Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
51
Gambar 3.11 Polarisasi aki- bat pemantulan
T
p
n
2
n
1
T
p
n
2
n
1
Gambar 3.10 Langit berwarna biru sebagai akibat polarisasi cahaya karena hamburan
2. Hamburan
Salah satu gejala polarisasi cahaya akibat hamburan adalah langit yang berwarna biru. Hal ini
disebabkan gelombang cahaya warna biru lebih banyak dihamburkan oleh atmosfer. Atmosfer kita
cenderung lebih banyak menghamburkan cahaya dengan panjang gelombang yang pendek daripada
panjang gelombang yang panjang.
3. Pemantulan
Ketika cahaya mengenai bidang batas dua medium optik dengan kerapatan berbeda, sebagian cahaya akan dipantulkan. Hal ini dapat
menimbulkan terjadinya polarisasi. Tingkat polarisasi bergantung pada sudut datang dan indeks bias kedua medium. Cahaya yang terpantul
akan terpolarisasi seluruhnya ketika sudut datang sedemikian sehingga antara sinar bias dan sinar pantul saling tegak lurus.
Berdasarkan hukum Snellius, besarnya sudut datang saat terjadi polarisasi adalah:
n
1
sin T
p
= n
2
sin T’
p
. . . 3.13 Karena sinar bias dan sinar pantul saling tegak lurus maka
T
p
+ T’
p
= 90° T’
p
= 90° – T
p
Dengan demikian persamaan 3.13 menjadi: n
1
sin T
p
= n
2
sin90°– T
p
T T
p p
sin n
n sin
1 2
o
90 Berdasarkan trigonometri sin 90° –
T
p
= cos T
p
, sehingga T
T
p p
sin n
n cos
1 2
T
1 2
p
tan
n n
. . . 3.14 Persamaan 3.14 dikenal sebagai hukum Brewster. Perhatikanlah
contoh soal dan pembahasannya berikut ini 8.
Presentasikan hasil pengamatan yang telah kamu lakukan di depan kelas 9.
Peringatan:
a. Hati-hatilah dalam menggunakan peralatan laboratorium.
b. Jaga kebersihan lingkungan dan tubuhmu
c. Setelah selesai, kembalikan peralatan pada tempat semula dalam keadaan
baik.
Sumber: Dok. CAP
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
52
4. Pembiasan Ganda
Gejala pembiasan ganda merupakan fenomena rumit yang terjadi pada kristal kalsit atau kristal plastik yang ditegangkan, misalnya
selofen. Pada kebanyakan zat, laju cahaya adalah sama untuk semua arah. Pada kristal kalsit, laju cahaya bergantung arah rambat pada
material tersebut. Zat semacam ini disebut zat isotropik.
Ketika berkas cahaya masuk pada zat isotropik, berkas tersebut terpisah menjadi dua bagian yang disebut berkas sinar biasa dan
sinar luar biasa. Berkas-berkas ini terpolarisasi dalam arah yang saling tegak lurus dan berjalan dengan kecepatan yang berbeda.
Ada arah tertentu pada zat di mana kedua cahaya merambat dengan kecepatan yang sama.
Arah ini disebut sumbu optik. Saat cahaya membentuk sudut terhadap sumbu optik, berkas-
berkas cahaya tersebut akan berjalan pada arah yang berbeda dan keluar secara terpisah pada
ruang. Jika bahan tersebut diputar, berkas cahaya yang luar biasa akan berputar di ruang.
Contoh Soal
Tentukanlah besar sudut datang polarisasi pada kaca dengan indeks bias 1,5
Penyelesaian:
Diketahui: n
1
= 1 n
2
= 1,5 Ditanyakan:
T
p
= . . .? Jawab:
T
1 2
1,5 1,5
1
p
tan
n n
T
p
= 56,3°
sinar luar biasa
n
2
n
1
sumbu optik
sinar biasa
Gambar 3.12 Peristiwa polarisasi akibat pembiasan ganda
Tp n
2
n
1
F. Penerapan Cahaya dalam Teknologi
Seperti telah diungkapkan sebelumnya bahwa cahaya sangat penting bagi kita. Oleh karena itu para ilmuwan terus mempelajari tentang cahaya.
Sejauh ini para ilmuwan telah menghasilkan penemuan-penemuan baru yang menakjubkan, misalnya laser, serat optik, dan hologram. Berikut ini
akan kita pelajari penemuan-penemuan tersebut.
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
53
1. Laser
Laser adalah akronim dari light amplification by stimulated emission of radiation. Laser merupakan sumber cahaya yang
memancarkan berkas cahaya yang koheren. Laser termasuk cahaya monokromatik. Laser mempunyai intensitas dan tingkat ketelitian yang
sangat tinggi, sehingga laser banyak digunakan dalam berbagai peralatan.
Laser pertama kali dikembangkan pada tahun 1960. Penerapan laser dalam kehidupan sehari-hari antara lain sebagai pemindai
barcode di supermarket, alat pemutar CD atau DVD, laser printer, dan dioda laser. Di bidang kedokteran, laser digunakan sebagai pisau
bedah dan untuk menyembuhkan gangguan akomodasi mata.
2. Serat Optik
Selain contoh-contoh di atas, pemanfaatan laser juga dapat diterapkan dalam bidang telekomunikasi. Dalam
bidang telekomunikasi, laser digunakan untuk mengirim sinyal telepon dan internet melalui suatu kabel khusus
yang disebut serat optik. Serat optik merupakan suatu serat transparan yang digunakan untuk mentransmisi
cahaya, misalnya laser. Dengan menggunakan serat optik, data yang dikirim akan lebih cepat sampai. Karena
kecepatan data tersebut sama dengan kecepatan cahaya, yaitu 3 . 10
8
ms.
3. Hologram
Perkembangan laser juga merambah bidang fotografi. Penggunaan laser dalam fotografi dikenal sebagai
holografi. Holografi adalah pembuatan gambar-gambar tiga dimensi dengan menggunakan laser. Hasil yang
diperoleh pada proses holografi disebut hologram. Mekanisme holografi adalah sebagai berikut. Objek yang
akan dibuat hologram disinari dengan laser. Objek tersebut kemudian memantulkan sinar dari laser. Perpaduan antara
laser dengan sinar yang dipantulkan objek akan mem- berikan efek interferensi. Efek interferensi inilah yang
memberikan bayangan objek tiga dimensi.
Materi di atas hanyalah sebagian penerapan cahaya dalam bidang teknologi. Cobalah kamu cari contoh lain penerapan cahaya
dalam berbagai bidang di perpustakaan atau di internet
Sebaiknya Tahu
Komputer Optik
Dalam komputer optik, informasi dibawa oleh
denyut cahaya yang cepat, bukan oleh aliran elektron
yang lambat. Seperti kabel serat optik, komputer optik
dapat membawa banyak sinyal yang berbeda dalam
waktu yang bersamaan secara paralel. Proses ini
dikenal dengan pemrosesan paralel yang akan menjadikan
komputer optik lebih kuat daripada komputer elektronik
yang hanya melakukan satu pekerjaan dalam satu waktu
dikenal sebagai pemrosesan seri.
Sumber: Jejak Sejarah Sains: Cahaya, Pakar Raya. 2006.
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
54
Rangkuman
1. Cahaya termasuk gelombang tranversal sehingga cahaya mengalami gejala
dispersi, interferensi, difraksi, dan polarisasi. 2.
Dispersi cahaya terjadi karena perbedaan indeks bias masing-masing warna cahaya penyusun cahaya putih.
n
m
n
j
n
k
n
h
n
b
n
n
n
u
3. Interferensi cahaya terjadi jika dua berkas cahaya yang koheren memiliki frekuensi
yang sama dan beda fase yang tetap mengenai suatu titik secara bersamaan. 4.
Difraksi cahaya terjadi jika cahaya melalui banyak celah sempit terpisah sejajar satu sama lain dengan jarak konstan.
5. Polarisasi cahaya adalah pengutuban arah getar gelombang cahaya yang
disebabkan oleh penyerapan, pemantulan, hamburan, dan pembiasan ganda. 6.
Penerapan cahaya dalam teknologi antara lain adalah laser, serat optik, dan holografi.
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
55
Soal-soal Uji Kompetensi
A. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat
1. Sebuah prisma tipis dengan sudut
pembias 12
o
dan indeks bias 1,50. Besarnya sudut datang agar terjadi
deviasi minimum adalah . . . . a.
12° b.
9° c.
6° d.
3° e.
1,5° 2.
Sebuah prisma tipis dengan indeks bias 1,5 memiliki deviasi minimum di
udara 4°. Deviasi minimum prisma
tersebut jika di dalam air n
air
=
4 3
adalah . . . . a.
8° b.
4° c.
2° d.
1° e.
0,5° 3.
Seberkas cahaya putih menembus prisma dengan sudut pembias 10
o
. Jika indeks bias cahaya merah dan
ungu masing-masing 1,51 dan 1,53 maka besarnya sudut dispersi pada
prisma tersebut adalah . . . .
a. 0,1°
b. 0,2°
c. 0,3°
d. 0,4°
e. 0,5°
4. Pada percobaan Young digunakan
gelombang cahaya dengan panjang gelombang 4.500
A
R
dengan jarak antara celah dengan layar 2 meter.
Jika jarak antarcelah 0,5 mm maka jarak pita terang ketiga dari pusat
terang adalah . . . .
a. 0,9 mm
b. 1,8 mm
c. 2,7 mm
d. 3,6 mm
e. 5,4 mm
5. Pita gelap ketiga terletak pada jarak 2
mm dari pusat terang pada percobaan interferensi dengan menggunakan
cahaya 540 nm 1 nm = 10
-9
m . Jika jarak antara celah dan layar 1 meter
maka lebar celah yang digunakan adalah . . . .
a. 0,3 mm
b. 0,4 mm
c. 0,5 mm
d. 0,6 mm
e. 0,7 mm
6. Seorang siswa melakukan percobaan
difraksi cahaya dengan menggunakan kisi difraksi 300 garismm. Ia
mendapatkan pita terang pertama untuk suatu cahaya monokromatik
berjarak 1,8 cm dari pusat terang. Panjang gelombang cahaya yang ia
gunakan adalah . . . .
a. 4.000 angstrom
b. 4.500 angstrom
c. 5.000 angstrom
d. 5.500 angstrom
e. 6.000 angstrom
7. Hal-hal berikut adalah akibat dari
peristiwa difraksi cahaya, kecuali . . . .
a. bayangan pada alat optik menjadi
kabur b.
terbatasnya daya pemisah alat optik
c. terjadinya biasan warna pelangi
pada ujung bayangan d.
terbentuknya lingkaran pelangi di sekeliling bulan
e. mata kita tak mampu memisahkan
dua sumber cahaya yang sangat berdekatan
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
56
8. Jika tak ada atmosfer yang menye-
lubungi bumi maka pada siang hari langit akan berwarna . . . .
a. merah
b. kuning
c. biru
d. putih
e. hitam
9. Suatu medium optik memiliki indeks
bias 3
maka sudut datang sinar datang agar terjadi polarisasi cahaya
akibat pemantulan adalah . . . . a.
30° b.
45° c.
60° d.
75° e.
90° 10. Berikut ini adalah gejala yang timbul
akibat polarisasi cahaya, kecuali . . . .
a. langit terlihat biru pada siang hari
b. pemutaran bidang getar pada
larutan gula c.
cahaya kelihatan lebih redup setelah menembus kaca rayban
d. pantulan cahaya yang datang
dengan sudut tertentu pada medium optik kelihatan lebih
redup
e. adanya garis-garis gelap pada
spektrum matahari
B. Kerjakan soal-soal berikut dengan tepat
1. Seberkas cahaya monokromatik
dilewatkan pada sebuah prisma dengan sudut pembias 60
o
. Jika indeks bias untuk warna merah dan
ungu masing-masing 1,51 dan 1,53, tentukanlah sudut dispersi pada
prisma
2. Dua buah celah terpisah pada jarak
1 mm satu sama lain. Seberkas cahaya dengan panjang gelombang
700 nm melewati celah tersebut sehingga terjadi pola interferensi
cahaya. Jika jarak celah ke layar 2 meter, tentukanlah jarak dua pita
terang yang berdekatan
3. Seberkas cahaya putih dilewatkan
pada kisi difraksi 1.000 gariscm. Jika panjang gelombang cahaya merah
dan ungu masing-masing 7.000 angstrom dan 4.000 angstrom, serta
jarak kisi ke layar 1 meter, tentukanlah jarak pita merah dan ungu untuk orde
pertama
4. Indeks bias kaca plan paralel yang
terbuat dari kaca kerona crown adalah 1,52. Tentukanlah sudut
datang sinar datang agar terjadi polarisasi
5. Jelaskan cara pengukuran jarak
bumi–bulan dengan menggunakan sinar laser
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
57
LISTRIK STATIS BAB
4
Tahukah kamu, petir terjadi karena adanya
loncatan muatan listrik awan bermuatan ke bumi?
Ya, tetapi bagaimana awan dapat bermuatan listrik?
Mungkinkah benda-benda lain juga dapat bermuatan
listrik?
Kita juga akan mempelajari bagaimana sifat
muatan-muatan listrik tersebut.Tentunya juga mengenai pemanfaatan sifat
muatan tersebut bagi kepentingan kita.
Mungkin saja. Nah . . . pada bab ini kita akan mempelajari
listrik statis. Di dalamnya akan dibahas mengenai bagaimana sebuah benda
dapat bermuatan listrik.
Jadi, setelah mempelajari bab ini kita lebih memahami
konsep muatan listrik statis serta pemanfaatannya dalam
kehidupan sehari-hari.