pers efek doppler

Terjadinya Efek Doppler dapat diaplikasikan sebagai radar untuk menentukan kecepatan sebuah kendaraan di jalan raya. Sebuah mobil polisi dilengkapi dengan pemancar dan penerima gelombang bunyi. Perhatikan Gambar 3.9.

Gambar 3.9. peristiwa efek Doppler

Aplikasi efek Doppler untuk mengukur kecepatan mobil.

Gelombang bunyi dipancarkan dengan kecepatan v dan frekuensi f_s menuju sebuah mobil penumpang yang bergerak dengan kecepatan v_s. Setelah mengenai mobil penumpang, gelombang tersebut akan dipantulkan kembali ke arah mobil polisi, Detektor akan menerima pantulan gelombang tersebut dengan frekuensi f_p sehingga dari peristiwa itu akan berlaku persamaan Efek Doppler.

Jika mobil polisi dalam keadaan diam, berlaku persamaan:

→

Jika frekuensi sumber bunyi f_s diketahui dan frekuensi bunyi pantul f_p yang terdeteksi oleh polisi dapat dibaca detektor, serta kecepatan bunyi di udara v diketahui, maka polisi dapat mengetahui kecepatan mobil penumpang.

pengaruh angin

Persamaan (3.24) untuk efek Doppler diperoleh dengan mengabaikan kecepatan angin v_w. Jika kecepatan angin cukup berarti sehingga tak dapat diabaikan, maka kecepatan angin v_w harus dimasukkan ke dalam persamaan efek Doppler. Dengan demikian efek Doppler dengan memasukkan pengaruh angin adalah

....................................(3.17)

Perjanjian tanda untuk v_w sama seperti v_p dan v_s yaitu positif jika searah dengan arah dari sumber ke pendengar.

Sebuah kereta api yang mendekati sebuah bukit dengan kelajuan 40 km/jam membunyikan peluit dengan frekuensi 580 Hz ketika kereta berjarak 1 km dari bukit. Angin dengan kelajuan 4 km/jam gertiup searah dengan kereta.

(a) Tentukan frekuensi yang didengar oleh seorang pengamat di atas bukit. Cepat rambat bunyi di udara adalah 1200 km /jam.

(b) Jarak dari bukit di mana gema dari bukit didengar oleh masinis kereta. Berapa frekuensi bunyi yang didengar oleh masinis ini?

Penyelesaian:

(a) Masalah soal ini ditunjukkan pada gambar berikut. Cepat rambat di udara v= 1200 km/jam.

Frekuensi yang didengar oleh pengamat P di bukit dengan memasukkan kecepatan angin dihitung dengan persamaan (3-8).

Hz

(b) Masalah kasus (b) ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Misalkan masinis mendengar bunyi peluit kereta oleh dinding bukit ketika berjarak x km dari bukit. Waktu tempuh dari A ke B adalah

..........................................(*)

Waktu bunyi merambat dari A ke C kemudian dipantulkan ke B adalah

......................................(**)

Samakan (**) dan (*) diperoleh,

1 + x = 30 (1 – x)

31x = 29 ↔

Untuk gema dari bukit ke masinis, frekuensi yang didengar oleh pengamat di bukit sekarang berfungsi sebagai sumber bunyi dengan f_s' = 599 Hz. Masinis sebagai pendengar bergerak menuju ke bukit dengan kecepatan 40 km/jam. Masalahnya sekarang ditunjukkan pada gambar berikut.

Frekuensi yang akan didengar oleh masinis, f_s', adalah

efek doppler

Fenomena perubahan frekuensi karena pengaruh gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar, pertama kali diamati oleh Christian Doppler. Jika antara sumber bunyi dan pendengar tidak ada gerakan relatif, maka frekuensi sumber bunyi dan frekuensi bunyi yang didengar oleh seseorang adalah sama. Namun, jika antara sumber bunyi dan si pendengar ada gerak relatif, ternyata antara frekuensi sumber bunyi dan frekuensi bunyi yang didengar tidaklah sama. Suatu contoh, misalnya ketika Anda naik bis dan berpapasan dengan bis lain yang sedang membunyikan klakson, maka akan terdengar suara yang lebih tinggi, berarti frekuensinya lebih besar dan sebaliknya ketika bis menjauhi anda, bunyi klakson terdengar lebih rendah, karena frekuensi bunyi yang didengar berkurang. Peristiwa ini dinamakan Efek Doppler.

Jadi, Effek Doppler adalah peristiwa berubahnya harga frekuensi bunyi yang diterima oleh pendengar (P) dari frekuensi suatu sumber bunyi (S) apabila terjadi gerakan relatif antara P dan S. Oleh Doppler dirumuskan sebagai :

.........................................................(3.16)

Dengan :

f_P adalah frekuensi yang didengar oleh pendengar.

f_S adalah frekuensi yang dipancarkan oleh sumber bunyi.

v_P adalah kecepatan pendengar.

v_S adalah kecepatan sumber bunyi.

v adalah kecepatan bunyi di udara.

Tanda + untuk v_P dipakai bila pendengar bergerak mendekati sumber bunyi.

Tanda - untuk v_P dipakai bila pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi.

Tanda + untuk v_S dipakai bila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar.

Tanda - untuk v_S dipakai bila sumber bunyi bergerak mendekati pendengar.

pipa organa tertutup

jika ujung pipa organa tertutup, maka pipa organa itu disebut pipa organa tertutup. Pada ujung pipa tertutup, udara tidak bebas bergerak, sehingga pada ujung pipa selalu terjadi simpul. Tiga keadaan resonansi di dalam pipa organa tertutup ditunjukkan pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8. Organa Tertutup

Pola gelombang untuk nada dasar ditunjukkan pada gambar 3.8a, yaitu terjadi 1 perut dan 1 simpul. Panjang pipa sama dengan ¼ (jarak antara simpul dan perut berdekatan). Dengan demikian, atau λ₁ = 4L, dan frekuensi nada dasar adalah

.......................................(3.12)

Pola resonansi berikutnya dengan panjang gelombang λ₃ disebut nada atas pertama, ditunjukkan pada gambar 3.8b. Ini terjadi dengan menyisipkan sebuah simpul, sehingga terjadi 2 perut dan 2 simpul. Panjang simpul sama dengan . Dengan demikian, atau , dan frekuensi nada atas kesatu ini adalah

.....................................(3.13)

Perhatikan bahwa frekuensi ini sama dengan tiga kali frekuensi nada dasar. Selanjutnya akan Anda peroleh bahwa frekuensi nada atas kedua, yang getarannya seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8c adalah

(3.14)

Tampak bahwa pada kasus pipa organa tertutup hanya harmonik-harmonik ganjil yang muncul. Harmonik kesatu, f₁, harmonik ketiga f₃ = 3f₁, harmonik kelima f₅ = 5f₁, dan seterusnya. Secara umum, frekuensi-frekuensi alami pipa organa tertutup ini dinyatakan oleh :

.............................(3.15)

Alat musik yang termasuk keluarga klarinet merupakan contoh pipa organa tertutup dengan harmonik ganjil untuk nada-nada rendah.

pipa organa terbuka

Jika pipa organa ditiup, maka udara-udara dalam pipa akan bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Gelombang yang terjadi merupakan gelombang longitudinal. Kolom udara dapat beresonansi, artinya dapat bergetar. Kenyataan ini digunakan pada alat musik yang dinamakan Organa, baik organa dengan pipa tertutup maupun pipa terbuka. Pola gelombang untuk nada dasar ditunjukkan pada Gambar 3.7. Panjang kolom udara (pipa) sama dengan ½ (jarak antara perut berdekatan).

Gambar: 3.7. Organa Terbuka

Dengan demikian L = atau λ₁= 2L

Dan frekuensi nada dasar adalah

f₁ = (3.10)

Pada resonansi berikutnya dengan panjang gelombang λ₂ disebut nada atas pertama, ditunjukkan pada Gambar 3.7b. Ini terjadi dengan menyisipkan sebuah simpul, sehingga terjai 3 perut dan 2 simpul. Panjang pipa sama dengan λ_2. Dengan demikian, L = λ₂ atau λ₂ = L

Dan frekuensi nada atas kesatu ini adalah

f₂ = (3.11)

Tampaknya persamaan frekuensi untuk pipa organa terbuka sama dengan persamaan frekuensi untuk tali yang terikat kedua ujungnya. Oleh karena itu, persamaan umum frekuensi alami atau frekuensi resonansi pipa organa harus sama dengan persamaan umum untuk tali yang terikat kedua ujungnya, yaitu

............................................................(3.12)

Dengan v = cepat rambat bunyi dalam kolom udara dan n = 1, 2, 3, . . . . Jadi, pada pipa organa terbuka semua harmonik (ganjil dan genap) muncul, dan frekuensi harmonik merupakan kelipatan bulat dari harmonik kesatunya. Flute dan rekorder adalah contoh instrumen yang berprilaku seperti pipa organa terbuka dengan semua harmonik muncul.

pipa organa

Pipa organa merupakan sejenis alat musik tiup. Bisa dicontohkan sebagai seruling bambu. Anda tentu pernah melihat bahwa ada dua jenis seruling bambu. Demikian juga dengan karakteristik pipa organa. Ada pipa organa terbuka (kedua ujungnya terbuka) dan pipa organa tertutup (salah satu ujungnya tertutup).

Pipa organa merupakan semua pipa yang berongga di dalamnya, bahkan Anda dapat membuatnya dari pipa paralon. Pipa organa ini ada dua jenis yaitu pipa organa terbuka berarti kedua ujungnya terbuka dan pipa organa tertutup berarti salah satu ujungnya tertutup dan ujung lain terbuka. Kedua jenis pipa ini memiliki pola gelombang yang berbeda.

gel bunyi pada dawai

Anda tentu pernah melihat orang memainkan gitar. Pada senar atau dawai pada gitar kedua ujungnya terikat dan jika digetarkan akan membentuk suatu gelombang stasioner. Getaran ini akan menghasilkan bunyi dengan nada tertentu, tergantung pada jumlah gelombang yang terbentuk pada dawai tersebut. Pola gelombang stasioner ketika terjadi nada dasar (harmonik pertama), nada atas pertama (harmonik kedua) dan nada atas kedua (harmonik ke tiga) ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Pola Panjang Gelombang pada Dawai.

Frekuensi nada yang dihasilkan tergantung pada pola gelombang yang terbentuk. Secara umum, ketiga panjang gelombang di atas dapat dinyatakan dengan persamaan :

(3.8)

Dengan demikian, frekuensi nada yang dihasilkan dawai memenuhi persamaan :

(3.9)

Keterangan :

v	:	Cepat rambat gelombang pada dawai (m/s)
fn	:	Frekuensi nada ke-n (Hz)
λn	:	Panjang gelombang ke-n
L	:	Panjang dawai
n	:	Bilangan yang menyatakan nada dasar, nada atas ke-1, dst. (0, 1, 2, ...)

resionansi pada kolom udara

Apabila pada kolom udara yang terletak di atas permukaan air digetarkan sebuah garputala, molekul-molekul di dalam udara tersebut akan bergetar. Perhatikan Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Sebuah kolom udara di atas permukaan

air digetarkan oleh sebuah garputala

Syarat terjadinya reronansi, yaitu:

(a) pada permukaan air harus terbentuk simpul gelombang;

(b) pada ujung tabung bagian atas merupakan perut gelombang.

Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran udara pada pipa organa tertutup. Jadi, resonansi petama akan terjadi jika panjang kolom udara di atas air ¼ λ, resonansi ke dua ¾ λ, resonansi ke tiga 5/4 λ, dan seterusnya.

Kolom udara pada percobaan penentuan resonansi di atas berfungsi sebagai tabung resonator. Peristiwa resonansi ini dapat dipakai untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi di udara. Agar dapat terjadi resonansi, panjang kolom udaranya adalah l = (2n-1)¼λ dengan n = 1, 2, 3, . . .

Berdasarkan penjelasan tersebut, dapat ditentukan bahwa resonansi bertuturutan dapat Anda dengar apabila suatu resonansi dengan resonansi berikutnya memiliki jarak Δl = ½ λ. Jika frekuensi garputala diketahui, cepat rambat gelombang bunyi di udara dapat diperoleh melalui hubungan:

v= λf ....................................................(3.7)

Peristiwa resonansi juga dapat menimbulkan masalah dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, gelas piala bertangkai bisa pecah bila diletakkan didekat penyanyi yang sedang menyanyi. Hal ini terjadi karena gelas memiliki frekuensi alami yang sama dengan suara penyanyi sehingga gelas mengalami resonansi dan mengakibatkan pecahnya gelas tersebut. Peristiwa resonansi juga dapat menyebabkan runtuhnya jembatan gantung jika frekuensi hentakan kaki serentak orang yang berbaris di atas jembatan gantung sama dengan frekuensi alami jembatan sehingga jembatan akan berayun hebat dan dapat menyebabkan runtuhnya jembatan.

resonansi bunyi

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar dan memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan bilangan bulat dari frekuensi itu. Resonansi sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, resonansi bunyi pada kolom udara dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan bunyi. Berdasarkan hal tersebut, maka dapat dibuat berbagai macam alat musik. Alat musik pada umumnya dibuat berlubang agar terjadi resonansi udara sehingga suara alat musik tersebut menjadi nyaring. Contoh alat musik itu antara lain: seruling, kendang, beduk, ketipung dan sebagainya.

Resonansi sangat penting di dalam dunia musik. Dawai tidak dapat menghasilkan nada yang nyaring tanpa adanya kotak resonansi. Pada gitar terdapat kotak atau ruang udara tempat udara ikut bergetar apabila senar gitar dipetik. Udara di dalam kotak ini bergerak dengan frekuensi yang sama dengan yang dihasilkan oleh senar gitar. Udara yang mengisi tabung gamelan juga akan ikut bergetar jika lempengan logam pada gamelan tersebut dipukul. Tanpa adanya tabung kolom udara di bawah lempengan logamnya, Anda tidak dapat mendengar nyaringnya bunyi gamelan tersebut. Reonansi juga dipahami untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi di udara.

Untuk mengetahui proses resonansi, kita tinjau dua garputala yang saling beresonansi seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4. Dua garputala yang saling beresonansi

Jika garputala dipukul, garputala tersebut akan bergetar. Frekuensi bunyi yang dihasilkan bergantung pada bentuk, besar, dan bahan garputala tersebut.

interferensi bunyi

Seperti halnya pada cahaya, pada bunyi pun terjadi interferensi. Untuk membuktikan adanya interferensi gelombang bunyi dapat Anda lihat pada bagian kegiatan ilmiah dari buku ini. Bunyi kuat terjadi ketika superposisi kedua gelombang bunyi pada suatu titik adalah sefase atau memiliki beda lintasan yang merupakan kelipatan bulat dari panjang gelombang bunyi.

Bunyi kuat Δs = nλ; n = 0, 1, 2, 3, . . . (3.5)

n = 0, n = 1, dan n = 2, berturut-turut untuk bunyi kuat pertama, bunyi kuat kedua, dan bunyi kuat ketiga.

Bunyi lemah terjadi ketika superposisi kedua gelombang bunyi kuat pertama, bunyi kuat kedua, dan bunyi kuat ketiga. Interferensi destruktif jika kedua gelombang yang bertemu pada suatu titik adalah berlawanan fase atau memiliki beda lintasan,

Bunyi lemah Δs = λ; n = 0, 1, 2, 3, . . . (3.6)

n = 0, n = 1, n = 2, berturut-turut untuk bunyi kuat pertama, bunyi kuat kedua, dan bunyi kuat ketiga.

pembiasan gel bunyi

Pada siang hari, udara pada lapisan atas lebih dingin daripada lapisan bawah. Cepat rambat bunyi pada suhu dingin adalah lebih kecil daripada suhu panas. Dengan demikian, kecepatan bunyi pada lapisan udara atas lebih kecil daripada kecepatan bunyi pada lapisan udara bawah, karena medium pada lapisan atas lebih rapat dari medium pada lapisan bawah. Jadi, pada siang hari, bunyi petir yang merambat dari lapisan udara atas menuju ke lapisan udara bawah akan dibiaskan menjauhi garis normal (Gambar 3.2a).

Gambar 3.2. Pembiasan gelombang bunyi

Pada malam hari, terjadi kondisi sebaliknya, udara pada lapisan bawah (dekat tanah) lebih dingin daripada udara pada lapisan atas. Dengan demikian, kecepatan bunyi pada lapisan bawah lebih kecil daripada lapisan atas, karena medium pada lapisan atas kurang rapat dari medium pada lapisan bawah. Jadi, pada malam hari, bunyi petir yang merambat dari lapisan udara atas menuju ke lapisan udara bawah (mediumnya lebih rapat) akan dibiaskan mendekati garis normal (Gambar 3.2b). Pembiasan bunyi petir mendekati garis normal pada malam hari inilah yang menyebabkan bunyi guntur lebih mendekat kerumah Anda, dan sebagai akibatnya Anda mendengar bunyi petir yang lebih keras.

gelombang bunyi

Gelombang Bunyi

1.	Gelombang bunyi ialah sejenis gelombang membujur yang boleh merambat melalui pepejal, cecair dan gas.
2.	Bunyi dihasilkan oleh suatu sistem yang bergetar seperti getaran tala bunyi atau kon pembesar suara. Ianya adalah sejenis gelombang mekanikal.
3.	Bagaimana gelombang bunyi bergerak ? Secara amnya gelombang bunyi bergerak melalui perambatan molekul-molekul udara.
4.	Apabila kon pembesar suara bergetar ke hadapan, molekul-molekul udara di hadapannya dimampatkan. Apabila kon pembesar suara bergetar ke belakang, molekul-molekul udara di hadapannya direnggangkan. Ini akan menghasilkan satu siri mampatan dan regangan molekul-molekul udara.
5	Getaran yang dihasilkan oleh kon pembesar suara membekalkan tenaga pada molekul-molekul udara. Tenaga dipindahkan oleh getaran molekul-molekul udara dalam siri mampatan dan rengangan udara. Lama kelamaan tenaga pada molekul-molekul ini akhirnya akan lemah dan lesap.
6.	Molekul-molekul udara bagi gelombang bunyi bergetar pada arah yang sama dengan arah perambatan bunyi tersebut. Gelombang bunyi juga merupakan suatu gelombang membujur.
7.	Gelombang bunyi memerlukan medium tertentu untuk ianya bergerak. Oleh itu gelombang bunyi tidak dapat merambat dalam keadaan vakum.
8.	Gerakan perambatan molekul-molekul udara ini menghasilkan halaju v, panjang gelombang l dan frekuensi gelombang ¦.
9.	Halaju bunyi dalam satu medium bolehlah dirumuskan sebagai v = l¦ di mana l = panjang gelombang ¦ = frekuensi gelombang.
10.	Halaju gelombang bunyi dalam suatu gas dipengaruhi oleh (a) suhu gas (b) jisim molekul gas itu.
11.	Halaju gelombang bunyi adalah lebih tinggi jika suhu persekitaran gas yang dilaluinya adalah tinggi jika dibandingkan dengan suhu yang lebih rendah.
12.	Pada suhu yang sama, halaju gelombang bunyi adalah lebih tinggi bagi bagi gas yang mempunyai molekul gas yang lebih kecil berbanding dengan molekul gas yang lebih besar.
13.	Gelombang bunyi bergerak atau merambat dengan halaju yang lebih tinggi dalam pepejal berbanding dengan cecair dan gas. Ini adalah disebabkan molekul pepejal dan cecair adalah lebih rapat jika dibandingkan dengan molekul-molekul dalam gas.
14.	Gelombang bunyi juga menghasilkan fenomena-fenomena pantulan, pembiasan, pembelauan dan interferens.

Pantulan Gelombang Bunyi

1.	Seperti gelombang air, gelombang bunyi juga boleh dipantulkan. Rajah di bawah menunjukkan satu uji kaji ringkas untuk menunjukkan bagaimana bunyi dipantulkan.
2.	Pantulan bagi gelombang bunyi adalah mematuhi hukum pantulan.

Pembiasan Gelombang Bunyi

1.	Pembiasan gelombang ialah perubahan arah perambatan gelombang yang disebabkan oleh perubahan halaju gelombang apabila suatu gelombang merambat dari suatu medium ke satu medium yang lain.
2.	Pembiasan gelombang bunyi biasanya berlaku apabila suatu gelombang bunyi merambat dari suatu keadaan medium ke satu keadaan medium yang berlainan. Sebagai contohnya apabila gelombang bunyi merambat dari medium udara yang sejuk ke medium udara yang panas atau dari medium udara ke medium gas yang lain.
3.	Berikut adalah beberapa keadaan di mana pembiasan gelombang bunyi
	(a)	Bunyi dibiaskan apabila ia merambat melalui sebuah belon yang mengandungi gas karbon dioksida. Halaju bunyi dalam gas karbon dioksida adalah kurang daripada halaju bunyi dalam udara. Ini adalah kerana gas karbon dioksida yang lebih tumpat daripada udara. Gelombang bunyi dibiaskan mendekati garis normal dan belon bertindak seperti kanta penumpu. Ini menyebabkan bunyi ditumpukan ke suatu titik F. Oleh itu kedudukan telinga yang menghampiri titik F akan mendengar bunyi jam randik yang paling kuat.

gejala gel bunyi

Gelombang adalah getaran yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoidal. Gelombang dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Malahan, setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.

Suatu medium disebut:
1. Linear jika gelombang yang berbeda di semua titik tertentu di medium bisa
dijumlahkan,
2. Terbatas jika terbatas, selain itu disebut tak terbatas
3. Seragam jika ciri fisiknya tidak berubah pada titik yang berbeda
4. Isotropik jika ciri fisiknya "sama" pada arah yang berbeda

Gelombang dapat diklasifikasikan menjadi beberapa :
A. Berdasarkan Cara Rambat dan Medium yang dilalui
1. Gelombang Mekanik, yaitu gelombang yang perlu medium dalam perambatannya
contoh : gelombang bunyi
2. Gelombang Elektromagnetik, yaitu gelombang yang tidak memerlukan medium
dalam perambatannya. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang
transversal.
contoh : sinar gamma, sinar X, sinar ultraviolet, cahaya tampak, infra
merah, gelombang pendek (radar), gelombang televisi, gelombang radio
(urutan dari frekuensi tertinggi ke frekuensi terendah).
Elektromagnetik dari kata "Elektro" dan "Magnetik yang berarti gelombang
yang terdiri dari Energi Listrik dan Energi Magnet yang memancar dengan
sumber Muatan yang bergerak bolak balik.
Seperti kita ketahui bahwa gelombang elektromagnetik mempunyai cepat rambat
yang relatif sehingga memiliki waktu yang relatif. Cepat rambat gelombang
elektromagnetik yaitu 3 x 10^8 m/s dimana memiliki energi E= mc^2 dengan
massa sebagai massa muatan.
Sifat dari gelombang elektromagnetik yaitu gelombang yang berbentuk bukit
lembah dengan medan magnet dan medan listrik yang saling tegak lurus.
Cahaya Tampak merupakan salah satu gelombang elektromagnetik yang dapat
terlihat secara langsung oleh mata manusia dimana cepat rambatnya 3x10^8
m/s. Cahaya tampak dapat digunakan sebagai media transmisi muatan listrik
sebagai contoh pada fiber optik...,,cahaya dapat juga menghasilkan listrik
dengan penyinaran suatu logam dengan frekuensi cahaya lebih tinggi dari
logam sehingga elektron pada salah satu keping logam akan keluar dan
menabrak keping logam yang lain sehingga terjadi aliran listrik pada logam
lain.

RADAR (Radio Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan penerima
gelombang.
INFRA MERAH, dihasilkan dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan untuk
mempelajari struktur molekul.
CAHAYA TAMPAK, mempunyai panjang gelombang 3990 Aº - 7800 Aº.
ULTRAVIOLET, dimanfaatkan untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik.

SIFAT-SIFAT GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK :
1. Dapat merambat dalam ruang hampa, dengan kelajuan 3 x 10^8 m/s.
2. Merupakan gelombang transversal (arah getar tegak lurus arah rambat).
3. Dapat mengalami Polarisasi (karena merupakan gelombang transversal).
4. Dapat mengalami Refleksi (pemantulan)
5. Dapat mengalami Refraksi (pembiasan)
6. Dapat mengalami Interferensi (dapat dipadukan)
7. Dapat mengalami Difraksi (lenturan)
8. Tidak dibelokkan dalam medan listrik maupun medan magnet.

Catatan:
Gelombang radio dipakai sebagai gelombang pembawa sistem komunikasi karena
mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer.
Ada 2 macam cara membawa gelombang bunyi:
Modulasi Amplitudo (AM)
Amplitudo gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi
dengan frekuensi tetap.
Modulasi Frekuensi (FM)
Frekuensi gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi
dengan amplitudo tetap.
Sistem FM lebih unggul daripada AM karena FM dapat mengurangi desau akibat
kelistrikan diudara, walaupun jangkauannya terbatas sekali.

B. Berdasarkan arah getar dan arah rambat
1. Gelombang transversal : arah getarnya tegak lurus arah rambatnya.
contoh : gelombang elektromagnetik, gelombang pada tali
Gelombang Transversal memiliki bukit dan lembah, satu gelombang terdiri dari
satu bukit dan satu lembah.
2. Gelombang Longitudinal : arah getarnya searah (sejajar) dengan arah rambatnya.
contoh : gelombang bunyi
Gelombang Longitudinal memiliki rapatan dan renggangan, satu gelombang terdiri
dari satu rapatan dan satu renggangan.

C. Berdasarkan Amplitudonya
1. Gelombang berjalan : gelombang yang amplitudonya tetap pada titik yang
dilewatinya.
2. Gelombang stasioner : gelombang yang amplitudonya tidak tetap pada titik yang
dilewatinya. Gelombang ini terbentuk dari interferensi dua buah gelombang
datang dan pantul yang masing-masing memiliki frekuensi dan amplitudo sama
tetapi fasenya berlawana (arahnya berlawanan).

tinggi nada dan kuat bunyi

Setiap bunyi yang didengar manusia selalu memiliki frekuensi tertentu. Untuk memenuhi frekuensi yang diharapkan, maka munculnya berbagai alat musik, misalnya seruling dan gitar. Saat bermain gitar, maka dawainya akan dipetik untuk mendapatkan frekuensi yang rendah atau tinggi. Tinggi rendahnya frekuensi bunyi yang teratur inilah yang dinamakan tinggi nada. Jadi, dapat disimpulkan bahwa tinggi nada bergantung pada frekuensi sumber bunyi.

Frekuensi tinggi → bunyi bernada tinggi

Frekuensi rendah → bunyi bernada rendah

Frekuensi yang dihasilkan oleh suatu sumber bunyi dapat diamati pada layar osiloskop. Bunyi dengan frekuensi rendah menghasilkan bentuk gelombang yang kurang rapat. Bunyi dengan frekuensi tinggi menghasilkan bentuk gelombang yang lebih rapat.

Telinga manusia normal dapat mendengar bunyi yang frekuensinya antara 20 -20.000 Hz. Di luar batas-batas frekuensi bunyi tersebut manusia tidak dapat mendengarnya.

Sumber bunyi dapat diperoleh dari sebuah generator audio. Generator audio dapat menghasilkan bermacam-macam frekuensi dan amplitudo gelombang bunyi. Jika frekuensi dibuat tetap, sedangkan amplitudonya diperbesar, akan didapatkan gelombang bunyi yang lebih kuat. Jika seseorang dekat dengan sumber bunyi, maka orang tersebut akan mendengar bunyi yang lebih kuat dibandingkan dengan orang yang berada lebih jauh dari sumber bunyi tersebut. Namun, keduanya mendengarkan frekuensi yang sama.

Pada umumnya, sumber bunyi tidak bergetar hanya dengan nada dasar saja, tetapi diikuti oleh nada-nada atasnya. Gabungan antara nada-nada dasar dengan nada-nada atas yang mengikutinya akan menghasilkan warna bunyi tertentu yang khas pula bagi suatu alat tertentu. Bunyi yang khas yang dihasilkan oleh sumber bunyi ini disebut warna bunyi. Warna bunyi biola tentunya lain dengan warna bunyi gitar. Demikian juga warna bunyi kedua alat ini akan berbeda pula dengan warna bunyi seruling, walaupun setiap alat musik tersebut memancarkan frekuensi sama. Perbedaan ini muncul karena nada atas yang menyertai nada dasarnya berbeda-beda. Nada dasar dan nada atas yang digabungkan akan menghasilkan nada yang bentuk gelombangnya berbeda dengan nada dasar, tetapi masih memiliki frekuensi tetap.

Pola-pola terjadinya gelombang disebut pola gelombang. Kita akan membahas tinggi nada dan pola gelombang pada dawai dan pipa organa.

GELOMBANG BUNYI DALAM ZAT PADAT ISOTROPIK

Sepertinya bunyi dalam padatan hanya berperan kecil dibandingkan bunyi dalam zat alir, terutama, di udara. Kesan ini mungkin timbul karena kita tidak dapat mendengar gelombang bunyi dalam zat padat.Persepsi ini salah: kebisingan yang kita alami sehari-hari tentunya sangat berkaitan dengan gelombang yang merambat dengan sangat baik pada zat padat, misalnya saja pada komponen – komponen mesin di mana gelombang bunyi dipancarkan ke lingkungan dengan beberapa cakupan. Dalam konteks ini kita sering berbicara mengenai “bunyi pada zat padat atau struktur pembelokan bunyi”. Tipe bunyi seperti ini juga dapat ditemukan pada bangunan (gedung - gedung), yang merambat pada dinding dan langit-langit dan sesuai dengan pengalaman kita, kita tidak sepenuhnya terisolasi melawan bunyi yang mengganggu baik dari luar ataupun dari sumber bunyi yang ada dalam bangunan / gedung.

Jarang ditemukan dalam kehidupan sehari – hari, tetapi tidak kalah penting, yaitu peranan pembelokan bunyi pada zat padat dalam teknologi ultrasonik. Pengujian material non perusak oleh gelombang ultrasonik yang mungkin telah dijelaskan pada sesi awal akan digambarkan lebih jelas pada Bab 16.

10.1 gelombang suara dalam padatan tak terbatas

Pada awalnya kami menduga zat padat isotropik dari komposisi yang seragam tak terikat ke segala arah. Sebagaimana dijelaskan dalam Bagian 3.1 variabel yang relevan adalah tegangan elastik (lihat Persamaan (3.3) dan. (3.4)) dan komponen Cartesian ξ, η dan ζ dari perpindahan partikel. Yang terakhir ini mematuhi tiga persamaan gelombang (3.27) yang digabungkan satu sama lain. Yang masing-masing berisi keseluruhan tiga komponen yang membuat perambatan gelombang dalam zat padat sangat jauh lebih rumit dibandingkan pada zat cair.

Namun, kita bisa mendapatkan beberapa ide mengenai jenis gelombang yang mungkin dengan membatasi diskusi untuk gelombang datar yang merambat, katakanlah, dalam arah-x. Kemudian semua derivatif parsial dari komponen perpindahan sehubungan dengan y dan z menjadi nol dalam persamaan gelombang. Yang tersisa dari operator Laplace di sebelah kiri adalah hanya orde dua diferensiasi terhadap x; juga div tereduksi menjadi . Oleh karena itu variabel kedua persamaan (3.27a) menjadi sedangkan variabel kedua pers. (3.27 b dan c) adalah nol. Dengan cara ini satu set persamaan gelombang saling independen (berdiri sendiri) untuk tiga komponen vektor perpindahan diperoleh:

Yang pertama (10.1a) mengacu pada gelombang dengan getaran partikel ke arah perambatan bunyi seperti gelombang bunyi dalam gas dan zat cair. Ini merupakan gelombang longitudinal di mana komponen stres non-nol adalah σxx dikarenakan persamaan (3.18). Sebaliknya, dalam gelombang yang digambarkan oleh pers. (10.1b) dan (10.1c) medium partikel bergerak tegak lurus terhadap arah perambatan. Gelombang ini disebut gelombang transversal, dan mediumnya hanya mengalami deformasi geser yang mustahil terjadi pada zat alir yang tidak kental. Jadi kita dapat menyatakan bahwa tiga jenis gelombang yang independen dapat berada dalam sebuah zat padat isotropik, yaitu, satu gelombang longitudinal dan dua gelombang transversal dengan getaran partikel tegak lurus satu sama lain. Di mana gelombang ini benar-benar hadir dalam situasi tertentu dan merupakan perbandingan amplitudo yang bergantung pada metode eksitasi gelombang tersebut.

Dengan membandingkan persamaan sebelumnya dengan persamaan (3.21) jelas bahwa kecepatan gelombang longitudinal dinyatakan oleh :

Gelombang transversal bergerak dengan kecepatan yang lebih lambat :

Pada Tabel 10.1 kecepatan gelombang dari kedua tipe gelombang terdaftar untuk sejumlah bahan.

Gambar 10.1a dan b menunjukkan deformasi medium yang disebabkan oleh gelombang longitudinal dan gelombang transversal dalam bentuk kisi-kisi yang terdiri dari sel yang berbentuk persegi (atau lebih tepatnya batu) ketika sedang dalam keadaan diam. Di bawah pengaruh gelombang longitudinal elemen volume diregangkan atau dikompresi dalam arah perambatan. Deformasi ini tentu saja mengubah kepadatan medium. Oleh karena itu gelombang longitudinal juga disebut gelombang kompresional atau gelombang kepadatan. Sebaliknya, gelombang transversal tidak mengubah volume dasar sel; yang berubah hanyalah bentuknya,

sel-sel dasar mengalami deformasi geser. Oleh karena itu gelombang transversal juga dikenal sebagai gelombang geser. Tentu saja getaran partikel dalam gelombang transversal tidak selalu sejajar dengan sumbu-y atau z; dengan kombinasi linear dari kedua perpindahan komponen yang salah satunya dapat mencapai kemungkinan tak terhingga. Perpindahannya dijelaskan sebagai berikut: