Berkelas.

Presentasi berjudul: "Berkelas."— Transcript presentasi:

1 Berkelas

2 GELOMBANG BUNYI DAN CAHAYA
BAB 2 GELOMBANG BUNYI DAN CAHAYA

3 Standar Kompetensi: Kompetensi Dasar:
Menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah. Kompetensi Dasar: Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang bunyi dan cahaya. Menerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi.

4 A. Gelombang Bunyi Bunyi adalah satu bentuk energi.
Sumber bunyi berupa objek yang bergetar. Bunyi merambat dalam bentuk gelombang mekanik. Bunyi berupa gelombang longitudinal. Suling dapat menghasilkan bunyi

5 Bel dalam Vakum

6 1. Perambatan Bunyi Kesan mendengar disebabkan
adanya gelombang bunyi yang merambat pada suatu medium sampai ke telinga kita. Tanpa zat perantara, geta- ran dari sumber bunyi tidak mungkin dapat diteruskan ke telinga kita. Proses mendengar pada manusia Getaran sebuah sumber bunyi menggetarkan medium di sekitarnya, sehingga getaran molekul-molekul medium menggetarkan selaput gendang telinga.

7 Medium gelombang bunyi dapat berupa zat padat, cair, ataupun gas.
Bunyi merambat memerlukan medium. Percobaan untuk menunjukkan bahwa bunyi tidak dapat merambat di ruang hampa

8 2. Cepat Rambat Bunyi Cepat rambat bunyi tergantung pada jenis dan suhu zat perantaranya. Kecepatan bunyi pada materi juga sangat bergantung pada modulus elastis dan tingkat kerapatan materinya.

9 3. Interferensi Bunyi Apabila dua gelombang bunyi yang frekuensinya sama, datang di suatu tempat secara bersamaan, kedua gelombang itu akan berinterferensi. Hasil interferensi gelombang bunyi menyebabkan timbulnya penguatan bunyi dan pelemahan bunyi. Salah satu percobaan untuk memperlihatkan peristiwa interferensi gelombang bunyi ialah percobaan Quincke. Pesawat Quincke

10 Gejala penguatan terjadi apabila selisih fase kedua gelombang 0, 1, 2, ..., dan seterusnya serta selisih lintasannya: ∆S = n  Gejala pelemahan bunyi terjadi jika selisih fase kedua gelombang ½ dan selisih lintasannya: Keterangan: ∆S = selisih lintasan (m)  = panjang gelombang (m) n = bilangan cacah 0, 1, 2, ...

11

12 Efek doppler

13

14

15

16 Garpu tala

17

18 4. Efek Doppler Frekuensi sirine terdengar lebih tinggi ketika ambulans bergerak mendekati kita dan terdengar lebih rendah ketika ambulans bergerak menjauhi kita Keterangan: fp = frekuensi yang diterima pendengar (Hz) fs= frekuensi sumber bunyi (Hz) v = cepat rambat bunyi di udara (m/s) vs= kecepatan sumber bunyi (m/s) vp = kecepatan gerak pendengar (m/s)

19 Penentuan tanda vp dan vs pada sebagai berikut.
1) Jika pendengar mendekati sumber: ƒp > ƒs → vp bertanda (+) 2) Jika pendengar menjauhi sumber: ƒp < ƒs → vp bertanda (–) 3) Jika sumber mendekati pendengar: ƒp > ƒs → vs bertanda (–) 4) Jika sumber menjauhi pendengar: ƒp < ƒs → vs bertanda (+)

20 Jika pengaruh angin diperhitungkan, misalnya. angin
Jika pengaruh angin diperhitungkan, misalnya angin bertiup dengan kecepatan va , didapatkan sebagai berikut. 1) Untuk angin yang bergerak searah dengan perambatan gelombang (dari sumber menuju pendengar), cepat rambat gelombang menjadi: v' = v + va , sehingga rumus efek Doppler menjadi:

21 2) Untuk angin yang bergerak berlawanan. dengan
2) Untuk angin yang bergerak berlawanan dengan arah perambatan gelombang (dari pendengar menuju sumber), cepat rambat gelombang menjadi: v' = v – va , sehingga rumus efek Doppler menjadi:

22 5. Nada Nada adalah sumber bunyi dengan frekuensi yang teratur, misal bunyi yang dihasilkan alat-alat musik. Desah adalah sumber bunyi yang frekuensinya tidak teratur, misalnya bunyi yang ditimbulkan oleh tiupan angin pada daun-daun, benturan ombak pada pantai, atau setumpuk kaleng yang berjatuhan.

23 Tinggi Nada Tinggi rendahnya nada ditentukan oleh frekuensi getaran sumber bunyi. Semakin besar frekuensinya semakin tinggi nada yang dihasilkan.

24 b. Batas Pendengaran Manusia
Frekuensi gelombang bunyi yang dapat diterima telinga manusia normal berkisar antara Hz. Gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi kurang dari 20 Hz disebut infrasonik . Gelombang bunyi yang frekuensinya lebih dari Hz disebut ultrasonik. Anjing dapat mendengar bunyi yang frekuensinya sampai Hz, Kelelawar dapat mengetahui getaran yang frekuensinya Hz.

25 c. Kuat atau Nyaring Nada
Kuat atau nyaringnya sebuah nada ditentukan oleh amplitudo getaran sumber bunyi. Gambar di samping memperlihatkan perbedaan yang dihasilkan oleh getaran sumber bunyi. Amplitudo gelombang A lebih besar dibanding gelombang B. Nada yang dihasilkan getaran A lebih kuat daripada getaran B. Perbedaan kuat nada

26 6. Pelayangan Pelayangan merupakan hasil dari penggabungan dua gelombang bunyi yang memiliki beda frekuensi sedikit. Pelayangan yang dimaksud adalah terdengarnya nada bunyi keras-lemah-keras. Satu pelayangan adalah bunyi keras-lemah- keras . Satu layangan terjadi apabila kita memulainya pada saat mendengar bunyi yang terkuat, kemudian mendengar bunyi ini sekuat-kuatnya lagi.

27 7. Resonansi Bunyi Peristiwa resonansi bunyi merupakanperistiwa bergetarnya suatu benda akibat getaran benda lain. Percobaan resonansi Hubungan antara panjang kolom udara di atas air dan panjang gelombangnya saat terjadi resonansi

28 8. Kuat Bunyi Kuat bunyi diukur dengan menggunakan besaran yang dikenal dengan taraf intensitas bunyi. Intensitas bunyi adalah arus energi atau daya gelombang bunyi per satuan luas. Keterangan I = intensitas bunyi (watt/m2) P = daya dari perambatan gelombang (watt) A = luas permukaan bunyi (m2)

29 Intensitas bunyi yang masih dapat terdengar oleh telinga manusia adalah sekitar 10–12watt/m2. Intensitas ini disebut batas pendengaran atau harga ambang intensitas bunyi. Keterangan: TI = taraf intensitas bunyi (dB) I = intensitas bunyi (watt/m2) I0 =harga ambang intensitas bunyi(10–12 watt/m2) Satuan dari taraf intensitas adalah desibell, yang disingkat dB. Dengan 1 dB =0,1 bell. Satuan bell diambil dari nama seorang penemu Amerika Serikat terkenal, yaitu Graham Bell.

30 Intensitas bunyi di suatu jarak tertentu terhadap sumber bunyi.
2.Untuk n sumber bunyi

31 Latihan soal Sebuah sumber bunyi bergetar dengan daya watt. Tentukan
Intensitas bunyi Taraf intensitas bunyi pada jarak 10 cm dari sumber bunyi ( log 2 = 0,3010 )

32

33 9. Aplikasi Gelombang Bunyi
Beberapa pemanfaatan gelombang ultrasonik antara lain sebagai berikut. 1. Sonar (Sound Navigator and Ranging) Sonar digunakan dalam dunia kelautan untuk navigasi sebuah kapal agar tidak karam, menemukan letak kumpulan ikan, menentukan kedalaman laut tertentu, dan pemetaan bentuk dasar laut Pemanfaatan ultrasonik pada sonar

34 2. Nondestructive Testing-NDT (uji tak merusak)
Yaitu salah satu teknik analisa di bidang industri untuk evaluasi sifat dan karakterisrik sebuah bahan, komponen, atau sistem tanpa menyebabkan kerusakan pada bahan, komponen, atau sistem tersebut. Salah satu metode NDT adalah ultrasonic testing. Uji tak merusak menggunakan gelombang ultrasonik

35 3. Pencuci ultrasonik (ultrasonic cleaner)
Yaitu, sebuah alat yang menggunakan gelombang ultrasonik (berfrekuensi kHz) dan cairan pembersih khusus digunakan untuk membersihkan benda berbahan halus dan mudah pecah, seperti berlian, lensa, dan komponen optik lainnya, arloji, peralatan operasi, serta beberapa komponen industri. Alat ini mampu menghasilkan kualitas pencucian yang lebih baik dibandingkan alat pencuci manual lainnya. Pencuci ultrasonik

36 4. Pengelasan ultrasonik (ultrasonic welding)
Yaitu, salah satu teknik pengelasan dalam bidang industri yang menggunakan frekuensi tinggi getaran akustik gelombang ultrasonik yang dipancarkan secara lokal pada potongan dua buah benda atau lebih yang akan disambung. Pada umumnya, teknik ini digunakan untuk benda berbahan plastik dan untuk menyambungkan dua buah benda dengan bahan yang berbeda. Pengelasan ultrasonik

37 5. Ultrasonografi (USG) Digunakan dalam bidang kedokteran untuk:
mengamati keadaan dan kondisi janin di dalam uterus seorang wanita hamil; mendiagnosa dan pengobatan, misalnya, untuk menghancurkan jaringan dalam tubuh yang tidak diinginkan (seperti tumor atau batu ginjal)

38 B. Gelombang Cahaya Cahaya memiliki sifat-sifat umum gelombang, antara lain: 1. Dalam suatu medium homogen, cahaya merambat pada satu garis lurus. 2. Pada bidang batas antar dua medium, cahaya dapat mengalami pemantulan atau pembiasan. 3. Jika melewati celah sempit, cahaya dapat mengalami lenturan atau defraksi. 4. Cahaya dapat mengalami interferensi. 5. Cahaya dapat mengalami polarisasi

39 1. Pemantulan dan Pembiasan Cahaya
Pembiasan cahaya pada prisma

40 2. Interferensi Cahaya Syarat dua atau lebih cahaya yang berinterferensi haruslah koheren, yaitu cahaya yang memiliki beda fase yang konsisten (tetap) sepanjang waktu. Interferensi Cahaya Melalui Celah Ganda (a) Percobaan Young dan (b) skema percobaan Young

41 1) Garis terang d sin Ө = m 
Cahaya yang melalui celah S menjalar ke P dan Q, kemudian kedua berkas cahaya koheren itu bergabung (berinterferensi) pada layar. Hasil interferensi dapat berupa garis terang atau garis gelap. 1) Garis terang d sin Ө = m  Keterangan: d = jarak antara kedua celah PQ θ = sudut lenturan cahaya p = jarak terang pusat ke terang ke-m m = nomor garis λ = panjang gelombang cahaya ℓ = jarak atau celah ke layar

42 2) Garis gelap d sin Ө = (m – ½) 
Percobaan Young membuktikan bahwa cahaya dapat melakukan interferensi, seperti halnya gelombang. Hal itu memperkuat teori gelombang cahaya dari Christian Huygens dan Robert Hooks.

43 3. Difraksi Cahaya Difraksi adalahPeristiwa perubahan atau penyimpangan arah gerak cahaya saat melewati celah. Lenturan gelombang permukaan air pada tangki riak melalui (a) celah lebar, (b) celah cukup lebar, dan (c) celah sempit

44 d sin  = (2m + 1)½ a. Difraksi Celah Tunggal 1) Garis terang
Keterangan: m = orde terang = 1, 2, 3, 4 d = lebar celah sin θ = p/l Difraksi celah tunggal

45 d sin  = m  2) Garis gelap Keterangan: m = orde terang = 1, 2, 3, 4
d = lebar celah sin θ = p / l

46 d sin = m  b. Difraksi pada Kisi  = panjang gelombang cahaya yang
Keterangan: d = konstanta kisi  = panjang gelombang cahaya yang digunakan m = orde Difraksi cahaya pada kisi

47 c. Difraksi pada Tepi Sebuah Benda
Jika cahaya mengenai suatu rintangan, akan terjadi efek yang disebut efek difraksi, menjadikan bayang-bayang benda tidak jelas dan tidak tajam, seperti gambar berikut. Benda tidak tembus cahaya diletakkan antara sumber cahaya dan layar

48 (a) Bayang-bayang silet diletakkan di antara lubang kecil yang disinari
cahaya monokromatik dengan film dan (b) perluasan daerah di sekitar bayang-bayang pinggir pisau silet

49 d. Difraksi pada Sistem Alat Optik
1) Pola difraksi dua benda yang berdekatan Bayangan hasil pemotretan pada film

50 (a) Pengamatan dua objek yang berdekatan dengan alat optik tertentu, pola difraksi untuk diafragma, (b) kecil, (c) sedang, dan (d) besar

51 2) Daya urai lensa Pada malam hari, Anda mengamati dua lampu mobil yang bergerak mendekati Anda. Awalnya, kedua lampu tampak menyatu. Setelah semakin dekat, lampu tersebut semakin jelas dan terpisah. Pengamatan dua lampu mobil dengan mata, kedua lampu (a) tampak menyatu, (b) tampak mulai terpisah, dan (c) terpisah sempurna pada jarak lebih dekat

52 Jadi, daya urai suatu alat optik adalah kemampuan alat optik untuk menghasilkan bayangan yang terpisah dari dua benda yang berdekatan. Daya urai atau daya pisah sudut (angular) dari dua buah titik sumber dirumuskan: Keterangan: θ = jarak sudut satu dengan yang lain (rad)  = panjang gelombang (m) D = diameter apertur lingkaran (m)

53 Daya urai atau daya pisah linier dirumuskan:
d0 = L Ө Keterangan: d0 = daya urai linier (m) L = jarak fokus lensa (m)

54 4. Polarisasi Jika arah getar dan fase gelombang-gelombang cahaya mengikuti pola yang teratur atau searah maka cahaya semacam itu disebut cahaya terpolarisasi. Polarisasi cahaya dapat terjadi dengan cara: 1) pemantulan, 2) bias kembar, 3) absorpsi selektif, 4) hamburan, dan 5) pemutaran bidang getar.

55 a. Mempelajari Sifat Transversal Cahaya Melalui
a. Mempelajari Sifat Transversal Cahaya Melalui Sebuah Polarisator dan Analisator Percobaan untuk menunjukkan bahwa cahaya adalah gelombang

56 b. Filter Polarisasi Cahaya yang menyimpang ke satu arah atau sumbu saja disebut terpolarisasi linier. Bidang yang dilalui cahaya itu disebut bidang polarisasi.

57 tan ip = n c. Polarisasi karena Pemantulan
Persamaan diatas dinyatakan oleh David Brewster, selanjutnya disebut dengan hukum Brewster. tan ip = n Keterangan: ip= sudut polarisasi n = indeks bias

58 ∆ϕ = ϕ1 – ϕ2 d. Pemutaran Bidang Getar oleh Larutan
Sudut putaran bidang getar cahaya yang dilakukan oleh larutan gula adalah ∆ϕ = ϕ1 – ϕ2 Polarimeter

59 1) berbanding lurus dengan panjang larutan;
Berdasarkanpercobaan, besarnya sudut putar bidang getar sebagai berikut: 1) berbanding lurus dengan panjang larutan; 2) berbanding lurus dengan konsentrasi larutan; 3) bergantung pada panjang gelombang cahaya yang digunakan. Dari kesimpulan di atas, dapat dirumuskan: ϕ1 – ϕ2 = cl Keterangan: ϕ1– ϕ2 = sudut putar bidang getar l = panjang larutan c = konsentrasi larutan  = sudut putaran jenis larutan