IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI...

35
IR. STEVANUS ARIANTO 1 DEFINISI MACAM GELOMBANG GELOMBANG MEKANIS GELOMBANG BERJALAN TRANSVERSAL PERSAMAAN GELOMBANG BERJALAN GELOMBANG STASIONER KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1 SOAL 5 SOAL 2 SOAL 6 SOAL 3 KETERANGAN Sumber nada : DAWAI, PIPA ORGANA TERBUKA PIPA ORGANA TERTUTUP KETERANGAN Sifat Bunyi : PEMANTULAN, RESONANSI, INTERFERENSI PELAYANGAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK INTERFERENSI CAHAYA DIFRAKSI CAHAYA POLARISASI CAHAYA

Transcript of IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI...

Page 1: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 1

DEFINISI

MACAM GELOMBANG

GELOMBANG MEKANIS

GELOMBANG BERJALAN TRANSVERSAL

PERSAMAAN GELOMBANG BERJALAN

GELOMBANG STASIONER

KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL

KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL

BUNYI

SUMBER NADA

SIFAT BUNYI

EFFEK DOPPLER

ENERGI BUNYI

TARAF INTENSITAS

SOAL 4 SOAL 1

SOAL 5 SOAL 2

SOAL 6 SOAL 3

KETERANGANSumber nada : DAWAI, PIPA ORGANA TERBUKA

PIPA ORGANA TERTUTUP

KETERANGANSifat Bunyi : PEMANTULAN,RESONANSI, INTERFERENSI

PELAYANGAN

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

INTERFERENSI CAHAYA

DIFRAKSI CAHAYA

POLARISASI CAHAYA

Page 2: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 2

DEFINISI• Gelombang adalah suatu usikan

(gangguan) pada sebuah benda,sehingga benda bergetar danmerambatkan energi.

MACAM GELOMBANGGelombang dibedakan menjadi :• Gelombang Mekanis : Gelombang yang

memerlukan medium untukperambatannya.Contoh : Gelombang pada tali

• Gelombang Elektromagnetis : Gelombangyang tidak memerlukan medium untukperambatannya.

Contoh : Gelombang pada cahaya

Page 3: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 3

GELOMBANG MEKANIS

GELOMBANG MEKANIS DIBEDAKAN :

* GELOMBANG TRANSVERSAL.

* GELOMBANG LONGITUDINAL

•Arah getar tegak lurus arahrambatannya.•Berupa gunung dan lembah•Menentang perubahan bentuk•Merambat pada zat padat

•Arah getar berimpit denganarah rambatannya.

•Berupa rapatan dan regangan•Menentang perubahan volume•Merambat pada zat padat, cairdan gas.

GELOMBANG BERJALANTRANSVERSAL

Bila sebuah partikel yang bergetarmenggetarkan partikel-partikel lainyang berada disekitarnya, berartigetaran itu merambat. Getaran yangmerambat disebut Gelombang Berjalan.

v T atau Vf

.

Page 4: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 4

PERSAMAAN GELOMBANGBERJALAN TRANSVERSAL

Misal pada seutas tali yang panjang :

y A t A tTp sin sin 2

Dari titik P merambat getaran yang amplitudonya A,periodenya T dan cepat rambat getarannya v. Bila titikP telah bergetar t detik, simpangannya :

Jika waktu getar P < dari x/v maka titik Q masih diam

Jika waktu getar P > dari x/v maka titik Q telah bergetar.

Dari P ke Q yang jaraknya x getaran memerlukanxv

LANJUTAN PERSAMAANGELOMBANG BERJALAN

jadi ketika P telah bergetar t detik, titik Q baru bergetar t detik

Jadi persamaan gelombang berjalan adalah :

Perbedaan phase antara titik P dan Q adalah : tT

t xv

T

( )

titik Q baru bergetar ( )t xv detik. Simpangan Q saat itu :

y AT

t xvQ sin ( )2

x

)(2sin xTtAy

Page 5: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 5

GELOMBANG STASIONERGelombang Stasioner (gelombang diam) adalah :Gelombang hasil perpaduan antara gelombangdatang dan gelombang pantul.Ada dua macam yaitu :

* Ujung bebas.

Antara gelombangdatang dangelombang pantulsefase

* Ujung terikat.

Antara gelombangdatang dangelombang pantulberbeda fase 1/2

SUPERPOSISI

Perpaduan duaGelombang dapatDilukiskan di atas

WAKTU GETAR GELOMBANGSTASIONER

PADA UJUNG BEBAS.

Pada saat A digetarkan maka simpangannya : y AT

tA Asin 2

Jika titik C mengalami gelombang datang dan pantul maka :

Titik C menggetar selama : t t L xvc1 Gelombang datang C

Simpangan C pada saat itu :

y AT

t L xvC1

2sin ( ) y A tT

L xvTC1 2sin (.

) y A tT

L xC1 2sin ( )

Titik C mengalami gelombang pantul selama :

dan waktu getar A > L xv

2 ( )CL xt t

v

Page 6: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 6

PERSAMAAN GELOMBANGSTASIONER UJUNG BEBAS

Karena = 0 Maka simpangan gelombang pantul titik C adalah :

y AT

t L xvC2

2sin ( ) y A tT

L xvTC2 2sin (.

) y A tT

L xC2 2sin ( )

Hasil superposisi kedua gelombang adalah : yC = yC1 + yC2 jadi :

y AT

t L xv

AT

t L xvC sin ( ) sin ( )

2 2

y AT

t L xv T

t L xvC {sin ( ) sin ( )}2 2

y A tT

L xC . sin . ( ) cos . ( )2 2 2 2 2 21

212

y A x tT

LC 2 2 2cos ( )sin ( )

Jarak simpul ke-ujung pantul :

x n( )2 1 14

Jarak perut ke-Ujung pantul :

)41(2nx

PERSAMAAN GELOMBANGSTASIONER UJUNG TETAP

Karena = ½ Maka simpangan gelombang pantul titik C adalah :

})(2{sin2xLtAyC y A t

TL x

C2 2sin ( )

Hasil superposisi kedua gelombang adalah : yC = yC1 + yC2 jadi :

y A t L x A t L xC sin ( ) sin ( )2 2

)}(2sin)(2{sin xLtxLtAyC

y A tT

L xC . cos ( ).sin2 2 2

y A x tT

LC 2 2 2sin ( ).cos ( )

Jarak simpul ke-ujung pantul :

x n2 14. .

Jarak perut ke-Ujung pantul :

x n2 1 14.

Page 7: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 7

KECEPATAN GELOMBANGTRANSVERSAL

PERCOBAAN MELDEPercobaan Melde digunakan untuk menyelidiki cepatrambat gelombang transversal dalam dawai.Perhatikan gambar di bawah ini.

v = cepat rambat gelombang dalam kawat (tali, dawai)F = gaya tegangan kawat

= massa persatuan panjang kawatk = faktor pembanding, yang dalam SI harga k = 1.

mFv

KECEPATAN GELOMBANGLONGITUDINAL.

•Pada Zat Padat :

EvE = modulus young

LALoFPE

LoL

AF

strainstress

•Pada zat Gas:

v gas = PMRT=

P = tekanan ; =tetapan Laplace; =massa jenis gasR = tetapan gas umum, M = massa molekul relatif

Page 8: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 8

B U N Y IBunyi merupakan salah satu contoh gelombang longitudinalYang merambat dalam medium gas/udara.

Dibedakan dalam 2 macam.

•Desah : Bunyi yang tidak teratur contoh bunyi kain/kertasrobek.

•Nada : Bunyi yang teratur contoh bunyi alat musik.

Bunyi yang dapat ditangkap telinga manusia : 20 Hz <frekwensi<20.000 Hz

Bunyi dengan frekwensi < 20 Hz disebut : InfrasonikBunyi dengan frekwensi > 20.000 Hz disebut : UltrasonikFenomena yang terjadi setiap benda yang bergerak mendekatiKecepatan bunyi di udara terdengar suara ledakan disebut :SONIC BOOM.

SUMBER NADADAWAI.

Nada dasar

fo =Lv

2

Nada atas pertama

f1 =vL =

22

vL

dari data di atas dapat disimpulkan :fo : f1 : f2 : . . . = 1 : 2 : 3 : . . .

f nL

FAn

12 .

nada atas ke-nterdapat :( n+2 ) simpul( n+1 ) perut.

Page 9: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 9

SUMBER NADAPIPA ORGANA TERBUKA

fo=vL2

.

b. Nada dasar :

C. Nada atas pertama : f1 =vL

= 22

vL

d. Nada atas kedua : f2 = 32

vL

Dari data di atas dapat disimpulkan bahwa :fo : f1 : f2 : f3 : . . . = 1 : 2 : 3 : 4 : . . .

f nL

vn1

2

nada atas ke-nterdapat :( n+2 ) perut( n+1 ) simpul

SUMBER NADAPIPA ORGANA TERTUTUP

a. Nada dasar : f0 =vL4

b. Nada atas pertama : f1 =34

vL

c. Nada atas kedua : f2 = 54

vL

Dari data di atas dapat disimpulkan :fo : f1 : f2 : f3 : . . . = 1 : 3 : 5 : 7 : . . .

f nL

vn2 1

4

nada atas ke-nterdapat :( n+1 ) simpul( n+1 ) perut

Page 10: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 10

SIFAT-SIFAT BUNYIPEMANTULAN DAN RESONANSI

•PEMANTULAN

d = ½ v. tpp( tpp = waktu pergi-pulang)

•RESONANSI

ln = (2n – 1) ¼n mulai 1, 2, 3 ……

resonansi ke-1 n = 1dan seterusnya

ln

Yaitu :ikut bergetarnyasuatu benda.Syarat :frekwensinyasama.

SIFAT BUNYIINTERFERENSI DAN

PELAYANGAN•INTERFERENSI :Perpaduan dua buah sumber bunyi, hasilnya adalah :Bunyi yang lebih kuat dan bunyi yang lemahBeda fase keduanya adalah : ½Dapat dibuktikan dengan percobaan pipa Quinke

•PELAYANGAN/BEAT :interferensi dua getaran harmonis yang sama arahgetarnya, tetapi mempunyai perbedaan frekwensisedikit sekali.

= / f1 - f2 /= jumlah layangan.

Page 11: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 11

EFFEK DOPPLEREffek Doppler adalah peristiwa berubahnya hargafrekwensi bunyi yang diterima oleh pendengar (P) darifrekwensi suatu sumber bunyi (S) apabila terjadigerakan relatif antara P dan S.

fv vv v

fPP

SS.

Tanda + untuk vP dipakai bila pendengar bergerak mendekati sumber bunyi.Tanda - untuk vP dipakai bila pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi.Tanda + untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar.Tanda - untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak mendekati penengar.

Jika terdapat angin dengan kecepatan va dan menuju pendengarmaka v menjadi (v+va)

Jika angin menjauhi pendengar maka v menjadi (v-va)

ENERGI BUNYISETIAP GELOMBANG MERAMBATKAN ENERGIRambatan bunyi adalah rambatan gelombang,

sedangkan rambatan gelombang adalah salah satubentuk rambatan energi. Makin besar energi bunyi

yang diterima makin nyaring suara yang kita dengar.

INTENSITAS BUNYI.Yang dimaksud dengan intensitas bunyi ialah :

Besar energi bunyi tiap satuan waktu tiap satuanluas yang datang tegak lurus.

API I P

R4 2

I = Intensitas bunyidalam watt/m2 atauwatt/cm2

A = Luas bidang bola dalamm2 atau cm2

P = Daya bunyi dalamJ/det atau watt.

R = Jarak titik ke sumberbunyi dalam meter

I IR R1 2

12

22

1 1: :

Page 12: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 12

TARAF INTENSITAS

Logaritma perbandingan intensitas bunyidengan harga ambang pendengaran

Intensitas bunyi terkecil yang masih merangsangpendengaran disebut harga ambang pendengaran,besarnya 10-12 watt/m2.

T I II

log0 0

log10IIITATAU

TI DALAM BELL TI DALAM DESIBELL

CONTOH SOAL 1

Y = 10 sin (3t – 0,25 x)adalah suatu persamaangelombang transversal, xdan y dalam cm. Carilahkecepatan gelombang

tersebut.

Page 13: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 13

JAWABAN CONTOH SOAL 1

)25,03sin(10 xtY

)(2sin xTtAy

)225,0

23(2sin10 xty

23 t

Tt

HzfT23det

32

225,0 xx

cm25,0

2

det/1223.

25,02.

cmv

fvA = 10 CM

CONTOH SOAL 2

Suatu gelombangtransversal mempunyai

persamaan :Y = 10 cos 0,25 x sin 3t x

dan y dalam cmHitunglah kecepatangelombang tersebut.

Page 14: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 14

JAWABAN CONTOH SOAL 2

txy 3sin25,0cos10

)(2sin2cos2 LTtxAy

)23(2sin

225,02cos10 txy

xx225,0

cm825,02

23t

Tt

HzfT23det

32

scmfv /1223.8.

CONTOH SOAL 3

Suatu tali panjangnya 5 m, amplitudo10 cm, ujung A digetarkan dan ujung Bbebas, kecepatan getar A 4 m/s danperiodenya ½ detik. Titik C terletak 3meter dari ujung A. carilah simpanganA dan simpangan C saat A telahbergetar :a. ½ detik

ikb det65.

ikc det311.

ikd det651.

Page 15: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 15

JAWABAN CONTOH SOAL 3a

Checking waktu getar A terhadap :

det431

425.1

vXl

det43

425.2

vxL

:det21 maka

vxLt A )(2sin

TtAy A

A

0)2.21(2sin10AyyC = 0

JAWABAN CONTOH SOAL 3b

vxLt

vxLt AA ,det

65

)(2sin xTtAyC

)232.

65(2sin10Cy

cmyC 35)23

35(2sin10

)(2sinTtAy A

A

)2.65(2sin10Ay

cmy oA 35240sin10

Page 16: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 16

JAWABAN CONTOH SOAL 3c

vxLt

vxLt AA ,det

311

)(2sin xTtAyC

)232.

34(2sin10Cy

cmyC 35)23

38(2sin10

)(2sinTtAy A

A

)2.34(2sin10Ay

cmy oA 35240sin10

JAWABAN CONTOH SOAL 3d

:,det651 maka

vxLt A

)(2sin2cos2 LTtxAyC

)252.

611(2sin

222cos10.2Cy

)25

311(2sin

222cos10.2Cy

)611(2sin

222cos10.2Cy

cmy oC 31060sin.1.20

)(2sinTt

Ay AA

)2.6

11(2sin10Ay

cmy oA 35240sin10

Page 17: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 17

CONTOH SOAL 4

Sebuah sumber bunyi dari 700 Hzbergerak dengan kecepatan 20m/s menjauhi seorang pengamatyang diam. Berapa frekwensi yangdi dengar oleh pengamat jikaterdapat angin yang bergerakdengan kecepatan 10 m/s searahsumber bunyi dan kecepatanbunyi 340 m/s.

JAWABAN CONTOH SOAL 4

V = 0

P SVS

Vangin

SSa

aP f

VVVVV

f .0

Hzf P 6607002010340

10340

Page 18: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 18

CONTOH SOAL 5

Sebuah pipa organa tertutuppanjangnya 80 cm, ditiup danmenghasilkan nada atas kedua.Berapakah panjang pipa organaterbuka yang dapat menghasilkannada atas pertama yangberesonansi dengan nada ataskedua pipa organa tertutuptersebut.

JAWABAN COTOH SOAL 5

Syarat Resonansi : frekuensi sama

POterbukaPOtertutup ff

VL

nVL

n

21 21

412

2

1180.2

12.2L

cmL 642

Page 19: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 19

CONTOH SOAL 6

Suatu sumber bunyimemancarkan energi ke segalaarah. Jika jarak sumber bunyi

terhadap pendengar dibuat lebihjauh empat kali jarak semula.Berapakah berkurangnya taraf

intensitasnya ?

JAWABAN CONTOH SOAL 6

22

21

211:1:

RRII

2121

21 )4(1:1:RR

II

1:16: 21 II

21 16II

)log(log10 21

oo II

IITI

).(log102

1

II

IITI o

o

)16(log102

2

IITI

dBTI )2log40(

Page 20: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 20

DEFINISIGELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

P

Q

-

-

v

iE

E

B

v

i

E

E

B

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK ADALAH :Perubahan medan listrik dan medan magnetSecara periodik yang merambat kesegala jurusan.SIFAT-SIFATNYA :1. Pola gelombang elektromagnetik samadengan pola gelombang transversal denganvektor perubahan medan listrik tegak lurus padavektor perubahan medan magnet.

2. Gelombang elektromagnetik menunjukkan gejala-gejala :Pemantulan, pembiasan, difraksi, polarisasi seperti halnya pada cahaya3. Diserap oleh konduktor dan diteruskan oleh isolator

HUKUM-HUKUMKELISTRIKAN DAN

KEMAGNETANGelombang elektromagnet berdasarkan hukum-hukumkelistrikan dan kemagnetan.

COULOMB ::: Muatan listrik menghasilkan medan

listrik yang kuat.BIOTSAVART : : Aliran muatan (arus) listrik menghasil-

kan medan magnet disekitarnya.FARADAY

MAXWELL

: : Perubahan medan magnet (B) dapatmenimbulkan medan listrik (E).

: Perubahan medan listrik (E) dapatmenimbulkan medan magnet (B).

Page 21: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 21

KECEPATAN CAHAYAMaxwell mendukung teori Huygens bahwa cahaya merupa-Kan gelombang dan melalui perhitungan matematika yangCermat, maka Maxwell sampai pada suatu kesimpulan bah-Wa kecepatan gelombang cahaya bergantung dari nilaiKelistrikan ( o) dan kemagnetan ( o) :

0 0

1.

c9

2

1 .104 .9oC

Nm

74 .10.o

weberA m

Didapat :

83.10 /c m sGejala gelombang elektromagnetik baru dapat ditunjukkan beberapa

tahun setelah Maxwell meninggal oleh : H.R. Hertz

INTENSITASGELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Energi rata-rata per satuan luas yang dirambatkanoleh gelombang elektromagnetik.Intensitas tersebut sebanding dengan harga maksimum medanmagnet (B) dan sebanding pula dengan harga maksimun medanlistriknya (E).

E

B x

y

z

sin( . )y oE E kx tsin( . )z oB B kx t

.y z

o

E Bs

Page 22: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 22

INTENSITAS RATA-RATAGELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

2. sin ( . )o o

o

E Bs kx t

2max sin ( . ) 1s jika kx t

2min sin ( . ) 0s jika kx t

_m a x m in

2s ss

_ .2o o

o

E Bs

0 0

1.o okarena E c B dan c

Maka:

cE21s 020

0

0

2_ E2c

s_

. . ( )E s At dalam jouleContoh soal

CONTOH SOALINTENSITAS GEM

Sebuah stasiun radio menerima gelombangelektromagnetik sinusoida dari satelit pe-mancar dengan kekuatan 50 KW. Berapakahamplitudo maksimum kuat medan listrikyang diterima satelit jika jarak antena sta-siun radio dan satelit 100 Km ?

Page 23: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 23

JAWABAN CONTOH SOALINTENSITAS G E M

26

10

4_10

45

10.410.5

mwatt

APs

21025 10.4)10(4 mA

Dengan menganggap gelombang merambat ke segala arah.sehingga titik-titik yang berjarak sama dalam ruangberupa luasan bola : A = 4 R2

CNE /31010.45.10.3.10.4.2 2687

SPEKTRUMGELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Page 24: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 24

SPEKTRUMCAHAYA TAMPAK

PANJANG GELOMBANG

FREKWENSI

INTERFERENSI CAHAYA

Perpaduan dua atau lebih sumber cahaya sehinggamenghasilkan keadaan yang lebih terang (interferensimaksimum) dan keadaan yang gelap (interferensiminimum).

Syarat : Cahaya tersebut harus koheren.

Koheren : Dua sumber cahaya atau lebih yangmempunyai frekwensi, amplitudo dan beda fase yangtetap.

Ada dua macam interferensi cahaya :

Interferensi maksimum : Pada layar didapatkan garis terangInterferensi minimum : Pada layar didapatkan garis gelap

Page 25: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 25

CERMIN FRESNELL

. 1(2 )2

d p kl

. 1(2 1)2

d p kl

INTERFERENSI MAKSIMUM/TERANG INTERFERENSI MINIMUM/GELAP

PERCOBAAN YOUNG

p

INTERFERENSI MAKSIMUM/TERANG

. 1(2 )2

d p kl

INTERFERENSI MINIMUM/GELAP

. 1(2 1)2

d p kl

CONTOH SOAL

Page 26: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 26

CINCIN NEWTON

2 1(2 )2kr R k

2 1(2 1)2kr R k

INTERFERENSI MAKSIMUM/TERANG

INTERFERENSI MINIMUM/GELAP

CONTOH SOAL

INTERFERENSI PADALAPISAN TIPIS

12 ' cos (2 1)2

n d k

12 ' cos (2 )2

n d k

INTERFERENSI MAKSIMUM/TERANG

INTERFERENSI MINIMUM/GELAP

Dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat pada peristiwa :Warna-warna cahaya yang dipantulkan oleh buih sabun.Warna-warna cahaya yang dipantulkan oleh lapisan minyak diatas permukaan air. CONTOH SOAL

Page 27: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 27

DIFRAKSI CAHAYACELAH TUNGGAL

Peristiwa pembelokan arah sinar jika sinar tersenut mendapat halangan.Penghalang yang dipergunakan biasanya berupa kisi, yaitu celah sempit.

1sin (2 1)2

d kd

1sin (2 )2

d k

Interferensi maksimum/terang

Interferensi minimum/gelap

PERBESARAN SISTEM ALAT OPTIKDIBATASI OLEH DIFRAKSI

Dm 22,1sinDL

dL

dtg

m

mmm

22,1

DLdm 22,1

Pola-pola difraksidari empat sumber titik

dengan bulat didepan lensa

Dengan memperbesar bukaanAkan mengurangi ukuran polaDIFRAKSI ini.

Menurut Kriteria Rayleigh : Dua benda titik dapat dipisahkan (dibedakan)Jika pusat dari pola difraksi benda titik pertama berimpit dengan minimumPertama daripada difraksi benda titik kedua.

Batas sudut resolusi atauSudut resolusi minimum :

DAYA URAI ALAT OPTIK :

d’dm

L S’

mm

m sangatKecil, maka

Dmmm 22,1sin

Page 28: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 28

DIFRAKSI CAHAYAPADA KISI

1sin (2 1)2

d k

d dN

d = tetapan KisiBanyak garis-garis persatuanPanjang.

Kisi adalah kepingan kaca yang digores, menurut garis sejajar sehingga dapatbekerja sebagai celah yang banyak jumlahnya.

Interferensi maksimum/terang Interferensi minimum/gelap

1sin (2 )2

d k

CONTOH SOAL

POLARISASI

Polarisasi cahaya adalah : Pengkutuban daripadaarah getar dari gelombang transversal. (Dengandemikian tidak terjadi polarisasi pada gelombanglongitudinal).

Cahaya terpolarisasi dapat terjadi karena :Peristiwa pemantulan.Peristiwa pembiasan.Peristiwa pembiasan ganda.Peristiwa absorbsi selektif.

Page 29: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 29

POLARISASI KARENAPEMANTULAN

Polarisasi linier terjadi bila cahaya yang datang pada cermin dengan sudut 570

POLARISASI KARENAPEMANTULAN DAN

PEMBIASANPolarisasi linier terjadi bila sinarpantul oleh benda bening dengansinar bias membentuk sudut 900.

90i r 90r i

sin 'sinn i n r sin 'sin(90 )n i n isin 'cosn i n i '

pntg in

Persamaan ini disebut :HUKUM BREWSTER.

Ditemukan oleh :David Brewster (1781-1868)

Page 30: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 30

POLARISASI KARENAABSORBSI SELEKTIF

2cosoI I

Persamaan di atas dikenal dengan HUKUMMALUS, diketemukan oleh Etienne Louis

Malus pada tahun 1809.

EFFEK DOPPLER GELOMBANGELEKTROMAGNET

Gelombang elektromagnetik juga mengalami efek Doppler,Tetapi rumusannya berbeda dengan gelombang bunyi, karena:1. Gelombang bunyi memerlukan medium untuk rambatannya,

gelombang elektromagnetik tidak.

2. Kecepatan bunyi berperan penting karena kecepatan inibergantung medium, pada gelombang elektromagnetikgerak relatif antara sumber gelombang dan pengamatnyaberperan penting.

Ketika gelombang elektromagnetik, sumber gelombang dan Pengamat,ketiganya bergerak sepanjang garis lurus yang Sama melalui vakum(atau udara), persamaan efek Dopplernya:

)1(c

vff relsp

fp = frekwensi yang diterima pengamat (Hz)fs = frekwensi yang dipancarkan sumber gelombang (Hz)Vrel = kecepatan relatif sumber dan pengamatC = kecepatan cahaya dalam vakum (3.108 m/s)

Page 31: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 31

CONTOH SOALINTERFERENSI PERCOBAAN

YOUNGDalam percobaan interferensimenurut Young digunakan dua celahyang berjarak 1 mm ditempatkansejauh 200 cm dari sebuah layar.Apabila jarak garis terang ketiga dangaris gelap kedua adalah 1,68 mm.Hitunglah panjang gelombang yangdigunakan.

JAWABAN CONTOH SOALINTERFERENSI PERCOBAAN

YOUNG

68,123 gt pp 68,1)

21)(12()

21(2

d

k

d

k

68,11

2000)21)(12.2(

1

2000)21(3.2

310.68,13310.68,1 3

oAmm 600.510.6,5 4

Page 32: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 32

CONTOH SOALINTERFERENSI PADA CINCIN

NEWTONBerkas sejajar sinar kuning datangpada permukaan datar dan lensaplankonveks dengan arah tegak lurusternyata lingkaran gelap cincinnewton yang kesepuluh 6 mm jikadigunakan panjang gelombang 6000A, hitunglah jari-jari cincin gelapNewton yang ke-40.

JAWABAN CONTOH SOALINTERFERENSI PADA CINCIN

NEWTON

meterR 6

mmmr 1210.12 340

2 1( 2 )2nr R k

3 2 101(6.10 ) (2.10) 6.000.102

R

1040 10.6000.

21)40.2.(6r

Page 33: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 33

CONTOH SOAL INTERFERENSIPADA SELAPUT TIPIS

Keping gelas dengan ketebalan 0,4mikrometer disinari cahayapolikromatik dengan arah tegak luruspada keping. Indeks bias kaca 1,5,jika panjang gelombang cahayatampak dan 400 nm < < 700 nm,maka hitunglah panjang gelombangcahaya tampak yang dipantulkanterang sekali.

JAWABAN CONTOH SOALINTERFERENSI PADA SELAPUT TIPIS

12 ' cos (2 1)2

n d r k

6 12.1,5.0,4.10 (2.3 1)2

60,48.10 480meter nm

Page 34: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 34

CONTOH SOALDIFRAKSI PADA KISI

Untuk mengukur panjang gelombang sinar merahdilakukan percobaan sebagai berikut : Sinarkuning panjang gelombang 5800 A dijatuhkantegak lurus pada suatu kisi. Pola difraksi diterimadi layar yang jaraknya 4 m dari kisi. Garis terangorde pertama berjarak 58 cm dari garis terangpusat. Sesudah itu sinar merah dijatuhkan tegaklurus pada kisi. Ternyata garis terang orde pertamaberjarak 65 cm dari garis terang pusat. Hitunglahpanjang gelombang sinar merah tersebut.

JAWABAN CONTOH SOALDIFRAKSI PADA KISI

1sin 8, 2504 (2.1) 5.8002

od

65 0,1625400

ptg

58 0,145400

ptg

8,2504o

1sin (2 )2

d k

0,1435 5.800d

40418,1185o

d A

9, 2299o

1404181185sin 9,2299 (2.1)2

o

6482,9169oA

Page 35: IR. STEVANUS ARIANTO 1 · KECEPATAN GELOMBANG TRANSVERSAL KECEPATAN GELOMBANG LONGITUDINAL BUNYI SUMBER NADA SIFAT BUNYI EFFEK DOPPLER ENERGI BUNYI TARAF INTENSITAS SOAL 4 SOAL 1

IR. STEVANUS ARIANTO 35

PROFICIATKAMU TELAH MENYELESAIKAN PELAJARAN INI

YAITU TENTANG GELOMBANG DAN PERLUKAMU MENGERJAKAN TUGAS , DAN KAMU AKHIRI

DENGAN MENGERJAKAN SOAL-SOAL WEB.