NOTA FIZIK TINGKATAN 4 BAB 5

Nota Fizik Tingkatan 4 Bab 5: Gelombang

Nota Fizik Tingkatan 4 Bab 5: Gelombang
Nota Interaktif: Gelombang (Fizik Tingkatan 4)
Tingkatan 4 • Bab 5

Gelombang

Menelusuri sifat ayunan, fenomena pembiasan cahaya, corak interferens bunyi, dan penjelajahan Spektrum Elektromagnet di sekeliling kita.

Anatomi & Profil Gelombang

Gelombang Melintang

Zarah medium bergetar pada arah yang berserenjang (90°) dengan arah perambatan gelombang.

Terdiri daripada: Puncak dan Lembangan.
Contoh: Gelombang air, gelombang elektromagnet.

Gelombang Membujur

Zarah medium bergetar pada arah yang selari dengan arah perambatan gelombang.

Terdiri daripada: Mampatan dan Regangan.
Contoh: Gelombang bunyi.

Persamaan Laju Gelombang

Digunakan untuk menghitung kelajuan rambatan suatu gelombang.

$$ v = f \lambda $$
v = Laju (m s⁻¹) f = Frekuensi (Hz) λ = Panjang gelombang (m)

Pelembapan & Resonans

Pelembapan (Damping)

Pengurangan amplitud suatu sistem ayunan akibat kehilangan tenaga (geseran udara, geseran dalaman).

*Frekuensi tetap tidak berubah, hanya amplitud berkurang.

Resonans (Resonance)

Sistem dipaksa berayun pada frekuensi aslinya. Sistem akan berayun dengan amplitud maksimum.

Pantulan & Pembiasan

5.3 Pantulan Gelombang

Berlaku apabila gelombang melanggar satu pemantul dan berpatah balik.

Hukum Pantulan

$$ \theta_i = \theta_r $$

Sudut tuju ($i$) = Sudut pantulan ($r$)

Panjang gelombang ($\lambda$): Tidak berubah

Frekuensi ($f$): Tidak berubah

Laju ($v$): Tidak berubah

Arah perambatan: Berubah

5.4 Pembiasan Gelombang

Perubahan arah perambatan gelombang yang disebabkan oleh perubahan laju apabila merambat dari satu medium ke medium yang lain.

Ciri-ciri Kawasan Air Dalam Kawasan Air Cetek
Laju ($v$) Tinggi (Laju) Rendah (Perlahan)
Panjang gelombang ($\lambda$) Lebih besar/panjang Lebih kecil/pendek
Frekuensi ($f$) TIDAK BERUBAH (Malar)
Formula Pembiasan: $$ \frac{v_1}{\lambda_1} = \frac{v_2}{\lambda_2} $$

Pembelauan & Interferens

5.5 Pembelauan Gelombang

Penyebaran gelombang apabila melalui suatu celah atau halangan.

Kesan Saiz Celah:

  • Celah Sempit ($a \le \lambda$):
    Pembelauan SANGAT JELAS. Corak gelombang menjadi sangat membulat.
  • Celah Lebar ($a > \lambda$):
    Pembelauan KURANG JELAS. Gelombang hanya melengkung di bahagian hujung.

5.6 Interferens Gelombang

Kesan superposisi (pertindihan) dua gelombang yang koheren (sama frekuensi & beza fasa tetap).

Membina

Puncak + Puncak
Lembangan + Lembangan

Memusnah

Puncak + Lembangan
(Saling membatal)

$$ \lambda = \frac{ax}{D} $$

$\lambda$ = Panjang gelombang

$a$ = Jarak antara dua sumber

$x$ = Jarak antara dua nod berurutan

$D$ = Jarak sumber ke skrin

Gelombang Elektromagnet (EM)

Terdiri daripada ayunan medan elektrik dan medan magnet yang berserenjang antara satu sama lain.

  • Semuanya adalah gelombang melintang.
  • Boleh merambat melalui vakum (tidak perlukan medium).
Laju dalam vakum ($c$) $$ 3 \times 10^8 \text{ m s}^{-1} $$

Spektrum Elektromagnet

Radio
Mikro
Inframerah
Cahaya Nampak
Ultraungu
Sinar-X
Sinar Gamma

Panjang Gelombang ($\lambda$)

Frekuensi ($f$) / Tenaga

Panjang Gelombang ($\lambda$)

Frekuensi ($f$) / Tenaga

Kuiz Interaktif Fizik – Gelombang

Frekuensi Minda

Fizik F4 Bab 5: Gelombang

🌊

📡 Parameter Ujian:

  • » Menjana 10 soalan rawak sifat gelombang.
  • » Variasi (pilihan jawapan) dirombak sepenuhnya.
  • » Analisis konsep akan dipaparkan setiap kali dijawab.

GLOSARI ISTILAH

Fizik Bab 5: Gelombang
Ciri & Asas Gelombang Asas

Amplitud (A), Tempoh (T) & Frekuensi (f)

Amplitud: Sesaran maksimum dari keseimbangan.
Tempoh: Masa satu ayunan lengkap.
Frekuensi: Bilangan ayunan sesaat.

Panjang Gelombang (λ) & Laju (v)

λ: Jarak antara dua titik sefasa yang berturutan.
v: Jarak dilalui sesaat oleh profil gelombang.

Klasifikasi Gelombang Jenis

Mekanik vs Elektromagnet

Mekanik: Memerlukan medium (zarah bergetar).
Elektromagnet: Tidak perlu medium (ayunan medan elektrik & magnet).

Melintang vs Membujur

Melintang: Getaran berserenjang dengan perambatan.
Membujur: Getaran selari dengan perambatan.

Progresif vs Pegun

Progresif: Profil merambat dengan masa.
Pegun: Profil tidak merambat (hasil interferens).

Fenomena Gelombang Fizik

Pantulan & Pembiasan

Pantulan: Perubahan arah bila terkena permukaan.
Pembiasan: Perubahan arah akibat perubahan halaju antara medium berbeza.

Pelembapan & Resonans

Pelembapan: Pengurangan amplitud akibat hilang tenaga.
Resonans: Ayunan amplitud maksimum bila frekuensi luar = frekuensi asli.

Muka Gelombang & Daya Berkala

Garisan menyambung titik sefasa (Muka Gelombang) dan daya yang bertindak pada sela masa tertentu (Berkala).

Terdapat 19 Istilah Fizik (Tatal ke bawah untuk semua)

ZON KBAT

Fizik Bab 5: Gelombang

Menganalisis fenomena perambatan dan ciri gelombang melalui aplikasi prinsip Fizik.

Pembiasan Bunyi #01

Mengapakah bunyi kedengaran lebih jelas dan kuat pada waktu malam berbanding waktu siang, terutamanya di kawasan lapang?

Analisis: Ini disebabkan oleh pembiasan gelombang bunyi. Pada waktu malam, udara dekat permukaan Bumi lebih sejuk (bunyi bergerak perlahan). Gelombang bunyi yang ke atas dibiaskan mendekati permukaan Bumi (menunduk), menyebabkan tenaga bunyi tertumpu kepada pendengar. Pada siang hari, kesan sebaliknya berlaku di mana bunyi dibiaskan menjauhi permukaan Bumi.

Resonans #02

Jelaskan bagaimana fenomena resonans menyebabkan runtuhnya Jambatan Gantung Tacoma Narrows pada tahun 1940.

Analisis: Setiap struktur mempunyai frekuensi asli. Tiupan angin bertindak sebagai daya luar berkala. Apabila frekuensi tiupan angin menyamai frekuensi asli jambatan, resonans berlaku. Jambatan berayun dengan amplitud maksimum sehingga melampaui had keanjalan struktur dan akhirnya runtuh.

Pengiraan (Sonar) #03

Kapal menggunakan gelombang ultrasonik (v = 1500 m s⁻¹) dengan sela masa gema 120 ms. Hitungkan kedalaman laut tersebut.

Langkah 1: Maklumat

$v = 1500 \, \text{m s}^{-1} \mid t = 120 \, \text{ms} = 0.12 \, \text{s}$

Langkah 2: Konsep

Gema melibatkan perjalanan pergi dan balik ($2d$).

Langkah 3: Pengiraan
$2d = v \times t$
$2d = 1500 \times 0.12 = 180 \, \text{m}$
$d = 180 / 2$
d = 90 m
Pembiasan Air #04

Mengapa ombak lebih kuat di kawasan tanjung berbanding teluk?

Analisis: Disebabkan oleh pembiasan gelombang. Tanjung adalah kawasan air cetek, manakala teluk adalah air dalam. Apabila ombak menghampiri pantai, laju berkurang di tanjung menyebabkan muka gelombang menumpu ke arah tanjung (tenaga tinggi). Di teluk pula, gelombang mencapah, menyebabkan tenaga tersebar dan air lebih tenang.

Perbandingan #05

Banding dan bezakan ciri antara fenomena pantulan dan pembiasan gelombang.

Ciri Pantulan Pembiasan
Arah Berubah (Sudut $i = r$) Berubah (Mendekati/jauhi normal)
Laju ($v$) Tidak berubah Berubah
Pj. Gel ($λ$) Tidak berubah Berubah
Frekuensi ($f$) Tetap Tetap

Fizik Tingkatan 4 • Bab 5 • Gelombang

ZON INTERAKTIF

Fizik Bab 5: Pengujian Kendiri
MODUL GELOMBANG AKTIF

Topik Latihan:

Fenomena Gelombang, Pantulan & Pembiasan (Kuiz Set 1)

KUIZ FIZIK BAB 5 – SET 1

Fizik Tingkatan 4 • Bab 5