Gelombang merupakan proses merambatnya suatu getaran yang tidak disertai dengan perpindahan medium perantaranya. Gelombang hanya memindahkan energi. Perhatikan perahu nelayan yang diam di atas permukaan air laut. Pada saat ombak datang, perahu hanya bergerak turun naik tanpa bergeser posisinya.

Berdasarkan arah getar dan arah rambatnya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

Gelombang Transversal Gelombang transversal merupakan gelombang yang arah getarnya tegaklurus terhadap arah rambatnya. Contoh gelombang transversal adalah seperti peristiwa gelombang yang terjadi pada tali di atas. Perhatikan gambar berikut!

Gambar 1.1. Gelombang Transversal.

Jarak BP, QD, FR, dan SH disebut sebagai amplitudo gelombang, yaitu simpangan terjauh yang dimiliki oleh gelombang, satuannya meter dalam SI. OBC dan EFG disebut bukit gelombang dengan puncak gelombang di titik B dan F. Sedangkan CDE dan GHI disebut lembah gelombang dengan dasar gelombang di titik D dan H.Satu gelombang terdiri atas satu bukit dan satu lembah. Panjang satu bukit dan satu lembah disebut sebagai panjang gelombang. Panjang gelombang adalah jarak antara O ke E, atau B ke F, atau bisa juga jarak D ke H. Periode gelombang (T) adalah waktu (dalam sekon) yang diperlukan untuk menempuh satu panjang gelombang. Frekuensi gelombang (f) adalah jumlah gelombang yang melewati suatu titik tiap sekon. Hubungan antara periode dan frekuensi gelombang dinyatakan sebagai : Cepat rambat gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam satu sekon. Pada gelombang, dalam periode T, jarak tempuhnya sama dengan panjang gelombangnya (l), sehingga cepat rambat gelombang bisa memenuhi persamaan :
Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya. Contohnya ketika sebuah slinki (pegas yang panjang) ditekan secara horizontal, maka akan menghasilkan bentuk gelombang longitudinal seperti pada gambar berikut.

Gambar 1.2. Gelombang Longitudinal.

Satu panjang gelombang pada gelombang longitudinal terdiri atas satu buah rapatan dan satu buah renggangan.

Gelombang memiliki karakteristik (ciri-ciri) secara umum :

1. Dapat dipantulkan atau dicerminkan (refleksi)

Peristiwa pemantulan gelombang ini telah Anda kenal pada saat mempelajari optik geometri di kelas X. Pada peristiwa ini berlaku Hukum Pemantulan menurut Snellius.

2. Dapat dibiaskan (refraksi)

Pembiasan dapat terjadi ketika gelombang melewati dua medium yang berbeda.

3. Dapat dilenturkan (difraksi)

Difraksi (lenturan) terjadi ketika gelombang melewati sebuah celah sempit. Peristiwa ini akan dibahas lebih lanjut pada pokok bahasan selanjutnya tentang Gelombang Cahaya.

4. Dapat digabungkan atau dipadukan (interferensi)

Interferensi gelombang terjadi ketika ada dua buah gelombang yang bersatu (berpadu) sehingga menghasilkan pola interferensi maksimum dan minimum. Peristiwa ini akan dibahas lebih lanjut pada pokok bahasan selanjutnya tentang Gelombang Cahaya.

5. Dapat dikutubkan (polarisasi)

Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian atau seluruh arah getar gelombang. Peristiwa polarisasi ini hanya terjadi pada gelombang transversal. Lebih lanjut dibahas pada pokok bahasan selanjutnya tentang Gelombang Cahaya.

6. Dapat diuraikan (dispersi)

Mengapa dinding sekolah berwarna hijau? Mengapa langit berwarna biru? Hal ini karena cahaya matahari mengalami gejala dispersi. Cahaya matahari yang Anda lihat berwarna putih, sebenarnya terdiri atas sinar-sinar merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. Ketika Anda melihat dinding sekolah berwarna hijau, artinya dinding sekolah memiliki kemampuan untuk memantulkan pigmen warna hijau, dan menyerap warna selain hijau. Demikian juga yang terjadi ketika langit tampak berwarna biru. Ketika Anda melihat whiteboard berwarna putih, artinya seluruh pigmen warna dipantulkan ke mata kita, dan ketika papan tulis berwarna hitam, artinya seluruh pigmen warna diserap oleh papan tulis (tidak ada pigmen warna yang dipantulkan).

Berdasarkan perlu tidaknya medium untuk merambat, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. 1. Gelombang Mekanik Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium pada saat merambat. Contohnya seperti gelombang pada tali dan gelombang pada pegas di atas. Juga gelombang bunyi. 2. Gelombang Elektromagnetik elombang elektromagnetik merupakan gelombang yang tidak memerlukan medium pada saat merambat. Contohnya gelombang cahaya.

Berdasarkan tetap atau tidaknya amplitudo, gelombang juga dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang berjalan dan gelombang diam atau berdiri (gelombang stasioner).

1. Gelombang Berjalan

Gelombang berjalan adalah gelombang yang memiliki amplitudo tetap. Untuk menentukan besarnya simpangan di suatu titik pada gelombang berjalan, perhatikan gambar berikut.

Gambar 1.3. Gelombang Berjalan.

Misalnya, sebuah gelombang merambat ke kanan dengan cepat rambat v. Waktu yang diperlukan gelombang untuk merambat dari titik O ke titik P adalah , sehingga ketika titik O sudah bergerak selama t_O sekon, titik P justru baru bergetar selama t_P = t_O – Δt.

Dari persamaan getaran yang telah Anda pelajari di kelas XI, besarnya simpangan di suatu titik dinyatakan sebagai :

Maka, simpangan di titik P akan menjadi :

Persamaan (1.5) di atas dapat kita modifikasi menjadi berbagai bentuk persamaan sesuai dengan apa yang diinginkan oleh soal.

Secara umum, persamaan simpangan di suatu titik, misalnya di titik P pada gelombang berjalan didefinisikan sebagai :

Dengan catatan bahwa :

w : yang disebut kecepatan sudut atau frekuensi sudut, dan

k : yang disebut sebagai bilangan gelombang.

v Tanda positif pada amplitudo menunjukkan gelombang mula-mula bergetar ke atas.

v Tanda negatif pada amplitudo menunjukkan gelombang mula-mula bergetar ke bawah.

v Tanda positif pada fase gelombang menunjukkan gelombang merambat ke kiri.

v Tanda negatif pada fase gelombang menunjukkan gelombang merambat ke kanan.

Besar sudut dalam fungsi sinus disebut sudut fase. Secara matematis ditulis sebagai :

Fase gelombang :