Interferensi dan difraksi

Headphone peredam bising menghasilkan bunyi kedua yang berlawanan tepat dengan bising, sehingga perpaduan keduanya hampir hening.

Penjumlahan gelombang

Dua bola yang dilempar saling mendekat akan bertumbukan dan memantul. Dua gelombang yang bertemu berbeda: keduanya saling menembus, dan saat bertumpang tindih, gangguannya dijumlahkan begitu saja. OpenStax menyebutnya superposisi. Jika dua gelombang identik tiba sefase, puncak bertemu puncak dan lembah bertemu lembah, amplitudo hasilnya menjadi dua kali lipat. Inilah interferensi konstruktif murni. Jika keduanya tiba dengan fase tepat berlawanan, puncak bertemu lembah, keduanya saling meniadakan dan amplitudonya nol. Inilah interferensi destruktif murni. Biasanya, hasilnya berada di antara kedua keadaan ini dan berubah dari satu tempat ke tempat lain.

Kamu sering menjumpai interferensi tanpa menyadarinya. Stereo dapat terdengar keras di satu tempat dalam ruangan dan redup di tempat lain. Penyebabnya, bunyi dari dua pengeras suara dan pantulan dinding berpadu sebagian secara konstruktif di beberapa tempat dan sebagian secara destruktif di tempat lain. Headphone peredam bising menangkap bising yang datang lalu menghasilkan gelombang dengan puncak dan lembah terbalik. Menurut OpenStax, peniadaan sempurna hanya terjadi dalam kondisi paling sederhana, tetapi cara ini dapat mengurangi bising sebesar 30 dB atau lebih.

Dua sumber dan beda lintasan

Letakkan dua sumber berdampingan yang bergetar serempak dengan panjang gelombang sama, seperti dua jari yang mengetuk permukaan kolam bersamaan. Di setiap titik, gelombang dari kedua sumber telah menempuh jarak berbeda. Yang menentukan hasilnya adalah beda lintasan Δr. Jika Δr merupakan kelipatan bulat panjang gelombang (0, λ, 2λ, …), gelombang tiba sefase dan saling memperkuat. Jika Δr merupakan kelipatan setengah ganjil panjang gelombang (½λ, 1½λ, …), puncak bertemu lembah dan keduanya saling meniadakan. Titik-titik tenang membentuk garis melengkung yang menyebar dari antara kedua sumber, dengan jalur yang lebih bergolak di antaranya.

Young dan sifat gelombang cahaya

Menurut OpenStax, interferensi adalah ciri khas gelombang: salah satu cara membuktikan sesuatu merupakan gelombang adalah mengamati interferensinya. Untuk cahaya, hal ini dibuktikan pada 1801 oleh Thomas Young, yang melewatkan cahaya melalui dua celah sempit yang berdekatan. Setiap celah bertindak sebagai sumber. Alih-alih dua garis terang, layar menampilkan deretan pita terang dan gelap. Pita terang muncul pada arah yang memenuhi d sin θ = mλ, dengan d jarak antarcelah dan m bilangan bulat. Dalam contoh OpenStax, jarak celah 0.0100 mm dan pita terang ketiga pada 10.95° menghasilkan λ = 633 nm, cahaya merah laser helium-neon.

Difraksi: gelombang menyebar melalui celah

Saat gelombang melewati bukaan atau tepi penghalang, gelombang menyebar ke daerah di belakangnya. Gejala ini disebut difraksi. Besarnya penyebaran bergantung pada ukuran bukaan dibandingkan panjang gelombang. Celah yang jauh lebih lebar daripada panjang gelombang meneruskan gelombang sebagai berkas dengan bayangan cukup tegas di kedua sisi. Celah selebar kira-kira satu panjang gelombang membuat gelombang menyebar luas seperti kipas. Itulah sebabnya kamu dapat mendengar bunyi dari balik pintu (panjang gelombang sekitar satu meter), tetapi tidak dapat melihat ke baliknya (panjang gelombang cahaya kurang dari sepersejuta meter). OpenStax memberikan contoh radio: gelombang AM yang panjang melewati atas dan sekitar bangunan serta bukit, sedangkan penerimaan FM dan TV paling baik jika jalur pandangnya bebas.

Pelayangan bunyi

Dua bunyi dengan frekuensi sedikit berbeda bergantian menjadi sefase dan berbeda fase. Sesaat puncaknya sejajar dan bunyi terdengar keras; sesaat kemudian puncak bertemu lembah dan bunyi melemah. Hasilnya adalah satu nada dengan frekuensi rata-rata yang menguat dan melemah, suatu gejala yang disebut pelayangan. OpenStax menunjukkan bahwa frekuensi pelayangan adalah selisih kedua frekuensi: f_B = |f₁ − f₂|. Penyetem piano memanfaatkan hal ini. Jika garpu tala 256 Hz dan sebuah senar menghasilkan 2 layangan per detik, frekuensi senar adalah 254 Hz atau 258 Hz. Penyetem menyesuaikannya hingga pelayangan berhenti.