LAPORAN PRAKTIKUM

“PENGARUH WARNA CAHAYA TERHADAP LAJU FOTOSINTETIS”

SIAK SRI INDRAPURA

Disusun oleh :

Dian Anggraeni

Mona Desrianti

Harry

Riza Safitri

Venny

SMAN 1 SIAK

DINAS PENDIDIKAN KAB.SIAK

2011

TUJUAN :

Membuat grafik pengaruh cahaya terhadap banyaknya oksigen yang di hasilkan dari fotosintesis

ALAT DAN BAHAN :

1. 6 buah gelas beker

2. 6 buah corong gelas

3. 6 buah tabung reaksi

4. Potongan kawat jika diperlukan

5. Air yang jernih

6. Plastik berwarna merah, hijau, ungu

7. Tumbuhan air Hydrilla Verticillata

LANGKAH KERJA :

1. Susunlah alat dan bahan sesuai tempatnya. Setelah itu masukkan air kedalam gelas beker yang telah berisi tumbuhan Hydrilla pada corong gelas. Tabung reaksi harus terisi air yang penuh dan tidak ada gelembung udara didalamnya

2. Setelah itu 3 gelas beker dilapisi dengan plastik warna

3. Dapat menggunakan isolatip atau karet gelang agar tidak terlepas dari gelas beker

4. Letakkan semua percobaan di bawah terik matahari

5. Amati laju fotosintesi dan gunakan petunjuk (indikator) keluarnya gelembung oksigen yang tertampung di tabung teaksi terbalik. Jika gelembung oksigen banyak, berarti laju fotosintesis tinggi

6. Setelah 30 menit, hitunglah gelembung yang terbentuk dari 5 menit terakhir di setiap gelas beker

HASIL PENGAMATAN :

A. Tabel Hasil Pengamatan

Perangkat	Banyak Gelembung Udara (O2)	Keterangan
1	30 Gelembung	Menggunakan air biasa
2	5 Gelembung	Menggunakan plastik merah
3	53 Gelembung	Menggunakan plastik hijau
4	100 Gelembung	Menggunakan plastik ungu
5	60 Gelembung	Menggunakan es batu menjadi 15
6	75 Gelembung	Menggunakan air panas menjadi 20

Analisa Data :

Bahan yang digunakan dalam pratikum ini adalah tumbuhan Hydrilla verticilla yang sudah di ukur setinggi 10 cm dan sebanyak 5 batang dalam satu gelas beker. Dalam pratikum ini tingkat keberhasilan yang didapat adalah 100%. Eksplan yang di letakkan tidak ada yang mati.

Saat Eksplan telah di letakkan di bawah matahari selama 30 menit, kami mendapati perbedaan volume oksigen yang dihasilkan oleh setiap gelas beker.

Eksplan 1 yang tidak dilapisi oleh plastik berwarna dan menggunakan air biasa menghasilkan berkisar 30 gelembung selama 5 menit.

Eksplan 2 yang dilapisi oleh plastik berwarna merah dan menggunakan air biasa menghasilkan berkisar 5 gelembung selama 5 menit

Eksplan 3 yang dilapisi oleh plastik berwarna hijau dan menggunakan air biasa menghasilkan berkisar 53 gelembung selama 5 menit

Eksplan 4 yang dilapisi oleh plastik berwarna ungu dan menggunakan air biasa menghasilkan berkisar 100 gelembung selama 5 menit

Eksplan 5 yang tidak dilapisi oleh plastik dan menggunakan larutan es batu menghasilkan berkisar 15 gelembung selama 5 menit

Eksplan 6 yang tidak dilapisi oleh plastik dan menggunakan air panas menghasilkan 20 gelembung selama 5 menit.

Dengan demikian berdasarkan tabel pengamatan diatas eksplan yang dilapisi oleh plastik ungu lebih banyak menghasilkan gelembung oksigen dibandingkan dengan eksplan lainnya. Karena warna-warna cahaya yang menggunakan plastik transparan merupakan spectrum warna. Spektrum warna terjadi dari gelombang electromagnet yang memiliki panjang gelombang yang besar dan frekuensi yang kecil, sehingga gelombang electromagnet di udara merambat dengan laju yang sama dan menghasilkan warna-warna yang berbeda-beda.
Pada percobaan diatas spectrum warna yang digunakan adalah sinar tampak (merah hijau ungu). Cahaya yang nampak mempunyai bagian kecil yang disebut spektrum elektromagnetik. Panjang gelombang cahaya biasa diukur dengan satuan nanometer (nm). Sinar yang bisa dilihat oleh mata manusia hanya di kisaran 380-700 nm. Sinar dengan gelombang lebih pendek disebut ultraviolet (UV) yang mempunyai panjang 300-350 nm, sedangkan gelombang yang lebih panjang disebut infra merah dengan panjang 700-750 nm.

Gelombang cahaya yang pendek <400 nm (biru-ultraviolet) akan cepat terserap oleh pigmen klorofil untuk melakukan fotosintesis. Pada Hydrilla verticillata cahaya biru-ultraviolet digunakan lebih banyak dari pada cahaya merah karena lebih mudah didapatkannya, lebih kuat di cahaya matahari dan lebih mudah melewati air. Spektrum merah tidak digunakan pada proses fotosintesis karena spectrum merah sangat sensitive. Oleh karena itulah eksplan yang dilapisi oleh plastik berwarna merah paling sedikit menghasilkan oksigen.

Dalam reaksi fotosintesis akan lebih baik menggunakan cahaya biru-ultraviolet, maka kerja system pada reaksi terang (membutuhkan cahaya) akan maksimum dan menghasilkan glukosa yang lebih dari cukup dan melepaskan udara (oksigen) yang lebih dari cukup pula. Akan lebih banyak hasil udara yang dihasilkan pada yang membuat tumbuhan semakin produktif. Pada daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi.

Kedua fotosistem yang terdapat pada tumbuhan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat. lalu, Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen. Oksigen inilah yang berupa gelembung gas.

Jadi dari hasil penelitian diatas terbukti bahwa Hydrilla verticillata yang menggunakan plastik transparan berwarna ungu menghasilkan banyak gelembung gas. Dan ketika lingkungan eksplan mencapai titik suhu optimum, maka laju fotosintetisnya akan semakin bertambah. Karena pengaruh intensitas cahaya dan suhu ini sesuai dengan pernyataan Salisbury (1995) bahwa laju fotosintesis berbagai spesies tumbuhan berbeda dan dipengaruhi oleh adanya keragaman cahaya, suhu, tahap pertumbuhan, ketersediaan CO2 dan ketersediaan air, tapi tiap spesies menunjukkan perbedaan yang besar pada kondisi khusus yang optimum. Laju fotosintesis ditingkatkan tidak hanya oleh naiknya tingkat radiasi, tapi juga oleh konsentrasi CO2 yang lebih tinggi, khususnya bila stomata tertutup sebagian karena kekeringan. Fenomena intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis disebut reaksi fotokimia dan fenomena suhu mempengaruhi laju fotosintesis dikenal dengan reaksi enzimatik. Pada reaksi enzimatik yang bekerja adalah enzim dan kerja dari enzim tersebut dipengaruhi oleh suhu. Pada suhu yang optimum produksi O₂ (30°C) hasilnya jauh lebih banyak dari pada suhu 20°C. Reaksi cahaya (fotokimia), dapat berlangsung apabila ada cahaya dalam proses fotosintesis , sehingga jarak cahaya akan mempengaruhi tinggi rendahnya intensitas cahaya. Semakin jauh, sumber cahaya (intensitas cahaya semakin rendah) O₂ yang dihasilkan semakin sedikit, begitu pula sebaliknya. Semakin dekat dengan sumber cahaya (intensitas cahaya semakin tinggi) dan O₂.

B. Grafik Hasil Pengamatan

Keterangan grafik :

· Eksplan yang menggunakan air biasa dan tidak dilapisi plastik berwarna menghasilkan 30 gelembung selama 5 menit

· Eksplan yang menggunakan air biasa dan dilapisi oleh plastik merah menghasilkan 5 gelembung selama 5 menit

· Eksplan yang menggunakan air biasa dan dilapisi oleh plastik hijau menghasilkan 53 gelembung selama 5 menit

· Eksplan yang menggunakan air biasa dan dilapisi oleh plastik ungu menghasilkan 100 gelembung selama 5 menit

KESIMPULAN

Kesimpulan

· Proses fotosintesis menghasilkan oksigen

· Cahaya yang ditangkap oleh klorofil sangat mempengaruhi laju fotosintesis

· Cahaya berwarna ungu dapat menghasilkan gelembung oksigen lebih banyak karena cahaya ungu adalah gelombang cahaya yang pendek, sehingga akan cepat terserap oleh pigmen klorofil

· Cahaya berwarna merah sangat sedikit menghasilkan gelembung oksigen karena cahaya merah adalah gelombang cahaya yang panjang sehingga akan lebih lambat terserap pigmen klorofil

· Suhu lingkungan tempat tumbuhan hidup sangat mempengaruhi laju fotosintesis, yaitu jika suhu lingkungan tumbuhan mendekati atau sama dengan titik suhu optimumnya maka laju fotosintesis akan semakin cepat.

DNA

DNA adalah asam nukleat yang mengandung materi genetik dan berfungsi untuk mengatur perkembangan biologis seluruh bentuk kehidupan secara seluler. DNA terdapat pada nukleus, mitokondria dan kloroplas. Perbedaan di antara ketiganya adalah: DNA nukleus berbentuk linear dan berasosiasi sangat erat dengan protein histon, sedangkan DNA mitokondria dan kloroplas berbentuk sirkular dan tidak berasosiasi dengan protein histon. Selain itu, DNA mitokondria dan kloroplas memiliki ciri khas, yaitu hanya mewariskan sifat-sifat yang berasal dari garis ibu. Hal ini sangat berbeda dengan DNA nukleus yang memiliki pola pewarisan sifat dari kedua orang tua. Dilihat dari organismenya, struktur DNA prokariot berbeda dengan struktur DNA eukariot. DNA prokariot tidak memiliki protein histon dan berbentuk sirkular, sedangkan DNA eukariot berbentuk linear dan memiliki protein histon (Klug & Cummings 1994: 315--316; Raven & Johnson 2002: 94).

DNA memiliki struktur pilinan utas ganda yang antiparalel dengan komponen-komponennya, yaitu gula pentosa (deoksiribosa), gugus fosfat, dan pasangan basa. Pasangan basa pada DNA terdiri atas dua macam, yaitu basa purin dan pirimidin. 'Basa purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G) yang memiliki struktur cincin-ganda, sedangkan basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T) yang memiliki struktur cincin-tunggal. Ketika Guanin berikatan dengan Sitosin, maka akan terbentuk tiga ikatan hidrogen, sedangkan ketika Adenin berikatan dengan Timin maka hanya akan terbentuk dua ikatan hidrogen. Satu komponen pembangun (building block) DNA terdiri atas satu gula pentosa, satu gugus fosfat dan satu pasang basa yang disebut nukleotida (Lewis 2003: 176--178).

Sebuah sel memiliki DNA yang merupakan materi genetik dan bersifat herediter pada seluruh sistem kehidupan. Genom adalah set lengkap materi genetik (DNA) yang dimiliki suatu organisme dan terorganisasi menjadi kromosom. (Human Genome Project 2005: 1)

• DNA juga dapat diisolasi, baik pada manusia maupun pada tumbuhan. DNA manusia dapat diisolasi melalui darah. Darah manusia terdiri atas plasma darah, globulus lemak, substansi kimia (karbohidrat, protein dan hormon), dan gas (oksigen, nitrogen dan karbon dioksida). Plasma darah terdiri atas eritrosit (sel darah merah), leukosit (sel darah putih) dan trombosit (platelet). Komponen darah yang diisolasi yaitu sel darah putih. Sel darah putih dijadikan pilihan karena memiliki nukleus, di mana terdapat DNA di dalamnya. DNA pada tumbuhan juga dapat diisolasi, contohnya pada tumbuhan bawang merah (Allium cepa) dan pada pisang (Musa sp.) (Kimball 2005: 8; Kent & Carr 2001: 317).

• Isolasi DNA memiliki beberapa tahapan, yaitu:

o 1. Isolasi jaringan

o 2. Dinding dan membran sel dilisiskan

o 3. Diekstraksi dalam larutan

o 4. Dipurifikasi

o 5. Dipresipitasi

Prinsip-prinsip dalam melakukan isolasi DNA ada 2, yaitu sentrifugasi dan presipitasi. Prinsip utama sentrifugasi adalah memisahkan substansi berdasarkan berat jenis molekul dengan cara memberikan gaya sentrifugal sehingga substansi yang lebih berat akan berada di dasar, sedangkan substansi yang lebih ringan akan terletak di atas. Teknik sentrifugasi tersebut dilakukan di dalam sebuah mesin yang bernama mesin sentrifugasi dengan kecepatan yang bervariasi, contohnya 2500 rpm (rotation per minute) atau 3000 rpm (Kimball 2005: 4; Lewiston 2002:1--3; LPCH 2005: 2).

Ada 5 tahap untuk melakukan isolasi DNA, yaitu: isolasi jaringan, pelisisan dinding dan membran sel, pengekstraksian dalam larutan, purifikasi, dan presipitasi.

Tahap pertama yang dilakukan yaitu mengisolasi jaringan yang ingin digunakan, yaitu darah.

Tahap selanjutnya yaitu melisiskan dinding dan membran sel dengan larutan pelisis sel darah merah. Setelah dilakukan inkubasi, darah yang telah bercampur dengan pelisis sel darah merah tersebut lalu disentrifugasi selama 10 menit dengan kecepatan 2500 rpm. Selanjutnya supernatan yang terbentuk dibuang dan kemudian dilakukan ekstraksi di dalam larutan. Hal tersebut bertujuan agar didapat ekstrak nukleus sel darah putih.

Tahap berikutnya adalah purifikasi. Tahap ini bertujuan untuk membersihkan sel darah putih dari zat-zat lainnya, dan tahap terakhir, yaitu presipitasi bertujuan untuk mengendapkan protein histon, sehingga untai-untai DNA tidak lagi menggulung (coiling) dan berikatan dengan protein histon, yang menyebabkan DNA menjadi terlihat (Kimball 2005: 4; Lewiston 2002:1--3; LPCH 2005: 2).

Tahap isolasi jaringan; untuk mengisolasi jaringan sel darah putih, maka darah yang masih memiliki komponen-komponen lengkap perlu dipisahkan satu dengan lainnya sehingga yang tersisa hanya sel darah putih. Karena itu ke dalam tabung yang berisi darah diberikan larutan pelisis sel darah merah yang merupakan larutan hipotonis. Karena larutan tersebut hipotonis, maka akan terjadi hemolisis. Larutan pelisis sel darah merah terdiri atas EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid) yang akan membentuk kompleks (chelate) dengan ion logam, seperti Mg2+ yang merupakan kofaktor DNAse. Selanjutnya tabung dibolak-balik denan gerakan memutar yang membentuk angka 8 agar larutan dapat menyatu dengan sempurna selama 10 menit. Darah yang telah bercampur dengan pelisis sel darah merah tersebut lalu disentrifugasi selama 10 menit dengan kecepatan 2500 rpm. Selanjutnya supernatan yang terbentuk dibuang. Untuk melisiskan membran sel dan membran nukleus sel darah putih yang terisolasi tadi, diberikan larutan pelisis sel darah putih yang terdiri atas EDTA dan SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) yang berfungsi untuk merusak lipid pada membran sel sehingga leukosit hancur (Rybicki & Purves 2005: 1; Harley 2005: 410).

Tahap selanjutnya yaitu purifikasi. Purifikasi bertujuan untuk membersihkan sel darah putih dari zat-zat lainnya; Ke dalam larutan tadi kemudian diberikan RNAse dan diinkubasi selama 15 menit pada suhu 37°C. Hal tersebut bertujuan untuk mengoptimalkan kerja enzim yang sangat dipengaruhi oleh temperatur. Tahap berikutnya yaitu presipitasi; Tahap presipitasi dilakukan dengan cara meneteskan larutan presipitasi protein dan kemudian divortex yang bertujuan untuk menghomogenkan larutan. Larutan presipitasi protein terdiri atas amonium asetat yang jika berikatan dengan protein mengakibatkan terbentuknya senyawa baru yang memiliki kelarutan yang lebih rendah, sehingga menyebabkan protein mengendap. Larutan tersebut kemudian disentrifugasi kembali selama 15 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Supernatan yang berisi DNA kemudian dituangkan ke dalam tabung berisi isopropanol dingin dan tabung dibolak-balik kembali dengan gerakan angka 8. Pemberian isopropanol bertujuan untuk visualisasi DNA. Selanjutnya tabung disentrifugasi kembali selama 5 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Hasil dari sentrifugasi adalah terdapatnya pelet DNA pada dasar tabung yang kemudian ditambahkan etanol 70% dan dibolak-balik kembali. Pemberian etanol bertujuan untuk membersihkan DNA dari pengotor-pengotornya. Setelah tercampur, tabung kemudian disentrifugasi kembali selama 5 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Hasil akhirnya adalah DNA yang berada pada tepi dasar tabung. Langkah akhirnya adalah dengan pemberian Tris-EDTA yang bertujuan untuk melarutkan kembali DNA untuk dipreservasi (Harley 2005: 409--410; Lewiston 2002: 1--2).

Isolasi DNA genom buah pisang memiliki prinsip yang sama dengan isolasi DNA sel darah putih. Langkah pertama adalah dengan memasukkan buah pisang ke dalam blender dan blender selama 5 menit. Hasil blender kemudian ditambahkan air dengan perbandingan 1:1 dan garam lalu diaduk selama 15 menit. Garam memiliki fungsi yang sama dengan SDS pada isolasi DNA genom sel darah putih, yaitu untuk memberikan kondisi ionik, sehingga reaksi berjalan lebih stabil. Campuran tersebut kemudian disaring dengan corong dan ditambahkan isopropanol yang berfungsi untuk memvisualisasikan DNA dan menetralkan (desalted) sebab isopropanol tidak memiliki muatan, sedangkan DNA bermuatan negatif (-). Kemudian tabung dibolak-balik untuk mendapatkan DNA. Akan tetapi, setelah diberikan Tris-EDTA, yang didapat oleh praktikan hanyalah pengotor yang tidak larut di dalamnya. Hal ini dapat terjadi karena kurang teliti dalam mengerjakan proses isolasi tersebut (Harley 2005: 410).

Gejala Gelombang

A. Fenomena Gelombang

Gejala mengenai gerak gelombang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Kkamu tentu mengenal gelombang yang dihasilkan oleh sebuah benda yang dijatuhkan ke dalam air, sebab hal itu mudah diamati. Gelombang tidak lain adalah getaran yang merambat atau menjalar ke suatu tempat dalam suatu ruang. Di dalam perambatannya ada gelombang yang memerlukan medium perantara, misalnya gelombang air, gelombang bunyi. Tetapi ada juga yang tidak memerlukan medium perantara, misalnya gelombang cahaya dan gelombang elektromagnet.

Karena sifat kelentingan dari medium maka gangguan keseimbangan ini dirambatkan ke titik lainnya. Jadi gelombang adalah usikan yang merambat dan gelombang yang bergerak akan merambatkan energi. Sedangkan alat yang dapat menghasilkan getaran dinamakan vibrator atau oscilator.

Vibrator yang terjadi karena getaran mekanik, menghasilkan getaran merambat yang disebut gelombang mekanik. Vibrator yang terjadi karena osilasi (getaran) medan listrik magnet (elektromagnetik) menghasilkan gelombang elektromagnetik. Karena gelombang terjadi akibat osilasi, maka parameter–parameter yang terjadi pada osilasi juga dijumpai pada gelombang, misalnya frekuensi (f), perioda (T) dan simpangan dari titik setimbang (y). Parameter lain yang terdapat pada gelombang adalah panjang gelombang (l) dan cepat rambat gelombang (v). Beragam bentuk gelombang tergantung pada jenis gangguan yang ditimbulkan oleh sumber gelombang dan bahan atau medium tempat gelombang tersebut merambat.

Berdasarkan arah rambat gelombang, gelombang digolongkan menjadi dua.

a. Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya searah dengan arah rambatnya.

Gambar 2. Gelombang Longitudinal

b. Gelombang Transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus arah rambatnya.

Gambar 3. Gelombang Transversal

Berdasarkan cara rambat dan medium yang dilalui, gelombang dikelompokkan menjadi dua.

a. Gelombang Mekanik

Dimana yang dirambatkan adalah gelombang mekanik dan untuk perambatannya memerlukan medium.

b. Gelombang Elektromagnetik

Dimana yang dirambatkan adalah medan listrik magnet, dan tidak memerlukan medium.

Gambar 4. Gelombang Elektromagnetik

Gambar 3 menggambarkan gelombang elektromagnetik, yang merupakan kombinasi antara gelombang medan listrik (E) yang arahnya sejajar sumbu Y dan gelombang medan magnet (B) yang arahnya sejajar sumbu Z. Sedangkan arah perambatannya ke arah sumbu X positif.

Berdasarkan amplitudonya gelombang digolongkan menjadi dua.

a. Gelombang Berjalan

Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudonya tetap pada titik yang dilewatinya.

b. Gelombang Stasioner

Gelombang stasioner adalah gelombang yang amplitudonya tidak tetap pada titik yang dilewatinya, yang terbentuk dari interferensi dua buah gelombang datang dan pantul yang masing-masing memiliki frekuensi dan amplitudo sama tetapi fasenya berlawanan.

Sifat-sifat umum gelombang , antara lain :

a. Dapat Dipantulkan (Refleksi)

Pada proses pemantulan gelombang berlaku:

•	· gelombang datang d, garis normal N dan gelombang pantul p terletak pada satu bidang datar ·sudut datang (i) = sudut pantul (r)

b. Dapat Dibiaskan (Refraksi)

Di dalam pembiasan gelombang akan berlaku Hukum Snellius:

· gelombang datang dari medium kurang rapat (n1) menuju medium lebih rapat (n2) akan dibiaskan mendekati garis normal, begitu juga sebaliknya. · karena v = f . l dan f adalah konstan pada saat gelombang melalui bidang batas n1-n2

c. Dapat Dipadukan (Interferensi)

Interferensi adalah perpaduan antara dua buah gelombang atau lebih pada suatu tempat pada saat yang bersamaan. Interferensi dapat terjadi bila gelombang melalui selaput tipis atau celah ganda maupun kisi-kisi.

d. Dapat Dilenturkan (Difraksi)

Lenturan gelombang dapat terjadi jika gelombang gelombang sampai pada suatu

penghalang yang berupa celah sempit. Jadi, jika gelombang melewati celah sempit atau penghalang maka titik titik pada celah yang sempit itu akan menjadi sumber gelombang yang baru dan meneruskan gelombang itu ke segala arah.

e. Dapat Diserap Arah Getarnya (Polarisasi)

Pengertian polarisasi hanya untuk gelombang transversal. Polarisasi berkaitan dengan arah getar gelombang medan magnet dan medan listriknya.Cahaya alam (cahaya tampak) termasuk gelombang transversal, dan merupakan gelombang yang dapat terpolarisasi.

Beberapa jenis bahan dapat mempolarisasikan cahaya dinamakan polarisator.

Gelombang yang dapat melewati polarisator dapatditransmisikan dan gelombang yang tidak dapat melewati polarisator tidak ditransmisikan.

2. Gelombang Mekanik

Untuk memudahkan dalam pemahaman gelombang akan dibahas dengan contoh gelombang mekanik yang merambat pada suatu medium tali. Dalam perambatannya gelombang mekanik selalu memerlukan medium perantara.

Ada empat besaran dasar dari gelombang, yaitu : periode ( T ), frekuensi ( f ), frekuensi sudut (w), bilangan gelombang (k), panjang gelombang ( l ), dan cepat rambat gelombang ( v ).

Hubungannya:

v = l . f atau l = v . T

k = 2p / l atau k = w / v

Jika suatu peristiwa mekanis / gangguan terjadi pada suatu titik dari suatu substansi yang kemudian menjalar ke seluruh bagian hingga terjadi perulangan yang sama pada titik lain dari substansi itu, maka peristiwa ini adalah peristiwa gerak gelombang mekanik.

1. Gelombang Berjalan

Persamaan gelombang dapat diturunkan dengan asumsi getaran merambat dimana sumber getar melakukan gerak harmonis dengan persamaan

y = A sin wt

Di tempat lain yang berjarak x dari sumber getar akan terjadi getaran dengan persamaan yang hampir sama, hanya berbeda dalam hal waktu getar di titik tersebut. Sehingga dapat dituliskan persamaan sebagai :

y = A sin w(t – x/v)

Dengan memperhatikan berbagai persamaan yang telah ada di atas dapat dituliskan bentuk umum persamaan gelombang sebagai berikut :

y = A sin (±wt ± k.x)

(dua tanda yang berlawanan mengindikasikan gelombang merambat ke kanan, dan bila dua tanda tersebut sama mengindikasikaan gelombang merambat ke kiri )

Persamaan tersebut dapat diartikan bahwa di sepanjang tali selalu terjadi getaran dengan besar simpangan bergantung pada waktu (t) dan posisi (x). Dengan memilih nilai x tertentu (konstan) berarti kita mengamati getaran harmonis di titik itu, karena persamaan gelombang berubah menjadi persamaan getaran harmonis. Di sisi lain bila dipilih nilai t tertentu (konstan) itu berarti seolah – olah sedang mengambil gambar gelombang itu sesaat (memotret)

Secara lengkap bentuk persamaan garis sinusioda dinyatakan :

y = A sin { k ( x – v.t ) - j_o }

j_o = sudut fase saat t = 0 dan x = 0

Kecepatan osilasi partikel di suatu titik yang dilalui gelombang berjalan

v = wA cos (wt – kx)

Percepatan osilasi partikel disuatu titik yang dilalui gelombang berjalan :

a = -w²A sin (wt – kx)

atau a = -w²y

Besar sudut dalam fungsi sinus disebut sudut fase. Jadi sudut fase gelombang berjalan dirumuskan :

q = wt – kx

karena q = 2 p j maka fase gelombang :

Jika dua titik berjarak X₁ dan X₂ dari titik asal getaran maka beda fase :

Dj = j₂ - j₁

2. Gelombang Stasioner

Gelombang stasioner sering disebut gelombang berdiri atau gelombang diam, atau gelombang tegak. Gelombang stasioner adalah gelombang yang terjadi sebagai akibat interferensi dua gelombang berlawanan arah dan memiliki amplitudo sama serta frekuensi sama. Gelombang stasioner terdiri atasgelombang datang dan gelombang pantul yang terus menerus berinterferensi. Gelombang stasioner dapat terjadi pada interferensi antar gelombang transversal maupun antar gelombang longitudinal. Berdasarkan titik ujung pantulnya gelombang stasioner dibagi dua :

a. Gelombang stasioner akibat pemantulan pada ujung tetap

b. Gelombang stasioner akibat pemantulan pada ujung bebas.

a. Gelombang Stasioner Akibat Pemantulan pada Ujung Terikat.

Pada ujung tetap terjadi perubahan fase ½, artinya fase gelombang datang dengan gelombang pantul berbeda, yaitu fase gelombang terpantul berubah ½. Jadi bila bukit gelombang mencapai ujung terikat, oleh ujung terikat bukit gelombang tersebut dipantulkan sebagai lembah gelombang, artinya fase gelombang terpantul berubahsetengah.

Gambar 5 menunjukkan tali dengan panjang 1 ujungnya terikat digetarkan terus menerus di titik O, dipantulkan ujung tetap hingga melalui titik N berjarak X dari titik pantul

Gelombang stasioner di titik N :

y = y₁ + y₂,

Amplitudo Gelombang stasioner : A_s = 2 A sin kx

Ada titik-titik pada posisi tertentu, yang selalu menghasilkan amplitudo maksimal, yang disebut dengan perut. Di sisi lain, ada titik–titik pada posisi tertentu, yang selalu menghasilkan amplitudo nol (seolah-olah tidak bergetar), yang sering disebut dengan istilah simpul.

Untuk gelombang stasioner akibat pemantulan pada ujung terikat, letak titik-titik perut dari ujung terikat merupakan kelipatan ganjil (2n + 1) dari seperempat panjang gelombang.

X = (2n + 1) . ¼ l

Untuk perut ke 1 ® n = 0, perut ke 2 ® n = 1 dan seterusnya.

Letak titik simpul dari ujung terikat merupakan kelipatan genap (2n) dari seperempat panjang gelombang.

X = (2n) . ¼ l

Untuk simpul ke 1 ® n = 0, simpul ke 2 ® n = 1 dan seterusnya.

b. Gelombang Stasioner Akibat Pemantulan pada Ujung Bebas.

Pemantulan ujung bebas misalnya pada ujung tali diikat dengan gelang dan dimasukkan ke dalam tongkat. Pada ujung bebas tidak ada perubahan fase, artinya gelombang datang dan gelombang pantul memiliki fase sama. Apabila bukit gelombang mencapai ujung bebas, oleh ujung bebas bukit gelombang tersebut dipantulkan tetap sebagai bukit gelombang. Jadi pada pemantulan di ujung bebas fase gelombang terpantul tidak berubah.

Pada gambar tampak gelombang datang dan gelombang pantul tidak mengalami perubahan fase. Untuk titik N dengan persamaan gelombang datang

Amplitudonya A_s = 2A cos kx

Untuk gelombang stasioner akibat pemantulan pada ujung bebas, letak titik-titik perut dari ujung bebas merupakan kelipatan genap (2n) dari seperempat panjang gelombang.

X = (2n) . ¼ l

Untuk perut ke 1 ® n = 0, perut ke 2 ® n = 1, dan seterusnya

Letak titik simpul dari ujung bebas merupakan kelipatan ganjil (2n + 1) dari seperempat panjang gelombang.

X = (2n +1 ) . ¼ l

Untuk simpul 1 à n = 0 simpul ke 2 à n = 1 dan seterusnya.