Bahan Kuliah Fisika Dasar 2. Optika Fisis

Transkripsi

1 Bahan Kuliah Fisika Dasar 2 Optika Fisis

2 Optika Fisik (Physical Optics) Optical Interference (Intefrerensi Optik) Double-Slit Interference Thin-Film Interference Optical Diffraction (Difraksi Optik) Single-Slit Diffraction Diffraction Gratings Polarization of Light (Polarisasi Cahaya)

3 Physics Phenomenon

4 Physics Phenomenon Newton's Rings

5 Physics Phenomenon Thin-film interference Thin-film interference is the interference of light waves reflecting off the top surface of a film with the waves reflecting from the bottom surface. If the thickness of the film is on the order of the wavelength of light, then colorful patterns can be obtained, as shown in the image below,

6 Physics Phenomenon Characteristic Spectra Every chemical element has a characteristic spectrum, or particular distribution of electromagnetic radiation. Because of these signature wavelength patterns, it is possible to identify the constituents of an unknown substance by analyzing its spectrum; this technique is called spectroscopy.

7 Double-Slit Interference Physics Working Model

8 Physics Working Model Constructive Interference Light Source Destructive Interference Weve front Weve front

9 Double-Slit Interference (Young Interference) S 1 Interferensi optik dapat terjadi jika dua gelombang (cahaya) secara simultan hadir dalam daerah yang sama r 1 P y 1 m1 sin( kr 1 t) 2 m 2 sin( kr2 t) m d S 2 r r 2 L Sumbu sistem m2 kr 2 m1 kr 1 kr 2 kr1 2 r 2 ( r 2 r 1 ) k( r 1) 2 r m 2 m m1 m2 m r d sin cos

10 Double-Slit Interference (Young Interference) Interferensi konstruktif terjadi jika: 2n d sin 2 n 0,1, 2, 2n d sin 2 Interferensi destruktif terjadi jika: ( 2n 1) n 0,1, 2, (2n 1) d sin d 2 d sin n 1 sin ( n ) 2

11 Contoh Soal: Celah ganda yang berjarak 0,100 mm berada 1,20 m dari layar tampilan. Cahaya dengan panjang gelombang =500 nm jatuh pada celah dari sumber yang jauh. Berapa jarak antar interferensi terang pertama dan kedua pada layar? Interferensi terang (konstruktif orde pertama n=1) 9 n (1)(50010 m) sin1 5,0010 d 4 1,0010 m 3 d sin n Ini merupakan sudut kecil, sehingga : sin 1 tan1, dengan 1 dalam satuan radian Dengan demikian orde pertama akan muncul pada jarak: -3 y1 L1 (1,20 m)(5,00 10 ) 6,00 mm Interferensi terang (konstruktif orde n=2) y 2 d 2 L1 L 12,0 mm Jadi, jarak antara pusat maksimum interferensi terang adalah (y 2 -y 1 )=6,00 mm y 2 y 1

12 Penentuan panjang gelombang dengan interferensi dua celah Dari gambar diperoleh: P y L tan r 1 y jika L d maka : d S 1 S 2 r r 2 L Sumbu sistem y Lsin y n nl d y n d nl

13 Measuring the Wavelength of a Light Source Problem. A screen is separated from a double-slit source by 1.20 m. The distance between the two slits is mm. The second-order bright fringe (m =2) is measured to be 4.50 cm from the centerline. Determine (a) the wavelength of the light and (b) the distance between adjacent bright fringes.

14 Interferensi oleh Lapisan Tipis (Thin-Film Interference)

15 Interferensi oleh Lapisan Tipis (Thin- Film Interference)

16 Interferensi oleh Lapisan Tipis (Thin-Film Interference)

17 Interferensi oleh Lapisan Tipis (Thin-Film Interference)

18 Interferensi oleh Lapisan Tipis (Thin-Film Interference)

19 Interferensi oleh Lapisan Tipis (Thin-Film Interference) Gejala Fisika Model Kerja

20 CHANGE OF PHASE DUE TO REFLECTION a) A ray reflecting from a medium of higher refractive index undergoes a 180 phase change. The right side shows the analogy with a reflected pulse on a string. b) A ray reflecting from a medium of lower refractive index undergoes no phase change.

21 Incident light Phase change Air (n=1) Surface 1 Reflected light Soap film (n>1) Air (n=1) 0 0 Phase change Dari teori dan eksperimen elektromagnetik, diperoleh: Surface 2 Transmitted light 1. Jika n 1 <n 2, phase gelombang cahaya bergeser pada proses pemantulan 2. Jika n 1 >n 2, phase gelombang cahaya tidak bergeser pada proses pemantulan t Intereferensi destruktif terjadi ketika: 2t m med Intereferensi konstruktif terjadi ketika: 1 2t ( m ) 2 med

22 The sum of the phase changes caused by both reflections is equal to 0 0 or The sum of the phase changes caused by both reflections is equal to Panjang gelombang di medium dapat dinyatakan dengan panjang gelombang dalam vacuum, yaitu: n c n n c v 1 1 med n m t 2 n m t n m t 2 n m t (Constructive) (Destructive) (Destructive) (Constructive)

23 Thin-Film Interference

24 Contoh Soal: Gelembung sabun tampak hijau (=540 nm) di titik permukaan depan paling dekat dengan pengamat. Berapa ketebalan minimumnya? (anggap n=1,35) Cahaya dipantulkan tegak lurus dari titik pada permukaan sferis yang paling dekat dengan pengamat. Perbedaan lintasan adalah 2t (t=ketebalan lapisan sabun). Cahaya yang dipantulkan dari permukaan pertama (lebih luar) mengalami perubahan fase ½ (indeks bias sabun lebih besar dari udara), sedangkan permukaan kedua (bagian dalam tidak. Sehingga cahaya hijau akan cerah ketika perbedaan lintasan minimum ½, sehingga: 2t 2n t 4 n (540 nm) (4)(1,35) 100 nm

25 Contoh Soal: Berapa ketebalan pelapis optik MgF 2 yang indeks biasnya n=1,38 dan dirancang untuk menghilangkan cahaya terpantul dengan panjang gelombang terpusat pada 550 nm pada saat jatuh normal pada kaca dengan n=1,50? sinar pantul n=1,38 n=1,50 sinar datang t 4 n (550 nm) (4)(1,38) 99,6 nm

26 APPLICATION USING INTERFERENCE TO READ CD S AND DVD S

27 APPLICATION USING INTERFERENCE TO READ CD S AND DVD S

28 APPLICATION USING INTERFERENCE TO READ CD S AND DVD S

29 APPLICATION USING INTERFERENCE TO READ CD S AND DVD S