Langkah Kerja Fisika Kelas 12 Siswanto Sukaryadi 2009

Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 42 2. Atur kesesuaian antara ray box dengan power supply maupun sumber arus PLN 3. Nyalakan ray box kemudian atur prisma sedemikian sehingga sinar yang meninggalkan prisma mengenai lipatan kertas seperti pada gambar 4. Amatilah sinar yang mengenai prisma Adakah warna yang muncul pada tempat jatuhnya sinar? Jika ada, catatlah warna-warna tersebut secara berurutan dari ujung ke ujung 5. Diskusikanlah dengan kelompokmu untuk menarik kesimpulan dari hasil pengamatanmu 6. Presentasikan hasil kerja kelompokmu di depan kelas 7. Ingat, sebelum kamu meninggalkan ruang praktik, kembalikanlah alat-alat pada tempat semula dengan baik Jagalah kebersihan lingkungan dan tubuhmu Bagaimana hasil praktikum yang telah kamu lakukan? Mari sekarang kita bahas mengenai dispersi cahaya tersebut. Pembiasan cahaya pada prisma merupakan salah satu contoh peristiwa dispersi cahaya. Perhatikan gambar 3.2 di samping Seberkas sinar menuju prisma dengan sudut datang i. Sinar tersebut kemudian meninggalkan prisma dengan sudut keluar r’. Besarnya sudut penyimpangan antara sinar yang menuju prisma dengan sinar yang meninggalkan prisma disebut sebagai sudut deviasi. Besar sudut deviasi tergantung pada besar kecilnya sudut datang. Sudut deviasi terkecil disebut sudut deviasi minimum. Sudut deviasi minimum terjadi jika: i = r’ , r = i’ serta i’ + r = E Besarnya sudut deviasi minimum pada prisma dirumuskan sebagai: Gm = i + r’ – E . . . 3.1 Karena r’ = r maka: i = 1 2 Gm + E . . . 3.2 dan r = 1 2 E . . . 3.3 Sesuai dengan hukum Snellius, kita peroleh : sin 1 2 Gm + E = n sin 1 2 E . . . 3.4 Untuk prisma tipis dengan sudut bias E sangat kecil, persamaan 3.4 dapat ditulis sebagai berikut. Gambar 3.2 Sudut deviasi G pada prisma i r’ i’ r G E n 2 n 1 n 1 sinar keluar sudut deviasi sinar datang Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 43 Contoh Soal Seberkas cahaya putih menembus sebuah prisma tipis dengan sudut pembias 10°, jika indeks bias untuk cahaya merah dan ungu masing-masing 1,49 dan 1,52, tentukanlah besar sudut dispersinya Penyelesaian: Diketahui: E = 10° n m = 1,49 n u = 1,52 Ditanyakan: I= . . .? Jawab: I = n u – n m E I = 1,52 – 1,4910° I = 0,0310° I = 0,3° 1 2 Gm + E = n 1 2 E Gm = n – 1E . . . 3.5 Keterangan: Gm : sudut deviasi minimum n : indeks bias prisma E : sudut pembias prisma Di depan telah disinggung bahwa cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, artinya cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahaya putih diarahkan ke prisma maka cahaya putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. Indeks bias cahaya tersebut adalah ungu nila biru hijau kuning jingga merah. Perhatikan gambar 3.3 di samping Seberkas cahaya polikromatik diarahkan ke prisma. Cahaya tersebut kemudian terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Tiap-tiap cahaya mempunyai sudut deviasi yang berbeda. Selisih antara sudut deviasi untuk cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi. Besar sudut dispersi dapat dituliskan sebagai berikut. I = Gm u – Gm m = n u – n m E . . . 3.6 Pada peristiwa terjadinya pelangi, kita dapat menganggap titik-titik air sebagai prisma-prisma tipis yang sangat banyak jumlahnya. Agar kamu lebih memahami penerapan rumus sudut dispersi, pelajarilah contoh soal berikut Kemudian kerjakan tugas di bawahnya G m Sinar polikromatik Gambar 3.3 Sudut dispersi E ungu merah G u G m-u Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 44 Gambar 3.4 Skema percobaan Young

C. Interferensi Cahaya

Pembahasan gelombang pada bab terdahulu menyebutkan bahwa salah satu sifat gelombang adalah dapat mengalami interferensi. Bagaimana gejala interferensi dapat terjadi pada gelombang cahaya? Interferensi cahaya terjadi jika dua berkas cahaya yang koheren memiliki frekuensi yang sama dan beda fase yang tetap mengenai suatu titik secara bersamaan. Pada peristiwa interferensi, jika berkas-berkas cahaya yang datang memiliki fase yang sama maka akan terjadi interferensi konstruktif saling menguatkan sehingga pada titik tersebut akan terlihat titik terang. Sebaliknya, jika berkas cahaya tersebut memiliki fase yang berlawanan maka akan terjadi interferensi destruktif saling memperlemah sehingga pada titik tersebut akan terjadi titik gelap. Penelitian mengenai interferensi cahaya dilakukan oleh Thomas Young. Young melewatkan cahaya mata- hari melalui lubang kecil S o yang dibuat pada layar A. Sinar yang keluar melebar karena adanya difraksi dan jatuh pada lubang kecil S 1 dan S 2 yang dibuat pada layar B. Dari sini kemudian diteruskan ke layar C. Perhatikan gambar 3.4 di samping Mari kita tinjau dua berkas cahaya dari S 1 dan S 2 yang jatuh di titik P, seperti pada gambar 3.4. S 1 dan S 2 dapat dianggap sebagai sumber cahaya. Selisih panjang lintasan optis keduanya adalah: s = S 1 P – S 2 P = d sin T . . . 3.7 dengan sin T = s d = y L . . . 3.8 L S 1 S 2 S S A B C O y P Interferensi Cahaya d Kerja Kelompok Kerjakan soal berikut bersama kelompokmu 1. Kamu pernah melihat panggung pertunjukan bukan? Panggung pertunjukkan biasanya dihiasi lampu warna-warni agar tampak indah. Carilah referensi di perpustakaan bagaimana pencam- puran cahaya lampu itu menghasilkan warna baru Diskusikanlah dengan teman sekelompokmu 2. Presentasikan hasil kerjamu di depan kelas 3. Buatlah kesimpulan akhir dari kegiatan tersebut Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 45 Pada titik P akan terjadi pita terang jika berkas cahaya yang jatuh memiliki fase yang sama atau kelipatan bulat panjang gelombangnya O. Dengan demikian jarak titik P dari pusat terang O adalah: O Ln y d . . . 3.9 Keterangan: y : jarak titik P dari pusat terang O m d : jarak S 1 dan S 2 m L : jarak sumber cahaya ke layar m O : panjang gelombang cahaya m n : 0, 1, 2, . . . . khusus untuk n = 0, adalah titik terang pusat Pada titik P akan terjadi pita gelap jika berkas cahaya yang jatuh memiliki beda fase setengah periode atau selisih lintasan optis kelipatan ganjil setengah panjang gelombang. Sehingga persamaan 3.9 menjadi: O § · ¨ ¸ © ¹ 2 1 2 L y d n . . . 3.10 Pola pita terang dan gelap pada inter- ferensi cahaya akan lebih mudah diamati dengan menggunakan grafik intensitas cahaya seperti gambar 3.5 di samping. Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh soal di bawah ini Contoh Soal Pada percobaan Young digunakan gelombang cahaya dengan panjang gelombang 4.500 R A dan jarak antara celah dengan layar 2 meter. Jika jarak antarcelah 0,5 mm, tentukan jarak pita terang kedua dari pusat terang Penyelesaian: Diketahui: O = 4.500 R A = 4,5 . 10 -7 m 1 R A = 10 -10 m L = 2 m d = 0,5 mm = 0,5 . 10 -4 m Ditanyakan: y 2 = . . .? Jawab: O Ln y d -7 -3 2 -4 . . . . 2 2 4,5 10 = 3,6 10 m = 3,6 mm . 0,5 10 Intensitas cahaya pita terang y pita gelap O Gambar 3.5 Pola intensitas cahaya pada peristiwa interferensi cahaya. Sebagai pemantapan pemahamanmu terhadap interferensi cahaya, kerjakanlah soal di bawah ini