Gelombang

Gelombang memindahkan tenaga tanpa memindahkan jirim.

• Gelombang melintang — getaran berserenjang dengan arah rambatan (cahaya, gelombang air).
• Gelombang membujur — getaran selari dengan arah rambatan (bunyi).
• Hubungan asas: v = fλ, dengan f = 1/T.

Empat sifat gelombang yang diuji dalam SPM:

• Pantulan — sudut tuju sama dengan sudut pantulan.
• Pembiasan — laju dan panjang gelombang berubah apabila melalui medium berbeza, frekuensi kekal.
• Belauan — gelombang melebar selepas melalui celah; kesan paling ketara apabila lebar celah menghampiri panjang gelombang.
• Interferens — gelombang koheren bertindih memberi interferens membina (puncak bertemu puncak) atau memusnah.

Spektrum elektromagnet disusun mengikut frekuensi menaik: gelombang radio, mikro, inframerah, cahaya nampak, ultraungu, sinar-X dan sinar gama; semuanya bergerak pada 3 × 10⁸ m s⁻¹ dalam vakum.

Resonans ialah keadaan apabila sesuatu sistem dipaksa berayun pada frekuensi yang sama dengan frekuensi aslinya, lalu sistem itu berayun dengan amplitud maksimum.

• Frekuensi asli ialah frekuensi sistem berayun secara bebas tanpa daya luar; bagi bandul ringkas, ia bergantung pada panjang bandul.
• Pelembapan ialah pengurangan amplitud ayunan secara beransur-ansur kerana sistem kehilangan tenaga, sama ada melalui geseran dalaman sistem (pelembapan dalaman) atau rintangan udara (pelembapan luaran). Frekuensi ayunan kekal tidak berubah.
• Contoh resonans — penalaan radio memilih frekuensi stesen tertentu, dan jambatan boleh bergetar kuat jika frekuensi daya luar sepadan dengan frekuensi aslinya.

Eksperimen dwicelah Young membuktikan cahaya bersifat gelombang. Dua celah bertindak sebagai sumber koheren dan menghasilkan jalur cerah (interferens membina) dan jalur gelap (interferens memusnah) yang berselang-seli pada skrin:

• Jarak antara dua jalur cerah berturutan ialah x = λD/a, dengan a jarak antara dua celah dan D jarak celah ke skrin.
• Menambah D atau λ menjarakkan jalur; menambah a merapatkan jalur.

Gelombang bunyi ialah gelombang membujur yang memerlukan medium untuk merambat. Kenyaringan bergantung pada amplitud, manakala kelangsingan bergantung pada frekuensi. Pantulan bunyi (gema) digunakan dalam sonar dan pengimejan ultrabunyi untuk mengukur jarak, dengan 2d = vt.

• Frekuensi berubah semasa pembiasan — salah. Frekuensi ditentukan oleh sumber dan kekal; yang berubah ialah laju dan panjang gelombang.
• Lupa membahagi dua dalam soalan gema — masa yang diberi ialah masa pergi dan balik.
• Makna x dalam x = λD/a — x ialah jarak antara dua jalur cerah (atau dua jalur gelap) berturutan. Jika diberi jarak merentasi beberapa jalur, bahagikan dengan bilangan ruang di antaranya. Tukar nm dan mm kepada m.
• Belauan tidak mengubah panjang gelombang, frekuensi atau laju; yang berubah ialah arah rambatan, dan amplitud berkurang kerana tenaga tersebar.