Fenomena Gelombang

Definisi umum dari gelombang adalah getaran yang merambat. Hal itu sering kita dengar sejak zaman SD bahkan hingga kuliah kita pun masih sering mendengar hal tersebut. Tidak salah namun kurang tepat. Secara umum ada 2 macam jenis gelombang, yaitu : gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Kita tahu perbedaan mendasar dari 2 jenis gelombang ini. Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam perambatannya membutuhkan medium, sedangkan gelombang elektromagnetik (transversal) adalah gelombang yang dalam perambatannya tidak membutuhkan medium. Tapi hal tersebut masih dibedakan lagi berdasarkan arah rambat dan arah getarnya. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus arah getarnya untuk gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambat dinamakan gelombang longitudinal. 

Gelombang adalah perambatan energi, darimana energi ini berasal? Tentu saja dari sebuah gangguan di suatu posisi tertentu. Ketika sebuah gangguan tersebut menghasilkan energi maka energi tersebut akan ditransferkan ke posisi yang lain. Dalam proses transfer tersebut bisa melibatkan medium bisa juga tidak. Ketika energi yang merambat tersebut melalui medium, medium tersebut tidak ikut berpindah. Partikel dalam medium dapat berpindah posisi namun tidak secara permanen. 

Seperti contoh pada gelombang laut di atas, partikel hanya berpindah posisi saja. Naik turun dan berputar mengelilingi suatu pola tertentu, tidak ada perpindahan materi yang signifikan. Untuk gelombang elektromagnetik, energi merambat tanpa melalui medium, namun bisa saja terjadi melalui medium. Seperti contoh sinar matahari, matahari memancarkan sinar ke luar angkasa dimana kita anggap ruang hampa seluruhnya, energi dari sinar ditransferkan melalui ruang hampa tersebut hingga sampai ke bumi. Untuk mencapai permukaan bumi sinar tentu saja harus melalui atmosfer bumi yang mengandung berbagai macam materi, seperti nitrogen dan oksigen. Namun ketika memasuki atmoser gelombang tersebut dapat mengalami perubahan akibat sifat yang dimilikinya.

Pada gambar di atas sinar yang memasuki atmosfer, yang merupakan cahaya polikromatik akan dihamburkan oleh gas-gas di atmosfer yang menyebabkan langit berwarna biru (Lihat penjelasan mengapa demikian di sini). Fenomena tersebut adalah salah satu fenomena gelombang yang kita temui sehari-hari, masih banyak fenomena lain yang dapat kita temukan, hanya saja kita sering tidak sadar akan hal itu. 

Berikut ini adalah beberapa fenomena gelombang pada kehidupan sehari-hari yang saya kaitkan dengan sifat gelombang.

• Terjadinya pelangi

Prinsip terjadinya : Cahaya yang berasal dari matahari adalah cahaya yang bersifat polikromatik yaitu cahaya yang terdiri dari beberapa panjang gelombang. Oleh karenanya cahaya polikromatik ini dapat dipisah menjadi beberapa cahaya monokromatik yakni cahaya yang terdiri dari 1 panjang gelombang saja yang dapat secara jelas dilihat oleh mata seperti merah. Proses yang dapat membuatnya menjadi demikian dapat secara jelas dilihat pada pelangi. Beberapa saat setelah hujan turun yaitu ketika hujan turun rintik-rintik, partikel-partikel air memenuhi atmosfer, dan cahaya matahari yang masuk ke bumi terbiasakan oleh partikel air tersebut, masing-masing panjang gelombang terbiaskan/terbelokkan dengan sudut yang berbeda, hal ini disebabkan karena masing-masing warna yang terbiaskan mempunyai frekuensi dan panjang gelombang yang berbeda.

• Selalu adanya gelombang pada laut

Prinsip terjadinya : Gelombang adalah energi yang merambat, bentuk-bentuk energi dapat berupa macam-macam, seperti halnya dengan tejadinya gelombang pada laut, gelombang terjadi karena adanya energi yang menyertainya. Atomosfer bumi selalu berubah-ubah, perbedaan tekanan antara satu daerah dengan yang lainnya berbeda, hal inilah yang dapat mengakibatkan terjadinya angin. Angin di atas lautan mentransfer energinya ke perairan yang menyebakan terjadinya gelombang. Ketika gelombang memasuki zona pantai maka gelombang akan membentuk ombak besar karena perbedaan ketinggian dari dasar laut

• Perbedaan kondisi di dalam atmosfer bumi dan di luar atmosfer bumi / luar angkasa

Prinsip terjadinya : Ada perbedaan kondisi yang mencolok antara bumi dengan luar angkasa, yakni ada atau tidaknya medium yaitu udara. Dalam batas antara atmosfer dengan permukaan bumi terdapat udara sebagai medium paling dominan sedangkan pada luar angkasa tidak ada medium. Hal ini menyebabkan beberapa fenomena yang berlainan. Pertama jika kita memandang ke atas tampak langit berwarna biru yang disebabkan karena udara mengabsorbsi cahaya dan menghamburkan spektrum warna yang berbeda dengan asalnya yaitu biru sedangkan di luar angkasa lingkungan di sekitarnya berwarna hitam karena tidak adanya udara yang dapat menghamburkan cahaya sehingga cahaya yang terlihat hanya berasal dari sumbernya saja. Kedua apabila kita berbicara di dalam atmosfer bumi maka suara kita akan terdengar karena adanya medium yaitu udara, karena bunyi termasuk gelombang logitudinal yang membutuhkan medium dalam perambatannya sedangkan apabila kita bersuara di luar angkasa/ruang hampa tidak akan terdengar karena tidak adanya medium, jalan satu-satunya untuk berkomunikasi adalah melalui radio yang termasuk gelombang transversal

• Dapat membedakan suara yang terdengar (spesifik)

Prinsip terjadinya : Meski suara manusia memiliki pita suara yang bentuk dan jenisnya sama, setiap frekuensi menghasilkan nada yang berbeda-beda. Sebagian suara yang kita dengar tidak hanya 1 frekuensi tertentu, bisa jadi beberapa frekuensi sekaligus. Suara berasal dari getaran. Manusia dapat mendengar suara yang frekuensinya antara 20 Hertz hingga 20.000 Hertz. Artinya, benda bergetar sebanyak 20 hingga 20.000 kali setiap detik. Terlepas dari rentangan frekuensi tersebut, manusia tidak akan mampu mendengar. Contoh sederhananya adalah getaran pada sebuah bambu. Nada pada bambu yang bergetar akan terjadi resonansi, sehingga ada frekuensi-frekuensi lainnya yang ikut bergetar. Resonansi itu akan berbeda untuk setiap benda. Perbedaan tersebut biasanya disebut dengan "warna suara", begitupula dengan manusia.