Gelombang dua dimensi – ciri, jenis, contoh

Dua dimensi gelombang yang dihasilkan oleh gangguan pada titik di permukaan air kolam, dilihat dari atas. Anda dapat melihat pola melingkar yang dibentuk oleh puncak dan lembah gelombang

Apa itu gelombang dua dimensi?

Gelombang dua dimensi adalah gelombang yang mukanya bergerak pada bidang datar, seperti halnya gelombang yang terbentuk di permukaan air yang tenang, karena gangguan kecil.

Demikian pula, gelombang yang terbentuk di permukaan air diam dalam ember adalah dua dimensi ketika setetes air jatuh. Gelombang kemudian terbentuk, puncak dan lembah yang membentuk lingkaran konsentris di sekitar titik gangguan, merambat secara radial dan keluar, dalam dua dimensi antarmuka air-udara.

Jenis gelombang dua dimensi yang paling umum adalah yang dihasilkan pada antarmuka dua media yang berbeda, misalnya udara dan air, atau udara dan permukaan bumi.

Tetapi mereka juga dapat terjadi pada antarmuka dua cairan dengan kepadatan berbeda , atau di lapisan bawah tanah, pada kecepatan rambat yang berbeda.

Gelombang elektromagnetik dua dimensi juga dapat terbentuk pada antarmuka dua media dengan konstanta dielektrik yang berbeda, seperti pada gelombang radio yang merambat rata ke permukaan bumi.

Ciri-ciri gelombang dua dimensi

Ciri khas gelombang dua dimensi adalah bahwa mereka merambat dalam dua dimensi, yaitu muka gelombang bergerak di atas permukaan. Apalagi:

  • Perambatan permukaan gelombang dua dimensi umumnya merupakan bidang, tetapi gelombang yang merambat pada permukaan bola juga dapat dianggap dua dimensi, karena tidak ada perambatan dalam arah radial.
  • Gelombang dua dimensi dapat berbentuk longitudinal, transversal, atau kombinasi keduanya. Yang penting arah pergerakan muka gelombang terjadi pada suatu permukaan (dua dimensi).
  • Mereka umumnya terjadi pada antarmuka dua media dengan sifat elastis atau dielektrik yang berbeda.
  • Mereka juga dapat terjadi dalam media tiga dimensi yang homogen, jika gangguan awal terjadi dalam dua arah dan arah ketiga tetap tidak berubah.

Jenis gelombang dua dimensi

Gelombang mekanik

Gelombang mekanik dipahami sebagai gelombang yang membutuhkan media bahan untuk perambatan, yang dapat berupa gas, cairan atau padatan.

Pada gelombang mekanik, gangguan adalah perpindahan kecil dari substrat dalam kesetimbangan, sehingga menghasilkan gaya pemulih. Gaya ini bertanggung jawab untuk memproduksi pulsa atau gelombang yang merambat melalui medium.

Gelombang elektromagnetik

Tidak seperti gelombang mekanik, gelombang elektromagnetik tidak memerlukan media perambatan, karena mereka mampu merambat melalui ruang hampa.

Namun, gelombang elektromagnetik dua dimensi umumnya terbentuk pada antarmuka dua media seperti ruang hampa dan permukaan dielektrik, atau ruang hampa dan permukaan konduktif, seperti logam.

Contoh gelombang dua dimensi

Gelombang mekanik dua dimensi

Mereka sangat bervariasi, beberapa contohnya adalah sebagai berikut:

1.- Gelombang pada membran yang tegang

Contohnya adalah gelombang berdiri yang terbentuk di permukaan drum.

2.- Gelombang gravitasi di permukaan laut

Merekalah yang membentuk gelombang laut, dan perilaku mereka terutama diatur oleh gaya gravitasi, dengan kata lain, oleh berat air itu sendiri.

3.- Gelombang permukaan antarmuka

Mereka terbentuk pada antarmuka dua media, misalnya pada permukaan danau yang tenang dan udara di atasnya.

Tidak seperti gelombang laut, di mana gaya pemulihnya berat, perambatan gelombang kecil di danau sebagian besar disebabkan oleh tegangan permukaan air. Ini adalah kekuatan yang sama yang memungkinkan serangga kecil berjalan di permukaan air yang tenang, atau peniti baja tipis mengapung di dalamnya.

4.- Gelombang seismik permukaan

Mereka adalah gelombang dua dimensi yang merambat sejajar dengan permukaan bumi. Mereka memenuhi persamaan gelombang untuk media elastis dan amplitudonya meluruh dengan cepat dengan kedalaman, karena hilangnya tegangan elastis total pada permukaan yang terpapar ke atmosfer .

Di antara gelombang seismik yang merambat ke seluruh permukaan bumi, berikut ini menonjol:

  • Gelombang cinta , di mana gangguan berjalan sejajar dengan permukaan.
  • Gelombang Rayleigh , yang polarisasinya tegak lurus terhadap arah rambat, dan juga sedikit lebih cepat dari gelombang Love.

Gelombang Love dua dimensi adalah gelombang seismik transversal yang merambat sejajar dengan permukaan bumi dan amplitudonya cepat meluruh ke arah tegak lurus terhadapnya. Sumber: Wikimedia Commons

Kecepatan rambat pada jenis gelombang ini tergantung pada panjang gelombang, itulah sebabnya mereka dianggap gelombang jenis dispersif.

5.- Gelombang Stoneley

Mereka adalah gelombang elastis transversal yang merambat dalam cara dua dimensi melalui antarmuka dua bahan padat dengan modulus elastisitas yang berbeda.

Gelombang elektromagnetik dua dimensi

Gelombang elektromagnetik dua dimensi juga hadir, seperti:

1.- Gelombang SPP (Surface Plasmon Polariton)

Mereka adalah gelombang elektromagnetik yang berjalan di sepanjang permukaan dua dimensi yang dibentuk oleh konduktor logam dan isolator.

Nama ini berasal dari fakta bahwa jenis gelombang ini menghasilkan polarisasi (atau pemisahan muatan yang diinduksi) pada permukaan logam dan juga gelombang elektromagnetik di lingkungan yang dekat dengan permukaan tersebut.

Kedua gelombang, yang berasal dari pemisahan muatan dalam logam dan gelombang elektromagnetik, berjalan bersama sepanjang dua dimensi permukaan logam.

2.- Gelombang penggembalaan Norton

Mereka adalah gelombang radio yang merambat sejajar dengan permukaan bumi, mengikuti kelengkungannya, oleh karena itu dianggap sebagai gelombang dua dimensi.

Inilah yang disebut gelombang radio gelombang panjang , yang frekuensinya di bawah tiga megahertz.

Gelombang seperti itu mudah terdifraksi, dan karenanya dapat melewati rintangan dan mengikuti kelengkungan bumi, sehingga merambat dalam jarak yang jauh.

3.- Gelombang permukaan Sommerfeld-Zenneck

Gelombang elektromagnetik dua dimensi ini berjalan sejajar dengan bidang antarmuka dari dua media homogen, tetapi dengan permitivitas listrik yang berbeda.

Dalam arah ortogonal ke antarmuka bidang, amplitudo gelombang ini menghilang secara eksponensial. Untuk alasan ini, mereka dianggap benar-benar dua dimensi, menyebar hanya sepanjang dan lebar permukaan yang memisahkan kedua media.

Related Posts