INTERFERENSI SESAAT

18.7 Beats: Interferensi Sesaat

 

Fenomena interferensi yang telah kita pelajari sejauh ini melibatkan superposisi dari dua atau lebih gelombang yang memiliki frekuensi yang sama. Karena amplitudo osilasi unsur media bervariasi dengan posisi dalam ruang dari elemen dalam gelombang seperti itu, kita merujuk pada fenomena tersebut sebagai interferensi spasial. Gelombang berdiri pada string dan pipa adalah contoh umum dari interferensi spasial.

Sekarang mari kita mempertimbangkan jenis gangguan yang lain, salah satu yang dihasilkan dari superposisi dari dua gelombang yang memiliki frekuensi yang sedikit berbeda. Dalam hal ini, ketika dua gelombang diamati pada titik di dalam ruang, mereka secara berkala dan keluar dari fase. Artinya, ada temporal (waktu) Pergantian antara interferensi konstruktif dan destruktif. Akibatnya, kita menyebut fenomena ini sebagai interferensi sesaat atau interferensi sementara. Sebagai contoh, jika dua garpu tala dengan frekuensi sedikit berbeda dipukul, seseorang mendengar suara dari amplitudo yang bervariasi secara periodik. Fenomena ini disebut irama.

Beats adalah variasi periodik dalam amplitudo pada suatu titik tertentu karena superposisi dari dua gelombang yang memiliki frekuensi yang sedikit berbeda.

Jumlah amplitudo maksimum sekali mendengar per detik, atau frekuensi beat, sama dengan perbedaan frekuensi antara dua sumber seperti yang akan kami tunjukkan di bawah ini. Beat frekuensi maksimum yang telinga manusia dapat mendeteksinya sekitar 20 denyut/s. Ketika frekuensi beat melebihi nilai ini, ketukan berbaur tanpa bisa dibedakan dengan suara yang menghasilkannya.

Pertimbangkan dua gelombang suara amplitudo yang sama dan frekuensi yang sedikit berbeda f₁ dan f₂ bergerak melalui medium. Kita menggunakan persamaan yang mirip dengan Persamaan 16.13 untuk mewakili fungsi gelombang untuk dua gelombang pada titik yang kita identifikasikan sebagai x=0. Kita juga memilih sudut fase dalam Persamaan 16.13 sebagai φ = π/2:

y₁ = A sin (π/₂ – ω₁t) = A cos (2πf₁t)
y₂ = A sin (π/₂ – ω₂t) = A cos (2πf₂t)

Menggunakan prinsip superposisi, kita menemukan bahwa fungsi gelombang resultan pada titik ini adalah:

y = y₁ + y₂ = A [cos (2πf₁t) + cos (2πf₁t) ]

Menggunakan identitas trigonometri:

cos a + cos b = 2 cos [(a-b)/2] cos [(a+b)/2]

memungkinkan kita untuk menulis ekspresi untuk y sebagai:

y = [2A cos 2πt((f₁-f₂)/2) ] cos 2πt((f₁+f₂)/2)                            (18.10)

Grafik gelombang individu dan gelombang yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 18.17. Dari faktor dalam Persamaan 18.10, kita melihat bahwa gelombang yang dihasilkan memiliki frekuensi yang efektif sama dengan rata-rata frekuensi (f₁ + f₂)/2. Gelombang ini dikalikan dengan gelombang sampul yang diberikan oleh ekspresi dalam tanda kurung siku:

y_envelope = 2A cos 2πt((f₁-f₂)/2)                                               (18.11)

Artinya, amplitudo dan karena intensitas suara yang dihasilkan berbeda dalam waktu. Garis putus-putus hitam pada Gambar 18.17b adalah representasi grafis dari gelombang sampul dalam Persamaan 18.11 dan merupakan gelombang sinus yang bervariasi dengan frekuensi (f₁ - f₂)/2.

Sebuah nilai maksimal dalam amplitudo gelombang suara yang dihasilkan setiap kali terdeteksi:

2πt((f₁-f₂)/2)  = ±1

Oleh karena itu, ada dua nilai maxima dalam setiap periode gelombang sampul. Karena amplitudo bervariasi dengan frekuensi sebagai (f₁-f₂)/2, jumlah denyut per detik, atau frekuensi beat f_beat, dua kali nilai ini. Artinya,

f_beat = |f₁ - f₂|                                                                      (18.12)

Misalnya, jika salah satu garpu tala bergetar pada 438 Hz dan yang kedua bergetar pada 442 Hz, gelombang suara yang dihasilkan dari kombinasi ini memiliki frekuensi 440 Hz (musik not A) dan frekuensi detak 4 Hz. Seorang pendengar akan mendengar 440 Hz gelombang suara bergerak dengan intensitas maksimum empat kali setiap detik (Serway,2010:528-529).

Baca Juga Tentang: Gelombang Dalam Interferensi

//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.//