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)

”