REFLEKSI DAN TRANSMISI

16.4 Refleksi dan Transmisi

Model gelombang berjalan menggambarkan gelombang melalui media seragam tanpa berinteraksi dengan apa pun sepanjang jalan. Kita sekarang memperhatikan bagaimana perjalanan gelombang yang dipengaruhi ketika bertemu dengan perubahan dalam medium. Sebagai contoh, perhatikan pulsa berjalan pada string yang kaku melekat pada penyangga pada salah satu ujung seperti pada Gambar 16.13. Ketika pulsa mencapai penyangga, perubahan berat dalam medium terjadi: string berakhir. Akibatnya, pulsa mengalami refleksi, yaitu, pulsa bergerak kembali sepanjang tali dalam arah yang berlawanan.

Perhatikan bahwa pulsa dipantulkan terbalik. Inversi ini dapat dijelaskan sebagai berikut. Ketika pulsa mencapai ujung tali tetap, string menghasilkan gaya ke atas pada penyangga. Secara hukum ketiga Newton, penyangga harus mengerahkan sama-besarnya dan sebaliknya diarahkan (ke bawah) gaya reaksi pada string. Gaya ke bawah ini menyebabkan pulsa membalik setelah refleksi (pemantulan).

Sekarang perhatikan kasus lain. Kali ini, pulsa tiba di ujung string yang bebas untuk bergerak secara vertikal seperti pada Gambar 16.14. Tegangan di ujung bebas dipertahankan karena string terikat pada sebuah cincin massa diabaikan yang bebas untuk meluncur vertikal pada tempat halus tanpa gesekan. Sekali lagi, pulsa dipantulkan, tapi kali ini tidak terbalik. Saat mencapai pos, pulsa memberikan gaya pada ujung bebas dari string, menyebabkan cincin dipercepat ke atas. Cincin naik setinggi pulsa masuk, dan kemudian komponen ke bawah dari gaya tarik menarik cincin itu kembali. Gerakan cincin ini menghasilkan pulsa yang dipantulkan yang tidak terbalik dan yang memiliki amplitudo yang sama seperti pulsa masuk.

Akhirnya, mempertimbangkan situasi di mana batas adalah penengah antara dua ekstrem. Dalam hal ini, bagian dari energi dalam pulsa datang dipantulkan dan sebagian mengalami transmisi, yaitu sebagian energi melewati batas. Misalnya, string tipis melekat pada string yang lebih berat seperti pada Gambar 16.15. Ketika pulsa berjalan pada string tipis mencapai batas antara dua string, bagian dari pulsa dipantulkan dan terbalik dan sebagian ditransmisikan ke berat tali. Pemantulan pulsa terbalik dengan alasan yang sama dijelaskan sebelumnya dalam kasus string kaku melekat pada penyangga.

Pantulan pulsa memiliki amplitudo yang lebih kecil dari pulsa masuk. Dalam Bagian 16.5, kita menunjukkan bahwa energi yang dibawa oleh gelombang berhubungan dengan amplitudonya. Menurut prinsip konservasi energi, ketika pulsa istirahat sampai menjadi pulsa yang dipantulkan dan pulsa ditransmisikan pada batas, jumlah energi dari dua pulsa harus sama dengan energi dari pulsa masuk. Karena pulsa yang dipantulkan hanya berisi bagian dari energi dari pulsa masuk, amplitudonya harus lebih kecil.

Ketika pulsa berjalan pada tali berat menyerang batas antara string berat dan string yang lebih ringan seperti pada Gambar 16.16, sekali lagi bagian dipantulkan dan sebagian ditransmisikan. Dalam kasus ini, pulsa yang dipantulkan tidak terbalik.

Dalam kasus yang lain, ketinggian relatif dari pulsa yang dipantulkan dan ditransmisikan tergantung pada kepadatan relatif dari dua string. Jika string adalah identik, tidak ada diskontinuitas pada batas dan tidak ada refleksi berlangsung.

Menurut Persamaan 16,18, kecepatan gelombang pada tali meningkat sebagai massa per satuan panjang dari string yang menurun. Dengan kata lain, gelombang berjalan lebih lambat pada tali berat dari pada string tipis jika keduanya berada pada tegangan yang sama. Aturan umum berikut berlaku untuk gelombang pantulan: Ketika gelombang atau pulsa berjalan dari medium A ke mediumB dan  v_A> v_B(yaitu, ketika B lebih padat daripada A), gelombang terbalik setelah refleksi. Ketika gelombang atau pulsa berjalan dari media A ke B dan v_A < v_B(yaitu, jika A lebih padat daripada B), itu tidak terbalik setelah refleksi (Serway,2010:476-477).