Gelombang Cahaya 31 A. Interferensi Cahaya B. Difraksi Cahaya C. Polarisasi Cahaya • mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang cahaya; • menerapkan konsep dan prinsip gelombang cahaya dalam teknologi. Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu: menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah. Hasil yang harus Anda capai: 31 Gelombang Cahaya 5>?=5>165>?=5>1 C5>C1>7 3181G1 B5A9>7 >41 :D=@19 41<1= ;5894D@1> B581A981A9 %5C9;1 CDAD> 8D:1> @141 B91>7 81A9 ;141>7 ;141>7 ;9C1 41@1C =5>9;=1C9 9>418>G1 @5<1>79 G1>7 =5>7891B9 35A18>G1 <1>79C @1;18 B525>1A>G1 @5<1>79 9CD 181G1 =5AD@1;1> 75<?=21>7 5<5;CA?=17>5C9; *141 12 >41 C5<18 =5=@5<1:1A9 75<?=21>7 =5;1>9; =9B1<>G1 75<?=21>7 19A 41> 75<?=21>7 C1<9 @1;18 @5A25411> 1>C1A1 75<?=21>7 5<5;CA?=17>5C9; 41> 75<?=21>7 =5;1>9; '1>DB91 C5<18 =5=1>611C;1> 75<?=21>7 5<5;CA?=17>5C9; 41<1= 2941>7 CA1>B@?AC1B9 1BCA?>?=9 =9<9C5A 41> 75?7A169 ,18D;18 >41 21719=1>1 75:1<1 41> 39A939A9 75<?=21>7 5<5;CA?=17>5C9; ;8DBDB>G1 3181G1 B5AC1 @5>5A1@1>>G1 $1F121> 1C1B @5AC1>G11>@5AC1>G11> C5AB52DC 41@1C >41 C5=D;1> @141 212 9>9 )<58 ;1A5>1 9CD @5<1:1A9 212 9>9 45>71> 219; Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang banyak digunakan untuk kepentingan teknologi komunikasi. Bab 2 Sumber: Physics Today, 1995
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Gelombang Cahaya 31
A. InterferensiCahaya
B. Difraksi Cahaya
C. Polarisasi Cahaya
• mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang cahaya;• menerapkan konsep dan prinsip gelombang cahaya dalam teknologi.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah.
Hasil yang harus Anda capai:
31
Gelombang Cahaya
Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang banyakdigunakan untuk kepentingan teknologi komunikasi.
Bab
2Sumber: Physics Today, 1995
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII32
A B C
gelombangdatang
S2
S1
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
S0
Gambar 2.1Interferensi pada celah
ganda Young
A. Interferensi Cahaya
1. Percobaan Young dan Fresnella. Percobaan Celah Ganda Young
b. Percobaan Fresnell
Gambar 2.2Percobaan Fresnell untuk
menunjukkan interferensi cahaya.
C1
S1
O
PC
2
S2
S
Tokoh
Augustine Fresnell(1788–1827)
Augustine Fresnell (1788–1827)adalah fisikawan Prancis yangmengembangkan teori gelombangtransversal cahaya berdasarkan hasilpenemuannya tentang lensa daninterferensi. Fresnellmemperlihatkan bahwa cahayamatahari terdiri atas bermacam-macam warna cahaya, yang setiapwarna memiliki sudut bias tertentu.Ia juga menemukan sebuah bentuklensa yang pada keduapermukaannya berbentuk cembung.Bentuk lensa ini dikenal sebagailensa cembung. Lensa ini memilikisifat mengumpulkan cahaya.
Sumber: Science Encyclopedia, 1998
Tes Kompetensi Awal
Gelombang Cahaya 33
CB
P
r2
S2
S1
r1
d
y
D
b
r2
S2 r
1
S1
Gambar 2.3(a) Sinar gelombang dari celah S
1
dan S2
berinterferensi di titik P.(b) Untuk D d, r
1 dan r
2 dianggap
sejajar dan membentuk sudut terhadap sumbu tengah.
b
L
Pembahasan Soal
Seberkas cahaya monokromatisdijatuhkan pada dua celah sempitvertikal berdekatan dengan jarakd = 0,01 mm. Pola interferensiyang terjadi ditangkap layar padajarak 20 cm dari celah. Diketahuibahwa jarak antara garis gelappertama sebelah kiri ke garis gelapsebelah kanan adalah 7,2 mm.Panjang gelombang cahayatersebut adalah ....a. 180 nm d. 720 nmb. 270 nm e. 1.800 nmc. 360 nm
SPMB 2003Pembahasan:Jarak pola gelap ke-1 ke pusatadalah
337,2 10 m 3,6 10 m
2y
Dari soal diketahui:m = 1; d = 10–5 m; D = 0,2 msehingga
12
ydm
D
12
yd
D m
3 53,6 10 m 10 m10,2 m2
3 53,6 10 m 10 m10,2 m2
73,6 10 m = 360 nm
Jawaban: c
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII34
2. Menentukan Jarak Pita Terang ke-m atau Pita Gelap ke-mdari Terang Pusat
Tantanganuntuk Anda
Seberkas cahaya monokromatisdijatuhkan pada dua celah sempitvertikal berdekatan dengan jarakd = 0,01 mm. Pola interferensi yangterjadi ditangkap pada jarak 20 cmdari celah. Diketahui bahwa jarakantara garis gelap pertama disebelah kiri ke garis gelap pertamadi sebelah kanan adalah 7,2 mm.Hitunglah panjang gelombangberkas cahaya tersebut.
Gelombang Cahaya 35
k
Contoh 2.1
Contoh 2.2
3. Interferensi oleh Lapisan Tipis
Gambar 2.4Interferensi oleh lapisan tipis.
P
D
A
B
C
i
d
n
r
lensa
lapisantipis
(1)
(2)
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII36
Gambar 2.7Interferensi oleh lapisan minyak
yang tipis.
Sumber: www.instckphoto.com
Gambar 2.6Interferensi oleh lapisan
busa sabun yang tipis.
Sumber: www.funsci.com
Contoh 2.3
Gambar 2.5Interferensi oleh busa sabun.
Sumber: www.designprodygzone.com
Gelombang Cahaya 37
Tugas Anda 2.1Coba Anda perhatikan kembaliGambar 2.5. Gelembung tersebutsebenarnya berwarna-warni.Mengapa demikian? Anda dapatmencari jawabannya dari bukureferensi atau internet.
Contoh 2.4
Kata Kunci• interferensi• sinar monokromatis• interferensi maksimum• interferensi minimum
Tes Kompetensi Subbab A
B. Difraksi Cahaya
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII38
1. Difraksi Celah Tunggal
Gambar 2.9Maksimum utama terjadi
untuk k = 0 atau = 0.
maksimumutama
Contoh 2.5
Gambar 2.8Difraksi cahaya pada celah tunggal.
d
5
4
32
12d
2d
sin2d
Gelombang Cahaya 39
garis gelap
terang
d
pusat
Q
P
Pembahasan Soal
Suatu berkas sinar sejajar mengenaicelah yang lebarnya 0,4 mm secarategak lurus. Di belakang celah diberilensa positif dengan jarak titik api40 cm. Garis terang pusat (orde nol)dengan garis gelap pertama padalayar di bidang titik api lensaberjarak 0,56 mm. Panjanggelombang sinar adalah ....a. 6,4 × 10–7 mb. 6,0 × 10–7 mc. 5,2 × 10–7 md. 5,6 × 10–7 me. 0,4 × 10–7 m
PPI 1983Pembahasan:
Jarak titik api = jarak celah kelayar = = 40 cm.Gelap pertama m = 1
dpm
3 30,4 10 m 0,5 10 m1
0,4 m= 5,6 × 10–7 m
Jawaban: d
Contoh 2.6
2. Difraksi pada Kisi
Gambar 2.10Difraksi pada kisi
BB
1
A
d
CD
GFE
T
M
P
K
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII40
Gambar 2.12Difraksi minimum kedua
untuk N banyak celah.
Gambar 2.13Difraksi cahaya putih akan
menghasilkan pola berupapita-pita spektrum.
cahayaputih
kisidifraksi
mer
ah
merah
merah
merah
biru
biru
biru
biru
spektrumorde ke 2
spektrumorde ke-1
spektrumorde ke-0
(putih)
spektrumorde ke-1
spektrumorde ke-2
Contoh 2.7
Mari Mencari Tahu
Gambar 2.11Difraksi minimum kedua
untuk N = 2 celah.
m = 2m = 1
2
113
213
sind
m = –1 m = 0 m = 1 m = 2
0
sind
2
Tantanganuntuk Anda
Tentukan daya urai sebuah celahdengan diameter 2 mm, jarak celahke layar 1 meter dengan panjanggelombang cahayanya 590 nm.
intensitas
Gelombang Cahaya 41
3. Daya Urai Optik
Gambar 2.14Bayangan dari optik fisis dua bendayang berdekatan karena (a) beririsandan (b) terpisah dengan baik.
Gambar 2.15Lukisan sinar dari sumber cahayadari sebuah celah bulat.
D
celah bulat pola difraksi
r
cahaya sumber datang 2
s1
s2
L
D
Contoh 2.8
Merak jantan dengan bulu-buluekornya yang berwarna-warni danberukuran lebar menyebabkanlebih kelihatan menarik dibandingmerak betina. Keindahan bulumerak tersebut merupakan contohefek difraksi gelombang cahayaoleh bulu merak.
Male with the largest or most colorfuladornments are often the mostattractive to females. The extraordinaryfeathers of a peacock’s tail are anexample of diffraction effect ofpeacock’s tail light wakes.
Sumber: Biology Concepts & Connections,2006
Informasiuntuk Anda
Information for You
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII42
Tes Kompetensi Subbab B
C. Polarisasi Cahaya1. Polarisasi pada Kristal
Kata Kunci• difraksi gelombang• kisi difraksi• sudut simpang (deviasi)• difraksi maksimum• difraksi celah tunggal• difraksi pada kisi• daya urai optik• apertur
Gambar 2.16Cahaya tak terpolarisasi
dilewatkan pada sebuah kristal.
getaranhorizontaldiserapsempurnaoleh polaroid
cahaya alamiyang datang
getaran vertikaldiserap
sebagian
cahaya diteruskanterpolarisasi linear
Gelombang Cahaya 43
Gambar 2.17(a) Polarisator dan analisator dipasangsejajar sehingga cahaya yangditeruskan di belakang analisator akanterpolarisasi linear.(b) Polarisator dan analisator dipasangtegak lurus sehingga cahaya tidakditeruskan oleh analisator.
polarisator analisatorsumbercahaya
sumbercahaya polarisator analisator
tidak adacahaya
cahaya yangditeruskan
terpolarisasi
Contoh 2.9
2. Polarisasi pada Pemantulan dan Pembiasan
Gambar 2.18Polarisasi pada (a) pemantulan dan(b) pembiasan.
terpolarisasi
cermin
ip
n1
n2
ip
r
terpolarisasi
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII44
3. Polarisasi pada Pembiasan Ganda
4. Polarisasi karena Hamburan
5. Pemutaran Bidang Polarisasi
Gambar 2.20Polarisasi karena hamburan.
partikel-partikelgas
gelombang datangtak terpolarisasi
gelombang hamburanterpolarisasi
Gambar 2.21Pemutaran bidang polarisasi.
cahaya alamitak terpolarisasi
cahayaterpolarisasi
sumbuanalisator
sumbupolarisator
E0
0 cosE
normal
n1
n2
(1)
(2)
Gambar 2.19Polarisasi pembiasan ganda.
Gelombang Cahaya 45
Contoh 2.10
Contoh 2.11
Kata Kunci• bidang polarisasi• dichroic• polarisator• analisator• sudut polarisasi/sudut Brewster• hamburan• polarimeter• larutan optik aktif• sacharimeter
Tes Kompetensi Subbab C
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII46
Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda menjaditahu bahwa cahaya merupakan gelombang elektro-magnetik yang dapat mengalami proses interferensi,difraksi, dan polarisasi. Dari semua materi pada bab ini,
Refleksi
bagian mana yang menurut Anda sulit dipahami? CobaAnda diskusikan bersama teman atau guru Fisika Anda.Selain itu, coba Anda sebutkan manfaat yang Andaperoleh setelah mempelajari materi bab ini.