Panjang gelombang dan Frekuensi – Hubungan
Gelombang dapat digambarkan dengan menggunakan sejumlah karakteristik gelombang yang berbeda. Panjang gelombang dan frekuensi adalah dua karakteristik tersebut. Hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi adalah frekuensi gelombang dikalikan dengan panjang gelombangnya memberikan kecepatan gelombang , seperti yang akan kita lihat di bawah.
Yang perlu anda ketahui tentang Panjang Gelombang
Kita telah membahas apa arti panjang gelombang ketika kita membahas perbedaan antara Panjang Gelombang dan Periode . Untuk rekap; setiap titik pada gelombang berosilasi . Artinya, setiap titik pada gelombang menunjukkan semacam perubahan reguler dan berulang dalam beberapa nilai. Sebagai contoh, jika Anda membuat gelombang dengan menggoyangkan tali ke atas dan ke bawah, maka molekul yang membentuk tali itu berulang kali bergerak ke atas dan ke bawah. Jika Anda mengambil gelombang elektromagnetik, nilai medan listrik dan magnet akibat gelombang pada suatu titik selalu berubah. Jika gelombang yang dimaksud bukan hanya pulsa pendek, maka pada suatu waktu tertentu, dapat terjadi beberapa titik pada gelombang yang berada pada tahap osilasi yang sama. Sebagai contoh, dua titik pada gelombang yang mencapai nilai maksimumnya dalam osilasi secara bersamaan berosilasi serempak. Titik-titik seperti itu, yang selalu berada pada tahap yang sama dalam osilasi dikatakan sefase satu sama lain. Panjang gelombang adalah jarak antara dua titik terdekat yang sefasa satu sama lain sepanjang gelombang. Jadi, dua puncak yang berdekatan atau dua lembah yang berdekatan pada suatu gelombang dipisahkan oleh jarak satu panjang gelombang. Seringkali, kita menggunakan huruf Yunani lambda () untuk mewakili panjang gelombang suatu gelombang:
Panjang gelombang dari gelombang yang dibuat dengan menggoyangkan tali ke atas dan ke bawah
Perhatikan bahwa saya telah adalah istilah untuk panjang gelombang sebagai jarak terpendek : ini hanyalah teknis karena ada banyak sekali jalur yang dapat ditempuh seseorang untuk berpindah dari satu titik ke titik lainnya. Beberapa definisi panjang gelombang mungkin tidak secara khusus menyebutkan jalur terpendek tetapi, dalam hal ini, jarak terpendek tersirat dalam definisi tersebut.
Yang perlu anda ketahui tentang Frekuensi?
Frekuensi () adalah jumlah osilasi lengkap yang dialami gelombang per satuan waktu . Ini diukur dalam satuan hertz (Hz). Untuk gelombang suara, frekuensi terkait dengan nada suara. Semakin tinggi frekuensinya, semakin tinggi nadanya. Sebagai contoh, nada “C tengah” adalah gelombang suara dengan frekuensi 261,63 Hz. Ini berarti bahwa untuk menghasilkan nada ini, molekul yang menciptakan atau mentransmisikan gelombang suara harus berosilasi 261,63 kali setiap detik. Nada tengah D yang memiliki nada lebih tinggi dari nada tengah C memiliki frekuensi 293,66 Hz. Manusia dapat mendengar suara dengan frekuensi antara sekitar 20 – 20000 Hz. Bunyi dengan frekuensi lebih rendah dari jangkauan pendengaran disebut infrasonik dan suara dengan frekuensi di atas jangkauan pendengaran manusia disebut ultrasound .
Apa hubungan antara Panjang Gelombang dan Frekuensi?
Anda dapat membuat gelombang dengan frekuensi yang lebih tinggi pada tali dengan menggoyangkan ke atas dan ke bawah pada kecepatan yang lebih cepat. Saat Anda melakukan ini, Anda akan melihat bahwa panjang gelombang gelombang menjadi lebih pendek. Jelas, ada hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi dan sekarang kita akan mencoba mencari tahu apa sebenarnya hubungan ini.
Periode () adalah besaran lain yang dapat kita gunakan untuk mengkarakterisasi gelombang. Periode adalah waktu yang diperlukan untuk satu getaran penuh . Karena frekuensi mengukur berapa kali gelombang berosilasi per satuan waktu, maka:
Karena gelombang mengalami satu osilasi lengkap selama satu periode, semua titik dalam gelombang kembali ke nilai yang sama setelah satu periode. Hal ini terjadi sebagai akibat dari setiap “tahap osilasi” yang menempuh jarak satu panjang gelombang selama satu periode untuk berakhir di titik yang berada pada tahap osilasi yang sama satu periode sebelumnya. Dengan kata lain, selama satu periode, sebuah puncak bergerak ke posisi di mana puncak sebelumnya menempati satu periode sebelumnya, dan seterusnya.
Cepat rambat gelombang ( ) adalah jarak yang ditempuh gelombang per satuan waktu. Mengingat bahwa gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang selama satu periode,
Kita tahu itu. Sehingga persamaan di atas dapat kita tuliskan sebagai:
Artinya, kecepatan gelombang sama dengan frekuensi dikalikan dengan panjang gelombang. Ini adalah hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi.
Gelombang elektromagnetik merambat melalui ruang hampa memiliki kecepatan 3× 108 ms -1 . Kecepatan ini adalah konstanta fundamental dalam fisika, dan dilambangkan dengan huruf . Jadi, persamaan ini kadang-kadang ditulis seperti untuk perjalanan elektromagnetik melalui ruang hampa.
Persamaan ini sangat berguna. Sebagai contoh, kita tahu bahwa gelombang elektromagnetik dapat melambat ketika merambat dari udara ke kaca. Frekuensi gelombang ditentukan oleh gangguan asli yang menyebabkan gelombang, sehingga frekuensi tidak berubah ketika gelombang berpindah dari satu medium ke medium lainnya. Karena , ini berarti bahwa untuk mempertahankan frekuensi yang sama sementara kecepatannya berkurang, panjang gelombang gelombang harus dikurangi juga.
Kecepatan dan panjang gelombang suatu gelombang berubah ketika merambat dari satu medium ke medium lainnya.
Ini dijelaskan dengan animasi dalam video di bawah ini:
Gambar Courtesy
“Gelombang di tali.” oleh CK-12 Foundation (File: High School Chemistry.pdf, halaman 178) [ CC BY-SA 3.0 ], melalui Wikimedia Commons (Dimodifikasi)
