Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

SUPERPOSISI DAN GELOMBANG BERDIRI



BAB 18




Model gelombang diperkenalkan pada dua bab sebelumnya. Kita telah melihat bahwa gelombang sangat berbeda dari partikel. Partikel adalah ukuran nol, sedangkan gelombang memiliki ukuran karakteristik, panjang gelombang. Perbedaan penting lainnya antara gelombang dan partikel adalah bahwa kita dapat menjelajahi kemungkinan dua atau lebih gelombang digabungkan pada satu titik dalam medium yang sama. Partikel dapat dikombinasikan untuk membentuk objek yang diperpanjang, tetapi partikel harus berada di lokasi yang berbeda. Sebaliknya, dua gelombang dapat berdua akan hadir di lokasi yang sama. Konsekuensi dari kemungkinan ini dieksplorasi dalam bab ini.

Ketika gelombang digabungkan dalam sistem dengan kondisi batas, hanya frekuensi tertentu yang diperbolehkan dapat eksis dan kita katakan frekuensi dikuantisasi. Kuantisasi adalah gagasan yang merupakan inti dari mekanika kuantum, subjek diperkenalkan secara resmi pada Bab 40. Di sana kita menunjukkan bahwa analisis gelombang dalam kondisi batas menjelaskan banyak fenomena kuantum. Dalam bab ini, kita menggunakan kuantisasi untuk memahami perilaku beragam alat musik yang didasarkan pada string dan kolom udara.

Kita juga mempertimbangkan kombinasi gelombang yang memiliki frekuensi yang berbeda. Ketika dua gelombang suara yang memiliki frekuensi interferensi yang hampir sama, kita mendengar variasi dalam kenyaringan yang disebut ketukan. Akhirnya, kita membahas bagaimana setiap gelombang periodik nonsinusoidal dapat digambarkan sebagai jumlah dari fungsi sinus dan cosinus.


18.1 Analisis Model: Gelombang dalam Interferensi



Banyak fenomena gelombang yang menarik di alam yang tidak dapat dijelaskan oleh gelombang berjalan tunggal. Sebaliknya, kita harus menganalisis fenomena ini dari segi kombinasi perjalanan gelombang. Seperti yang disebutkan dalam pendahuluan, gelombang memiliki perbedaan yang luar biasa dari partikel dalam hal gelombang dapat dikombinasikan di lokasi yang sama di ruang angkasa. Untuk menganalisis kombinasi gelombang seperti itu, kita menggunakan prinsip superposisi:
Jika dua atau lebih gelombang berjalan bergerak melalui media, nilai resultan dari fungsi gelombang pada setiap titik adalah jumlah aljabar dari nilai-nilai dari fungsi gelombang dari gelombang individu.

Gelombang yang mematuhi prinsip ini disebut gelombang linier. Dalam kasus gelombang mekanik, gelombang linier umumnya ditandai dengan memiliki amplitudo jauh lebih kecil dari panjang gelombang mereka. Gelombang yang melanggar prinsip superposisi disebut gelombang nonlinear dan sering ditandai dengan amplitudo besar. Dalam buku ini, kita hanya berurusan dengan gelombang linier.

Salah satu konsekuensi dari prinsip superposisi adalah bahwa dua gelombang berjalan dapat melewati satu sama lain tanpa saling meniadakan atau bahkan berubah. Misalnya, ketika dua kerikil yang dilemparkan ke dalam kolam dan menghantam permukaan di lokasi yang berbeda, memperluas gelombang permukaan melingkar dari dua lokasi hanya melewati satu sama lain tanpa efek permanen. Pola yang kompleks yang dihasilkan dapat dilihat sebagai dua set independen yang memperluas lingkaran.

Gambar 18.1 adalah representasi bergambar dari superposisi dua pulsa. Fungsi gelombang untuk pulsa bergerak ke kanan adalah y1, dan fungsi gelombang untuk pulsa bergerak ke kiri adalah y2. Pulsa memiliki kecepatan yang sama tetapi bentuk yang berbeda, dan perpindahan dari unsur-unsur media dalam arah y positif bagi kedua pulsa. Ketika gelombang tumpang tindih (Gambar. 18.1b), fungsi gelombang untuk gelombang kompleks yang dihasilkan diberikan oleh y1 + y2. Ketika puncak-puncak pulsa bertepatan (Gambar 18.1c), yang dihasilkan gelombang yang diberikan oleh y1 + y2 memiliki amplitudo lebih besar dari pulsa individu. Kedua pulsa akhirnya memisah dan terus bergerak ke arah aslinya (Gambar 18.1d). Perhatikan bahwa bentuk pulsa tetap tidak berubah setelah interaksi, seolah-olah dua pulsa belum pernah bertemu!


 SUPERPOSISI DAN GELOMBANG BERDIRI




Kombinasi gelombang terpisah di wilayah ruang yang sama untuk menghasilkan sebuah jumlah gelombang disebut interferensi. Selama dua pulsa yang ditunjukkan pada Gambar 18.1, perpindahan dari unsur media berada dalam arah y positif bagi kedua pulsa, dan pulsa yang dihasilkan (dibuat ketika pulsa masing-masing tumpang tindih) menunjukkan amplitudo lebih besar dari amplitudo individu pulsa . Karena perpindahan yang disebabkan oleh dua pulsa berada dalam arah yang sama, kita sebut mereka sebagai superposisi interferensi konstruktif.

Sekarang mempertimbangkan dua pulsa berjalan dalam arah yang berlawanan pada tali tegang di mana satu pulsa terbalik relatif terhadap yang lain seperti yang diilustrasikan pada Gambar 18.2. Ketika pulsa mulai tumpang tindih, pulsa yang dihasilkan diberikan oleh y1 + y2, tetapi nilai-nilai fungsi y2 negatif. Sekali lagi, dua pulsa melewati satu sama lain, karena perpindahan disebabkan oleh dua pulsa dalam arah yang berlawanan, namun, kita lihat superposisi mereka sebagai interferensi destruktif.

Prinsip superposisi adalah pusat dari model analisis yang disebut gelombang dalam interferensi. Dalam banyak situasi, baik di akustik dan optik, gelombang bergabung sesuai dengan prinsip ini dan menunjukkan fenomena menarik dengan aplikasi praktis (Serway,2010:511-513).



 Baca Juga Tentang: Interferensi Sesaat
 

//Baru saja Anda telah membaca  artikel tentang SUPERPOSISI DAN GELOMBANG BERDIRI, jika ada yang kurang jelas, keliru, kritik dan saran, silahkan isi di kolom komentar.//

Post a comment for " SUPERPOSISI DAN GELOMBANG BERDIRI"

Berlangganan via Email