Pemantulan gelombang (refleksi)

Sebelumnya kita sudah membahas salah satu sifat gelombang, yakni interferensi. Kali ini kita berkenalan dengan pemantulan (refleksi). Mengenai pembiasan (refraksi) dan difraksi akan dibahas kemudian.

Pemantulan gelombang biasanya terjadi ketika gelombang yang sedang bergentayangan dari satu tempat ke tempat lain menabrak suatu penghalang. Dirimu mungkin pernah melihat gelombang air laut yang terpantul dari sisi kapal atau batu karang; gelombang air yang terpantul dari sisi kolam renang atau bak penampung. Masih sangat banyak contoh pemantulan gelombang yang bisa kita temui dalam kehidupan sehari… sisanya dipikirkan sendiri ya oya, dirimu mungkin pernah mendengar pantulan suara sendiri ketika berteriak histeris di tengah hutan ? hiks2.. piss… tumben neh maen ke hutan sendiri Pantulan suara atau istilah kerennya “gema” juga merupakan salah satu contoh peristiwa pemantulan gelombang. Bedanya gema merupakan peristiwa pemantulan gelombang bunyi. Gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal, sedangkan gelombang air merupakan gabungan dari gelombang transversal dan longitudinal.

Perlu diketahui bahwa pemantulan gelombang tidak hanya terjadi ketika gelombang menabrak penghalang. Pemantulan gelombang juga bisa terjadi ketika gelombang tiba di ujung medium yang dilaluinya. Mengenai hal ini akan kita bahas kemudian…

Terlebih dahulu kita kupas tuntas pemantulan yang dialami oleh gelombang satu dimensi. Contoh gelombang satu dimensi adalah gelombang transversal yang merambat melalui tali, dawai dan sejenisnya. Selanjutnya kita akan meninjau pemantulan gelombang dua dimensi atau gelombang tiga dimensi. Riak air termasuk gelombang dua dimensi. Sedangkan gelombang bunyi dan gelombang elektromagnetik termasuk gelombang tiga dimensi. Btw, kali ini kita tidak membahas gelombang elektromagnetik, tunggu tanggal mainnya…

Pemantulan gelombang satu dimensi

Untuk membuktikan bahwa gelombang dipantulkan ketika menabrak penghalang, anda bisa melakukan percobaan kecil2an berikut. Sediakan seutas tali… talinya tidak perlu terlalu panjang. Nah, silahkan ikat salah satu ujung tali pada sebuah tiang.. Nah, dirimu pegang ujung tali yang lainnya. Selanjutnya silahkan sentakan ujung tali tersebut. Setelah ujung tali disentakkan, akan timbul pulsa gelombang yang merambat sepanjang tali tersebut… nonton video di bawah.

Ketika pulsa mencapai tiang, bagian tali yang dekat dengan tiang memberikan gaya tarik pada tiang (bagian tali yang dekat dengan tiang menarik tiang ke atas). Eyang Newton menyatakan bahwa jika ada gaya aksi maka ada gaya reaksi (hukum III Newton). Karena tali menarik tiang ke atas maka tiang juga menarik tali ke bawah. Adanya gaya tarik yang diberikan oleh tiang pada tali menyebabkan bagian tali yang ditarik bergerak ke bawah… bagian tali yang ditarik oleh tiang selanjutnya menarik temannya yang ada di samping kiri. Temannya juga ikut2an menarik temannya di samping kiri. Demikian seterusnya… akibatnya lekukan tali alias pulsa yang semula menonjol ke atas kini menonjol ke bawah dan dipantulkan kembali ke kiri dengan posisi terbalik.

Bagaimana jika ujung tali tidak diikat pada tiang tapi dibuat bisa bergerak? Nonton video di bawah…

Kita andaikan ujung tali diikat pada sebuah cincin yang bisa digerakkan naik turun. Anggap saja cincin sangat ringan sehingga massanya diabaikan. Ketika pulsa mencapai tiang, bagian tali yang lebih dekat dengan tiang menarik cincin ke atas. Karena ditarik ke atas maka ujung tali dan cincin akan bergerak ke atas. Ya iyalah, masa bergerak ke bawah ketika pulsa semakin mendekati tiang, cincin dan ujung tali tersebut akan terus bergerak ke atas hingga mencapai ketinggian maksimum. Ketika cincin dan ujung tali mencapai ketinggian maksimum, tali akan teregang. Selanjutnya tali yang tegang tersebut menarik ujung tali dan cincin ke bawah sehingga timbul lekukan alias pulsa yang dipantulkan kembali ke kiri.

Perhatikan bahwa selama pulsa merambat sepanjang tali, pada saat yang sama energi dipindahkan dari satu bagian tali ke bagian tali yang lain. Ketika pulsa mencapai tiang, sebagian energi diserap oleh tiang sedangkan sebagian lagi dipantulkan kembali. Energi yang diserap oleh tiang sebagiannya diubah menjadi kalor alias panas, sebagian lagi terus merambat melalui tiang. Untuk membantumu lebih memahami hal ini, kita andaikan pulsa merambat melalui seutas tali yang terdiri dari bagian tali yang massanya kecil dan bagian tali yang massanya besar, sebagaimana ditunjukkan pada video di bawah…

Ketika pulsa mencapai batas, sebagian pulsa akan dipantulkan sedangkan sebagian pulsa akan diteruskan. Pulsa yang diteruskan tergantung dari massa tali tersebut. Semakin besar massa tali, semakin sedikit pulsa yang diteruskan… Dengan kata lain, semakin besar massa tali maka amplitudo pulsa yang diteruskan semakin kecil. Jika tali yang massanya besar kita gantikan dengan tiang atau penghalang maka pulsa yang diteruskan amat sangat sedikit.

Banyak atau sedikitnya pulsa yang diteruskan atau pulsa yang dipantulkan mewakili banyak atau sedikitnya energi yang diteruskan atau dipantulkan. Semakin banyak pulsa yang diteruskan (semakin besar amplitudo pulsa yang diteruskan) maka semakin banyak energi yang diteruskan. Sebaliknya semakin banyak pulsa yang dipantulkan (semakin besar amplitudo pulsa yang dipantulkan) maka semakin banyak energi yang dipantulkan….

Gambar di bawah menjelaskan pulsa yang merambat dari tali yang massanya besar ke tali yang massanya kecil.

Pemantulan gelombang dua atau tiga dimensi

Ketika kita berbicara mengenai gelombang dua atau tiga dimensi maka kita berhubungan dengan muka gelombang. Dirimu pernah melihat riak air ? kalo belum, coba jatuhkan sebuah batu ke dalam genangan air. Ketika batu mengenai genangan air maka akan muncul riak atau gelombang air yang berbentuk lingkaran yang menyebar keluar dari pusat lingkaran. Nah, lingkaran riak tersebut dikenal dengan julukan muka gelombang. Selain muka gelombang, ada juga yang namanya sinar. Sinar adalah garis yang tegak lurus dengan muka gelombang. Perhatikan gambar di bawah.

Selain muka gelombang dan sinar, ada juga istilah aneh lain yakni gelombang bidang. Muka gelombang dan gelombang bidang cuma beda tipis… muka gelombang yang sudah bergentayangan jauh dari sumbernya biasanya telah kehilangan hampir semua kelengkungannya. Dalam hal ini bentuk muka gelombang tersebut nyaris lurus. Nah, muka gelombang yang bentuknya nyaris lurus dikenal dengan julukan gelombang bidang. Contohnya gelombang laut. Ketika mendekati garis pantai, bentuk muka gelombang laut biasanya nyaris lurus… btw, dirimu pernah lihat gelombang laut tidak ? duh, jangan2 tinggalnya di balik bukit piss…

Jika selama bergentanyangan dari satu tempat ke tempat lain, gelombang dua atau tiga dimensi menemui suatu penghalang maka gelombang tersebut akan dipantulkan. Satu hal yang istimewa adalah sudut yang dibentuk oleh gelombang pantulan terhadap permukaan pantulan biasanya sama dengan sudut yang dibentuk oleh gelombang datang terhadap permukaan pantulan. Istilah kerennya sudut pantulan sama dengan sudut datang. Ini adalah hukum pemantulan.

Yang dimaksudkan dengan sudut datang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang terhadap garis yang tegak lurus permukaan pantulan. Sebaliknya sudut pantulan adalah sudut yang dibentuk oleh sinar pergi terhadap garis yang tegak lurus permukaan pantulan. Untuk memperjelas, tataplah gambar di bawah dengan penuh kelembutan…