▷ Interferensi gelombang (fisika)

Artikel ini menjelaskan apa itu interferensi gelombang dalam fisika. Nah, Anda akan mempelajari apa yang dimaksud dengan interferensi dua gelombang, jenis-jenis interferensi gelombang, contoh interferensi gelombang, dan terakhir rumus menjelaskan interferensi dua gelombang.

Apa itu interferensi gelombang?

Dalam fisika, interferensi gelombang adalah fenomena yang terjadi ketika dua gelombang atau lebih saling bersilangan. Dengan kata lain, interferensi gelombang terdiri dari superposisi dua gelombang atau lebih sehingga membentuk gelombang baru.

Jadi, gelombang hasil interferensi dua gelombang merupakan penjumlahan gelombang aslinya. Jadi, untuk mendapatkan persamaan dua gelombang interferensi, cukup tambahkan persamaannya masing-masing. Di bawah ini kita akan melihat apa persamaan interferensi dua gelombang.

Misalnya kita melempar dua buah batu ke dalam kolam yang berisi air, maka tumbukan masing-masing batu tersebut akan menimbulkan gelombang yang merambat melalui air tersebut. Kemudian kedua gelombang yang dihasilkan akan berpotongan dan akan terjadi interferensi kedua gelombang tersebut, sehingga akan tercipta gelombang hasil penjumlahan kedua gelombang aslinya.

Perlu diingat bahwa interferensi adalah fenomena fisik yang dapat terjadi pada semua jenis gelombang: gelombang cahaya, gelombang radio, gelombang suara, dll.

Jenis interferensi gelombang

Dalam fisika, ada dua jenis interferensi gelombang :

Interferensi Gelombang Konstruktif – Suatu jenis interferensi gelombang yang terjadi ketika gelombang yang tumpang tindih berada dalam satu fase.
Interferensi Gelombang Merusak – Suatu jenis interferensi gelombang yang terjadi ketika gelombang yang berpotongan berada dalam antifase.

Setiap jenis interferensi gelombang dijelaskan secara rinci di bawah ini.

Interferensi gelombang konstruktif

Interferensi gelombang konstruktif terjadi ketika dua gelombang atau lebih mempunyai frekuensi dan fasa yang sama. Oleh karena itu, gelombang yang dihasilkan dari interferensi konstruktif dua gelombang merupakan gelombang yang amplitudonya lebih besar.

Interferensi gelombang destruktif

Interferensi gelombang destruktif terjadi ketika dua atau lebih gelombang antifase (keluar fase 180°) dengan frekuensi yang sama tumpang tindih. Oleh karena itu, gelombang yang dihasilkan dari interferensi destruktif adalah gelombang yang amplitudonya lebih kecil; terkadang, selama interferensi destruktif, gelombang-gelombang tersebut saling menghilangkan.

Contoh interferensi gelombang

Setelah kita melihat definisi interferensi gelombang dan apa saja jenis-jenis interferensi gelombang, kita akan melihat contoh fenomena fisik ini untuk memahami konsepnya sepenuhnya.

Di bawah ini Anda dapat melihat dua contoh gelombang interferensi. Pada contoh pertama, gelombang-gelombang saling menghilangkan, sehingga terjadi interferensi gelombang destruktif. Sedangkan pada contoh kedua, gelombang menghasilkan gelombang dengan amplitudo lebih besar sehingga interferensi gelombang tersebut bersifat konstruktif.

Perhatikan bahwa setelah fenomena interferensi gelombang, gelombang awal mempertahankan bentuk aslinya dan terus merambat ke arahnya.

Dalam fisika, prinsip superposisi gelombang menyatakan bahwa gelombang yang dihasilkan dari interferensi antara dua gelombang atau lebih merupakan penjumlahan masing-masing gelombang secara terpisah. Seperti yang Anda lihat pada gambar di atas, ketika dua gelombang saling berpapasan, keduanya akan saling tumpang tindih dan menghasilkan gelombang baru yang merupakan penjumlahan dari gelombang aslinya.

Terakhir, perlu diperhatikan bahwa gelombang berdiri juga merupakan contoh interferensi dua gelombang. Sebenarnya gelombang berdiri merupakan salah satu jenis gelombang yang dipelajari dalam ilmu fisika karena mempunyai sifat yang sangat khusus karena berasal dari interferensi dua gelombang.

➤ Lihat: Apa itu gelombang berdiri?

Rumus Interferensi Gelombang

Rumus interferensi dua gelombang diberikan oleh jumlah persamaan dua gelombang awal. Jadi, persamaan interferensi dua gelombang adalah y=2 A sin[k (x ₁ +x ₂ )/2-ω t+φ/2] cos[k (x ₁ -x ₂ )/2- φ/ 2] .

$\displaystyle y=2\cdot A\cdot \text{sin}\left(\frac{k(x_1+x_2)}{2}-\omega\cdot t+\frac{\phi}{2}\ droite)\text{cos}\left(\frac{k(x_1-x_2)}{2}-\frac{\phi}{2}\right)$

Emas:

$y$

adalah perpanjangan titik yang diteliti.
$A$

adalah amplitudo gelombang aslinya.
$k$

adalah bilangan gelombang.
$x_1,x_2$

adalah jarak antara titik studi dan fokus gelombang 1 dan gelombang 2.
$\omega$

adalah frekuensi sudut atau denyut.
$t$

adalah momen waktu.
$\phi$

adalah jeda waktu antara dua gelombang awal.

Perhatikan bahwa jika kedua gelombang interferensi berasal dari titik yang sama, maka x ₁ = x ₂ = x valid. Jadi, dalam kasus seperti itu, persamaan interferensi dua gelombang adalah sebagai berikut:

$\displaystyle y=2\cdot A\cdot \text{sin}\left(k\cdot x-\omega\cdot t+\frac{\phi}{2}\right)\text{cos}\left (\frac{\phi}{2}\right)$

Ingatlah bahwa bilangan gelombang dan frekuensi sudut gelombang dihitung dengan rumus berikut:

$\begin{array}{c}k=\cfrac{2\pi}{\lambda}\\[4ex]\omega=\cfrac{2\pi}{T}=2\pi f\end{ tableau}$

Emas:

$k$

adalah bilangan gelombang.
$\lambda$

adalah panjang gelombang.
$\omega$

adalah frekuensi sudut atau denyut.
$T$

adalah intinya.
$f$

adalah frekuensinya.

Lihat demonstrasi persamaan interferensi dua gelombang

Diketahui persamaan dua gelombang rambat yang frekuensinya sama dan amplitudonya sama tetapi beda fasanya sudut tertentu φ:

$\begin{array}{c}y_1=A\cdot \text{sin}(k\cdot x_1-\omega\cdot t)\\[3ex]y_2=A\cdot \text{sin}(k \cdot x_2-\omega\cdot t+\phi )\end{array}$

Gelombang yang dihasilkan dari interferensi kedua gelombang tersebut merupakan penjumlahan dari kedua gelombang osilasi tersebut, oleh karena itu persamaan interferensi kedua gelombang tersebut merupakan penjumlahan aljabar dari dua persamaan sebelumnya:

$\begin{array}{c}y=y_1+y_2\\[3ex]y=A\cdot \text{sin}(k\cdot x_1-\omega\cdot t)+A\cdot \text{ sin}(k\cdot x_2-\omega\cdot t+\phi )\end{array}$

Kami kemudian akan menerapkan rumus trigonometri berikut:

$\displaystyle\text{sin}(A)+\text{sin}(B)=2\cdot \text{sin}\left(\frac{A+B}{2}\right)\cdot\ texte{cos}\left(\frac{AB}{2}\right)$

Jadi, dengan menerapkan rumus trigonometri sebelumnya, kita sampai pada persamaan interferensi dua gelombang:

$\begin{array}{c}\displaystyle y=A\text{sin}(kx_1-\omega t)+A\cdot \text{sin}(kx_2-\omega t+\phi)\\[4ex ]\displaystyle y=2A\text{sin}\left(\frac{(kx_1-\omega t)+(kx_2-\omega t+\phi)}{2}\right)\text{cos}\left(\ frac{(kx_1-\omega t)-(kx_2-\omega t+\phi)}{2}\right)\\[4ex]\displaystyle y=2A\text{sin}\left(\frac{k(x_1 +x_2)}{2}-\omega t+\frac{\phi}{2}\right)\text{cos}\left(\frac{k(x_1-x_2)}{2}-\frac{\phi }{2}\right)\end{array}$