3.Efek Dopler untuk mengukur Laju Aliran Darah
 Efek Dopler digunakan untuk memonitor aliran darah melalui pembuluh nadi utama.
 Pengukuran laju aliran darah dengan metode efek Dopler efektif untuk mendeteksi trombosis, karena trombosis menyebabkan perubahan yang cukup signifikan dalam laju aliran darah.


Bab III

GELOMBANG CAHAYA
A. Cahaya sebagai Gelombang Elektromagnetik
Cahay merupakan gelombang elektromagnetik, sehingga tidak memerlukan medium perambatan.Gelombang cahaya dapat mengalami disperse, pemantualn ,pembiasan, difraksi, interferensi , polarisasi, dan efek dopler.
Urutan spectrum gleombang elektromagnetik dari frekuensi terkekecil sampai terbesar yaitu:
a. Gelombang radio dan televisi
b. Gelombang mikro
c. Sinar inframerah
d. Cahaya tampak
e. Sinar ultraviolet
f. Sinar X
g. Sinar gamma
B. Polarisasi Cahaya
Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang sehingga hanya tinggal memiliki satu arah getar saja. Cahaya yang belum terpolarisasi disebut cahaya alami. Sedangkan cahaya yang telah terserap sebagian arah gelombang disebut cahaya terpolarisasi.
Cahaya dapat terpolarisasi karena peristiwa pemantualn, pembiasan dan pemantulan, bias kembar, absorrpi selektif serta hamburan.
1. Polarisasi karena pemantulan
Sebuah cahaya alami yang dating pada medium bening, sebagian cahaya aakan dibiaskan dan sebagian lagi akan diapantulkan sedemikian hingga sinar bias tegak lurus terhadap sinar pantul.
2. Polarisasi karena bias kembar
Cahaya yang melewati medium dengan satu indeks bias , maka akan bergerak denagn kelajuan yang sama kesegala arah. Jika medium yang delawati cahaya memiliki dua indeks bias, maka kelajuan cahaya tidak sama untuk segala arah. Hal ini dapat menyebabkan pembiasan ganda.
3. Polarisasi karena absorpsi selektif
Prinsip Polaroid adalah meneruskan gelombang yang arah getarnya sejajar sumbu transmisi dan menyerap gelombang pada arah getar lainnya.
4. Polarisasi karena hamburan
Jika cahay dating pada suatu system partikel, maka electron-elektron dalam partikel dapat menyerap dan memancarkan sebagian cahaya. Peristiwa penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh partikel-partikel disebut hamburan. Hamburan dapat menyebabkan cahaya matahari tak terpolarisasi menjadi cahaya terpolarisasi sebagian atau terpolarisasi sempurna.
C. Interferensi Cahaya
Interferensi cahaya merupakan perpaduan dari dua gelombang cahaya.
1. Interferensi Celah Ganda
Pasda percobaan Young hasil interferensi pada layer berupa garis-garis terang dan garis-garis gelap.
a. Interferensi maksimum terjadi ketika beda lintasan antara kedua gelombang sama dengan nol atau kelipatan dari panjang gelombang.
d sin = n
Jika sudut sangat kecil maka sin = tg = ,sehingga:
b. Interferensi minimum terjadi ketika beda lintasannya kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang.
d sin =(2n-1)
2. Interfernsi pada Lapisan Tipis
Lapisan tipis oli yang terkena cahay terlihat memancarkan warna-warna cahaya tertentu. Interfersi pada lapisan tipis ini dipengaruhi oleh dua factor yaitu perbedaan panjang lintasan optic dan perubahan fase sinar pantul.
a. Interfersi Konstruktif
2 nt cos =
b. Interfernsi Destruktif
2 nt cos = m
3. Percobaan Interfernsi Cahaya oleh Frensel
Untuk mentghasilkan dua sumber cahaya, Fresnel menggunakan dua buah cermin datar yang diletakkan sedemikian rupa sehingga permukaan kedua cermin membentuk sudut hampir 180 .
D. Drifaksi Cahaya
Difraksi cahaya adalah peristiwa pelenturan gelombang cahaya ketika melewati suatu celah sempit (lebarnya lebih sempit dari pada panjang gelombang) sehingga gelombang tampak melebar pada tepi celah dari tepi-tepi bayangan menjadi kabur.
a. Pola Difraksi Maksimum
d sin = n dengan n = 1,2,3,….
b. Pola Difraksi minimum
d sin = (n- denagn n = 1,2,3,…
Kisi adalah peralatan yang memiliki celah yang sangat banyak denagn labar celah dan jarak antar celah yang sama.
d = dengan d = jarak antar celah (m)
N =jumlah garis/pergoresan tanpa kisi
E. Aplikasi Gelombang Cahaya
1. Pemantulan Sempurna Oleh Serat Optik
Penggunaan serat kaca (fiber glass) untuk menyalurkan cahaya denagn peristriwa pemantulan sempurna disebut serat optic (fiber optic).
Inti serat optic dibuat dari kaca berkualitas baik yang memiliki indeks bias tinggi . Inti ini dilapisi oleh lapisan tipis kaca yang indeks biasnya rendah.
Brkas cahaya dari luar masuk keujung serat optic akan menumbuk bidang atas bawah antara medium kedua kaca denagn sudut dating lebih besar dari pada sufdut kritis, sehingga terjadi pemantulan sempurna.
Metode serat optic misalnya dipakai dibidang komunikasi dan kedokteran .
2. Daya Urai Lensa
Daya urai lensa adlah kemampuan lensa atau system optic untuk memisahkan bayangan dari dua titik sumber cahaya yang terpisah pada jarak minimum. Persamaan umumnya :
sin =


3. Polarimeter
Polarimeter adalah alat untuk mengukur konsentrasi larutan optic aktif. Sudut putar yang dialami cahaya apabila melewati larutan optic aktif dirumuskan sebagai berikut:

4. Efek Dopler
Salah satu aplikasi efek dopler pada radar adalah mengierim pulsa elektromagnetik dan menerima kembali pulsa tersebut jika dipantulkan oleh benda yang bergerak. Dengan mengukur selisih frekuensi antar pulsa yang dikirim dan yang diterima oleh radar , maka kecepatan benda yang bergerak dapat ditentukan. Efek dopler dapat juga digunakan untuk menghitung kecepatan rotasi matahari , planet-planet, atau bulan. Rotasi matahari menyebabkan perluasan dari garis-garis spectra. Hal ini terjadi karena cahay dari sisi yang menjauh bumi mengasilkan pergeseran merah, sedangkan cahaya dari sisi yang mendekati bumi menghasilkan pergeseran biru. Dari kedua pergeseran ini dapat dihitung kecepatan rotasi matahari