ABSTRAK

Gelombang yang terjadi pada permukaan air merupakan jenis gelombang mekanik yang dapat mengalami pembiasan (refraksi) dan pemantulan (refleksi). Pembiasan akan terjadi ketika gelombang melewati medium yang memiliki kerapatan berbeda karena perubahan kecepatan rambat gelombang. Pemantulan adalah peristiwa pengembalian seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua medium. Pada percobaan ini kita ingin mengetahui prinsip penjalaran, pembiasan dan pemantulan gelombang.Pada praktikum kali ini akan dilakukan pengamatan untuk mencari kecepatan gelombang yang diamati. Gelombang yang diamati pada praktikum kali ini adalah gelombang air. Untuk mencari nilai panjang gelombang ini dilakukan beberapa kali percobaan dengan variasi jenis pengetuk (pengetuk single, pengetuk double, dan pengetuk datar) dan varasi besar frekuensi.Dari situ kita dapat mencari hubungan antara kecepatan rambat gelombang, panjang gelombang, dan frekuensi cahaya. Apakah sesuai seperti dalam rumus yaitu v = .f. Lalu sudut medium kedua (plat acrylic) menentukan besarnya panjang gelombang pada gelombang hasil pemantulan dan pembiasan karena

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangGelombang merupakan proses merambatnya suatu getaran yang tidak disertai dengan perpindahan medium perantaranya. Terdapat pula gelombang mekanik yang dapat mengalami pembiasan (refraksi) dan pemantulan (refleksi). Pembiasan akan terjadi ketika cahaya melewati medium yang memiliki kerapatan berbeda karena perubahan kecepatan rambat cahaya. Pemantulan gelombang terjadi ketika gelombang yang sedang berjalan dari satu tempat ke tempat yang lain menabrak suatu penghalang.Ketika suatu gelombang mengenai bidang batas antar dua medium (air dengan plat acrylic), maka gelombang akan ada yang dipantulkan dan dibiaskan karena gelombang mekanik yang terjadi pada air menumbuk medium padat.

1.2. Rumusan Masalah Kenapa terjadi proses refleksi dan refraksi? Bagaimana hubungan frekuensi, kecepatan rambat, dan panjang gelombang? Apa saja prinsip yang berlaku dalam penjalaran gelombang?

1.3. Tujuan Percobaan1. Mempelajari prinsip penjalaran gelombang.2. Menghitung kecepatan penjalaran gelombang.3. Mengetahui prinsip pembiasan dan pemantulan gelombang.

BAB IITEORI DASAR

Gelombang merupakan proses merambatnya suatu getaran yang tidak disertai dengan perpindahan medium perantaranya. Gelombang hanya memindahkan energi. Perhatikan perahu nelayan yang diam di atas permukaan air laut. Pada saat ombak datang, perahu hanya bergerak turun naik tanpa bergeser posisinya. [1]Ditinjau dari arah getar (gangguan/usikan), gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Sedangkan ditinjau dari medium perambatannya, gelombang dibedakan menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.Laju GelombangYang merupakan sifat umum gelombang adalah lajunya bergantung pada sifat-sifat medium, tetapi tak bergantung pada gerak relative sumber gelombang terhadap medium[1]. Jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam satu sekon disebut cepat rambat gelombang. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v dan satuannya m/s atau m s-1. [2] Hubungan antara v, f, , dan T adalah sebagai berikut :

Keterangan := panjang gelombang , satuannya meter ( m )v = kecepatan rambatan gelombang, satuannya meter / sekon ( ms-1 )T = periode gelombang , satuannya detik atau sekon ( s )f = frekuensi gelombang, satuannya 1/detik atau 1/sekon ( s-1 )Refleksi (Pemantulan)Pemantulan (refleksi) adalah peristiwa pengembalian seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua medium. Suatu garis atau permukaan dalam medium dua atau tiga dimensi yang dilewati gelombang disebut muka gelombang. Muka gelombang ini merupakan tempat kedudukan titik-titik yang mengalami gangguan dengan fase yang sama, biasanya tegak lurus arah gelombang dan dapat mempunyai bentuk, misalnya muka gelombang melingkar dan muka gelombang lurus, seperti yang terlihat pada gambar.[5]

Muka gelombang, a. Gelombang melingkar b. Gelombang datar[5].

Pada jarak yang sangat jauh dari suatu sumber dalam medium yang seragam, muka gelombang merupakan bagian-bagian kecil dari bola dengan jari-jari yang sangat besar, sehingga dapat dianggap sebagai bidang datar. Misalnya, muka gelombang sinar matahari, yang tiba di Bumi merupakan bidang datar.

Pemantulan gelombang oleh bidang.[5]

Hukum snellius pemantulanPada peristiwa pemantulan, berlaku suatu ketetapana. Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terhadap bidang batas pemantul pada titik jatuh, semuanya berada dalam satu bidangb. Sudut datangsama dengan sudut pantul[3]

Sinar datang : sinar yang mengarah pada bendaSinar pantul : sinar yang dihasilkan dari pemantulan sinar datang oleh bidang datarTitik Pantul : titik berkas sinar datang dipantulkan, sering disebut titik datang atau titik sinar jatuhGaris normal : garis khayal yang dibuat melalui titik pantul dan tegak lurus dengan permukaan bendaSudut datang : sudut yang dibentuk oleh berkasa sinar datang dengan garis normalSudut Pantul : sudut yang dibentuk oleh berkas sinar pantul dengan garis normal[4]

Refraksi (Pembiasan)Pembiasan atau refraksi adalah peristiwa pembelokan arah perambatan suatu gelombang. Hal ini dapat terjadi jika gelombang tersebut melewati bidang batas dua medium yang memiliki indeks bias yang berbeda. Indeks bias menyatakan kerapatan suatu medium. Pada pembiasan terjadi perubahan laju perambatan. Panjang gelombangnya bertambah atau berkurang sesuai dengan perubahan kelajuannya, tetapi tidak ada perubahan frekuensi.

Pada gambar tersebut kecepatan gelombang pada medium 2 lebih kecil daripada medium 1. Dalam hal ini, arah gelombang membelok sehingga perambatannya lebih hampir tegak lurus terhadap batas. Jadi, sudut pembiasan (2), lebih kecil daripada sudut datang (1). [5]Gelombang yang datang dari medium 1 ke medium 2 mengalami perlambatan. Muka gelombang A, pada waktu yang sama t di manaA1merambat sejauhl1=v1t, terlihat bahwaA2merambat sejauhl2=v2t. Kedua segitiga yang digambarkan memiliki sisi sama yaitu a. Sehingga:

sin 1 =l1/a = v1t/adan sin 2 =l2/a = v2t/a

Dari kedua persamaan tersebut diperoleh:(sin 1/sin 2) = v1/v2..................................... (1)

Perbandinganv1/v2menyatakan indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1, n, sehingga :n = n2/n1 ...................................................... (2)

Dari persamaan (1) dan (2) akan diperoleh:

sin 1/sin 2 =n

(sin 1/sin 2) = (n2/n1) ................................. (3)

atau

n1.sin 1 = n2.2 .......................................... (4)

Persamaan (4) merupakan pernyataan Hukum Snellius.[5]

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan Percobaan1. StroboscopeSebagai alat untuk membuat gerak gelombang tampak lebih lambat, sehingga gerak gelombang dapat diamati.2. Pembangkit gelombangSebagai sumber untuk membuat gelombang.3. Meja airSebagai tempat air yang merupakan medium gelombang.4. Kaca cermin Sebagai pemantul cahaya, dimana cahaya ini merupakan tampilan dari gelombang yang dibentuk pada air.5. Besi pengetukSebagai alat untuk membuat gelombang dengan cara mengetukkan besi tersebut pada air.6. Plat Acrylic persegi panjangSebagai benda yang digunakan untuk memberikan kedalaman yang berbeda pada air.7. Tombol remote controlSebagai tombol untuk menggerakkan besi pengetuk.8. Power supply 12 V DCSebagai sumber tegangan.9. Air, sebgai medium gelombang.10. Penggaris dan busur derajatSebagai alat pengukur panjang gelombang dan pengukur sudut pantul dan sudut bias pada gelombang air.11. KertasSebagai alat untuk mengamati batas antara air dalam dan air dangkal.3.2. Prosedur PercobaanA. Alat seperti pada gambar berikut disetting.

B. Persiapan1. Sebelum power supply dihidupkan, alat alat percobaan diposisikan seperti pada gambar dan fungsi masing masing komponen alat dipelajari.2. Meja air (ripple tank) dibersihkan dan diisi dengan air sampai permukaan meja tertutupi setinggi 1 s.d. 2 cm dengan keadaan pipa pembuangan harus dalam kondisi tertutup menggunakan penjepit.3. Besi pengetuk air (single dipper) dipasang pada batang besi yang terhubung dengan alat pembangkit gelombang.4. Power supply dihidupkan, kemudian frekuensi gelombang disetting dengan cara memutar tombol reg.frequency pada alat stroboscope.5. Besi pengetuk diketukkan pada permukaan air dengan cara tombol remote control ditekan satu atau berkali kali. Gerak gelombang yang terbentuk pada layar proyeksi diamati.

C. Menentukan Kecepatan Gelombang Harmonik1. Percobaan 1a. Penggaris pada meja air digunakan untuk mengukur panjang gelombang dengan satuan meter. Besar frekuensi dicatat dalam Hz yang terbaca pada lampu strobe.b. Frekuensi lain dipilih dengan cara tombol reg.frekuensi diatur pada alat stroboscope, dan pengukuran dan f diulangi.c. Dibuat tabel data untuk 5 kali pengukuran.d. Diamati dan digambar bentuk gelombang yang terjadi pada layar proyeksi.

2. Percobaan 2a. Digambar grafik dari data yang diperoleh.b. Ditemukan kemiringan garis dan dibandingkan dengan nilai kecepatan rata rata pada percobaan 1.

3. Percobaan 3a. Diulangi percobaan untuk mengukur 5, bukan .b. Dilakukan sampai 5 set data pengukuran.c. Dihitung dan v untuk setiap set data.d. Dihitung nilai rata rata kecepatan gelombang.e. Grafik seperti pada percobaan 2 digambar, tetapi dengan yang diplot sebagai fungsi dari f -1.f. Kemiringan v dihitung.g. Dibandingkan 4 nilai v yang didapat, diantaranya : nilai rata rata percobaan 1, kemiringan dari percobaan 2, dan nilai rata rata dan kemiringan pada percobaan 3.

D. Pembiasan dan Pemantulan Gelombang1. Percobaan 1a. Percobaan disetting seperti pada gambar 5.b. Digunakan pengetuk sumber gelombang paralel.c. Digunakan frekuensi antara 25 Hz dan 30 Hz.d. Ditempatkan selembar kertas di atas meja dan diamati batas antara air dalam dan air dangkal (tepi lempeng plexiglass).e. Diamati 3 sampai 5 muka gelombang untuk air dangkal dan air dalam.f. Ditentukan panjang gelombang dangkal dan dalam dengan gambar.g. Diukur sudut datang (i) gelombang air dan sudut bias (b) dengan busur derajat.

2. Percobaan 2a. Digunakan frekuensi 40 Hz agar pantulan dapat diamati.b. Amplitudo disesuaikan sampai pantulan terlihat jelas.c. Percobaan disetting seperti gambar 5, tetapi tinggi permukaan air harus diatur sehingga pelat plexiglass tidak tertutup air.d. Lembaran kertas diletakkan di bawah permukaan air pada meja air (ripple tank).e. Muka gelombang dan gelombang pantul digambar.f. Sudut datang dan sudut pantul diukur.

BAB IVPEMBAHASAN

4.1. Data PercobaanA. Pengetuk single, paralel, dan datar satu gelombangfpengetuk single (cm)pengetuk double (cm)pengetuk datar (cm)

123123123

151.51.61.71.61.61.71.31.41.5

251.11.11.10.90.9111.11.1

350.80.90.90.70.80.80.910.9

450.50.60.60.60.50.50.80.70.7

650.40.30.40.40.40.40.50.60.6

750.20.30.30.30.30.30.40.40.5

B. Pengetuk Datar 5 gelombangfpengetuk datar 5 (cm)

123

158.588.2

2555.75.2

35444.3

453.843.9

653.53.23

7522.22

C. Pemantulan dan pembiasan gelombangf306090

biaspantulbiaspantulbiaspantul

25111.3111

1.111.31.210.9

1.111.51.20.91

4010.80.90.80.70.7

1.10.810.70.70.6

1.10.90.80.80.60.6

750.70.50.40.50.30.4

0.70.50.40.50.40.5

0.70.50.50.40.40.5

4.2. Pengolahan Data PercobaanA. Kecepatan gelombang (pengetuk single)fpengetuk single (cm)pengetuk single v (cm/s)

123123rata

151.51.61.722.52425.524.00

251.11.11.127.527.527.527.50

350.80.90.92831.531.530.33

450.50.60.622.5272725.50

650.40.30.42619.52623.83

750.20.30.31522.522.520.00

B. Kecepatan gelombang (pengetuk double)fpengetuk double (cm)pengetuk double v (cm/s)

123123rata

151.61.61.7242425.524.50

250.90.9122.522.52523.33

350.70.80.824.5282826.83

450.60.50.52722.522.524.00

650.40.40.426262626.00

750.30.30.322.522.522.522.50

C. Kecepatan gelombang (pengetuk datar)fpengetuk datar (cm)pengetuk datar v (cm/s)

123123rata

151.31.41.519.52122.521.00

2511.11.12527.527.526.67

350.910.931.53531.532.67

450.80.70.73631.531.533.00

650.50.60.632.5393936.83

750.40.40.5303037.532.50

D. Kecepatan gelombang (pengetuk datar 5 gelombang)fpengetuk datar 5 (cm)pengetuk datar v (cm/s)

123123rata

158.588.225.52424.624.70

2555.75.22528.52626.50

35444.3282830.128.70

453.843.934.23635.135.10

653.53.2345.541.63942.03

7522.2230333031.00

E. Pemantulan dan PembiasanMenghitung kecepatanf30 derajat, (cm)30 derajat, v (cm/s)

biaspantulbiaspantul

25112525

1.1127.525

1.1127.525

rata26.6725.00

4010.84032

1.10.84432

1.10.94436

rata42.6733.33

750.70.552.537.5

0.70.552.537.5

0.70.552.537.5

rata52.5037.50

f60 derajat, (cm)60 derajat, v (cm/s)

biaspantulbiaspantul

251.3132.525

1.31.232.530

1.51.237.530

rata34.1728.33

400.90.83632

10.74028

0.80.83232

rata36.0030.67

750.40.53037.5

0.40.53037.5

0.50.437.530

rata32.5035.00

f90 derajat, (cm)90 derajat, v (cm/s)

biaspantulbiaspantul

25112525

10.92522.5

0.9122.525

rata24.1724.17

400.70.72828

0.70.62824

0.60.62424

rata26.6725.33

750.30.422.530

0.40.53037.5

0.40.53037.5

rata27.5035.00

Untuk mengukur sudut bias yang terjadi, dapat digunakan persamaan dari Hukum Snellius,

sehingga dapat diperoleh nilai dari sudut biasnya, , sebagai berikut.f30

b (cm)p (cm)vb (cm/s)vp (cm/s)sin isin rr

251125250.50.530

1.1127.5250.45527.036

1.1127.5250.45527.036

rata26.6725.000.47028.024

4010.840320.50.40023.578

1.10.844320.36421.324

1.10.944360.40924.148

rata42.6733.330.39123.017

750.70.552.537.50.50.35720.925

0.70.552.537.50.35720.925

0.70.552.537.50.35720.925

rata52.5037.500.35720.925

f60

b (cm)p (cm)vb (cm/s)vp (cm/s)sin isin rr

251.3132.5250.8660.66641.771

1.31.232.5300.79953.071

1.51.237.5300.69343.852

rata34.1728.330.71946.231

400.90.836320.8660.77050.334

10.740280.60637.315

0.80.832320.86659.997

rata36.0030.670.74749.215

750.40.53037.50.8661.083#NUM!

0.40.53037.51.083#NUM!

0.50.437.5300.69343.852

rata32.5035.000.95372.288

f90

b (cm)p (cm)vb (cm/s)vp (cm/s)sin isin rr

2511252511.00090.000

10.92522.50.90064.158

0.9122.5251.111#NUM!

rata24.1724.171.004#NUM!

400.70.7282811.00090.000

0.70.628240.85758.997

0.60.624241.00090.000

rata26.6725.330.95279.666

750.30.422.53011.333#NUM!

0.40.53037.51.250#NUM!

0.40.53037.51.250#NUM!

rata27.5035.001.278#NUM!

4.3. AnalisaPada percobaan kali ini kita amati gelombang air dengan disinari cahaya dari stroboscope untuk mengetahui nilai panjang gelombangnya. Untuk mencari nilai panjang gelombang ini dilakukan beberapa kali percobaan dengan variasi jenis pengetuk (pengetuk single, pengetuk double, dan pengetuk datar) dan varasi besar frekuensi (15-75 Hz, kenaikan 10 Hz). Dari data percobaan yang diperoleh, jenis pengetuk tidak berpengaruh pada panjang gelombang air dengan frekuensi yang sama. Kemudian sesuai teori jika frekuensi berbanding terbalik dengan panjang gelombang v = .f, pada percobaan ini pun semakin besar frekuensi maka semakin kecil panjang gelombang air. Namun kecepatan yang diperoleh dari perhitungan tidak sesuai teori karena sedikit variatif (berubah-ubah), yang seharusnya terjadi adalah kecepatan rambat gelombang air tetap pada setiap kenaikan frekuensi karena selain akan diikuti penurunan panjang gelombang, medium yang digunakan (air) dan ketinggian airnya pun tidak berubah.Dari panjang gelombang yang diperoleh dari peristiwa pemantulan dan pembiasan praktikan merasa data yang diperoleh sedikit salah, karena didapatkan panjang gelombang pada saat pemantulan lebih kecil dibandingkan dengan panjang gelombang pada saat pembiasan, sedangkan ketinggian air pada saat pemantulan lebih tinggi dibanding pada saat pembiasan. Menurut teori, panjang gelombang berbanding lurus dengan ketinggian yaitu berhubungan dengan muka gelombang yang dihasilkan.Selanjutnya dilakukan pengolahan data untuk mencari nilai sudut pembiasan, nilai sudut pembiasan ini dapat dihitung dari nilai sudut datang, kecepatan datang, dan kecepatan bias. Ada beberapa sudut bias yang tidak bias diketahui karena sin r lebih > 1 diakibatkan kesalahan data yang praktikan ambil.

BAB VSIMPULAN

1.1. Simpulan Gelombang merupakan proses merambatnya suatu getaran yang tidak disertai dengan perpindahan medium perantaranya. Gelombang hanya memindahkan energi. Kecepatan gelombang dapat dihitung dengan mengalikan nilai frekuensi yang telah ditentukan dengan nilai panjang gelombang yang didapatkan v = .f. Pemantulan dan pembiasan adalah proses perubahan arah rambat gelombang, pada proses pemantulan gelombang tidak berubah sehingga sudut datang sama dengan sudut pantul, sedangkan pada pembiasan terjadi perubahan kecepatan gelombang sesuai medium yang dilewatinya sehingga terdapat perbedaan antara sudut datang dan sudut bias. Ketinggian air berpengaruh terhadap gelombang yang dihasilkan.

1.2. Saran Praktikan harus lebih memahami betul langkah-langkah percobaan sehingga praktikum tersebut efektif dan data yang diperoleh akurat. Perhatikan ketukan, karena selain tombol pengetuk yang sudah tidak sensitive, jika praktikan menekan pengetuk secara manual (tidak dengan tombol), maka perhatikan kedalaman pengetuk tersebut terhadap air, karena akan menghasilkan muka gelombang yang berbeda.

DAFTAR PUSTAKA[1] Tipler, H. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik, jilid 1. Jakarta : Erlangga.[2] http://arifkristanta.wordpress.com/belajar-online/gelombang/[3] http://ekoyunardi.blogspot.com/2013/05/refleksi-gelombang.html[4] http://rumushitung.com/2014/01/02/hukum-pemantulan-cahaya-snellius/)[5] http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/04/sifat-sifat-gelombang-dan-contohnya-pemantulan-pembiasan-refraksi-difraksi-interferensi-dispersi-polarisasi.html