47
Gelombang
Gambar 1.39
Percobaan Cermin Fresnel
Cara menentukan tanda + dan tanda −
yaitu sebagai berikut.
a Jika p
bergerak mendekati s, b Jika
p bergerak menjauhi s,
c Jika s
bergerak mendekati p, d Jika
s bergerak menjauhi s,
e Jika s
dan p sama-sama diam, v
s
= 0 dan v
p
=
B. Interferensi Cahaya
Ketika Anda mempelajari gelombang pada bab sebel- umnya dibahas tentang interferensi gelombang pada tali,
gelombang permukaan air, dan gelombang bunyi. Apabila dua gelombang dipadukan menjadi satu akan menghasil-
kan sebuah gelombang baru. Demikian pula dengan cahaya dalam perambatannya tidak lain adalah sebuah gelombang.
Perpaduan dua gelombang cahaya yang dapat menghasil- kan sebuah gelombang. Proses perpaduan ini dinamakan
interferensi gelombang cahaya.
1. Eksperimen Fresnel dan Young
Agar mendapat dua sumber cahaya yang koheren, Fresnell dan Thomas Young menggunakan sebuah lampu sebagai
sumber cahaya. Perhatikan gembar berikut ini
I S
II S2
S1 O
P
Dengan menggunakan sebuah sumber cahaya S, Fresnell memperoleh dua sumber cahaya S
1
dan dan S
2
yang koheren dari hasil pemantulan dua cermin. Sinar
Di unduh dari : Bukupaket.com
48
Fisika untuk SMAMA kelas XII
monokromatis yang dipancarkan oleh sumber S di- pantulkan oleh cermin I dan cermin II yang seolah-olah
berfungsi sebagai sumber S
1
dan S
2
. Sebenarnya, S
1
dan S
2
adalah bayangan oleh cermin I dan cermin II. Berbeda pula apa yangdilakukan dengan Young. Den-
gan menggunakan dau apenghalang yang satu memiliki satu lubang kecil dan yang kedua dilengkapi dengan dua
lubang kecil, Young memperoleh dua sumber cahaya sekunder koheren yang monokromatis dari sebuah sum-
ber cahaya monokromatis.
Pola interferensi yang dihasilkan oleh kedua eksperi- men tersebut berupa garis-garis terang dan garis-garis ge-
lap pada layar silih berganti. Garis terang terjadi apabila kedua sumber cahaya mengalami interferensi yang saling
menguatkan atau interferensi maksimum. Garis gelap ter- jadi apabila kedua sumber cahaya mengalami inteferensi
yang saling melemahkan atau interferensi minimum. Yang perlu diketauhi kedua sumber cahaya tidak memiliki am-
plitudo yang sama maka terjadi garis gelap. Sebaliknya, apabila amplitudo tidak sama maka interferensi tetap
terjadi hanya minimunya tidak gelap sama sekali.
Untuk mengetahui terjadinya du acelah atau intefer- ensi celah ganda perhatikan gambar berikut.
S0 d
S1
S2 B
L O
P A
Pada gambar di atas tampak bahwa lensa kolimator menghasilkan berkas sejajar. Kemudian, berkas tersebut
melewati penghalang yang memiliki celah ganda sehingga S
1
dan S
2
dapat dipandang sebagai dua sumber cahaya monokromatis. Setelah keluar dari S
1
dan S
2
kedua cahaya digambarkan menuju sebuah titik A pada layar. Selisih jarak
Gambar 1.40
Interferensi Young
Di unduh dari : Bukupaket.com
49
Gelombang
yang ditempuh adalah S
2
A -S
1
A yang disebut dengan beda
lintasan. Jadi, beda lintasan cahaya dapat ditulis sebagai berikut.
2 1
S S A S A
Δ = −
Apabila jarak S
1
A dan S
2
A sangat besar dibandingkan jarak
S
1
ke S
2
d = S
1
S
2
maka sinar S
1
A dan S
2
A dapat dianggap
sejajar dan selisih jaraknya
S Δ
= S
2
B .
Coba Anda perhatikan segitiga S
1
S
2
B .
2 1
2
sin sin
S A S S
d Q
Q =
= d
adalah jarak antara kedua celah. Perhatikan pula segitiga COA
sin p
CA Q =
Untuk sudut-sudut kecil akan diperoleh:
sin tan
p l
Q Q
≈ ≈
Untuk
Q
kecil berarti p
l atau
p l
= sehingga selisih
lintasan yangditempuh oleh cahaya dari sumber S
1
dan sumber S
2
akan menjadi:
2
sin tan
S S B
d d
Q Q
Δ = =
= ; dengan
tan P
l Q =
sehingga
dp S
l Δ =
Intrefrensi maksimum akan terjadi apabila kedua gelombang yang tiba di titik A sefase atau memiliki fase
sama. Dua gelombnag memiliki fase sama apabila beda lintasannya adalah kelipatan bilangan cacah panjang
gelombang.
0, , 2 , 3 ,... S
S m
L L L L
Δ = Δ =
Persamaan interferensi maksimum menjadi
dp m
l L
=
Di unduh dari : Bukupaket.com
50
Fisika untuk SMAMA kelas XII
dengan:
d
= jarak antara celah pada layar p
= jarak titik pusat interferensi o ke garis terang di A
l
= jarak celah ke layar
L
= panjang gelombang cahaya m
= orde interferensi 0,, 1, 2, 3, … Di titik O selalu terjadi interferensi maksimum garis
terang sehingga disebut terang pusat atau terang orede nol dengan syarat berkas yang datang berkas sejajar dan tegak
lurus pada bidang celah sehingga S
1
dan S
2
merupakan sumber sefasa.
Cahaya mokromatik dengan panjang gelombang 6000 melewati
celahganda yang berjarak 2 mm. Jika jarak celah ke layar adalah 2 meter, tentukanlah jarak terang pusat dengan garis terang orde
ketiga pada layar. Jawaban:
Diketahui: d
= 2 mm l
= 1 m = 10
3
mm
L
= 6000 = mm m
= 3
Jadi, jarak garis terang pusat ke garis terang orde ketiga adalah 0,75 mm.
Contoh Soal 1.6
Pada layar akan terjadi interferensi minimum atau garis-garis gelap apabila kedua gelombang cahaya S
1
dan S
2
yang sampai pada layar berlawanan fase, yaitu berbeda sudut fase 180
o
. Untuk mendapatkan beda fase sebesar 180
o
, beda lintasan kedua gelombang merupakan kelipatan bilangan ganjil dari setengah gelombang, yaitu:
Di unduh dari : Bukupaket.com
51
Gelombang
dengan m = 1, 2, 3, …. Dengan memasukkan persamaan
akan diper- oleh bahwa persamaan interferensi miinimum memenuhi
persamaan berikut ini .
2. Interferensi Lapisan Tipis
Coba Anda amati pemantulan cahaya Matahari oleh lapisan di atas permukaan air. Dengan pengamatan yang
lebih teliti maka akann terlihat garis-garis berwarna pada lapisan minyak itu. Spektrum warna ini menunjukkan
adanya peristiwa interferensi oleh lapisan minyak yang tipis tersebut. Cahaya yang terpantul oleh lapisan minyak
dapat mengalami intefernsi maksimum atau minimum.
Selisih lintasn yangditempuh oleh sinar datang hingg amenajdi sinar pantul ke-1 dan sinar pantul ke-2 adalah
dengan n adalah indeks bias lapisan tipis.
Gambar 1.41
Pemantulan oleh lapisan atas dan lapisan bawah dapat men-
imbulkan interferensi. Sinar datang
Sinar pantul
Udara D
B C
Lapisan tipis N
2 1
A
Air I I
I
Di unduh dari : Bukupaket.com
52
Fisika untuk SMAMA kelas XII
Apabila tebal lapisan adalah d maka sehingga
dan dimana Sehingga
Dengan menggunakan hukum snellius, sehingga selisih jarak tempuh kedua sinar menjadi
Agar terjadi interfernsi maksimum di titik P maka harus merupakan kelipatan dari pajang gelombang
. Akan tetapi, karena sinar pantul di B mengalami perubahan
fase maka
akan menjadi
Interferensi maksimum sinar pantul pada lapisan tipis akan memenuhi persamaan:
Persamaan di atas ini berlaku untk indeks bia n lapisan tipis lebih bear dari 1 atau 1.
Di unduh dari : Bukupaket.com
53
Gelombang
Tentukan tebal lapisan minimum yang diperlukan agar terjadi inter- ferensi maksimum pada sebuah lapisan tipis yang memiliki indeks
bias 13 dengan memakai panjang gelombang 7000 .
Jawaban: Persamaan interferensi maksimum adalah
Agar tebal lapisan minimum maka m = 1 dan cos r terbesar atau cos r = 1 sehingg akan diperoleh:
Adapun utnu memperoleh interferensi minimum kedua sinar pantul harus memiliki beda fase
. Maka,
Interferensi minimum dalam arah pantaul akan memenuhi persa- maan
dan atau
Apabila memenuhi syarat atau
Contoh Soal 1.7
C. Difraksi Cahaya
