gelombang cahaya
BAB III
OPTIK FISIS
A. TEORI CAHAYA
1. Sir Isaac Newton : teori korpuskular yaitu cahaya merupakan partikel
2. Christian Huygens : Teori Undulasi yaitu cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi
3. James clerk Maxwell : cahaya adalah gelombang elektromagnetik
4. Albert Einstein : cahaya bersifat sebagai gelombang dan partikel
B. Sifat – sifat Cahaya :
1. pemantulan
2. pembiasan
3. interferensi
4. difraksi
5. Dispersi
6. Polarisasi
C. Dispersi Cahaya
Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya putih
(polikromatik)
menjadi
komponen-komponennya.
Komponen-komponen warna yang terbentuk yaitu merah,
jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Dispersi terjadi
akibat adanya perbedaan deviasi untuk setiap panjang
gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan
masing-masing gelombang pada saat melewati medium pembias.
Sudut Dispersi
Selisih sudut deviasi antara dua sinar adalah sudut
dispersi ()
Jadi :
= (nu – nm)
nu= indeks bias warna ungu
nm= indeks bias warna merah
= sudut pembias prisma
D. Interferensi Cahaya
Interferensi adalah paduan dua gelombang atau lebih menjadi satu gelombang baru. Interferensi erjadi
jika terpenuhi dua syarat berikut :
a. Kedua gelombang cahaya harus koheren, dalam arti bahwa kedua gelombang cahaya harus memiliki
beda fase yang selalu tetap, oleh sebab itu keduanya harus memiliki frekuensi yang sama.
b. Kedua gelombang cahaya harus memiliki amplitude yang hampir sama.
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 8
http://klasakura.blogspot.com/materi
1. Interferensi Celah Ganda
Fenomena interferensi cahaya ditunjukkan oleh percobaan yang dilakukan oleh Thomas Young.
Berkas cahaya yang melalui celah S1 dan S2 berasal dari celah sempit S0, tampak pada Gambar di
bawah :
Interferensi dapat terjadi karena adanya beda lintasan berkas cahaya dari S dan S .Jika jarak antara
kedua celah (d ), jauh lebih kecil daripada jarak celah terhadap layar, l (d > d, aka sudut θ sa gat ke il, sehi gga erlaku pendekatan
sin = tg =
Sehingga interferensi maksimum terjadi jika :
= n
Dengan : p = jarak garis terang dari pusat terang, d = jarak kedua celah, l = jarak layar ke sumber
cahaya, λ = pa ja g gelo a g, n = orde atau nomor terang (n = 0, 1, 2, ... .)
b. Interferensi minimum
Interferensi minimum terjadi jika dua gelombang bertemu dan saling meniadakan, sehingga
terbentuk pola garis gelap. Interferensi ini terjadi pada dua gelombang yang tidak sefase. Secara
matematis :
d sin = (n + ) (n = 0, 1, 2, 3, ....)
n = 0 diesbut minimum orde ke 1 atau garis gelap ke 1, n = 1 disbut minimum orde ke 2 atau garis
gelap ke 2, dan seterusnya.
Mengingat sin = , maka :
= n
Sehingga interferensi maksimum terjadi jika :
= (n + )
dengan p adalah jarak gelap ke-n dari pusat terang.
Pada interferensi celah ganda, jarak dua garis terang yang berurutan sama dengan jarak dua garis
gelap yang berurutan, yaitu :
p =
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 9
http://klasakura.blogspot.com/materi
2. Interferensi oleh Lapisan Tipis
- Timbulnya garis-garis berwarna yang tampak pada lapisan tipis minyak tanah yang tumpah di
permukaan air
- Warna-warni yang terlihat pada gelembung sabun yang mendapat sinar matahari
- Timbulnya warna-warni pada cakram padat (compact disc).
Pola interferensi pada lapisan tipis dipengaruhi oleh
dua faktor, yaitu :
- panjang lintasan optik
- perubahan fase sinar pantul.
Sinar datang dengan sudut datang i pada lapisan tipis
dengan ketebalan d dan indeks bias n, sehingga sinar
mengalami pemantulan dan pembiasan dengan sudut
bias r. Dengan mempertimbangkan kedua faktor di
atas, dapat ditentukan syarat-syarat terjadinya
interferensi berikut ini.
1. Syarat terjadinya interferensi maksimum (terang)
2n.d.cos r = (m + – λ
( m = 0, 1, 2, 3, …
2. Syarat terjadinya interferensi minimum (gelap)
2n.d.cos r = mλ
m = 1, 2, 3, 4, ....)
Dengan : n = indeks bias lapisan tipis
d = ketebalan lapisan tipis
r = sudut bias
m = tingkat terang/gelap
3. Cincin Newton
Pola interferensi cincin Newton ini terjadi jika cahaya
dengan panjang gelombang λ , datang dari atas dengan
arah tegak lurus. Jika R adalah jari-jari kelengkungan lensa
dan r adalah jari-jari kelengkungan gelap dan terang hasil
interferensi, maka akan terjadi hal-hal berikut ini.
1. Interferensi maksimum (lingkaran terang), jika:
= (n - ) R
(n = 1, 2, 3, ...)
dengan rt adalah jari-jari lingkaran terang ke-n.
2. Interferensi minimum (lingkaran gelap), jika:
= n R
(n = 0, 1, 2, ...}
dengan rg adalah jari-jari lingkaran gelap ke-n.
E. Difraksi Cahaya
Difraksi cahaya adalah peristiwa penyebaran atau pembelokan gelombang oleh celah sempit sebagai
penghalang.
a. Difraksi Celah Tunggal
Gambar di samping menunjukkan gelombang cahaya dengan panjang gelombang λ didifraksikan oleh
celah sempit dengan lebar d. Pola gelap dan terang terbentuk
ketika gelombang cahaya mengalami interferensi.
Sementara itu, pola terang (difraksi maksimum) terjadi bila:
d sin θ = (n - )
(n= , , ,…
Atau :
= (n - )
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 10
http://klasakura.blogspot.com/materi
Pola gelap (difraksi minimum) terjadi jika:
d si θ = n. λ
Atau :
n = 1, 2, 3 ...)
=n
Dengan :
d = jarak antara dua celah
p = jarak terang pusat ke terang/gelap berikutnya
l = jarak antara celah dengan layar
= panjang gelomang
n = orde
b. Difraksi Celah Majemuk (Kisi difraksi
Kisi difraksi : piranti untuk menghasilkan spektrum
dengan menggunakan difraksi dan interferensi, yang
tersusun oleh celah sejajar dalam jumlah sangat banyak
dan memiliki jarak yang sama (biasanya dalam orde 1.000
per mm). Bila banyaknya garis (celah) per satuan
panjang, misalnya cm adalah N, maka tetapan kisi d
adalah :
d=
Bila cahaya dilewatkan pada kisi dan diarahkan ke layar,
maka pada layar akan terjadi hal-hal berikut ini.
1. Garis terang (maksimum), bila:
d.si θ = n. λ
n = 0, 1, 2, ....
dengan n = 0 menyatakan maksiumum orde ke nol atau terang pusat, n = 1 menyatakan maksimum
orde ke 1 atau terang kesatu, n = 2 menyatakan maksimum orde kedua atau terang kedua
2. Garis gelap (minimum), bila:
d.sin θ = (n- )
= , , , ….
Contoh soal :
1. Diketahui jarak dua celah ke layar 1,5 m dan panjang gelombang yang digunakan 4 x 10-7m. Jarak antara
terang pusat dan terang ketiga 0,6 cm. Tentukan jarak antara kedua celah
Jawab :
2. Cahaya monokromatik dari sumber yang jauh datang pada sebuah celah tunggal yang lebarnya 3,00
nm. Jarak terang pusat dari pola difraksi ke gelap pertama sama dengan 1,80 mm. Tentukan panjang
gelombang caya yang digunakan
Jawab :
3. Perhatikan diagram difraksi celah ganda (kisi) dengan data
berikut ini. Jika panjang gelombang berkas cahaya 6000 A dan
jarak antar kisi 0,6 mm, maka tentukan jarak antara terang
pusat dengan gelap pertama pada layar
Jawab :
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 11
http://klasakura.blogspot.com/materi
4. Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 5 000 goresan tiap cm. Sudut deviasi orde
kedua adalah 300. Tentukan panjang gelombang cahaya yang digunakan
Jawab :
5. Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 5 000 A datang tegak lurus pada kisi. Jika
spektrum orde kedua membentuk sudut deviasi 300, tentukan jumlah garis per cm kisi
Jawab :
6. Sebuah kisi memiliki 12 500 garis per cm. Sberkas sinar monokromatis datang tegak lurus pada kisi. Bila
spectrum orde pertama membuat sudut 300 dengan garis normal pada kisi, maka tentukan panjang
gelombang sinar tersebut (1 A = 10-10 m)
Jawab :
7. Celah tunggal yang lebarnya 0,1 mm disinari berkas cahaya dengan panjang gelombang 4.000 A. Apabila pola
difraksi ditangkap pada layar yang jaraknya 20 cm dari celah, tentukan jarak antara garis gelap ketiga dan garis
pusat terang!
Jawab :
8. Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya merah dengan panjang gelombang 6,5 × 10-7 m. Garis
gelap terang dapat diamati pada layar yang berjarak 1 m dari celah. Hitunglah jarak antara gelap ketiga
dan terang pusat, serta jarak antara terang kedua dengan garis terang keempat!
Jawab :
9. Seberkas cahaya jatuh tegak lurus mengenai dua celah yang berjarak 0,4 mm. Garis terang ketiga pada
layar berjarak 0,5 mm dari terang pusat. Jika jarak layar dengan celah adalah 40 cm, tentukan panjang
elombang cahaya tersebut
Jawab :
10. Sebuah kisi mempunyai konstanta kisi 4 x 105 m-1. Terang orde kedua didifraksikan pada sudut 370 (tan
370 = ¾ ) terhadap normal. Tentukan panjang gelombang cahaya yang digunakan
Jawab :
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 12
http://klasakura.blogspot.com/materi
F. Polarisasi Cahaya
- Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang cahaya sehingga hanya tinggal
memiliki satu arah getar saja.
- Gejala polarisasi hanya dimiliki oleh gelombang tranversal
- Cahaya dapat mengalami gejala polarisasi, sehingga cahaya merupakan gelombang tranversal
- Pada umumnya cahaya memiliki beberapa arah getar
Polarisasi dapat terjadi karena pemantulan pada cermin datar, absorpsi selektif dari bahan polaroid,
dan bias kembar oleh kristal.
1. Polarisasi Karena Pembiasan dan Pemantulan
Cahaya datang dan mengenai batas medium akan mengalami
pemantulan dan pembiasan seperti gambar berikut :
Sudut datang yang menyebab-kan sinar pantulnya terpolari-sasi
disebut sudut Brewster atau sudut polarisasi (iP).
Jadi :
tan iP =
Persamaan di atas dikenal sebagai hukum Brewster
2. Polarisasi kaena Pembiasan Ganda
Bias ganda merupakan sifat yang dimiliki beberapa Kristal tertentu (terutama kalsit) untuk
membentuk dua sinar bias dari suatu sinar datang tunggal. Sinar bias (ordinary ray)
mengikuti hukum-hukum pembiasan normal. Sinar bias lain, yang dinamakan sinar luar
biasa (extraordinary ray), mengikuti hukum yang berbeda. Kedua sinar tersebut bergerak
dengan kelajuan yang sama, di mana cahaya sinar
biasa terpolarisasi tegak lurus terhadap cahaya sinar
luar biasa.
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 13
http://klasakura.blogspot.com/materi
3. Polarisasi karena Absorpsi Selektif
Polarisasi akibat penyerapan terjadi jika cahaya melalui zat yang dapat memutar bidang
polarisasi gelombang cahaya. Zat
semacam ini disebut zat optik aktif.
Contoh zat ini adalah larutan gula.
Gambar di samping menunjukkan
fenomena
polarisasi
akibat
penyerapan. Anggaplah seberkas
cahaya tak terpolarisasi menembus
filter polaroid A. Setelah melalui A hanya cahaya yang memiliki arah getar tertentu saja
yang dapat menembus. Cahaya yang hanya memiliki arah getar tertentu ini disebut cahaya
terpolarisasi. Ketika kedudukan bidang polarisasi A sejajar dengan B, cahaya diteruskan
oleh polaroid B. polaroid A disebut Polarisator dan polaroid B disebut Analisator. Menurut
Etiene Louis Malus, intensitas yang oleh palarisator adalah
I1 = Io. Jika sudut
palarisator dan analisator adalah maka intensitas cahaya setelah melewati analisator
adalah I2 = I1 cos2 θ, sehingga :
I2 = = Io cos2 θ
Persamaan di atas disebut juga hokum Malus, dengan I2 adalah intensitas cahaya yang
melewati analisator
Contoh :
Jika sudut antara kedua sumbu polarisasi pada kedua polaroid adalah 60 o, tentukan
intensitas cahaya yang diteruskan oleh polaroid pertama dengan intensitas I0 dan polaroid
kedua!
Jawab :
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 14
http://klasakura.blogspot.com/materi
Latihan Mandiri
1. Sebuah kisi yang mempunyai 2.000 garis/mm menerima sinar monokromatik. Sudut deviasi
garis terang pertama sebesar 30o. Tentukan panjang gelombang sinar monokromatik tersebut
(1 nm : 10-9 m) (UN 2014/2015)
Jawab :
2. Seberkas cahaya hijau dijatuhkan pada dua celah sempit, sehingga terjadi interferensi, maka :
(1) terjadi pita terang jika interferensinya minimum
(2) lebar pita terang bertambah jika lebar celah diperkecil
(3) pada terang pusat intensitasnya maksimum
(4) pada terang berikutnya dari terang pusat intensitasnya menguat
Pernyatan yang benar adalah ....
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (1) dan (4)
D. (2) dan (3)
E. (2) dan (4) (UN 2014/2015)
Jawab :
3. Dua celah sempit yang terpisah pada jarak 2 mm disinari secara tegak lurus. Pada layar yang
jaraknya 1 meter dari celah, terbentuk garis terang ke-4 yang terletak 1 mm dari garis terang
pusat. Tentukan panjang gelombang sinar yang dipakai (UN 2015/2016)
Jawab :
4. Perhatikan pernyataan berikut ini :
(1) dapat mengalami polarisasi
(4) tidak dapat mengalami interferensi
(2) dapat mengalami refleksi
(5) tidak dapat merambat melalui ruang hampa
(3) dapat mengalami refraksi
Pernyataan yang benar tentang gelombang cahaya adalah….
A. (2), (3), dan (4)
C. (1) dan (5)
E. (1), (3), dan (5)
B. (2) dan (3)
D. (1), (2), dan (3)
(UN 2015/2016)
5. Cahaya dengan panjang gelombang 5000 Angstroom dilewatkan pada sebuah celah ganda.
Kedua celah berjarak 0,2 mm satu sama lain. Pola interferensi berupa garis terang dang gelap
secara bergantian ditengkap di layar yang berada 100 cm dari celah ganda. Tentukan jarak dua
garis terang yang berurutan (UN 2015/2016)
Jawab :
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 15
http://klasakura.blogspot.com/materi
OPTIK FISIS
A. TEORI CAHAYA
1. Sir Isaac Newton : teori korpuskular yaitu cahaya merupakan partikel
2. Christian Huygens : Teori Undulasi yaitu cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi
3. James clerk Maxwell : cahaya adalah gelombang elektromagnetik
4. Albert Einstein : cahaya bersifat sebagai gelombang dan partikel
B. Sifat – sifat Cahaya :
1. pemantulan
2. pembiasan
3. interferensi
4. difraksi
5. Dispersi
6. Polarisasi
C. Dispersi Cahaya
Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya putih
(polikromatik)
menjadi
komponen-komponennya.
Komponen-komponen warna yang terbentuk yaitu merah,
jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Dispersi terjadi
akibat adanya perbedaan deviasi untuk setiap panjang
gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan
masing-masing gelombang pada saat melewati medium pembias.
Sudut Dispersi
Selisih sudut deviasi antara dua sinar adalah sudut
dispersi ()
Jadi :
= (nu – nm)
nu= indeks bias warna ungu
nm= indeks bias warna merah
= sudut pembias prisma
D. Interferensi Cahaya
Interferensi adalah paduan dua gelombang atau lebih menjadi satu gelombang baru. Interferensi erjadi
jika terpenuhi dua syarat berikut :
a. Kedua gelombang cahaya harus koheren, dalam arti bahwa kedua gelombang cahaya harus memiliki
beda fase yang selalu tetap, oleh sebab itu keduanya harus memiliki frekuensi yang sama.
b. Kedua gelombang cahaya harus memiliki amplitude yang hampir sama.
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 8
http://klasakura.blogspot.com/materi
1. Interferensi Celah Ganda
Fenomena interferensi cahaya ditunjukkan oleh percobaan yang dilakukan oleh Thomas Young.
Berkas cahaya yang melalui celah S1 dan S2 berasal dari celah sempit S0, tampak pada Gambar di
bawah :
Interferensi dapat terjadi karena adanya beda lintasan berkas cahaya dari S dan S .Jika jarak antara
kedua celah (d ), jauh lebih kecil daripada jarak celah terhadap layar, l (d > d, aka sudut θ sa gat ke il, sehi gga erlaku pendekatan
sin = tg =
Sehingga interferensi maksimum terjadi jika :
= n
Dengan : p = jarak garis terang dari pusat terang, d = jarak kedua celah, l = jarak layar ke sumber
cahaya, λ = pa ja g gelo a g, n = orde atau nomor terang (n = 0, 1, 2, ... .)
b. Interferensi minimum
Interferensi minimum terjadi jika dua gelombang bertemu dan saling meniadakan, sehingga
terbentuk pola garis gelap. Interferensi ini terjadi pada dua gelombang yang tidak sefase. Secara
matematis :
d sin = (n + ) (n = 0, 1, 2, 3, ....)
n = 0 diesbut minimum orde ke 1 atau garis gelap ke 1, n = 1 disbut minimum orde ke 2 atau garis
gelap ke 2, dan seterusnya.
Mengingat sin = , maka :
= n
Sehingga interferensi maksimum terjadi jika :
= (n + )
dengan p adalah jarak gelap ke-n dari pusat terang.
Pada interferensi celah ganda, jarak dua garis terang yang berurutan sama dengan jarak dua garis
gelap yang berurutan, yaitu :
p =
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 9
http://klasakura.blogspot.com/materi
2. Interferensi oleh Lapisan Tipis
- Timbulnya garis-garis berwarna yang tampak pada lapisan tipis minyak tanah yang tumpah di
permukaan air
- Warna-warni yang terlihat pada gelembung sabun yang mendapat sinar matahari
- Timbulnya warna-warni pada cakram padat (compact disc).
Pola interferensi pada lapisan tipis dipengaruhi oleh
dua faktor, yaitu :
- panjang lintasan optik
- perubahan fase sinar pantul.
Sinar datang dengan sudut datang i pada lapisan tipis
dengan ketebalan d dan indeks bias n, sehingga sinar
mengalami pemantulan dan pembiasan dengan sudut
bias r. Dengan mempertimbangkan kedua faktor di
atas, dapat ditentukan syarat-syarat terjadinya
interferensi berikut ini.
1. Syarat terjadinya interferensi maksimum (terang)
2n.d.cos r = (m + – λ
( m = 0, 1, 2, 3, …
2. Syarat terjadinya interferensi minimum (gelap)
2n.d.cos r = mλ
m = 1, 2, 3, 4, ....)
Dengan : n = indeks bias lapisan tipis
d = ketebalan lapisan tipis
r = sudut bias
m = tingkat terang/gelap
3. Cincin Newton
Pola interferensi cincin Newton ini terjadi jika cahaya
dengan panjang gelombang λ , datang dari atas dengan
arah tegak lurus. Jika R adalah jari-jari kelengkungan lensa
dan r adalah jari-jari kelengkungan gelap dan terang hasil
interferensi, maka akan terjadi hal-hal berikut ini.
1. Interferensi maksimum (lingkaran terang), jika:
= (n - ) R
(n = 1, 2, 3, ...)
dengan rt adalah jari-jari lingkaran terang ke-n.
2. Interferensi minimum (lingkaran gelap), jika:
= n R
(n = 0, 1, 2, ...}
dengan rg adalah jari-jari lingkaran gelap ke-n.
E. Difraksi Cahaya
Difraksi cahaya adalah peristiwa penyebaran atau pembelokan gelombang oleh celah sempit sebagai
penghalang.
a. Difraksi Celah Tunggal
Gambar di samping menunjukkan gelombang cahaya dengan panjang gelombang λ didifraksikan oleh
celah sempit dengan lebar d. Pola gelap dan terang terbentuk
ketika gelombang cahaya mengalami interferensi.
Sementara itu, pola terang (difraksi maksimum) terjadi bila:
d sin θ = (n - )
(n= , , ,…
Atau :
= (n - )
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 10
http://klasakura.blogspot.com/materi
Pola gelap (difraksi minimum) terjadi jika:
d si θ = n. λ
Atau :
n = 1, 2, 3 ...)
=n
Dengan :
d = jarak antara dua celah
p = jarak terang pusat ke terang/gelap berikutnya
l = jarak antara celah dengan layar
= panjang gelomang
n = orde
b. Difraksi Celah Majemuk (Kisi difraksi
Kisi difraksi : piranti untuk menghasilkan spektrum
dengan menggunakan difraksi dan interferensi, yang
tersusun oleh celah sejajar dalam jumlah sangat banyak
dan memiliki jarak yang sama (biasanya dalam orde 1.000
per mm). Bila banyaknya garis (celah) per satuan
panjang, misalnya cm adalah N, maka tetapan kisi d
adalah :
d=
Bila cahaya dilewatkan pada kisi dan diarahkan ke layar,
maka pada layar akan terjadi hal-hal berikut ini.
1. Garis terang (maksimum), bila:
d.si θ = n. λ
n = 0, 1, 2, ....
dengan n = 0 menyatakan maksiumum orde ke nol atau terang pusat, n = 1 menyatakan maksimum
orde ke 1 atau terang kesatu, n = 2 menyatakan maksimum orde kedua atau terang kedua
2. Garis gelap (minimum), bila:
d.sin θ = (n- )
= , , , ….
Contoh soal :
1. Diketahui jarak dua celah ke layar 1,5 m dan panjang gelombang yang digunakan 4 x 10-7m. Jarak antara
terang pusat dan terang ketiga 0,6 cm. Tentukan jarak antara kedua celah
Jawab :
2. Cahaya monokromatik dari sumber yang jauh datang pada sebuah celah tunggal yang lebarnya 3,00
nm. Jarak terang pusat dari pola difraksi ke gelap pertama sama dengan 1,80 mm. Tentukan panjang
gelombang caya yang digunakan
Jawab :
3. Perhatikan diagram difraksi celah ganda (kisi) dengan data
berikut ini. Jika panjang gelombang berkas cahaya 6000 A dan
jarak antar kisi 0,6 mm, maka tentukan jarak antara terang
pusat dengan gelap pertama pada layar
Jawab :
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 11
http://klasakura.blogspot.com/materi
4. Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 5 000 goresan tiap cm. Sudut deviasi orde
kedua adalah 300. Tentukan panjang gelombang cahaya yang digunakan
Jawab :
5. Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 5 000 A datang tegak lurus pada kisi. Jika
spektrum orde kedua membentuk sudut deviasi 300, tentukan jumlah garis per cm kisi
Jawab :
6. Sebuah kisi memiliki 12 500 garis per cm. Sberkas sinar monokromatis datang tegak lurus pada kisi. Bila
spectrum orde pertama membuat sudut 300 dengan garis normal pada kisi, maka tentukan panjang
gelombang sinar tersebut (1 A = 10-10 m)
Jawab :
7. Celah tunggal yang lebarnya 0,1 mm disinari berkas cahaya dengan panjang gelombang 4.000 A. Apabila pola
difraksi ditangkap pada layar yang jaraknya 20 cm dari celah, tentukan jarak antara garis gelap ketiga dan garis
pusat terang!
Jawab :
8. Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya merah dengan panjang gelombang 6,5 × 10-7 m. Garis
gelap terang dapat diamati pada layar yang berjarak 1 m dari celah. Hitunglah jarak antara gelap ketiga
dan terang pusat, serta jarak antara terang kedua dengan garis terang keempat!
Jawab :
9. Seberkas cahaya jatuh tegak lurus mengenai dua celah yang berjarak 0,4 mm. Garis terang ketiga pada
layar berjarak 0,5 mm dari terang pusat. Jika jarak layar dengan celah adalah 40 cm, tentukan panjang
elombang cahaya tersebut
Jawab :
10. Sebuah kisi mempunyai konstanta kisi 4 x 105 m-1. Terang orde kedua didifraksikan pada sudut 370 (tan
370 = ¾ ) terhadap normal. Tentukan panjang gelombang cahaya yang digunakan
Jawab :
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 12
http://klasakura.blogspot.com/materi
F. Polarisasi Cahaya
- Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang cahaya sehingga hanya tinggal
memiliki satu arah getar saja.
- Gejala polarisasi hanya dimiliki oleh gelombang tranversal
- Cahaya dapat mengalami gejala polarisasi, sehingga cahaya merupakan gelombang tranversal
- Pada umumnya cahaya memiliki beberapa arah getar
Polarisasi dapat terjadi karena pemantulan pada cermin datar, absorpsi selektif dari bahan polaroid,
dan bias kembar oleh kristal.
1. Polarisasi Karena Pembiasan dan Pemantulan
Cahaya datang dan mengenai batas medium akan mengalami
pemantulan dan pembiasan seperti gambar berikut :
Sudut datang yang menyebab-kan sinar pantulnya terpolari-sasi
disebut sudut Brewster atau sudut polarisasi (iP).
Jadi :
tan iP =
Persamaan di atas dikenal sebagai hukum Brewster
2. Polarisasi kaena Pembiasan Ganda
Bias ganda merupakan sifat yang dimiliki beberapa Kristal tertentu (terutama kalsit) untuk
membentuk dua sinar bias dari suatu sinar datang tunggal. Sinar bias (ordinary ray)
mengikuti hukum-hukum pembiasan normal. Sinar bias lain, yang dinamakan sinar luar
biasa (extraordinary ray), mengikuti hukum yang berbeda. Kedua sinar tersebut bergerak
dengan kelajuan yang sama, di mana cahaya sinar
biasa terpolarisasi tegak lurus terhadap cahaya sinar
luar biasa.
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 13
http://klasakura.blogspot.com/materi
3. Polarisasi karena Absorpsi Selektif
Polarisasi akibat penyerapan terjadi jika cahaya melalui zat yang dapat memutar bidang
polarisasi gelombang cahaya. Zat
semacam ini disebut zat optik aktif.
Contoh zat ini adalah larutan gula.
Gambar di samping menunjukkan
fenomena
polarisasi
akibat
penyerapan. Anggaplah seberkas
cahaya tak terpolarisasi menembus
filter polaroid A. Setelah melalui A hanya cahaya yang memiliki arah getar tertentu saja
yang dapat menembus. Cahaya yang hanya memiliki arah getar tertentu ini disebut cahaya
terpolarisasi. Ketika kedudukan bidang polarisasi A sejajar dengan B, cahaya diteruskan
oleh polaroid B. polaroid A disebut Polarisator dan polaroid B disebut Analisator. Menurut
Etiene Louis Malus, intensitas yang oleh palarisator adalah
I1 = Io. Jika sudut
palarisator dan analisator adalah maka intensitas cahaya setelah melewati analisator
adalah I2 = I1 cos2 θ, sehingga :
I2 = = Io cos2 θ
Persamaan di atas disebut juga hokum Malus, dengan I2 adalah intensitas cahaya yang
melewati analisator
Contoh :
Jika sudut antara kedua sumbu polarisasi pada kedua polaroid adalah 60 o, tentukan
intensitas cahaya yang diteruskan oleh polaroid pertama dengan intensitas I0 dan polaroid
kedua!
Jawab :
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 14
http://klasakura.blogspot.com/materi
Latihan Mandiri
1. Sebuah kisi yang mempunyai 2.000 garis/mm menerima sinar monokromatik. Sudut deviasi
garis terang pertama sebesar 30o. Tentukan panjang gelombang sinar monokromatik tersebut
(1 nm : 10-9 m) (UN 2014/2015)
Jawab :
2. Seberkas cahaya hijau dijatuhkan pada dua celah sempit, sehingga terjadi interferensi, maka :
(1) terjadi pita terang jika interferensinya minimum
(2) lebar pita terang bertambah jika lebar celah diperkecil
(3) pada terang pusat intensitasnya maksimum
(4) pada terang berikutnya dari terang pusat intensitasnya menguat
Pernyatan yang benar adalah ....
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (1) dan (4)
D. (2) dan (3)
E. (2) dan (4) (UN 2014/2015)
Jawab :
3. Dua celah sempit yang terpisah pada jarak 2 mm disinari secara tegak lurus. Pada layar yang
jaraknya 1 meter dari celah, terbentuk garis terang ke-4 yang terletak 1 mm dari garis terang
pusat. Tentukan panjang gelombang sinar yang dipakai (UN 2015/2016)
Jawab :
4. Perhatikan pernyataan berikut ini :
(1) dapat mengalami polarisasi
(4) tidak dapat mengalami interferensi
(2) dapat mengalami refleksi
(5) tidak dapat merambat melalui ruang hampa
(3) dapat mengalami refraksi
Pernyataan yang benar tentang gelombang cahaya adalah….
A. (2), (3), dan (4)
C. (1) dan (5)
E. (1), (3), dan (5)
B. (2) dan (3)
D. (1), (2), dan (3)
(UN 2015/2016)
5. Cahaya dengan panjang gelombang 5000 Angstroom dilewatkan pada sebuah celah ganda.
Kedua celah berjarak 0,2 mm satu sama lain. Pola interferensi berupa garis terang dang gelap
secara bergantian ditengkap di layar yang berada 100 cm dari celah ganda. Tentukan jarak dua
garis terang yang berurutan (UN 2015/2016)
Jawab :
Fisika Kelas XII IPA/Halaman 15
http://klasakura.blogspot.com/materi