DASTIK 2

BAB I
PENDAHULUAN

Kemajuan teknologi saat ini semakin meningkat terlebih dalam penggunaan gelombang elekromagnetik dalam kehidupan sehari-hari. Gelombang elektromagnetik sebenarnya selalu ada disekitar kita, salah satu contohnya adalah sinar matahari, gelombang ini tidak memerlukan medium perantara dalam perambatannya. Contoh lain adalah gelombang radio. Tetapi spektrum gelombang elektromagnetik masih terdiri dari berbagai jenis gelombang lainnya, yang dibedakan berdasarkan frekuensi atau panjang gelombangnya. Untuk itu disini kita akan mempelajari tentang rentang spektrum gelombang elektromagnetik, karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spectrum dan contoh dan penerapan masing-masing gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.
Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbedabeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. Per Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.
Definisi yang paling umum dari bunyi (sound) adalah bahwa bunyi merupakan sebuah gelombang longitudinal yang menjalar dalam suatu medium. Bunyi dapat berjalan merambat melalui gas, cairan atau benda padat. Gelombang bunyi paling sederhana adalah gelombang sinusoidal yang mempunyai frekuensi, amplitudo dan panjang gelombang tertentu. Telinga manusia peka terhadap gelombang dalam jangkauan frekuensi dari sekitar 20 sampai 20.000 Hz, gelombang tersebut dinamakan jangkauan dengar manusia (audible range), tetapi juga dikenal istilah bunyi untuk gelombang serupa dengan frekuensi di atas pendengaran manusia atau di atas 20.000 Hz dengan nama ultrasonik dan dibawah jangkauan manusia atau dibawah 20 Hz dengan nama infrasonik. Gelombang bunyi biasanya menjalar menyebar ke semua arah dari sumber bunyi dengan amplitudo yang bergantung pada arah dan jarak dari sumber itu.
Gelombang bunyi menjalar seperti gelombang menjalar lainnya, memindahkan energi dari satu daerah ruang ke daerah lainnya. Intensitas (intensity) sebuah gelombang (I) didefinisikan sebagai laju rata-rata suatu gelombang menjalar terhadap waktu pada saat energi diangkut oleh gelombang itu, per satuan luas, menyebrangi permukaan yang tegak lurus terhadap arah perambatan. Dengan kata lain intensitas (I) adalah daya rata-rata persatuan luas.





BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

Bunyi itu adalah bentuk energi yang selalu merambat ke segala arah yang berguna sebagai gelombang longitudinal. Bunyi itu hanya bisa merambat apabila di dalam ruang ada medium atau zat yang dapat menghantarkan bunyi. Bunyi itu akan dapat kita dengar apabila ada sumber bunyi, medium atau perantara untuk merambat, serta objek untuk mendengarkan/yang digunakan untuk dapat menangkap isyarat bunyi tersebut.
Bunyi yang kita dengar merupakan rambatan suatu gelombang. Gelombang bunyi merambat melalui medium udara. Kita dapat membuktikan bahwa bunyi adalah suatu gelombang dengan mengamati salah satu sifat gelombang yaitu peristiwa interferensi. Interferensi akan terjadi jika dua buah gelombang dengan frekuensi yang sama tiba di satu titik pada saat yang bersamaan.
2.1. Frekuensi
Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa dalam selang waktu yang diberikan. Untuk memperhitungkan frekuensi, seseorang menetapkan jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa, dan membagi hitungan ini dengan panjang jarak waktu. Hasil perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz (Hz) yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan fenomena ini pertama kali. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang terjadi satu kali per detik. 1 Hertz adalah 1 siklus per detik atau satu gelombang sempurna dalam satu detik. 1 Megahertz adalah 1.000.000 Hz. Suara dengan frekuensi 20.000 Hz atau lebih disebut suara ultra (ultrasound) karena rentang frekuensi tersebut di luar jangkauan pendengaran manusia.
Periode adalah waktu yang diperlukan untuk membentuk satu gelombang sempurna, satuannya adalah detik. Periode ditentukan oleh sumber suara dan bukan oleh medium yang dilaluinya. Periode berbanding terbalik dengan frekuensi, periode akan meningkat atau bertambah bila frekuensinya menurun.
Secara alternatif, seseorang bisa mengukur waktu antara dua buah kejadian/ peristiwa (dan menyebutnya sebagai periode), lalu memperhitungkan frekuensi (f ) sebagai hasil kebalikan dari periode (T ), seperti nampak dari rumus di bawah ini :

Kita mengenal beberapa besaran lain dari frekuensi, yaitu:
• Kilohertz (kHz) ribu siklus
• Megahertz (MHz) juta siklus
• Gigahertz (GHz) milyard siklus
• Terahertz (THz) ribu milyar sikus
Dalam klarifikasi bunyi. Bunyi itu dapat digolongkan menjadi beberapa jenis yaitu, sebagai berikut :
1. Berdasarkan frekuensi
Berdasarkan frekuensi, bunyi itu dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu:
a. Infrasonik, yaitu bunyi yang punya frekuensi kurang dari 20 Hz. Bunyi
infrasonik ini tidak dapat didengar oleh manusia,karena mungkin terlalu
kecil jadi sulit di dengar oleh kita dan yang bisa mendengar ini cuma
beberapa hewan saja, seperti anjing dan jangkrik.
b. Audiosonik, yaitu bunyi yang punya frekuensi antara 20 Hz-20.000 Hz.
Bunyi audiosonik adalah gelombang bunyi yang dapat didengar manusia.
c. Ultrasonik, yaitu bunyi yang punya frekuensi lebih dari 20.000 Hz. Bunyi
ini tidak dapat didengar oleh telinga manusia karena terlalu besar kalu kita
bisa dengar, kuping kita akan merasa sakit, dan bunyi ini dapat didengar
oleh beberapa hewan saja, seperti lumba-lumba dan kelelawar. Bunyi
ultrasonik ini juga sering digunakan oleh manusia pada aplikasi radar
untuk mendeteksi kedalaman laut dan objek tertentu, serta dapat
digunakan untuk mengukur panjang gua dan ketebalan logam di industri.



2. Berdasarkan keteraturan frekuensi
Berdasarkan keteraturan frekuensinya, bunyi itu dapat digolongkan sebagai berikut.
a. Nada, yaitu bunyi yang punya frekuensi yang teratur. Contohnya bunyi
alat musik.
b. Desah, yaitu bunyi yang punya frekuensi tidak teratur. Contohnya bunyi
desiran angin dan piring jatuh.
c. Dentum, yaitu bunyi desah yang sangat keras dan bisa mengagetkan
pendengaran kita.Contohnya bunyi bom, ledakan, atau halilintar.
Untuk mengetahui hubungan antara frekuensi dan tinggi rendahnya nada kita bisa menggunakan sebuah penggaris plastik dan sebuah roda sepeda. Kemudian roda sepeda kita putar dengan meletakkan penggaris diatas jari-jari sepeda. Kemudian berangsur-angsur putaran roda dipercepatdan ternyata semakin cepat putaran roda semakin tinggi nada bunyi yang dihasilkan oleh penggaris. Roda sepeda yang semakin cepat berputar menunjukkan bahwa frekuensi putaran juga semakin besar dan seiring dengan itu frekuensi putaran penggaris semakin besar dengan demikian dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi frekuensi suatu bunyi nada yang dihasilkan akan semakin tinggi juga.
Efek Doppler
Apabila sumber bunyi dan pendengar bergerak saling mendekati, maka frekuensi yang terdengar lebih besar dari frekuensi sumber bunyi, sedangkan ketika sumber bunyi dan pendengar bergerak saling menjauhi, maka frekuensi yang terdengar lebih kecil dari frekuensi sumber bunyi. Peristiwa itu dinamakan dengan Efek Doppler, yang pertama kali dipikirkan oleh seorang Austria bernama Christian Johann Doppler (1803-1855).
Secara umum persamaan frekuensi Doppler dapat kita gabung menjadi satu persamaan berikut :




dengan :
fp = frekuensi sumber bunyi yang didengar oleh pendengar (Hz)
fs = frekuensi sumber bunyi sebenarnya (Hz)
v = cepat rambat bunyi di udara (m/s)
vp = kecepatan gerak pendengar (m/s)
vs = kecepatan gerak sumber bunyi (m/s)
Ts = perode gelombang yang dipancarkan oleh sumber bunyi
Tp= periode yang diterima oleh pendengar
Tanda vp dan vs :
Jika P adalah pendengar dan S adalah sumber bunyi.
1. P bergerak mendekati S, maka vp diberi tanda (+) sehingga fp > fs.
2. P bergerak menjauhi S, maka vp diberi tanda (-) sehingga fp < fs. 3. S bergerak mendekati P, maka vs diberi tanda (+) sehingga fp > fs.
4. S bergerak menjauhi P, maka vs diberi tanda (-) sehingga fp < fs.
5. P dan S diam, maka vp = vs = 0 sehingga fp = fs.

2.2. Panjang Gelombang
Panjang gelombang menyatakan jarak satu siklus gelombang dalam satuan panjang, besarnya dipengaruhi oleh cepat rambat gelombang pada medium dan frekuensinya satuannya dalam meter.
Panjang gelombang adalah sebuah jarak antara satuan berulang dari sebuah pola gelombang. Biasanya memiliki denotasi huruf Yunani lambda (λ). Dalam sebuah gelombang sinus, panjang gelombang adalah jarak antara puncak:





Axis x mewakilkan panjang, dan I mewakilkan kuantitas yang bervariasi (misalnya tekanan udara untuk sebuah gelombang suara atau kekuatan listrik atau medan magnet untuk cahaya), pada suatu titik dalam fungsi waktu x. Panjang gelombang λ memiliki hubungan inverse terhadap frekuensi f, jumlah puncak untuk melewati sebuah titik dalam sebuah waktu yang diberikan. Panjang gelombang sama dengan kecepatan jenis gelombang dibagi oleh frekuensi gelombang. Ketika berhadapan dengan radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa, kecepatan ini adalah kecepatan cahaya c, untuku sinyal (gelombang) di udara, ini merupakan kecepatan suara di udara. Hubungannya adalah:


Dimana :
λ = panjang gelombang dari sebuah gelombang suara atau gelombang
elektromagnetik
c = kecepatan cahaya dalam vakum = 299,792.458 km/d ~ 300,000 km/d =
300,000,000 m/d atau
c = kecepatan suara dalam udara = 343 m/d pada 20 °C (68 °F)
f = frekuensi gelombang

2.3. Pulse Duration
Pulse duration satuannya dalam detik. Menyatakan waktu yang diperlukan untuk membentuk satu pulsa. Besarnya durasi ditentukan oleh jumlah gelombang dalam satu pulsa dan periode masing-masing gelombang.
Dalam pemrosesan sinyal dan telekomunikasi , dengan durasi pulsa istilah memiliki arti sebagai berikut:
• Dalam pulsa gelombang , interval antara waktu , selama transisi pertama, bahwa amplitudo pulsa mencapai fraksi tertentu (tingkat) dari amplitudo akhir, dan waktu turun amplitudo pulsa, pada transisi terakhir , ke tingkat yang sama. Interval antara 50% titik amplitudo akhir biasanya digunakan untuk menentukan atau mendefinisikan durasi pulsa, dan ini dipahami menjadi kasus kecuali dinyatakan khusus.






Durasi pulsa menggunakan amplitudo puncak 50%
















BAB III
KESIMPULAN

1. Bunyi itu adalah bentuk energi yang selalu merambat ke segala arah yang berguna sebagai gelombang longitudinal. Bunyi itu hanya bisa merambat apabila di dalam ruang ada medium atau zat yang dapat menghantarkan bunyi.
2. Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa dalam selang waktu yang diberikan atau banyaknya getaran yang dibentuk dalam satu sekon.
3. Periode adalah waktu yang diperlukan untuk membentuk satu gelombang. Periode berbanding terbalik dengan frekuensi, periode akan meningkat atau bertambah bila frekuensinya menurun.
4. Panjang gelombang menyatakan jarak satu siklus gelombang dalam satuan panjang, besarnya dipengaruhi oleh cepat rambat gelombang pada medium dan frekuensinya satuannya dalam meter.
5. Panjang gelombang sama dengan kecepatan jenis gelombang dibagi oleh frekuensi gelombang.
6. Pulse duration menyatakan waktu yang diperlukan untuk membentuk satu pulsa. Besarnya durasi ditentukan oleh jumlah gelombang dalam satu pulsa dan periode masing-masing gelombang. Satuannya dalam detik.







DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Frekuensi. http://www.wikipedia.com/frekuensi. diakses tanggal
17/3/2011/ pukul 15.30 WIB.
Anonim. 2010. Pulse Duration. http://www.wikipedia.com/pulseduration. diakses tanggal 17/3/2011/ pukul 15.30 WIB.
Nolan, Peter J..1993. Frekuensi dan Gelombang. Brown Publisher.
Preston. 2010. Kualitas Perairan Laut. http://www.wikipedia.com/ . diakses tanggal 17/3/2011/pukul 19.30 WIB.
Supiyanto, S. 2010. Panjang Gelombang. Erlangga. Jakarta.















SOAL DAN PENYELESAIAN
1. Sebuah mobil polisi bergerak dengan kecepatan 30 m/s sambil membunyikan sirine dengan freuensi 620 Hz ketika mengejar pengendara sepeda motor yang melanggar rambu lalu lintas. Tentukan frekuensi sirine yang terdengar oleh pengendara motor jika motor bergerak dengan kecepatan 20 m/s dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s.
Penyelesaian :
Besaran yang diketahui :




Frekuensi sirine yang didengar oleh pengendara motor :



2. Selang waktu pengiriman dan penerimaan pulsa ultrasonik yang terdeteksi oleh alat fathometer adalah 2 sekon. Tentukan kedalaman air di bawah kapal yang membawa alat tersebut , jika cepat rambat bunyi dalam air 1500 m/s.
Penyelesaian :
Besaran yang diketahui :


Kedalaman air di bawah kapal :



3. Jika diketahui frekuensi suatu gelombang 40 Hz, berapakah panjang gelombangnya jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s.
Penyelesaian :
Besaran yang diketahui :