fisika 12-1a

11

Semester 1TUNTAS PG Fisika XII

Latihan

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar!

1. Persamaan gelombang berjalan y = 2 sin π (50t - x5

) dengan x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Hitunglah:a. Panjang gelombang b. Periode c. Kecepatan rambat gelombang

Jawab: Persamaan gelombang berjalan: y = 2 sin π x

550t

−

Persamaan: yp = A sin 2 πt xT

λ −

Untuk:

y = 2 sin π x5

50t

−

y = 2 sin 2 π50t2

- 2 sin 2 πx

10

a. Panjang gelombang b. Periode c. T0,1m0,04 s

v

v

v 2,5 m/s

λ=

=

=

x x1010 cm 0,1m

λ=

λ = =

t 50tT 2

250

50T 2

T s 0,04 s

=

=

= =

2. Berapakah beda fase gelombang datang dan gelombang pantul pada ujung tetap?

Jawab: Fase gelombang adalah keadaan getaran suatu titik pada gelombang yang berkaitan dengan simpangan dan arah getarnya.

Beda fase gelombang datang dan gelombang pantul pada ujung tetap sebesar π radian.

Pertemuan Ke-1 dan 2

Gejala Gelombang

Bab

1

2

Semester 1 TUNTASPG Fisika XII

3. Suatu gelombang permukaan air bergerak dari daerah dalam menuju ke daerah dangkal. Di daerah yang dalam kecepatan gelombang 2 6 m/s. Jika sudut datang dari arah gelombang datang 60o ternyata sudut biasnya 45, maka berapakah kecepatan gelombang bias di daerah dangkal?

Jawab: Diketahui: v1 = 2 6 m/s i = 60o r = 45o v2 = ... ?Jawab : 1

2o

o2

121

22

2

2

2

2

2

2

vsin isin r v

sin 60 2 6vsin 45

3 2 6v2

3 2 6v2

v 3 2 . 2 . 62 2 . 6v

32 2 . 2 . 3v

3vv

2 . 2 m/s4 m/s

=

=

=

=

=

=

=

==

1

2o

o2

121

22

2

2

2

2

2

2

vsin isin r v

sin 60 2 6vsin 45

3 2 6v2

3 2 6v2

v 3 2 . 2 . 62 2 . 6v

32 2 . 2 . 3v

3vv

2 . 2 m/s4 m/s

=

=

=

=

=

=

=

==

Jadi, kecepatan gelombang bias di daerah dangkal adalah 4 m/s

4. Di suatu laut, dalam waktu 20 sekon terdapat 5 gelombang yang melintas. Jika jarak antara puncak dan dasar gelombang yang berdekatan adalah 4 m, maka tentukan cepat rambat gelombang tersebut!

Jawab:

Diketahui: t = 20 sekon 12 λ = 4 m

n = 5 gelombang λ = 8 m Cepat rambat gelombang ditentukan dengan mencari terlebih dahulu frekuensi atau periode gelombang

tn205

T84

T

T 4 s

v

2 m/s

λ

=

= =

=

= =

Jadi, cepat rambat gelombang adalah 2 m/s

5. Sebuah gelombang yang memiliki frekuensi 500 Hz bergerak dengan kecepatan 300 m/s. Tentukanlah:

a. Jarak antara dua titik yang berbeda sudut fase 50o

b. Perbedaan sudut fase suatu titik yang bergetar untuk interval waktu 2 s

Jawab: f = 500 Hz v = 300 m/sPanjang gelombang

v 300 3f 500 5

0,6 mλ = = = =

Jadi, cepat rambat gelombang adalah 2 m/sa.

518

o5

18x

2 259

50

2 2

x (0,6)

x (0,6)x 0,333 cm

∆λ

π∆θπ π

∆θ =∆θ = π

∆θ = π∆ϕ = π

∆ = λ =

∆ =

∆ =

b. o

tT

t 2s22 2 f t2 (500) . (2)2.000 rad

∆

∆ =∆θ = π∆ϕ

= π = π ∆

∆θ = π∆θ = π

33


Pekerjaan Rumah


1. Persamaan sebuah gelombang berjalan pada tali adalah y = 4 sin (0,04π x + 8πt) dengan x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Tentukan:

a. Panjang gelombang c. Kecepatan getar maksimum b. Frekuensi d. Percepatan getar maksimum

Jawab: y = 4 sin (0,04 π x + 8 π t)

y = A sin 2 π t xT

λ −

y = 4 sin 2 π (0,02x + 4t)A = 4 cm = 4 . 10-2 my = 4 sin 2 π (4t + 0,02x)a. x

1

10,02

0,02x

0,02

50 cm 0,5 m

λ

λ

=

=

λ =

λ = =

c. vm = ωA vm = 8 π4 vm = 32 π cm/s d. am = ω 2A am = (8 π )2 . 4 am = 64 π . 4b. 2 π f = 8 π am = 256 π cm/s2

2f = 8 f = 4 Hz

2. Gelombang transversal merambat menurut persamaan y = 0,2 sin (10π t - π x) meter. Tentukan:

a. Fase dan simpangan pada x = 0,25 m saat t = 0,1 s b. Beda fase antara titik x = 0,5 dan 0,75 m

Jawab: Persamaan gelombang berjalany = 0,2 sin (10 π t - π x)a. saat t = 0,1 s; x = 0,25 m b.

12

x

0,75 0,5

x2

x x2

0,75 0,52

x 0,5 mx 0,75 m

y 0,2 sin 2 5t

2

0,125

∆λ

−λ

λ

−

∆φ =

==

∆φ =

= π −

=

λ =∆φ =

∆φ =

φ = 5t - x2

simpangan:

y = 0,2 sin 2 π0,25

2(5)(0,1)

−

y = 0,2 sin 2 π (0,5 - 0,125) y = 0,2 sin 2 π (0,375) y = 0,2 sin 0,75 π

y = (0,2) 1 22

y = 0,1 2 meter

4


3. Seutas tali panjangnya 8 m direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan dan ujung yang lain dibiarkan bebas. Setelah terjadi gelombang stasioner, ternyata perut kelima berjarak 4,5 m dari titik asal getaran. Hitunglah:

a. Panjang gelombang yang terjadi b. Letak simpul kelima diukur dari titik asal getaran

Jawab: Jarak perut kelima dari ujung bebasx = 8 - 4,5 = 3,5 m

Perut kelima berarti n = 4, diperoleh:

a. x = (2n)14 λ b. Simpul kelima → n = 4

3,5 = (2 . 4) . 14 λ x = (2n + 1)

14 λ

3,5 = 2 λ x = (2 . 4 + 1)14 λ

λ = 3,52 = 1,75 m x = (8 + 1)

14 (1,75)

x = (2,25)(1,75) = 3,94 m Jarak simpul ke-5 dari titik asal getaran = 8 - 3,94 = 4,06 meter Jadi, panjang gelombang yang terjadi adalah 1,75 m dan letak simpul kelima diukur dari titik asal getaran adalah 4,06 m

4. Pada percobaan Melde diketahui panjang tali 100 cm, massa beban 200 gram, frekuensi PLN 50 Hz, dan terbentuk 5 buah perut gelombang. Hitunglah massa dawai yang digunakan!

Jawab:Terbentuk 5 buah perut, berarti:

12,5

Fm

2,50,4 m

f

= λ

λ = =

λ = l

l

Diketahui: f = 50 Hz l = 100 cm = 1 mF = mbeban x g F

m2 . 1m2m

2m

2400

f

0,4 . 50

20

400

0,005 kgm 5 gramm

λ =

=

=

=

=

=

=

l = 0,1 x 10 N = 2 N

Jadi, massa dawai yang digunakan adalah 5 gram

5. Sebuah gelombang sinus merambat pada tali sepanjang 80 cm. Jika waktu yang diperlukan oleh suatu titik untuk bergerak dari simpangan maksimum ke titik nol yang berdekatan sebesar 0,01 detik, maka hitung:a. Frekuensi gelombangb. Cepat rambat gelombang tali jika jarak simpangan maksimum ke titik nol yang berdekatan

adalah 5 cm

55


Jawab:

Waktu untuk bergerak dari simpangan maksimum ke titik nol adalah 14 T

a. 14 T = 0,01 detik b. v = λ . f

T = 0,04 detik v = 4 x f

f = 1T v = 4 . 5 . 10-2 . 25

f = 1

0,04 Hz v = 2 . 10-1 . 25 f = 25 Hz v = 5 m/s

KegiatanGelombang air laut merupakan gelombang berjalan. Energi gelombang air laut ini dapat digunakan untuk menggerakkan generator listrik. Bukan hal yang mustahil teknologi ini suatu saat diterapkan di Indonesia. Menurut Anda, kira-kira di daerah laut manakah teknologi ini dapat diterapkan? Coba Anda diskusikan!

Jawab: Hasil diskusi

Pertemuan Ke-3 dan 4

Latihan

Berilah tanda silang (x) huruf a, b, c, d, atau e pada jawaban yang paling benar!

1. Apabila cahaya matahari mengenai suatu lapisan tipis minyak yang ada di atas permukaan air, maka warna-warni yang terlihat timbul karena gejala ....

a. difraksi b. dispersi c. interferensi d. polarisasi e. refl eksi

Jawab: a. difraksi

2. Dalam percobaan interferensi dua celah (percobaan Young) digunakan cahaya monokromatik cahaya kuning, maka pada layar terlihat ....

a. garis kuning dan gelap berselang-seling dengan garis yang di tengah kuning b. garis kuning dan gelap berselang-seling dengan garis yang di tengah gelap c. garis berwarna seperti pelangi dengan garis yang di tengah kuning d. garis berwarna seperti pelangi dengan garis yang di tengah gelap e. garis terang dan gelap berselang-seling dengan garis yang di tengah putih

6


Jawab: c. garis berwarna seperti pelangi dengan garis yang di tengah kuningPembahasan: - Difraksi merupakan peristiwa penyebaran atau pembelokan

gelombang pada saat gelombang tersebut melintas melalui bukaan atau mengelilingi ujung penghalang. Besarnya difraksi bergantung pada ukuran penghalang dan panjang gelombang.

- Dispersi adalah peristiwa penguraian sinar cahaya yang merupakan campuran beberapa panjang gelombang menjadi komponen-komponennya karena pembiasan. Dispersi terjadi akibat perbedaan deviasi untuk setiap panjang gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan masing-masing gelombang pada saat melewati medium pembias.

- Interferensi terjadi pada dua gelombang koheren, yaitu gelombang yang memiliki frekuensi dan beda fase sama. Pada gelombang tali, jika dua buah gelombang tali merambat berlawanan arah, saat bertemu keduanya melakukan interferensi.

- Polarisasi merupakan proses pembatasan getaran vektor yang membentuk suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah. Polarisasi hanya terjadi pada gelombang transversal saja dan tidak dapat terjadi pada gelombang longitudinal.

- Pemantulan (refleksi) adalah peristiwa pengembalian seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua medium.

3. Perhatikan pernyataan berikut ini! 1) memiliki panjang gelombang yang sama 3) memiliki frekuensi yang sama 2) memiliki amplitudo yang sama 4) memiliki fase yang sama Syarat terjadinya interferensi gelombang adalah gelombang-gelombang yang mengalami

interferensi harus bersifat koheren, maksudnya adalah .... a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 saja e. 1, 2, 3, dan 4

Jawab: e. 1, 2, 3, dan 4

4. Apabila sebuah gelombang melewati bidang batas dua medium yang berbeda, maka akan terjadi peristiwa ....

a. interferensi b. difraksi c. refleksi d. refraksi e. polarisasi

Jawab: c. refleksi

5. Pada pembiasan cahaya dari udara ke air, makin kecil sudut datang maka .... a. makin besar sudut bias b. sudut bias tetap saja c. makin kecil pula sudut bias d. sudut bias makin tergantung pada indeks bias e. sudut bias dapat menjadi kecil atau lebih besar, tergantung pada polarisasi cahaya

77


Jawab: c. makin kecil pula sudut biasPembahasan:Hukum Snellius : n1 sin i = n2 sin rDari udara ke air : sin i = nair . sin r

nair = 43

sin r = air

sin in

Jadi, makin kecil sudut datang (i), makin kecil pula sudut bias (r)

6. Deviasi minimum suatu sinar oleh prisma .... a. tidak tergantung pada suatu puncak b. menjadi lebih kecil bila sudut puncaknya lebih besar c. menjadi lebih besar bila sudut puncaknya lebih besar d. tidak tergantung pada panjang gelombang sinar e. tidak tergantung pada frekuensi sinar

Jawab: c. menjadi lebih besar bila sudut puncaknya lebih besarPembahasan: Rumus deviasi minimum Dm = (n - 1)β β = sudut puncak Dm = deviasi minimum Jika membesar maka Dm semakin besar (n = indeks bias)

7. Sinar datang dari suatu medium yang kurang rapat dan memasuki suatu medium yang lebih rapat akan dibiaskan mendekati garis normal. Hal ini adalah sesuai dengan ....

a. hukum Fresnel c. percobaan Young e. hukum Brewster b. hukum Snellius d. percobaan Fraunhofer

Jawab: b. hukum SnelliusPembahasan:

r

in1n2

N n1 < n2 i = sudut datang r = sudut bias Hukum Snellius: n1 sin i = n2 sin r

sin r = 1

2

nn sin i

Karena n1 < n2, maka sin r < sin i r < i Jadi dibiaskan mendekati normal

8. Cincin Newton terjadi karena gejala .... a. difraksi b. polarisasi c. dispersi d. interferensi e. refraksi

8


Jawab: Peristiwa interferensi cahaya dapat dinyatakan pada gelang-gelang (cincin) dari Newton

L A

kaca plan paralel

R

Sebuah lensa plankonveks diletakkan dengan bidang cembungnya pada sebidang kaca plan paralel.

A = sinar monokromatis yang sejajar datang dari atas, pada lensa tersebut terlihat lingkaran-lingkaran (cincin) gelap dan terang yang disebut cincin Newton

9. Perambatan cahaya dengan perantaraan gelombang dapat dibuktikan oleh gejala .... a. pemantulan c. interferensi e. radiasi b. pembiasan d. dispersi pada prisma

Jawab: c. interferensi

10. Peristiwa penyebaran atau pembelokan gelombang pada saat gelombang tersebut melintas melalui bukaan atau mengelilingi ujung penghalang disebut ....

a. difraksi c. interferensi e. refraksi b. dispersi d. polarisasi

Jawab: c. interferensiPembahasan: Pemantulan cahaya pada bahan yang indeks biasnya lebih besar

dapat dianggap merupakan pemantulan gelombang transversal pada tali dengan ujung tetap. Karena itu sinar pantul dari A mengalami perubahan fase setengah dari sinar pantul dan B tidak mengalami perubahan fase.

Di p hasil interferensi minimun (gelap) bila 2nd cos r = (2k + 1)12λ

Jika sinar datang tegak lurus permukaan lapisan maka r = 0

Jadi 2 nd = (2k + 1)12λ interferensi maksimum di P

2 nd = (2k)12λ interferensi minimum di P

Pekerjaan Rumah


1. Tali yang panjangnya 5 m dan ditegangkan dengan gaya 2 N, dirambati gelombang transversal. Jika cepat rambat gelombang 40 m/s, maka berapa massa tali tersebut?

Jawab:Diketahui: l = 5 m v = 40 m/s F = 2 NDitanya : m = ...?

99


Jawab :

3

F .m

2 . 5m

10m

10m10

1.600

v

40

1.600

mm 6,25 .10 kgm 6,25 gram

−

=

=

=

=

=

==

l

2. Pada percobaan Melde, bila panjang dawai 1 m dan massa dawai 16 g diberi beban 40 g. Bila g = 10 m/s2, maka berapa cepat rambat gelombang transversal pada dawai?

Jawab:Diketahui: l = 1 m m = 16 gram = 0,16 kg mbeban = 40 gram = 0,04 kg g = 10 m/s2

Ditanya : v = ...?

Jawab : F .m

2

0,4 . 10,0160,4

0,01625

vF m . gF 0,04 kg . 10 m/sF 0,4 N

v

v

vv 5 m/s

=

===

=

=

==

l

3. Suatu gelombang stasioner mempunyai persamaan y = 0,2 (cos 5πx) sin (10π) (y dan x dalam meter dan t dalam waktu). Berapakah jarak antara perut dan simpul yang berurutan pada gelombang tersebut?

Jawab:Persamaan gelombang stasionery = 0,2 (cos 5 π x) sin (10 π )Persamaan umum gelombang stasioner

( )x t 1T

2 x

2 x2 x

y 2A cos 2 sin 2

5 x

0,4 m

λ λπλππ

= π −

π =

λ =

λ =Jarak antara simpul dan perut yang berurutan adalah:

x = 14λ =

14 (0,4) = 0,1 m

10


4. Seutas dawai bila diberi tegangan 100 N dan digetarkan maka frekuensi yang timbul adalah fo. Berapakah besar tegangan yang dibutuhkan dengan frekuensi 2fo?

Jawab:Diketahui: F = 100 N fo = nada dasar l = panjang dawai m = massa persatuan panjang

Jawab :

1 F2

1 F'1 F'22

1 F 1 F'2 2

F' F'

F F'

fo

2fo

2fo

2

4

F' 4F4 .100 N400 N

µ

µµ

µ µ

µ µ

µ µ

=

=

=

=

= →

=

===

l

ll

l l

5. Tali yang panjangnya 5 m bertegangan 2 N digetarkan sehingga terbentuk gelombang stasioner. Jika massa tali 6,25 x 10-13 kg, maka berapakah cepat rambat gelombang pada tali?

Jawab:Diketahui: l = 5 m F = 2 N m = 6,25 x 10-13 kgDitanya : v = ...?

Jawab :

13

13

12

6

F .m

2 . 56,25 . 10

106,25 . 10

16 . 10

v

v

v

vv 4 . 10 m/s

−

−

=

=

=

==

l

Kegiatan

Menurut Anda, mengapa gelombang air laut yang begitu besar ketika sampai di pantai menjadi kecil? Apakah terjadi hal yang sama untuk laut yang berbatasan dengan daratan yang bertebing karang curam?

Jawab:Kebijaksanaan guru

1111


Soal Tertulis

Ulangan Bab

Penilaian Pengetahuan dan Pemahaman KonsepI. Berilah tanda silang (x) huruf a, b, c, d, atau e pada jawaban yang paling benar!

1. Seutas dawai yang panjangnya 1 meter dan massanya 25 gram ditegangkan dengan gaya sebesar 2,5 N. Salah satu ujungnya digetarkan sehingga menghasilkan gelombang transversal stasioner. Besar kecepatan rambat gelombang adalah ... ms-1.

a. 100 b. 50 c. 10 d. 5 e. 2,5

Jawab: c. 10Pembahasan:Diketahui: l = 1 m F = 2,5 N m = 25 gram = 0,025 kgDitanya : v = ...?

Jawab : F m

0,0251

2,50,025

v

0,025 kg/m

v 10 m/det

µ= → µ =

µ = =

= =

l

2. Pada seuntai tali yang tegangannya 2 N merambat gelombang transversal dengan kecepatan 40 ms-1. Jika tali tersebut 2 m, maka massa tali tersebut adalah ... kg.

a. 2,5 . 10-3 b. 2,0 . 10-3 c. 1,2 . 10-3 d. 2,5 . 10-3 e. 0,2 . 10-3

Jawab: a. 2,5 . 10-3

Pembahasan: Hubungan antara tegangan (F), kecepatan rambat (v), panjang tali ( l ), dan massa (m) dinyatakan dengan:

Fm

v = l F = 2 N; l = 2 m; v = 40 m/s

Maka m = 2 2F 2 . 2v 40

⇒l kilogram = 2,5 . 10-3 kg

3. Gelombang longitudinal tidak menunjukkan peristiwa .... a. gelombang b. pemantulan c. difraksi d. dispersi e. polarisasi

Jawab: e. polarisasiPembahasan: Polarisasi = arah getar daripada suatu gelombang transversal.

Jelas peristiwa polarisasi tidak ditunjukkan oleh gelombang longitudinal.

4. Dari suatu tempat ke tempat lainnya, gelombang memindahkan .... a. massa c. panjang gelombang e. fase b. amplitudo d. energi

Jawab: d. energiPembahasan: Gelombang: perambatan energi melalui penjalaran gangguan

pada suatu medium tertentu. Jadi gelombang memindahkan energi.

12


5. Efek yang hanya ditunjukkan oleh gelombang transversal adalah .... a. difraksi b. pelayangan c. interferensi d. efek Doppler e. polarisasi

Jawab: e. polarisasiPembahasan: Polarisasi adalah efek yang hanya ditunjukkan oleh gelombang

transversal

6. Pada permukaan suatu danau terdapat dua buah gabus yang terpisah satu dari lainnya sejauh 60 cm. Keduanya turun naik bersama permukaan air dengan frekuensi 2 getaran per detik. Bila salah sebuah gabus berada di puncak bukit gelombang, yang lainnya berada di lembah gelombang, sedangkan di antara kedua gabus itu terdapat satu bukit gelombang. Cepat rambat gelombang pada permukaan danau adalah ... cm/s.

a. 20 c. 80 e. 240 b. 30 d. 120

Jawab: c. 80Pembahasan: Satu gelombang terdiri dari satu bukit gelombang dan satu lembah

gelombang.

Jarak AB = 60 cm = 3 1202 3

cmλ → λ =

v = f → λ = 2 x 40 = 80 cm/detik

7. Dua sumber bunyi A dan B bergerak 7 m. Kedua sumber bunyi sefase dengan frekuensi sama, yaitu 173 Hz. Kecepatan bunyi udara 346 m/s. Titik C terletak di garis hubung A dan B, berjarak 4 m dari A. Beda fase dua gelombang tersebut di C adalah ... rad.

a. 4 2π π π c.

4 2π π π e. 2

4 2π π π

b. 4 2π π π d. 1,5

4 2π π π

Jawab: c. 4 2π π π

Pembahasan:

Beda jarak AC - BC = s = 1 m v bunyi = 346 m/s f bunyi = 173 Hz Panjang gelombang bunyi:

v 346f 173

2 s 22

2 mSehingga beda fase kedua sumber bunyi di C

radπ πλ

= = =

θ = = = πl

l

1313


8. Frekuensi gelombang yang dihasilkan sebuah sirine naik dari frekuensi rendah 100 Hz ke frekuensi tinggi 10.000 Hz pada amplitudo gelombang yang tetap konstan. Kenaikan intensitas suara sirine dari frekuensi rendah ke frekuensi tinggi tersebut menjadi ... kalinya.

a. 1 b. 10 c. 20 d. 100 e. 200

Jawab:Hubungan intensitas I dengan frekuensi f adalah:

w 1 2t 2

1 12 2 2 2 22 2

kyPA A At

my 4 f my

At At

Iω π

= = =

= =

I - f2Maka ketika f1 = 100 Hz sehingga I1 ~ 104 f2 = 10.000 Hz sehingga I2 ~ 108 Jadi I2 besarnya 104I1 ....(Tidak ada jawaban yang benar)

9. Gelombang merambat dari titik A ke titik B dengan amplitudo 10-2 m dan periode 0,2 detik. Jarak AB = 0,3 m. Bila cepat rambat gelombang 2,5 m/s, maka pada suatu saat tertentu beda fase antara titik A dan B adalah ... rad.

a. 4 6 4 3 85 5 3 3 5π π π π π b. 4 6 4 3 8

5 5 3 3 5π π π π π c. 4 6 4 3 8

5 5 3 3 5π π π π π d. 4 6 4 3 8

5 5 3 3 5π π π π π e. 4 6 4 3 8

5 5 3 3 5π π π π π

Jawab: b. 4 6 4 3 85 5 3 3 5π π π π π

Pembahasan:Gelombang merambat dari A ke B dengan:v = 2,5 m/sT = 0,2 detikS = 0,3 m

Amplitudo = 10-2 mBeda fase antara A dengan B

2 s

2 0,3 0,6 60,5 0,5 5

dengan v . T2,5 . 0,2 0,5 m

Sehingga menjadi:rad

πλ

π π π

θ = λ=

= =θ

θ = = =

10. Gelombang stasioner ternyata terjadi bila ada dua gelombang menjalar dalam arah yang berlawanan asal mempunyai ....

a. amplitudo maupun frekuensi sama d. frekuensi yang sama b. amplitudo maupun frekuensi berbeda e. fase yang sama c. amplitudo yang sama

Jawab: a. amplitudo maupun frekuensi sama

II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar!

1. Seutas tali dengan panjang 2,5 m direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan dan ujung yang lain terikat pada tiang. Setelah terjadi gelombang stasioner, ternyata perut kelima berjarak 1,5 m dari titik asal getaran. Hitunglah panjang gelombang yang terjadi!

Jawab:Diketahui: x1 = 2,5 m x = 2,5 - 1,5 m = 1 m x2 = 1,5 m (pada perut ke-5)

14


Jawab :a. Perut ke-5 → n = 4 untuk ujung tetap b. Simpul ke-5 → n = 4

14

14

48 149

x (2n 1)

1 (2 . 4 1)

m+

= + λ

= + λ

λ =

λ =

14

14

49

89

x (2n)

x (2 . 4)x 2x 2 . m

x m

= λ

= λ= λ=

=

Simpul ke-5 diukur dari titik asal getaran adalah: = (2,5 - 0,89) m = 1,61 m

2. Tali yang panjangnya 10 meter salah satu ujungnya diikatkan pada tiang secara longgar sehingga dapat bergerak bebas dan ujung yang lain digetarkan. Ternyata simpul ke-6 berjarak 3 m dari titik asal getaran. Berapakah panjang gelombang tali tersebut?

Jawab:Diketahui: x1 = 10 meter x2 = 3 meter (simpul ke-6 dari titik asal getaran) x = 10 - 3 = 7 m simpul ke-6 → n = 5Sehingga: 1

414

14

114281

x (2n 1)

7 (2 . 5 1)

7 (10 1)

7

m 2,55 m

= + λ

= + λ

= + λ

= λ

λ = =

3. Seutas kawat dengan panjang 2,5 m dan massa 200 gram digunakan dalam percobaan Melde, hingga terbentuk 5 gelombang stasioner. Jika gaya yang bekerja pada kawat 250 N, maka tentukan cepat rambat gelombang dan frekuensi gelombang!

Jawab:Diketahui: λ = 5 cm = 0,5 m l = 2,5 m m = 200 gram = 0,2 kg F = 250 NDitanya : v dan f = ...?

Jawab : a. F .m

250 . 2,50,2

6250,23.125

v

v

v

v 55,9 m/s

=

=

=

= =

l b. v

55,90,5

f

f 111,80 m/sλ

=

= =

1515


4. Dalam waktu 6 sekon 30 gelombang melewati sebuah titik. Jarak antara dua titik berurutan yang fasenya sama adalah 20 cm. Tentukan panjang gelombang dan periode gelombang!

Jawab:Diketahui: t = 6sJawab : a. λ = 20 cm = 0,2 m c. 1 1

f 5T 0,2 detik= = =

b. 306

f 5 Hz= =

5. Gelombang transversal merambat dengan kelajuan 20 m/s, frekuensi 40 Hz, dan amplitudo 5 cm. Tentukan persamaan gelombang dan bilangan gelombang!

Jawab:Diketahui: v = 20 m/s f = 40 Hz A = 5 cmJawab :

v 20 1f 40 2

v . fm

= λλ = = =

T = v . λ

T = 20 . 12 = 10 s

Persamaan gelombang a. Persamaan gelombang:

12

2T2102

2

y A sin ( t kx)y 5 sin ( t kx)

k

k

k 4

π

π

πλπ

= ω += ω +

ω =

ω =

=

=

= π

210

t10

y 5 sin t 4 x

y 5 sin 2 2x

π

= + π

= π +

b. k = 4 π

Jadi, 210

t10

y 5 sin t 4 x

y 5 sin 2 2x

π

= + π

= π +

Soal Lisan

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Jelaskan yang dimaksud gelombang berjalan!

Jawab: Gelombang berjalan adalah gelombang mekanik yang memiliki intensitas gelombang konstan di setiap titik yang dilalui gelombang

2. Jelaskan yang dimaksud gelombang stasioner!

Jawab: Gelombang stasioner adalah gelombang yang terjadi dari hasil perpaduan dua gelombang yang memiliki amplitudo dan frekuensi sama, tetapi arah rambatnya berlawanan.

3. Sebutkan sifat-sifat gelombang!

Jawab: Gelombang memiliki sifat-sifat sebagai berikut: - refleksi (pemantulan) - interferensi (perpaduan) - refraksi (pembiasan) - dispersi - difraksi (pelenturan) - polarisasi

16


4. Apa yang dimaksud dengan polarisasi?

Jawab: Polarisasi merupakan proses pembatasan getaran vektor yang membentuk suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah

5. Jelaskan yang dimaksud dengan dispersi!

Jawab: Dispersi adalah peristiwa penguraian sinar cahaya yang merupakan campuran beberapa panjang gelombang menjadi komponen-komponennya karena pembiasan.

Soal Perbuatan/Praktik/Sikap

Adanya difraksi cahaya akan memengaruhi hasil pembentukan bayangan pada alat optik misalnya kamera. Pada sebuah kamera profesional selalu dilengkapi dengan tombol pengatur kecepatan, diafragma, fokus, dan ukuran kepekaan film yang digunakan (ASA) yang pada umumnya tertulis dalam angka-angka. Cobalah Anda membuat tabel pengaturan dari kecepatan dan bukaan diafragma untuk memotret dalam ruangan yang redup, ruangan yang terang, dan memotret benda yang bergerak agar dihasilkan gambar yang bagus. Berilah alasan atas pilihan penggunaan!

Jawab: Kreativitas siswa

Format Penilaian Catatan Guru

1. Norma penilaian a. Pilihan ganda: benar skor 1 dan salah skor 0 b. Uraian: tidak dijawab skor 0, dijawab salah skor 1, dijawab

setengah benar skor 2, dijawab benar skor 52. Standar kelulusan: Siswa dinyatakan lulus jika memperoleh nilai

> 65% dari skor total3. Lembar penilaian:

Lembar Penilaian

Skor Total

Persen Nilai

Kelulusan Tindak Lanjut Nilai Pengetahuan dan Pemahaman Konsep

Nilai Praktik

Nilai SikapLulus Tidak Lulus Remidi Melanjutkan Pengayaan

____________________________________________________________________________________________________

Remidi

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Seberkas gelombang merambat dari udara menuju air dengan sudut datang 60o. Jika indeks

air 43, maka berapa besarnya sudut bias gelombang?

Jawab: ua

a

a

a

sinsinsin 60 4sin 3

4 o3

o

n

sin sin 60

40

θθ

θ

=

=

θ =

θ =

1717


2. Suatu berkas cahaya yang panjang gelombangnya 5 . 10-7 m dijatuhkan tegak lurus pada sebuah kisi difraksi. Jika spektrum orde kedua jatuh pada sudut 30o terhadap garis normal pada kisi, maka tentukan besarnya konstanta kisi (banyaknya goresan tiap meter) tersebut!

Jawab:Diketahui: λ = 5 . 10-7 m θ = 30o n = 2Ditanya : N = ...?Jawab :

7 6

o

6

6

5

n 2 x 5 x 10 101sin sin 302

1 1d 2 . 10

d sin nd 2 .10 m

N 5 x 10 celah/meter

−−λ

θ

θ = λ

= = = =

= = =

Jadi, banyaknya goresan tiap meter adalah 5 x 105 celah/meter

3. Seutas tali panjangnya 80 cm direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan

harmonik naik-turun dengan frekuensi 14 Hz dan amplitudo 12 cm, sedang ujung lainnya

terikat. Getaran harmonik tersebut merambat ke kanan sepanjang kawat dengan cepat rambat 3 cm/s. Tentukan amplitudo gelombang hasil interferensi di titik yang berjarak 53 cm dari titik asal getaran!

Jawab:Diketahui: l = 80 cm A = 12 cm x = (80 - 53) cm = 27 cm

f = 14 Hz v = 3 cm/s

Untuk menentukan amplitudo gelombang stasioner As dengan persamaa:

14

1

vf3

2

212

212

As 2A sin kx

12 cm

k

k cm

As 2(12) sin (27)24 sin 4,524 x 1 24 cm

−

πλπ

π

=λ =

λ = =

=

=

=

= π= =

14

1

vf3

2

212

212

As 2A sin kx

12 cm

k

k cm

As 2(12) sin (27)24 sin 4,524 x 1 24 cm

−

πλπ

π

=λ =

λ = =

=

=

=

= π= =

Pengayaan


1. Persamaan gelombang berjalan pada seutas tali ditulis: y = 0,01 sin (20π t + 0,2πx), dengan x dan y dalam cm, t dalam detik. Berapakah panjang gelombang dan frekuensinya masing-masing?

Jawab:y = 0,01 sin (20 π t + 0,2 π x)dari persamaan tersebut

ω = 20 π 2πλ

= 0,2 π

2 π f = 20 π λ = 10 cm f = 10 Hz = 0,1 m k = 0,2 π

18


2. Suatu gelombang berjalan dengan amplitudo 4 cm, frekuensi 50 Hz dan cepat rambat gelombang 4 m/s. Berapakah simpangan di titik A yang berada 2 m dari sumber gelombang pada saat sumber bergetar 5 detik?

Jawab:A = 4 cm = 0,04 mf = 50 Hzv = 4 m/sSimpangan di titik A yang berada 2 m dari sumber gelombang pada saat sumber bergetar 5 detik = ?

20,08

(50)(5)y 0,04 sin 2

0,04 sin 2 (250 25)0,04 sin 2 (275)0

+= π

= π += π=

3. Sebuah bandul sederhana panjangnya 25 cm. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut g = π2 ms-2, maka berapa periode bandul tersebut?

Jawab:Diketahui: g = π 2 ms-2

l = 25 cmDitanya : T = ...?

Jawab :

2

21

1

g25 x 10

5 x 10

T 2

2

2 .10 x 10

T 1 sekon

−

−

−

π

π

= π

= π

= π

==

l

1919


Latihan


1. Alat pengukur kedalaman laut mencatat selang waktu 4 sekon mulai dari pulsa ultrasonik dikirim sampai diterima kembali. Jika cepat rambat bunyi dalam air 1.500 ms-1, maka berapakah kedalaman air laut di tempat tersebut?

Jawab:Diketahui: t = 4 sekon vbunyi = = 1.500 ms-1

Ditanya : n = ...?Jawab : S = v . t = (1.500)(4) = 6.000 m Pulsa ultrasonik tersebut menempuh jarak pergi-pulang, sehingga

kedalaman laut h S

26.000

23.000 m

=

= =

2. Sebuah pipa organa tertutup panjangnya 100 cm. Cepat rambat bunyi di udara 340 m/s. Berapakah frekuensi yang dihasilkan pipa organa tertutup untuk nada atas pertama?

Jawab:Diketahui: v = 340 m/s l = 100 cm = 1 mDitanya : f = ...?Jawab : 3 v

43 3404 1

f

255 Hz

=

=

=

l

Pertemuan Ke-5 s.d. 7

Gelombang Bunyidan Cahaya

Bab

2

20


3. Dua garputala dengan frekuensi 276 Hz dan 280 Hz digetarkan secara bersamaan. Berapa layangan yang akan terjadi selama 4 sekon?

Jawab:Diketahui: f1 = 276 Hz f2 = 280 Hz t = 4 sekonDitanya : flayangan = ...?Jawab : flayangan = f2 - f1 = (280 - 276) Hz = 4 layangan/sekon Selama 4 sekon terjadi 16 layangan

4. Sumber bunyi dengan daya keluaran 400π watt. Pada jarak 20 m (log 0,25 = -0,6), berapakah taraf intensitasnya?

Jawab:Pada jarak 20 m intensitas bunyi

2

2

2

P4 r

400(40 )(20)400

1.60014

I

w /m

ππ

πππ

=

=

=

=

Sehingga:

( )( )

Io

1212

It

I0,25

10log 0,25 log 10

T 10 log

10 log1010 0,6 1210 x 11,4 114 Hz

−

−−

=

=

== − += =

5. Seorang pengamat yang berada dekat pantai menerima 2 goncangan dari sebuah ledakan ranjau di permukaan laut. Goncangan yang satu diterima melalui udara dan yang lain melalui air. Selisih waktu pendengaran melalui udara dan air adalah 3,03 detik. Jika cepat rambat bunyi di udara dan di air masing-masing 340 m/det dan 1.400 m/det, maka tentukan jarak sumber ledakan dari pengamat!

Jawab:∆ t = tudara - tair3,03 = tudara - tair tair = tudara - 3,03S = vair x tair atau S = vudara x tudaraS = 1.400(tudara - 3,03)S = 1.400tudara - 4.242 ... (1)atauS = 340tudara ... (2)Persamaan (1) = (2), sehingga:1.400tudara - 4.242 = 340tudara S = 340 x 4,18 1.060tudara = 4.242 S = 1.421,2 m tudara = 4,18 detik

2121


Pekerjaan Rumah


1. Jika intensitas ambang pendengaran 10-12 W/m2, maka berapakah taraf intensitas suatu gelombang bunyi yang intensitasnya 10 W/cm2?

Jawab:

o5

12

2 5 2

II10

1017

I 10 w /cm 10 w /mSehingga:TI 10 log

TI 10 log

TI 10 log 10TI 170 dB

−

= =

=

=

==

2. Dua pengamat A dan B memiliki sumber bunyi yang frekuensinya masing-masing 684 Hz. Hitung:

a. Layangan yang didengar oleh B jika A bergerak menjauhi B dengan kecepatan 2 m/s b. Layangan yang didengar A (cepat rambat bunyi di udara = 340 m/s)

Jawab:a. Frekuensi A yang didengar B b. Frekuensi B yang didengar A

A

vB Av v

340B 340 2

340B 342B

layangandet ik

f . f

f . 684

f . 684f 680 HzLayangan yang didengar Bdengan frekuensif 684 680

4

+

+

=

=

=

=

= −

=l

A

vA Bv v

340A 340 2

340A 342A

f . f

f . 684

f . 684f 680 Hz

+

+

=

=

=

=

Frekuensi layangan yang didengar f l = 684 - 680 = 4 layangan/detik

3. Dua orang anak, Rico dan Reno melakukan percobaan sederhana untuk mengukur laju bunyi di udara. Dari puncak gedung setinggi 50 m Reno menjatuhkan batu, kemudian Rico mencatat waktu dari batu dilepaskan sampai mendengar bunyi batu yang menyentuh tanah. Jika waktu yang tercatat adalah 3,31 detik, maka tentukan laju bunyi di udara!

Jawab:Waktu yang dibutuhkan batu Laju bunyi di udara dihitung dengansampai menyentuh tanah persamaan

2hg2 . 50

1010

t '

t '

t ' 3,16

=

=

= =

St50

0,15

v

vt ' 333,3 m/s

∆=

=

=

Waktu yang dibutuhkan bunyi untuk merambat∆ t = t - t' = 3,31 - 3,16 = 0,15 detik

22


4. Nada atas pertama sebuah pipa organa tertutup menghasilkan 3 layangan per sekon dengan nada atas pertama pipa organa terbuka yang lebih rendah. Panjang pipa organa tertutup 60 cm. Hitunglah nada dasar pipa organa terbuka! (v = 340 m/s)

Jawab:Nada atas pertama pipa organa tertutup

layangan

3 v.1 43 340.1 4 0,6

1

1 1

1

1

f (tp)

f (tp)f (tp) 425 Hzf f (tp) f (ta)

3 425 f (ta)f (ta) 422 Hz

=

=

== −= −=

l

Sehingga nada dasar pipa organa terbuka adalahv v

0 121 v 1.0 2 2

0

f (ta) dengan f (ta)

f (ta) (422)f (ta) 211Hz

= =

= =

=

l l

l

5. Jendela sebuah rumah luasnya 1 m2 terbuka menghadap jalan yang tingkat kebisingannya 60 dB di jendela itu. Hitunglah daya bunyi yang masuk melalui jendela!

Jawab:Dihitung intensitas bunyi yang masuk

o

12

12

12

II

I10

I10

I6106 2

TI 10 log

60 10 log

6 log

log 10 log

I 10 W /m

−

−

−

−

=

=

=

=

=

KegiatanGelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal sehingga tidak dapat mengalami dispersi dan polarisasi. Diskusikanlah bersama teman Anda, mengapa hal tersebut bisa terjadi? Berikanlah penjelasan ilmiah mengenai hal tersebut!

Jawab: Kebijaksanaan guru

2323


Pertemuan Ke-8 s.d. 10

Latihan


1. Sebuah kisi difraksi memiliki 5.000 goresan/cm, sehingga seberkas cahaya dapat dilewatkan. Jika dihasilkan garis terang kedua dengan sudut 30o, maka berapakah panjang gelombang cahaya yang digunakan?

Jawab:

Diketahui: d = 1

5.000 goresan/cm

θ = 30o

Jawab : 1 o

5.000

o

d sin2

sin 30

255 x 10 cm 5.000 A

θ

−

λ =

λ =

λ = =

2. Membuktikan apakah terjadinya polarisasi pada cahaya?

Jawab: Polarisasi membuktikan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal

3. Membentuk sudut berapakah kedua sumbu polarisasi jika sistem polarisator-analisator akan meneruskan cahaya dengan intensitas maksimum?

Jawab: Sumbu polarisasi membentuk sudut 0o atau 180o untuk menghasilkan intensitas maksimum, sesuai persamaan I2 = I1 cos2 θ

4. Indeks bias medium gelas dan air masing-masing 32

dan 43 . Seberkas sinar merambat dari

dalam air menuju gelas, sehingga sinar pantul mengalami polarisasi. Berapakah besarnya sudut sinar datang?

Jawab:gelas

air3243

p

p

p

p

p

n

n

98

tan i

tan i

tan itan i 1,125

oi 48,4

=

=

=

=

=

5. Berdasarkan analog soal nomor 4 di atas, berapakah besarnya sudut bias cahaya?

Jawab:r = 90o - ip = 90o - 48,4 o = 41,6o

24


Pekerjaan Rumah


1. Pada percobaan interferensi celah ganda digunakan sumber cahaya dengan panjang gelombang 5.000 Å. Pola interferensi diamati pada layar 1 m di belakang celah rangkap. Jika 20 garis menduduki 10 mm, maka tentukan jarak antara kedua celah!

Jawab:

7

7

44

1020 11019

Jika 5 x 10 m maka :

y(5 x 10 )(1)(5,3 x 10 )

y

y 0,53 mm

d

d 9,43 x 10 m

−

−

−−

−

λ =λ∆

∆ =

∆ = =

=

= =

l

2. Sebuah kisi terdiri dari 4.545 goresan/cm. Bayangan orde kedua didifraksikan pada sudut 32o dari normal. Berapakah nilai frekuensi gelombang cahaya yang digunakan?

(Sin 32o = 0,53)

Jawab:Tetapan kisi

8

7

6

14.545

67

c 3 x 105,85 x 10

14

dd 2,2 x 10 mSehingga:n d sin2 (2,2 x 10 )(0,53)

5,85 x 10 m

f

f 5,13 x 10 Hz−

−

−

−

λ

=

=

λ = θλ =λ =

= =

=

3. Jarak dua buah lampu adalah 122 cm. Diameter pupil mata 2,5 mm dan panjang gelombang cahaya lampu 5.000 Å. Berapa jarak terjauh lampu agar lampu masih terlihat terpisah?

Jawab:Jarak terjauh lampu agar lampu masih terlihat terpisah adalah:

3

7

Ddm 1,22

(2,5 x 10 )1,22 (1,22)(5 x 10 )

5.000 m

−

−

λ=

=

=

l

l

l

4. Hitunglah sudut polarisasi, bila cahaya dijatuhkan pada permukaan kaca dengan indeks bias 1,56!

Jawab:tan iP = nkacatan iP = 1,56 iP = 57,3o

2525


5. Tentukan sudut polarisator dan analisator agar intensitas cahaya yang melalui polarisator dan analisator menjadi 30% intensitas mula-mula!

Jawab:

I1 = 12 Io dan I2 = 0,3Io

Dari: I2 = I1 cos2 θDiperoleh: 0,3Io = 0,5Io cos2 θ cos2 θ = 0,6 cos θ = 0,6

cos θ = 0,77 θ = 39,6o

Kegiatan

Pada waktu musim hujan sering kita melihat adanya gejala alam yang kita sebut sebagai pelangi. Pelangi hanya kita lihat pada musim hujan saja dan jarang pada musim kemarau kita jumpai adanya pelangi. Pelangi terjadi apabila di depan kita terjadi hujan dan kita berdiri membelakangi matahari. Pelangi yang terjadi pada pagi hari akan terlihat di bagian barat dan di sore hari akan terlihat di bagian timur dan bentuknya selalu menyerupai busur dan selalu terlihat pada sudut pandang 42o terhadap garis horizontal. Cobalah diskusikan dengan teman-teman anggota kelompok Anda bagaimana pelangi itu terjadi dan presentasikan hasil diskusi di depan kelas!

Jawab: Kegiatan siswa

Soal Tertulis

Ulangan Bab

Penilaian Pengetahuan dan Pemahaman KonsepI. Berilah tanda silang (x) huruf a, b, c, d, atau e pada jawaban yang paling benar!

1. Seorang pengamat mendengar bunyi guntur 2,5 detik setelah melihat kilat di langit. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka jarak terjadinya petir ke pengamat adalah … m.

a. 750 b. 850 c. 950 d. 1.050 e. 1.150

Jawab: c. 950Pembahasan:Diketahui: t = 2,5 detik vudara = 340 m/sDitanya : S = ...?Jawab : S = v x t = 340 m/s x 2,5 s = 950 m

26


2. Alat fatometer yang dipasang pada kapal bekerja berdasarkan pemantulan bunyi. Waktu yang dicatat sejak bunyi dikirimkan sampai diterima kembali adalah 2 detik. Jika cepat rambat bunyi dalam air 1.400 m/s, maka kedalaman laut yang terdeteksi adalah … m.

a. 1.000 c. 1.400 e. 1.800 b. 1.200 d. 1.600

Jawab: c. 1.400Pembahasan:Kedalaman laut:

v x t2

1.400 x 22

D

D

D 1.400 m

∆=

=

=

3. Senar gitar sepanjang 80 cm distem hingga mempunyai tegangan 40 N, massa per satuan panjang senarnya 0,025 g/cm. Frekuensi harmonik kedua adalah … Hz. ( 1,6 = 1,26)

a. 39,38 c. 157,50 e. 630 b. 78,75 d. 315

Jawab: c. 157,50Frekuensi harmonik kedua:

4

1 F1

1 401 0,8 0,0025

1,6 x 1012

1

1

f

f

f 1,25f (1,25)(10 )(1,26)f 157,5 Hz

µ=

=

=

==

l

4. Taraf intensitas bunyi pada jarak 5 m dari sumber bunyi adalah 60 dB. Taraf intensitas bunyi pada tempat yang berjarak 50 m dari sumber bunyi adalah ... dB.

a. 20 c. 60 e. 100 b. 40 d. 80

Jawab: b. 40

o

12

12

12

II

I10

I10

I6106 2

TI 10 log

60 10 log

6 log

log 10 log

I 10 W /m

−

−

−

−

=

=

=

=

=

2727


22

26

6

6

2

8

12

1r

I r 'I' r

10 50I' 5

10 2I'

10I'10

8 2I'1010

4

Karena I , maka:

10

10 W /m , sehingga:TI' 10 log

TI' 10 log10TI' 40 dB

−

−

−

−

−

−

≈

=

=

=

=

=

=

==

5. Sebuah sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 36 km/jam menjauhi seorang pendengar yang diam. Jika frekuensi bunyi adalah 700 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi yang didengar adalah … Hz.

a. 550 b. 580 c. 640 d. 680 e. 720

Jawab: d. 680Pembahasan:

s

vp sv v

340p 340 10

34p 35p

f . f

f . 700

f . 700f 680 Hz

+

+

=

=

=

=

6. Interferensi cahaya dapat terjadi jika terdapat sumber cahaya koheren. Yang dimaksud koheren adalah ....

a. frekuensi sama dan amplitudo berbeda b. frekuensi sama, amplitudo berbeda, dan beda fase nol c. frekuensi dan amplitudo sama serta beda fase tetap d. frekuensi dan beda fase sama e. frekuensi dan amplitudo sama serta beda fase nol

Jawab: c. frekuensi dan amplitudo sama serta beda fase tetapPembahasan: Koheren: frekuensi dan amplitudo sama serta beda fase tetap

7. Interferensi destruktif terjadi ketika beda lintasan kedua gelombang merupakan kelipatan …. a. 5 3 1 1

2 4 2 4λ λ λ λ λ b. 5 3 1 1

2 4 2 4λ λ λ λ λ c. 5 3 1 1

2 4 2 4λ λ λ λ λ d. 5 3 1 1

2 4 2 4λ λ λ λ λ e. 5 3 1 1

2 4 2 4λ λ λ λ λ

Jawab: d. 5 3 1 12 4 2 4λ λ λ λ λ

Pembahasan: Interferensi destruktif (garis gelap) jika ∆ = (n - 12 ) λ

28


8. Pada percobaan Young jarak kedua celah 0,4 mm dan disinari tegak lurus. Garis terang ketiga terletak 7,5 mm dari terang pusat. Jika jarak celah ke layar 1 m, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah ... m.

a. 10-8 c. 10-7 e. 10-6 b. 5 x 10-8 d. 5 x 10-7

Jawab: e. 10-6

Pembahasan: n xd

(3 )(1.000)0,4

3 6

y

7,53 3.000

10 mm 10 m

λ

− −

=

=

= λλ = =

l

9. Pola difraksi dihasilkan celah tunggal selebar 0,12 mm yang disinari cahaya monokromatik. Jarak layar dengan sumber cahaya adalah 1 m. Jika jarak garis gelap kedua dan terang pusat 15 mm, maka panjang gelombang cahaya yang dipakai adalah ... Å.

a. 9.000 b. 8.000 c. 7.500 d. 7.000 e. 6.000

Jawab: a. 9.000Pembahasan:

4

o

(0,12)(15)1.000

1,82.000

d sin n0,12 sin 2

21,8 2.000

9 x 10 mm

9.000 A

−

θ = λθ = λ

= λ

= λλ =

λ =

λ =

10. Cahaya monokromatik dengan frekuensi 5 x 1014 Hz digunakan untuk melihat benda di bawah mikroskop. Jika diameter lensa objektif 0,732 cm, maka sudut resolusi minimum mikroskop adalah … rad.

a. 10-3 b. 10-4 c. 10-5 d. 10-6 e. 10-7

Jawab: b. 10-4

Pembahasan: 7

3

m P(1,22)(6 x 10 )

m (7,32 x 10 )4

m

1,22

10 rad

−

−

λ

−

θ =

θ =

θ =

II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Kuat medan listrik dari sebuah gelombang elektromagnetik bernilai 100 V/m. Berapakah

nilai rapat energi dan intensitas gelombangnya?

Jawab:Rapat energi Intensitasnya:-u = ε oE2

_S = C x

_U

= (8,85 x 10-12)(100)2 = (3 x 108)(8,85 x 10-8) = 8,85 x 10-8 J/m3 = 26,55 W/m2

2929


2. Sebuah sumber cahaya monokromatik dengan daya output 75 watt memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 500 nm. Hitunglah Em dan Bm cahaya tersebut pada jarak 3 m dari sumber cahaya!

Jawab: _

o2

7 8

2

m

8

2mCp

2 r(4 x 10 )(3 x 10 )(75)

(2 )(3)2m

Em C

5 2 8 23 x 10

E

50 E 5 v /m

B

2,4 x 10 Wb/m

−

µππ

π

−

=

=

= → =

=

= =

3. Seberkas cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 400 mm menyinari tegak lurus kisi dengan 200 garis/mm. Tentukan orde maksimum yang dapat diamati!

Jawab:

7

6

1 1N 2.000

36

6 7)n(4 x 10 )(5 x 10 )

10,08

Tetapan kisid

d 5 x 10 mm5 x 10 m

Dengan persamaan:d sin n

(5 x 10 sin n(4 x 10 )sin

sin 0,08 nOrde maksimum dipenuhi untuk sin 1sehingga :1 0,08nn

12,5 13

−

−

−

−

− −

= =

==

θ = λθ =

θ =

θ =θ =

==

= ≈

7

6

1 1N 2.000

36

6 7)n(4 x 10 )(5 x 10 )

10,08

Tetapan kisid

d 5 x 10 mm5 x 10 m

Dengan persamaan:d sin n

(5 x 10 sin n(4 x 10 )sin

sin 0,08 nOrde maksimum dipenuhi untuk sin 1sehingga :1 0,08nn

12,5 13

−

−

−

−

− −

= =

==

θ = λθ =

θ =

θ =θ =

==

= ≈

4. Dua buah lampu mobil terpisah sejauh 1,22 m dan memancarkan sinar kuning dengan panjang gelombang 5.800 Å. Jika diameter mata 4 mm, maka berapakah jarak terjauh seseorang sehingga mampu melihat dua lampu mobil sebagai dua sumber cahaya terpisah?

Jawab: 7

3

3

7

1,22D

(1,22)(5,8 x 10 )(4 x 10 )

4 x 105,8 x 10

dm

1,22

6,897 m 6,897 km

−

−

−

−

λ=

=

=

= =

l

l

5. Seberkas cahaya dengan panjang gelombang 4.000 Å digunakan untuk melihat benda di bawah mikroskop. Jika dihasilkan sudut resolusi 0,0035o, maka berapa diameter lensa objektif?

Jawab:

7

m(0,035)(6,28)

m360

5m

1,22m

D(1,22)(4 x 10 )5

D3

o0,0035 diubah dalam radian:

6,1 x 10 radMasukkan ke persamaan

6,1 x 10

D 8 x 10 m 0,8 cm

−

−

λ

−

−

θ =

θ =

θ =

θ =

=

= =

30


Soal Lisan

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Jelaskan yang dimaksud sudut deviasi!

Jawab: Sudut yang dibentuk antara arah sinar yang menuju ke prisma dengan arah sinar yang meninggalkan prisma.

2. Apa yang dimaksud dengan dispersi?

Jawab: Peristiwa terurainya cahaya menjadi cahaya-cahaya berwarna yang disebabkan karena masing-masing cahaya berwarna memiliki indeks bias yang berbeda.

3. Jelaskan yang dimaksud prisma akromatik!

Jawab: Susunan dua prisma yang disusun secara terbalik, berfungsi untuk menghilangkan sudut dispersi.

4. Jelaskan yang dimaksud polarisasi cahaya!

Jawab: Peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang. Polarisasi hanya terjadi pada gelombang transversal.

Polarisasi dapat terjadi karena: pemantulan, pembiasan, bias kembar, absorbsi selektif, dan hamburan.

5. Apa yang dimaksud dengan intensitas bunyi?

Jawab: Besarnya energi bunyi yang menembus permukaan bidang tiap satu satuan luas tiap detiknya.

Soal Perbuatan/Praktik/Sikap

Bagilah kelas Anda dalam beberapa kelompok. Diskusikan tentang polarisasi yang diakibatkan oleh pemantulan, pembiasan dan pemantulan bias kembar, absorbsi selektif, dan hamburan. Buatlah kesimpulan berdasarkan diskusi tersebut dan kumpulkan pada guru Anda!

Jawab: Kegiatan siswa

Remidi

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Suatu sumber bunyi 1 kHz bergerak langsung ke arah seorang pendengar yang rehat dengan

kelajuan 0,9 kali kelajuan bunyi. Berapa frekuensi bunyi yang diterimanya (dalam kHz)?

Jawab:p

s

v vp s

v vv 0

v 0,9vv

v 0,9vv

v(1 0,9)1

0,1

f . f

. 1

10 kHz

±

±+

−

−

−

=

=

=

=

= =

3131


2. Suatu benda yang tingginya 6 cm diletakkan 40 cm di depan lensa tipis yang mempunyai jarak fokus 8 cm. Lensa konvergen kedua yang mempunyai jarak fokus 12 cm diletakkan di belakang lensa pertama sejauh 20 cm. Berapa tinggi bayangan akhir yang terbentuk?

Jawab:1 1

11 1

2 2

2 2

' '1 1

1 1

s f'

s f40 . 840 8

2

S . f2

S f10 . 1210 12

1 2s s 10 60s s 40 10

S

10 cmS 20 10

10 cmS '

60 cmM M M

.

1,5 kalih 9 cm

−

−

−

−

−=

=

=

== −=

=

=

= −=

=

==

3. Untuk menentukan panjang gelombang sinar monokromatik digunakan percobaan Young yang data-datanya sebagai berikut: Jarak antara kedua celahnya 0,3 mm, jarak celah ke layar 50 cm, dan jarak antara garis gelap ke-2 dengan garis gelap ke-3 pada layar 1 mm. Berapa panjang gelombang sinar monokromatik tersebut?

Jawab:

4 3

d . PL

3 . 10 . 1. 100,5

7

1.

6 . 10 m 600 nm

− −

∆

−

= λ

= λ

λ = =

Pengayaan

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Cahaya suatu sumber melalui dua celah sempit yang terpisah 0,1 mm. Jarak antara dua celah

sempit terhadap layar 100 cm dan jarak antara garis gelap pertama dengan garis terang pertama adalah 2,95 mm. Berapa panjang gelombang cahaya yang digunakan (dalam mm)?

Jawab:

4 3

d . P 1L 2

1. 10 x 1 x 2,95 . 10 11 2

75,9 . 10 m590 nm

− −

∆

−

= λ

= λ

λ =λ =

32


2. Seberkas cahaya dilewatkan pada kisi difraksi yang mempunyai 5.000 goresan/cm menghasilkan garis terang kedua dengan sudut 30o. Berapa panjang gelombang cahaya yang digunakan (dalam Angstrom)?

Jawab:

2

o

15.000

1 25.000

6o

d sin nd . 10n 2

sin 30 0,5d sin n

. 10 . 0,5 2

5 . 10 m

5.000 A

−

−

−

θ = λ

=

==

θ = λ

= λ

λ =

λ =

3. Suatu celah sempit tunggal dengan lembar a disinari oleh cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5.890 angstrom. Tentukan lebar celah agar terjadi pola difraksi maksimum orde pertama pada sudut 30o!

Jawab:d sin n λd . 0,5 = 1 x 5.890 d = 11.780 A

fisika 12-1a

Documents

Transcript of fisika 12-1a