Post on 06-Feb-2018
Bab 6
Gelombang
TINGKATAN 5
FIZIK
Cikgu Desikan
Disunting oleh
SMK Changkat Beruas, Perak
Cikgu Khairul AnuarDengan kolaborasi bersama
SMK Seri Mahkota, Kuantan
1. Memahami Gelombang
2. Menganalisis pantulan gelombang
3. Menganalisis pembiasan gelombang
4. Menganalisis pembelauan gelombang
5. Menganalisis interferens gelombang
6. Menganalisis gelombang bunyi
7. Menganalisis gelombang elektromagnet
Bab 6
Gelombang
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
P1 6 6 6 8 7 6 4 7
P2
A 1 1 1 2 1 1 - 1
B - - - 1 - 1 - -
C 1 1 - - - - - 1
P3A - - 1 1 - 1 - -
B - - - - 1 - 1 -
Pelajar-pelajar yang dikasihi,
Tuhan hanya menolong orang-orang yang bekerja keras. Prinsip tersebut
sangat jelas.
~A. P. J. Abdul Kalam
Analisis Soalan-soalan Tahun Lepas
Objektif Pembelajaran :
FIZ
IK T
ING
KA
TA
N 5
2016
Peta Konsep
Pelajar-pelajar yang dikasihi,
Sama ada anda menggerakkan hari atau hari menggerakkan
anda.
Bab 6
Gelombang
Muka Gelombang
Membujur
Bunyi Air Cahaya Elektromagnet
Perambatan
Melintang
Jenis
Gelombang
Contoh
Kelangsingan
Kenyaringan
Ciri-ciri
Pembiasan
Pembelauan Interferens
fenomena
Spektrum
Sistem bergetar/ berayun
Sesaran, y
Amplitud, a
Frekuensi, f
Panjang Gel., λ
Pelembapan
Resonan
Kehilangan Tenaga
GrafLaju
Formula
V=fλ
y - t y - s
Gelombang
Pantulan
• ________________
dihasilkan oleh badan mekanikal
yang bergetar seperti tali gitar
atau tala bunyi
• ________________
dihasilkan oleh getaran electron
dalam atom
• ________________
gangguan pada permukaan air
yang tenang
Bagaimana gelombang memindahkan
tenaga?
Apabila tenaga dipindahkan oleh gelombang
dari sumber bergetar kepada penerima yang
jauh, tidak ada pemindahan jirim antara kedua-
dua titik tersebut.
Contoh
Jenis :
Apabila seutas tali digegarkan ke atas dan ke
bawah, gangguan bergerak di sepanjang tali.
Gangguan yang bergerak di sepanjang tali,
bukan bahagian-bahagian tali itu sendiri.
4
6.1 Memahami Gelombang
Apa itu gerakan gelombang?
ayunan
Jatuhkan seketul batu di dalam kolam yang tenang.
Ia akan menghasilkan Gelombang yang dihasilkan bergerak keluar dari pusat dalam bentuk
bulatan yang semakin berkembang.
Yang bergerak adalah gangguan, bukan air.
Selepas gangguan berlalu, kedudukan air adalah sama dengan kedudukan sebelum
gelombang tersebut dihasilkan.
Tenaga dipindahkan dari sebuah (batu) kepada (gabus) di mana
proses ini tidak melibatkan pemindahan (air).
Tali dan air adalah medium di mana tenaga gelombang berpindah.
Contoh
5
Gelombang bergerak keluarGabus bergerak ke atas dan ke
bawah bila gelombang berlalu
Arah gerakan zarah-zarah medium (spring slinki) adalah bersudut tepat dengan arah perambatan
gelombang.
Contoh
1.
2.
6
Apakah Gelombang Melintang?
Gerakan
secara sisi
Arah perambatan
gelombang
Hujung
yang
ditetapkan
Arah getaran zarah-
zarah
Arah getaran zarah-zarah medium (spring slinki) selari dengan arah perambatan gelombang.
Gelombang yang merambat di sepanjang spring yang terdiri daripada satu siri mampatan dan
regangan.
7
Gerakan ke depan
dan ke belakang
ReganganMampatan
Arah perambatan
gelombang
Hujung
yang
ditetapkan
Arah getaran zarah-zarah
Apakah Gelombang Membujur ?
Contoh
1.
Gelombang
Melintang
8
Gelombang
Membujur
Contoh Contoh
Arah Arah
Tangki riak digunakan untuk mengkaji
fenomena berkaitan dengan gelombang.
Gelombang air yang dihasilkan oleh
penggetar pada permukaan air. Tangki
dilaraskan supaya kedalaman air di dalam
tangki adalah seragam untuk memastikan
gelombang air merambat dengan laju
seragam
9
Tangki Riak
Lampu
ke bekalan kuasadan rheostat
Pencelup sfera
Pencelup satah
Stroboskop
Tebingspon
Air
Corak gelombang pada skrin putih
Gelanggetah
Motor Penggetar
Air bertindak sebagai kanta untuk menghasilkan
corak jalur terang dan gelap di atas sekeping kertas
putih yang diletakkan di bawah tangki apabila
cahaya melalui air.
Gelombang air mempunyai puncak dan lembangan.
Puncak
kedudukan tertinggi pada ombak yang bertindak
sebagai kanta cembung
Lembangan
kedudukan terbawah pada ombak yang bertindak
sebagai kanta cekung
Sinar cahaya dari lampu dari atas akan ditumpukan
ke skrin putih di bawah tanki.
Garis terang mewakili ______________
Garisan gelap mewakili ________________
10
Puncak
Lembangan
skrinGelap Gelap Gelap
Terang Terang
Cahaya dari lampu
Air
Muka gelombang
Muka gelombang ialah garis-
garis yang menyambungkan
semua titik yang bergetar
pada fasa yang sama dan
berada pada jarak yang sama
dari sumber gelombang.
1. Muka gelombang satah2.
11
Muka gelombang
sentiasa berserenjang
dengan arah perambatan
gelombang tanpa
menggira gelombang
melintang atau membujur.
Pencelup satah
Muka
Gelombang
Puncak
Lembangan
Tangki Riak
Arah Perambatan
Air
Q
P
S
R
U
T
V
U
Arah
Perambatan
Arah
Perambatan
Gelombang
Getaran / Ayunan
Gerakan dari satu
kedudukan ekstrim kepada
yang lain dan kembali ke
kedudukan yang sama
Amplitud (a)
Amplitud berkaitan dengan
kenyaringan bagi bunyi dan
kecerahan bagi cahaya.
Unit SI : meter, m
Panjang Gelombang (λ)
jarak di antara dua titik sefasa yang
berturutan
Jarak antara dua puncak yang
berturutan atau dua lembangan
berturutan
Jarak antara dua kawasan regangan
atau mampatan yang berturutan bagi
gelombang bunyi. 12
Gelombang
Tempoh (T) Frekuensi, f
Laju Gelombang (v)
jarak yang dilalui oleh sesuatu
gelombang dalam satu tempoh
masa tertentu dalam arah
perambatan gelombang
Unit SI : ms-1.
Hubungan
Hubungan antara laju gelombang,
panjang gelombang dan frekuensi
Graf Sesaran - MasaGraf Sesaran - Jarak
Sesaran
Jarak
Sesaran
Masa
13
Unit SI : saat (s). Unit SI : Hertz (Hz)
1. Tentukan panjang gelombang dan
amplitud.
3. Sebuah wisel menghasilkan bunyi pada
frekuensi 400 Hz. Jika halaju bunyi ialah
600ms-1, tentukan panjang gelombang bunyi
itu.
Latihan 6.1.1
14
Sesaran
Masa
18 cm
5 cm
2. Suatu spring slinky digetarkan untuk
menghasilkan gelombang membujur.
Panjang gelombang bagi gelombang itu
adalah___________.
40 cm
4.
Tentukan panjang gelombang bagi
gelombang air tersebut.
12 cm
6. Cari nilai frekuensi.
15
5. Rajah menunjukkan bentuk gelombang pada
spring slinky yang digetarkan pada frekuensi
8 Hz.
Berapakah
a) amplitud
b) panjang gelombang
c) halaju gelombang
Sesaran/ m
Jarak/ m2.0
10
10
Sesaran/ cm
Masa/ms1.0
6
-6
7. Gelombang membulat ini dihasilkan oleh
pencelup sfera yang bergetar dengan
frekuensi 5 Hz. Berapakah laju gelombang
tersebut.
4.5 cm
Amplitud sistem yang berayun/ bergetar akan
berkurang secara beransur-ansur dan
akhirnya menjadi sifar dan berhenti berayun.
1. Kehilangan tenaga dalam sistem
untuk mengatasi daya geseran dan
rintangan udara →
.
2. Kehilangan tenaga dalam sistem
disebabkan mampatan dan
regangan atom-atom dalam sistem
bergetar →
.
Sebab
Untuk membolehkan sistem berayun secara
berterusan, daya luar mesti dikenakan pada
sistem.
Daya luar membekalkan tenaga kepada
sistem. Gerakan sebegini dipanggil ________
_________________ .
Kekerapan sistem yang berayun bebas tanpa
tindakan daya luar dipanggil _____________
_________________ .
Graf
16
Pelembapan
Sesaran
Masa
1. Tiupan angin kuat menyebabkan jambatan
bergetar dengan frekuensi yang sama
dengan frekuensi aslinya. Jambatan akan
runtuh hasil getaran jambatan pada amplitud
maksimum.
Jambatan Tacoma
Resonans berlaku apabila suatu sistem dipaksa untuk bergetar pada frekuensi yang ___________
dengan frekuensi aslinya oleh __________________________.
Sistem yang berada dalam resonans bergetar dengan ________________________.
1. Penala dalam radio atau televisyen membolehkan kita untuk memilih program yang kita minati.
Litar dalam penala dilaraskan sehingga resonans berlaku pada frekuensi yang dihantar oleh
stesen tertentu yang dipilih. Oleh itu, isyarat elektrik yang kuat dihasilkan.
2. Kenyaringan muzik yang dihasilkan oleh alat-alat muzik seperti seruling dan trompet adalah
hasil daripada resonans di udara.
Kesan baik
Kesan buruk
17
Resonans
2. Penyanyi soprano menyanyi
pada frekuensi sama
dengan frekuensi asli
getaran gelas. Getaran
maksimum gelas
menyebabkan gelas pecah.
Eksperimen Pendulum Barton
Apakah yang berlaku apabila bandul X diayunkan?
18
ABKedudukan
terendah
Kedudukan tertinggi
C
Rajah di atas menunjukkan sebuah bandul ringkas
yang berjisim 40.0 g dan mempunyai panjang , L
20.0 cm. Bandul tersebut membuat 20 ayunanan
lengkap dalam masa 18.80 saat.
Hubungan antara tempoh, T ayunan bandul ringkas
dengan panjang bandul, L dinyatakan dalam formula :
di mana g ialah
pecutan gravitiL
T= πg
2
Latihan 6.1.2
1.
a) Dengan menggunakan huruf-huruf A,B dan C pada rajah, nyatakan
i. Kedudukan keseimbangan
ii. Urutan kedudukan ladung apabila membuat satu ayunan lengkap
b) Kira nilai Tempoh, T.
c) Kira nilai frekuensi ayunan bandul itu.
d) Apakah yang terjadi kepada frekuensi ayunan bandul jika ladung berjisim 50.0 g
digunakan.
19
20
e) Hitung nilai frekuensi ayunan bandul apabila panjang bandul, L ditambah kepada 80 cm.
f) Selepas berayun beberapa kali didapati bandul itu akhirnya berhenti. Mengapakah
bandul itu berhenti?
g) Lakarkan graf sesaran-masa untuk menunjukkan ayunan bandul sehingga ia berhenti.
h) Nyatakan jenis-jenis tenaga semasa bandul itu berada
i. di B
ii. di C
iii. di antara B dan C
Lampu
ke bekalan kuasadan rheostat
Pencelup sfera
Pencelup satah
Tebingspon
Air
Skrin putih
Gelanggetah
Pemantul
Stroboskop
Hukum Pantulan:
• Pantulan gelombang berlaku apabila
gelombang berlanggar dengan satu
penghalang.
• Gelombang mengalami perubahan arah
perambatan gelombang apabila dipantulkan.
• Nilai frekuensi (f), panjang gelombang ()
dan laju gelombang (v) adalah kekal sama
selepas pantulan.
Gelombang Tuju:
gelombang sebelum kena halangan
Gelombang Pantulan:
gelombang yang telah mengalami
perubahan arah perambatan
selepas pantulan
Lengkapkan rajah-rajah di bawah untuk menunjukkan
pantulan gelombang air.
21
6.2 Pantulan Gelombang
i = sudut tuju - sudut di antara arah
perambatan gelombang tuju dan
normal
r = sudut pantulan - sudut di antara
arah perambatan dan normal
a) b)
Lampu
ke bekalan kuasadan rheostat
Pencelup sfera
Pencelup satah
skrin putih
Gelang getah
Plat plastik
Stroboskop
Tebingspon
Air
satu fenomena gelombang di mana arah
perambatan gelombang berubah apabila
merambat dari satu medium ke medium yang
lain.
Selepas pembiasan gelombang, frekuensi
gelombang _____________________, tetapi
panjang gelombang, laju dan arah perambatan
gelombang ________________.
Perubahan arah perambatan gelombang
disebabkan laju gelombang berubah apabila
merambat dari satu medium ke medium
yang lain.
v = f λ f pemalar
= k
v1 > v2
λ1 > λ2
v1 v2
λ1 λ2
22
Pembiasan Gelombang
Cetek
Plat plastik
Dalam Dalam
6.3 Pembiasan Gelombang
Hubungan antara v dan λ gelombang
dalam air dalam dan cetek :
Dalam
Cetek
Normal
Gelombang air
merambat
dari kawasan
dalam ke kawasan
cetek
Gelombang air
merambat
dari kawasan
cetek ke kawasan
dalam
CetekNormal
Dalam
23
1)
Lengkapkan gambar rajah yang menunjukkan pembiasan gelombang air.
2)
3)
4)
5)
24
Dalam Cetek Dalam Dalam
Cetek
Dalam
Dalam Cetek Dalam
Dalam
Cetek
Dalam
Dalam
DalamCetek
1. Satu gelombang satah mempunyai
panjang gelombang 2cm dan berhalaju
8 cms-1 merambat merentasi kawasan
cetek. Apabila gelombang tersebut menuju
ke kawasan dalam, laju gelombang
menjadi 12 cms-1, tentukan nilai
a) panjang gelombang
b) frekuensi gelombang di kawasan air
dalam?
2. Rajah menunjukkan perambatan gelombang
air dari kawasan P ke kawasan Q yang
berbeza kedalaman.
Jika laju gelombang tersebut 18 cms-1 di
kawasan P. Tentukan laju gelombang
tersebut di kawasan Q.
Latihan 6.3
25
QP
12 cm 12 cm
Suatu fenomena penyebaran gelombang apabila melalui satu penghalang atau
satu celah.
Frekuensi, panjang
gelombang dan kelajuan
gelombang tidak berubah.
Kesan pembelauan adalah ketara jika:
1. saiz celah atau halangan _________
______________
2. panjang gelombang yang _________
______________
Faktor-faktor yang
mempengaruhi kesan
pembelauan
26
Ciri-ciri
gelombang
dibelaukan
Kesan pembelauan adalah ketara jika bentuk gelombang dibelaukan lebih tersebar atau
lebih membulat.
Perubahan pada
arah perambatan
dan corak
gelombang
Amplitud gelombang
dibelaukan berkurang
(hasil pengurangan
tenaga).
6.4 Pembelauan Gelombang
Pembelauan Gelombang
Pemerhatian
(a) Celah lebar
Gelombang melengkung hanya di
tepi selepas melalui celah. Kesan
pembelauan tidak ketara.
(b) Celah sempit
Gelombang membulat dan
kelihatan berpunca dari celah kecil.
Kesan pembelauan adalah ketara.
Pembelauan Gelombang Air
27
Lampu
ke bekalan kuasadan rheostat
Pencelupsfera
Pencelupsatah
Skrin putih
Gelang getah
Penghalang
Stroboskop
Tebingspon
Air
(c) Penghalang Lebar
Gelombang melengkung hanya di tepi
berdekatan dengan penghalang selepas
melalui celah. Kesan pembelauan tidak
ketara.
28
(d) Penghalang sempit
Gelombang melengkung hanya di tepi
berdekatan dengan penghalang selepas
melalui celah. Kesan pembelauan
adalah ketara.
Jika saiz celah atau halangan adalah lebih kecil, kesan pembelauan menjadi ketara.***
Pancaran laser
Skrin
Celah
selebar
0.1mm
Cahaya
tersebar di
selepas
melalui
celah
Cahaya tersebar di
selepas melalui
lubang pin
Pancaran laser
lingkaran gelap
dan terang yang
berselang-selijalur terang dan jalur
gelap dengan kelebaran
berbeza.
Pembelauan Cahaya
29
a) Celah b) Lubang pin
1. Cahaya dibelaukan jika ia melalui celah
sempit yang saiznya sebandingan dengan
panjang gelombang.
2. Walau bagaimanapun, kesan pembelauan
adalah tidak jelas dengan penambahan saiz
celah.
3. Ini kerana panjang gelombang cahaya
adalah sangat pendek.
30
a) Panjang gelombang b) Saiz celah
Kesan panjang gelombang dan saiz celah ke atas corak pembelauan cahaya
Panjang gelombang cahaya merah adalah
__________________berbanding cahaya biru.
Kesan pembelauan cahaya adalah
____________________ apabila panjang
gelombang lebih besar.
Saiz celah dalam rajah (ii) _________________
berbanding saiz celah dalam rajah (i).
Kesan pembelauan cahaya adalah
_____________________ apabila saiz celah
berkurang.
31
Radio
Seorang tukang bersih boleh mendengar bunyi daripada radio diletakkan berdekatan sudut
dinding, tetapi tidak boleh melihat radio. Mengapa?
Pembelauan Bunyi
Tukang
Bersih
Tukang
Bersih
Radio
32
Piccolo
Jika kumpulan pancaragam menghampiri suatu simpang jalan, bunyi daripada instrumen
mana anda dengar dahulu?
33
Suatu fenomena gelombang berlaku disebabkan oleh kesan superposisi gelombang.
6.5 Interferens Gelombang
Interferens Gelombang
• Interferens gelombang berlaku apabila
dua gelombang bertemu ketika
merambat dalam medium yang sama.
• Apabila kedua-dua gelombang yang
bertindih, interferens akan berlaku
sama ada interferens membina atau
interferens memusnah.
Bagaimana interferens gelombang berlaku ?
34
Sumber koheren
Sumber koheren merupakan sumber
gelombang yang menghasilkan
gelombang-gelombang yang
mempunyai ______________yang
sama dan mempunyai ____________
____________ yang tetap.
Lampu
ke bekalan kuasadan rheostat
Skrin putih
Gelang getah
Pencelupsfera Stroboskop
Tebingspon
Air
s
t
Prinsip Superposisi
Superposisi dua puncak Superposisi dua lembangan
satu puncak dan satu lembangan
35
a a
Amplitud
paduan
2a
Gabus
Superposisi bagi dua gelombang yang berasal dari dua sumber yang koheren.
Amplitud
paduan
Gabus
2a
Gabus
Amplitud paduan
Interferens gelombang air
36
Corak interferens gelombang air berlaku apabila dua gelombang koheren bersuperposisi.
1. Sumber S1 dan Sumber S2 merupakan sumber gelombang koheren.
2. Corak interferens gelombang air yang ditunjukkan merupakan hasil interferens membina dan
interferens memusnah yang berlaku.
3. Untuk memudahkan perbincangan, muka gelombang bagi puncak diwakili oleh garis penuh
manakala muka gelombang bagi lembangan diwakili oleh garis putus-putus seperti dalam rajah
muka surat sebelah.
S2
S1
Titik berlakunya interferens
membina
Titik berlakunya
interferens memusnah
Kunci :
• Titik antinod bagi puncak maksimum (puncak bertemu puncak)
× Titik nod bagi sesaran sifar (puncak bertemu lembangan)
о Titik antinod bagi lembangan maksimum (lembangan bertemu lembangan)
Interferens memusnah ialah kesan hasil
paduan dua gelombang di luar fasanya (satu
puncak dan satu lembangan) bertemu untuk
menghasilkan gelombang paduan dengan nilai
amplitud = 0.
Interferens membina ialah kesan hasil paduan
dua gelombang yang sama fasanya (sama
ada dua puncak atau dua lembangan)
bertemu untuk menghasilkan gelombang
paduan dengan amplitud maksimum (+2a
atau -2a).
Interferens Gelombang
37Waves sources S1S2
Muka gelombang
bagi puncak
Muka gelombang bagi
lembangan
Garis AntinodGaris Nod
Formula Young
Hubungan antara λ, a, x dan D
a = Jarak antara sumber yang koheren
λ = Panjang gelombang
x = Jarak pemisah di antara dua garis antinod
berturutan atau antara dua garis nod yang
berturutan
D = Jarak serenjang di antara dua sumber
gelombang dengan kedudukan di mana x diukur
Faktor-faktor yang mempengaruhi corak
interferens gelombang
Corak interferens bergantung kepada nilai x.
Apabila x berubah, corak interferens juga
berubah.
****Lukis graf.
38
x Garis AntinodGaris Nod
S1 S2a
Dλ
x
x
0
x
D0a
1
x
λ0
Interferens Gelombang Cahaya
Berlaku apabila gelombang cahaya melalui dwi-
celah. Satu corak interferens dihasilkan kesan
daripada superposisi dua gelombang cahaya
muncul dari dwi-celah.
Eksperimen dwicelah Young
Gunakan __________________________
(gelombang cahaya yang mempunyai satu
panjang gelombang sahaja)
Dwi-celah mesti sangat sempit (kira-kira 0.5
mm) untuk menghasilkan corak interferens
yang jelas kerana panjang gelombang
cahaya adalah sangat kecil.
Apabila cahaya dari sumber monokromatik
melalui dwi-celah, dua sumber gelombang
cahaya yang koheren dihasilkan.
Corak interferens terdiri daripada jalur-jalur
terang dan gelap yang berturutan yang dapat
dilihat pada skrin.
Jalur-jalur terang:
Jalur-jalur gelap :
39
Young’s double slit experiment can be used to
measure the wavelength of a light source
using the equation:
a = Jarak antara 2 celah
pada dwi-celah
λ = Panjang gelombang
(bergantung kepada
warna)
x = Jarak di antara dua jalur
terang atau gelap yang
berturutan
D = Jarak serenjang di antara
dwi-celah dengan
kedudukan skrin
Light
source
Single slit
Double slit
Screen
Interference pattern
x
x
Interferens Gelombang Bunyi
a = Jarak antara 2 pembesar suara
λ = Panjang gelombang (bergantung kepada frekuensi
penjana isyarat audio)
x = Jarak di antara dua bunyi kuat atau lemah yang
berturutan
D = Jarak serenjang di antara pembesar suara dengan
kedudukan di mana bunyi didengari
Corak
Interferens
berlaku apabila dua gelombang bunyi yang
koheren (dikeluarkan dari dua pembesar
suara yang diletakkan bersebelahan)
berinteraksi berdasarkan prinsip superposisi
untuk menghasilkan corak bunyi yang kuat
dan lemah yang berselang-seli.
1. Kedua-dua pembesar suara adalah sumber
koheren kerana disambungkan kepada
penjana isyarat audio yang sama.
2. Murid akan mendengar bunyi yang kuat dan
lembut secara berselang-seli apabila dia
berjalan sepanjang laluan lurus (XY) yang
berada pada jarak D dari pembesar suara.
3. Bunyi kuat dan lemah secara berselang-seli
adalah disebabkan oleh interferen gelombang
bunyi.
Bunyi kuat:
_________________________
Bunyi lemah:
_________________________
40
K
K
K
K
K
X
Y
L
L
L
L
Pembesar
Suara
Penja
na
Isya
rat
Audio
K = Loud sound
L = Soft sound
Penjana Isyarat
Audio
Pembesar
Suara
1. Dalam interferens dua sumber koheren
gelombang, jarak pemisahan antara dua
pencelup sfera ialah 3 cm dan jarak antara
dua garisan nod yang berturut-turut ialah
4 cm diukur pada jarak 15 cm dari dua
sumber koheren gelombang. Kira panjang
gelombang air yang berasal dari sumber yang
koheren.
2. Dalam eksperimen dwi-celah Young, jarak
antara dwi-celah dengan skrin ialah 4.0 m dan
jarak pemisahan kedua-dua dwi-celah adalah
0.5 mm. Hitung jarak antara dua jalur cahaya
yang cerah berturutan untuk cahaya ungu
dengan panjang gelombang 4.0 x 10-7 m.
41
Latihan 6.5
3. Panjang gelombang cahaya boleh
ditentukan dengan eksperimen dwi-celah
Young.
Rajah menunjukkan corak interferens yang
diperolehi dalam eksperimen dwi-celah
Young. Jarak pemisahan dwi-celah adalah
0.25 mm dan jarak antara skrin dan plat
dwi-celah ialah 3.0 m.
Hitung panjang gelombang cahaya yang
digunakan dalam eksperimen ini.
42
14 mm
4. Dalam satu eksperimen interferens
gelombang, dua pembesar suara diletakkan
pada jarak 1.5 m antara satu sama lain. Ia
disambungkan kepada penjana isyarat audio
untuk menghasilkan gelombang bunyi yang
koheren pada frekuensi 0.5 kHz. Hitung
a) panjang gelombang gelombang bunyi jika
kelajuan bunyi ialah 300 ms-1
b) jarak antara dua bunyi lemah yang
berturutan pada jarak serenjang 5 m dari
sumber bunyi.
1. Bunyi ialah suatu bentuk tenaga yang
merambat sebagai gelombang dan
menyebabkan gegendang telinga
bergetar.
2. Gelombang bunyi dihasilkan oleh
objek yang bergetar.
3. Gelombang bunyi merambat sebagai
gelombang membujur.
Bagaimana gelombang bunyi dihasilkan oleh
objek yang bergetar?
Gelombang bunyi dihasilkan apabila objek yang
bergetar menyebabkan molekul-molekul udara
di sekelilingnya untuk ________________.
Apabila tala bunyi bergetar, lapisan udara turut
bergetar dan tenaga bunyi dipindah melalui
udara di sekitarnya dalam bentuk gelombang.
Apabila tala bunyi bergerak ke hadapan,
lapisan udara _____________________.
Apabila tala bunyi bergerak ke belakang,
lapisan udara berjauhan dan menyebabkan
______________________.
Oleh itu, satu ____________mampatan dan
regangan lapisan udara akan menghasilkan
gelombang bunyi.
Bagaimana kenyaringan (kekuatan)
bunyi berkaitan dengan amplitud?
Kenyaringan bunyi bergantung kepada
amplitud.
Apabila amplitud bunyi meningkat,
kenyaringan bunyi turut meningkat.
Bagaimana kelangsingan bunyi
berkaitan dengan frekuensi?
43
6.6 Gelombang Bunyi
Kelangsingan bunyi bergantung kepada
frekuensi bunyi.
Apabila frekuensi bunyi meningkat,
kelangsingan bunyi turut meningkat.
Getaran
Tala bunyi
mampatan regangan
Arah
perambatanλ
Hubungan antara amplitud dan
kenyaringan bunyi
Penjana isyarat audio dihidupkan dan frekuensi
gelombang bunyi yang diselaraskan ke tahap
yang sesuai. Kenyaringan bunyi diubah dari
rendah kepada yang tinggi secara beransur-
ansur.
Bentuk
Gelombang
Frekuensi
Gelombang
Kelangsingan
Bunyi
Hubungan di antara kelangsingan dan
frekuensi bunyi
Isyarat audio dihidupkan dan kenyaringan
diselaraskan ke tahap yang sesuai. Frekuensi
bunyi diubah dari rendah ke tinggi secara
beransur-ansur.
Bentuk
Gelombang
Amplitud
Gelombang
Kenyaringan
Bunyi
Tulis : Rendah/ Medium / Tinggi Tulis : Rendah/ Medium / Tinggi
44
Pemerhatian bentuk gelombang bunyi yang
dipaparkan pada skrin osiloskop.
Pemerhatian bentuk gelombang bunyi yang
dipaparkan pada skrin osiloskop.
Penjana isyarat audio
Pembesar suara
Mikrofon
CRO
Sonogram
Aplikasi pantulan gelombang bunyi
45
Pengesan
Abdomen
PemancarR
P
Fetus
• Gelombang ultrasonik digunakan untuk mengimbas dan
menangkap imej janin dalam rahim seorang ibu dan imej
organ dalaman badan.
• Pemancar P memancarkan gelombang ultrasonik ke
arah janin.
• Pengesan R menerima gelombang ultrasonic yang
dipantulkan oleh pelbagai bahagian janin.
• Tisu lembut janin menyerap kebanyakan gelombang
ultrasonic yang dipancarkan dan memantulkan sangat
sedikit.
• Bahagian-bahagian yang bertulang akan menyerap
sangat sedikit, tetapi memantulkan kebanyakan
gelombang ultrasonic.
• Gelombang ultrasonik yang dipantulkan menghasilkan
imej dengan kecerahan berbeza.
Imej
sonogram
Sonar
• SONAR (Sound Navigation And Ranging) digunakan
untuk mengesan objek-objek di bawah permukaan air
atau mengukur kedalaman laut.
• Gelombang ultrasonik (gelombang bunyi berfrekuensi
> 20 000 Hz) digunakan.
• Gelombang ultrasonik dipancarkan dari satu alat
pemancar dan dipantulkan oleh objek-objek di dasar
laut. Kemudian gelombang pantulan dikesan semula
oleh alat penerima.
• Selang masa, t antara pemancaran dengan
penerimaan semula isyarat gelombang ultrasonik
diukur dengan menggunakan alat elektronik.
• Jika laju gelombang bunyi, v diketahui, kedalaman
dasar laut, d boleh diukur dengan menggunakan
formula:
46
TransmitterReceiver
seabed
ship
d = kedalaman dasar laut
v = laju gelombang
t = selang masa
OSK boleh digunakan bagi
menentukan nilai selang masa, t.
Kelawar navigasi dalam kegelapan
• Apabila gelombang ultrasonik yang dikeluarkan
oleh kelawar mengena objek, ia dipantul dan
diterima kembali oleh kelawar.
• Masa antara pancaran dan penerimaan gelombang
bunyi membolehkan kelawar untuk menganggar
kedudukan objek dengan tepat.
• Ini membolehkan kelawar untuk menyesuaikan
arah gerakan untuk mengelakkan daripada
melanggar objek.
1. Suatu gelombang ultrasonik digunakan untuk mengukur kedalaman dasar laut. Suatu
isyarat ultrasonik dijana dan dipancarkan ke arah dasar laut dan dipantulkan kembali dari
dasar laut. Selang masa yang diambil oleh gelombang tersebut untuk pancaran dan
penerimaan adalah 0.28 saat. Jika laju gelombang ultrasonik dalam air ialah 1 500 ms-1,
hitung kedalaman dasar laut.
47
Echolocation oleh orang buta membolehkan mereka ‘melihat’ !!!
Latihan 6.6
Spektrum Elektromagnet
• Spektrum elektromagnet merupakan satu siri gelombang elektromagnet yang lengkap yang
disusun mengikut panjang gelombang yang semakin berkurang (terpanjang kepada terpendek).
• Spektrum elektromagnet terdiri daripada gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah,
cahaya tampak, sinar ultra ungu, sinar-X dan sinar gamma.
• Gelombang radio mempunyai panjang gelombang yang paling tinggi tetapi frekuensi gelombang
yang rendah. Ia membawa tenaga yang sangat sedikit.
• Sinar Gamma mempunyai panjang gelombang yang kecil tetapi frekuensi gelombangnya tinggi.
Ia membawa tenaga yang sangat tinggi.
48
6.7 Gelombang Elektromagnet
Gelombangpanjang
1000 m 1m 1mm1 x 10-3
mm1 x 10-9
mm1 x 10-6
mm
Gelombang Radio
Gelombang
pendekGel.mikro
Infra
merah
Cahaya
tampakultraungu
Sinar-XSinar
gammaVHF UHF
frekuensi semakin meningkat
panjang gel. semakin meningkat
Gelombang elektromagnet
Gelombang Elektromagnet ialah gelombang yang mengandungi medan magnet dan medan elektrik
yang saling berserenjang antara satu dengan lain dengan arah perambatan gelombang.
49
Medan Elektrik, E
Arah
perambatan
Medan Magnet
Medan Elektrik
Medan Magnet, B
Ciri-ciri gelombang elektromagnet
• Memindahkan tenaga dari satu titik ke titik yang lain.
• Merupakan gelombang melintang
• Merambat melalui vakum
• Merambat dengan laju cahaya dalam vakum (laju cahaya, c = 3 x 108 ms-1 )
• Menunjukkan sifat-sifat gelombang seperti pantulan, pembiasan, belauan dan interferens
• Mematuhi formula gelombang, v = f
Aplikasi Gelombang Elektromagnet
Gelombang
ElektromagnetSumber Aplikasi
Sinar- gama (γ) Pereputan radioaktif • Kejuruteraan - untuk mengesan kebocoran
paip bawah tanah
• Perubatan - rawatan kanser
• Pensterilan makanan
Sinar-X Tiub Sinar X
• Perubatan
Gambar foto Sinar-X-ray organ-organ
dalaman badan, contohnya untuk melihat
keretakan tulang.
rawatan kanser
• Kejuruteraan - untuk mengesan keretakan di
dalam logam
• Semakan bagasi di lapangan terbang
50
Cahaya Tampak
• Gelombang cahaya adalah satu-satunya gelombang elektromagnet yang kita dapat lihat.
• Cahaya boleh dilihat sebagai warna-warna pelangi.
• Setiap warna mempunyai panjang gelombang yang berbeza.
• Merah mempunyai panjang gelombang yang paling tinggi dan ungu yang paling rendah.
• Apabila semua gelombang ini yang dilihat bersama-sama, cahaya putih terhasil.
• Apabila cahaya putih bersinar melalui prisma, cahaya putih berpecah menjadi tujuh warna
spektrum cahaya yang boleh dilihat.
• Merah, jingga, kuning, hijau, biru, indigo dan ungu.
Gelombang
ElektromagnetSumber Aplikasi
Sinar ultraungu Matahari, tiub
nyahcas wap
merkuri, jasad yang
panas
• Merangsang pembentukan vitamin D
• Mengesan wang palsu
• Lampu neon
• Pensterilan peralatan pembedahan
Cahaya Tampak Api, lampu,
matahari
• Komunikasi visual
• Fotografi
• Fotosintesis
Inframerah Objek panas seperti
api, tubuh manusia,
matahari
• Pengimejan terma dan fisioterapi
• Teropong inframerah untuk penglihatan waktu
malam. Radiasi IR yang dipancarkan oleh
sesuatu yang hidup boleh dikesan.
• Alat kawalan jauh untuk TV / VCR
Gelombang mikro Pemancar radar,
ketuhar gelombang
mikro
• Sistem komunikasi dengan satelit
• Digunakan dalam sistem radar
• Memasak
• Perkhidmatan telefon bimbit
Gelombang radio Litar pengayun
elektrik dalam aerial
• Untuk siaran dan komunikasi tanpa wayar
• Gelombang radio UHF - televisyen dan
telefon bimbit
• Gelombang radio VHF – radio FM tempatan
dan komunikasi tanpa wayar yang digunakan
oleh pihak polis
51
Kesan buruk pendedahan berlebihan kepada komponen tertentu spektrum elektromagnet
Gelombang Radio Tiada bukti berbahaya
Gelombang Micro 1. Pemanasan dalaman tisu badan apabila memasuki badan kita.
2. Pendedahan yang lama kepada telefon bimbit boleh menyebabkan
tumor otak dan komplikasi telinga kanak-kanak.
Gelombang Inframerah 1. Melecurkan kulit
Cahaya Tampak Tiada bukti berbahaya
Ultraungu 1. Merosakkan cel pada permukaan (termasuk kanser kulit) dan
keradangan mata
Sinar-X 1. Kerosakan sel-sel.
2. Kanser, mutasi
3. Sel-sel bermutasi boleh menyebabkan pertumbuhan abnormal sel
kanser.
4. Ibu mengandung yang terdedah kepada sinar-X dan radiasi terlalu
kerap boleh menyebabkan abnormal pada bayi yang bakal
dilahirkan.
Sinar Gamma
52
.
Jika anda berfikir bahawa sains adalah pasti,
itu hanyalah satu kesilapan di pihak anda.“
Richard P. Feynman (1918 - 1988)
”