Pernahkah kalian melemparkan benda ke kolam atau danau? Apakah yang terjadi? Ketika kita melempar benda ke genangan air, kita melihat pembentukan dan perambatan beberapa lingkaran di atas permukaan air tersebut. Kejadian ini disebabkan karena sebagian energi kinetik dari jatuhnya benda ditransfer oleh air. Kemudian perambatan energi yang dihasilkan ditandai dengan meluasnya lingkaran. Pengamatan ini merupakan salah satu dari fenomena gelombang.
Menurut ilmu fisika, gelombang dapat terjadi karena adanya sumber getaran yang bergerak terus-menerus. Menurut medium perambatannya gelombang terbagi menjadi dua yaitu gelombang elektromagnetik dan gelombang mekanik. Gelombang elektromagnetik yaitu gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambatkan energi, contohnya gelombang radio dan gelombang mikro. Gelombang mekanik ialah jenis gelombang yang memerlukan medium untuk merambatkan energi yang dipindahkan, misalnya gelombang bunyi. Ini dibuktikan dengan adanya astronaut di bulan yang tidak dapat saling berbicara langsung, walaupun jarak mereka sangat dekat. Hal ini disebabkan karena di Bulan tidak ada atsmosfer (ruang hampa) sehingga tidak ada medium perambatannya.
Selain itu menurut arah rambatannya gelombang terbagi menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan longitudinal. Gelombang transversal merupakan gelombang yang rambatannya tegak lurus terhadap arah getarnya, contohnya gelombang air, gelombang tali, dan gelombang elektromagnetik. Sedangkan gelombang longitudinal adalah gelombang yang rambatannya searah dengan arah getarnya, contohnya gelombang bunyi dan gelombang pada pegas yang dihentakkan maju-mundur.
Gelombang dapat merambat melalui zat padat, zat cair, dan zat gas. Pada zat padat, contohnya alumunium, baja dan kaca, cepat rambat bunyi lebih cepat dibandingkan dengan media cair dan gas. Dalam perambatan di udara cepat rambat bunyi bergantung pada jenis partikel yang membentuk udara tersebut. Contoh gelombang bunyi merambat melalui udara adalah pada saat lonceng dipukul, kita mendengar bunyinya. Kemudian gelombang bisa merambat melalui zat cair. Benda cair merupakan media paling lemah dalam menghasilkan bunyi, contohnya kita dapat mendengar suara kecipak air saat sedang berenang.
Apakah kalian pernah berpikir kenapa saat berbicara di alam terbuka, suaramu bisa terdengar sampai jauh? Apalagi kalau berada di dalam gua, suara kalian bisa terdengar berulang seperti ada yang menirukan. Hal tersebut bisa terjadi karena adanya karakteristik dari gelombang bunyi. Gelombang bunyi dihasilkan dari getaran sumber bunyi yang dirambatkan melalui suatu medium dari satu tempat ke tempat lain. Nah, bedasarkan frekuensinya gelombang bunyi terbagi menjadi tiga yaitu audiosonik, infrasonik dan ultrasonik. Audiosonik yaitu bunyi yang dapat manusia dengar dengan frekuensi antara 20-20.000 Hz. Kemudian infrasonik adalah bunyi yang memiliki frekuensi lemah (< 20 Hz). Adapun hewan-hewan yang mampu mendengar bunyi ini yaitu jangkrik, burung, dan anjing. Selanjutnya ada ultrasonik, bunyi ini memiliki frekuensi yang sangat besar (>20.000 Hz). Manusia tidak bisa mendengar bunyi ini, hanya hewan-hewan tertentu yang dapat mendengar bunyi ini seperti lumba-lumba dan kelelawar. Hewan-hewan ini menggunakkan gelombang bunyi untuk berkomunikasi dengan spesiesnya dan melakukan ekolokasi ketika sedang berada di tempat gelap. Ekolokasi adalah proses mengenali lingkungan di sekitar dirinya ketika sedang berada di tempat gelap dengan mengeluarkan bunyi ultrasonik.
Gelombang memiliki lima gejala, yaitu refleksi, refraksi, difraksi, interferensi, dan dispersi. Apakah kalian pernah mendengar suara gemuruh yang terjadi pada malam dan siang hari? Ini merupakan peristiwa refraksi yang sering terjadi di kehidupan kita sehari-hari. Hal ini disebabkan lapisan udara bagian bawah lebih rapat daripada bagian atas. Sehingga suara petir pada lapisan udara dibiaskan mendekati permukaan tanah di bawahnya.
Pernahkah kalian berpikir mengapa suara di dalam bioskop tak terdengar sampai luar? Ini berkaitan dengan peristiwa refleksi (pemantulan). Dalam kehidupan sehari-hari, kita mungkin tahu istilah gaung atau kerdam. Gaung disebabkan oleh bunyi pantul yang datangnya hanya sebagian secara bersamaan dengan bunyi asli. Sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas. Untuk menghindari terjadinya gaung pada dinding bioskop, biasanya dinding bioskop dilapisi bahan yang dapat meredam bunyi (bahan akustik). Contoh bahan akustik yaitu kain wol, kapas, karton, papan karton, gabus, dan karet busa.
Dalam materi gelombang terdapat istilah resonansi. Resonansi dapat diartikan sebagai peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat adanya getaran benda lain yang frekuensinya sama dengan frekuensi alamiah benda yang ikut bergetar. Menurut pengalaman saya saat sedang karantina tahfidz di Wanayasa, yang mana posisi Kampus 5 ini berada di bawah jalan, setiap kali kendaraan bermuatan besar lewat pasti lantai aula Kampus 5 ikut bergetar. Nah ini adalah salah satu efek dari resonansi tersebut.
Sekarang kalian pasti sudah lebih paham mengenai gelombang bunyi ini, namun apakah kalian tidak penasaran seperti apa gelombang ini? Nah, jika kalian penasaran dengan gelombang bunyi, kalian bisa “melihatnya” dengan menggunakan alat khusus bernama osiloskop. Benda ini dilengkapi dengan sebuah mikrofon. Osiloskop ini dapat mengetahui frekuensi sinyal yang belum diketahui bila salah satu dari dua sinyal yang masuk ke osiloskop telah diketahui frekuensinya. Selain itu, osiloskop berfungsi untuk mengidentifikasi noise dan distorsi yang muncul pada rangkaian elektronika dan mengukur besar tegangan listrik terhadap waktu.
Sejak zaman dahulu, sudah banyak teknologi yang memanfaatkan gelombang bunyi, salah satunya ialah ultrasonografi (USG). Alat ini biasa digunakan di bidang kedokteran untuk mendiagnosis dan pengobatan penyakit dalam, sering juga digunakan untuk melihat janin yang ada di dalam rahim ibunya. Ini terjadi karena frekuensi yang dimiliki gelombang ultrasonik sangat tinggi, sehingga dapat menembus tubuh manusia. Probe yang digunakkan berfungsi untuk menampilkan gambar sebuah janin pada layar monitor, dengan menggerak-gerakkan probe di sekitar kulit ibu. Salah satu kelebihan dari ultrasonik ini ialah jauh lebih aman daripada sinar-x yang dikenal dapat merusak sel karena ionisasi.
Tidak hanya USG, manfaat dari gelombang bunyi lainnya yaitu pembersih ultrasonik. Salah satu contohnya yaitu mesin pencuci piring. Air dan detergen digetarkan oleh penggetar ultrasonik dan partikel-partikelnya mampu menggosok piring yang kotor dan membersihkannya. Selain itu gelombang juga digunakkan untuk mengukur kedalaman laut atau biasa disebut dengan sound navigation and ranging (SONAR). Cara kerja dari SONAR ini dengan memancarkan gelombang bunyi ke dalam laut dan mendeteksi sinyal pantulan gelombang bunyi tersebut di bawah laut.
