OPTIKA FISIS. Celah Ganda Young Layar Putih

Transkripsi

1 OPTIKA FISIS A. Interferensi Cahaya : Peraduan antara dua atau lebih gelombang cahaya yang menghasilkan ola tertentu. Untuk engamatan Interferensi gelombang cahaya, agar hasilnya daat diamati dierlukan syarat, bahwa Cahaya harus bersifat Koheren, artinya cahaya memiliki frekuensi dan amlitudo sama serta beda fase teta. Cara mendaatkan Cahaya Koheren : a. Dengan Cermin Fresnell : Susunan dua cermin yang membentuk sudut hamer 80 0, sehingga menghasilkan dua sumber cahaya Maya. Perhatikan gambar! Cermin Fresnell Celah Ganda Young ayar Putih ayar Putih S d S S S S dan S = Sumber Cahaya Maya b. Dengan Celah Ganda Young : Dua celah sejajar yang berjarak tertentu, sehingga jika diberikan sinar dari satu sumber cahaya akan menghasilkan dua sumber cahaya (S dan S ). Perhatikan gambar diatas. Hasil Interferensi Cahaya Koheren adalah :. Interferensi Maximum : Dihasilkan jika kedua sumber cahaya koheren memiliki fase searah ( arah getar searah). Hasil interferensi berua garis terang ada layar.. Interferensi Minimum : Dihasilkan jika kedua sumber cahaya koheren memiliki fase berlawanan ( arah getar berlawanan). Hasil interferensi berua garis gela ada layar. Terbentuknya Garis Terang dari hasil Interferensi Maximum : ayar Putih A S B d Terang Pusat B Secara Matematis berlaku : S = d. sin Secara Fisis, agar terjadi interferensi maximum di layar, berlaku : S = n. atau S =.n. ½. P

2 Substitusi dari dua ersamaan diatas, menghasilkan ersamaan untuk Interferensi Maximum Cahaya : d. sin = n. atau d. sin =.n. ½. Untuk sudut yang kecil, berlaku Sin = Tg, sehingga berlaku : Sin Maka dieroleh ersamaan Interferensi Maximum Cahaya ada ayar : d. d. n. atau.n. Keterangan : n = Orde terang, dimana n = 0,,,,. n = 0, Terang usat n =, Terang ke n =, Terang ke, dst d = Jarak antara dua celah (m) = Jarak terang usat ke terang ke n (m) = Jarak celah ke layer (m) = Panjang gelombang cahaya (m) ayar Putih A S B d Terang Pusat B Secara Matematis berlaku : S = d. sin Secara Fisis, agar terjadi interferensi Minimum di layar, berlaku : S = (n ½). atau S = (.n ). ½. Substitusi dari dua ersamaan diatas, menghasilkan ersamaan untuk Interferensi Minimum Cahaya : d. sin = (n ½). atau d. sin = (.n ). ½. Untuk sudut yang kecil, berlaku Sin = Tg, sehingga berlaku : Sin Maka dieroleh ersamaan Interferensi Minimum Cahaya ada ayar : d. d. n. atau.n. P Keterangan : n = Orde gela, dimana n =,,,. n =, gela ke n =, gela ke, dst d = Jarak antara dua celah (m) = Jarak terang usat ke gela ke n (m) = Jarak celah ke layar (m) = Panjang gelombang cahaya (m)

3 Secara umum hasil interferensi celah ganda berua garis terang gela yang berada di sebelah kiri dan kanan terang usat yang daat dilukiskan : T g T g Terang Pusat g T g T B. Difraksi Pada Kisi : Kisi adalah kumulan sederetan celah yang mana lebar celah dan enutunya sama besar. Perhatikan Gambar di bawah! Hubungan antara d dan N : d d N N d = lebar celah dan enutunya (m) N = Jumlah celah tia satuan anjang ( garis/m) Hasil Difraksi ada Kisi sama dengan hasil Interferensi ada celah ganda, hanya intensitas cahaya hasil interferensi akan menjadi lebih terang karena berasal dari banyak sinar yang berasal dari kisi. Perhatikan Ilustrasi di bawah ini! ayar Terang Pusat Interferensi maximum (garis terang) terjadi jika memenuhi ersamaan : d. sin = n. atau d. sin =.n. ½. atau : d. n. atau d..n. Keterangan : n = Orde terang, dimana n = 0,,,,. n = 0, Terang usat n =, Terang ke n =, Terang ke, dst d = konstanta kisi / lebar celah (m) = Jarak terang usat ke terang ke n (m) = Jarak celah ke layar (m) = Panjang gelombang cahaya (m)

4 Interferensi minimum (garis gela) terjadi jika memenuhi ersamaan : d. sin = (n ½). atau d. sin = (.n ). ½. atau d. n. Keterangan : n = Orde gela, dimana n =,,,. n =, Terang ke n =, Terang ke, dst d. atau.n. d = konstanta kisi / lebar celah (m) = Jarak terang usat ke gela ke n (m) = Jarak celah ke layar (m) = Panjang gelombang cahaya (m) C. Difraksi Celah Tunggal : Jika cahaya melewati celah semit, maka cahaya akan mengalami elenturan atau difraksi. Cahaya yang datang ada kisi menurut Huygens dalam teori gelombangnya daat diangga sebagai sumber-sumber cahaya baru yang bersifat Koheren, sehingga sinar dari sumbersumber cahaya tersebut akan mengalami difraksi dan bertemu di suatu titik dilayar (interferensi). Perhatikan gambar di bawah ini! A S ½.d d B Terang usat C Keterangan : Sinar dari A akan berasangan dengan sinar dari B dan sinar di bawah A akan berasangan dengan sinar di bawah B dan seterusnya sehingga menghasilkan ola interferensi tertentu di layar. Jika secara matematis : S = d.sin dan secara fisika : S = n., maka sinar dari A dan B akan memiliki beda lintasan sebesar ½., sehingga akan terjadi garis gela di layar. Secara umum, Garis gela di layar terjadi jika memenuhi syarat : d = lebar celah dari celah tunggal (m) = Panjang gelombang cahaya (m) d.sin = n. = Sudut difraksi Jika sin = tg = /, maka ersamaannya menjadi : d. n. Dengan asumsi sama Garis terang akan terjadi jika : d.sin = (n -). ½. Jika sin = tg = /, maka ersamaannya menjadi : d. (n ). = jarak garis gela ke n terhada terang usat (m) = Jarak celah tunggal ke layar (m) n = Orde gela (,,, ) d = lebar celah dari celah tunggal (m) = Panjang gelombang cahaya (m) = Sudut difraksi = jarak garis terang ke n terhada terang usat (m) = Jarak celah tunggal ke layar (m) n = Orde terang (,,, ) 4

5 5

6 D. Daya Urai ensa : Jika kita erhatikan dua lamu mobil yang lagi menyala dari temat yang sangat jauh di jalan yang lurus, akan terlihat cahaya lamu tersebut hanya sebagai sebuah nyala lamu, namun lama kelamaan semakin dekat akan terlihat menjadi dua nyala lamu ada jarak tertentu dan semakin dekat semakin jelas dan semakin lebar jarak antara ke dua lamu, sehingga ada jarak yang dekat jarak yag terlihat seerti jarak yang sebenarnya. Mengaa demikian? Hal ini disebabkan adanya keterbatasan mata kita untuk membedakan dua benda sebagai du benda yang berjarak tertentu. Dikatakan ensa mata memiliki Daya Urai yang terbatas. Keterbatasan kemamuan ensa mata untuk membedakan dua benda sebagai dua benda disebabkan oleh factor :. Jarak benda terhada mata. Jarak kedua benda itu sendiri. Panjang gelombang cahaya 4. ebar diafragma / bukaan lensa Daya Urai ensa adalah kemamuan lensa / alat otik untuk membedakan dua benda terlihat ada jarak terdekatnya dilihat dari jarak aling jauh. Menurut Airy, dinyatakan : Juga berlaku ada sudut yang kecil, d sin = Tg, maka : S,.. d D d n.d S Berlaku :,. Sin n.d Untuk sudut yang kecil sin = (rad), sehingga :,. rad n.d d = jarak antara dua benda ( m ) D = lebar diafragma lensa ( m ) = jarak benda ke lensa ( m ) n = Indeks bias medium = sudut andang benda ( rad ) = anjang gelombang cahaya (m) 6

7 E. Polarisasi : Jika kita menggunakan kacamata hitam saat mengendarai kendaraan jarak jauh di saat terik matahari kita akan merasa lebih nyaman, dan mata kita tidak terlihat dari luar. Ini adalah contoh adanya eristiwa Polarisasi cahaya. Polarisasi adalah Perisitwa terseranya sebagian arah getar cahaya oleh suatu medium atau za otik. Cahaya dibedakan menjadi :. Cahaya alami : Cahaya yang memiliki semua arah getar Dilambangkan : atau : Arah rambat. Cahaya Terolarisasi : Cahaya yang kehilangan sebagian arah getarnya Dilambangkan : atau Cahaya terolarisasi akan melewati sebuah bidang khayal yang disebut dengan Bidang Polarisasi. Cara mendaatkan Cahaya Terolarisasi :. Pemantulan : Cahaya yang datang dengan sudut tertentu akan mengalami olarisasi. Sudut datang yang menyebabkan cahaya terolarisasi disebut Sudut Datang Polarisasi ( i) N i i. Pemantulan dan Pembiasan : N i i Sinar antul Pada eristiwa embiasan dan emantulan berlaku Sinar antul dan sinar bias saling tegak lurus ( membentuk sudut 90 0 ), sehingga berlaku : i + r = 90 0 sehingga r = i Menurut Hukum Snellius : r Sinar bias n Sin.i Sin.r Dengan Sin r = Sin (90 0 -i) = Cos i, maka, dieroleh : Sin.i n Tg. i n sehingga menjadi : Cos.i Persamaan terakhri ini dikenal dengan Hukum Brawster yang menyatakan : Besarnya indeks bias medium sama dengan harta Tangen dari sudut datang olarisasi. Keterangan : n = indeks bias relative medium terhada medium i = sudut datang olarisasi 7

8 . Pembiasan Kembar ( Bias Kembar ) : Cahaya yang datang ada zat tertentu daat mengalami embiasan kembar dimana sebagian cahaya diteruskan dan sebagian cahaya dibiaskan sesuai dengan hukum Snellius. N Cahaya yang dibiaskan disebut disebut cahaya biasa ( ordinary) dan cahaya yang diteruskan disebut cahaya luar biasa (extra ordinary). Chy Extra ordinary Chy ordinary 4. Absorbsi selektif : Jika zat otic yang daat menghasilkan bias kembar di buat sebuah risma dan kemudian dilekatkan kembali maka akan terbentuk sebuah Prisma Nicol. Dengan menggunakan Prisma Nicol cahaya alami akan dibiaskan kembar dan cahaya biasa akan tersera dan cahaya luar biasa akan diteruskan melewati bidang batas risma sehingga akan keluar menjadi Cahaya Terolarisasi. Jadi Prisma Nicol daat digunakan untuk menghasilkan Cahaya Terolarisasi. Secara umum zat yang daat menghasilkan cahaya terolarisasi disebut dengan Polaroid. Menurut fungsinya Polaroid dibedakan : Cahaya. Polarisator Berfungsi untuk menghasilkan Terolarisasi cahaya terolarisasi. Analisator Berfungsi untuk menguji aakah cahaya terolarisasi atau tidak. Io I = ½.Io I =? Polarisator 8 Analisator Kita tahu bahwa Intensitas gelombang sebanding dengan kuadrat Amlitudo sehingga : I A, maka : Sehingga : ' ' I A A A I A Hasilnya : ' ' I I.Cos atau I I.Cos Dari gambar diatas, berlaku : I0 = Intensitas cahaya sebelum melewati olarisator A = A.Cos I = Intensitas cahaya setelah melewati olarisator I = Intensitas cahaya setelah melewati analisator = Sudut antara olarisator dan analisator 5. Hamburan Cahaya matahari yang datang dari angkasa memasuki udara akan mengalami enyeraan oleh materi materi di udara sehingga tidak semua intensitas cahaya tersebut samai ke bumi. Berkurangnya intensitas ini menyebabkan terjadinya olarisasi cahaya tersebut. ***** Kebenaran adalah hal yang mudah dibicarakan ***** ***** tetai sulit untuk dilakukan ***** 0

9 Soal Soal Otika Fisis. Pola interferensi yang dilihat ada layar dalam ercobaan celah ganda Young adalah fakta bahwa cahaya :. terdiri atas foton-foton. merambat dalam garis lurus. memiliki sifat seerti gelombang ernyataan yang benar. a.,, dan b. dan c. saja d. dan e. saja. Jika jarak isah antara dua celah dalam ercobaan Young dijadikan setengah kalinya dan jarak antara celah ke layar dijadikan dua kalinya, maka jarak dua ita terang berdekatan. a. ¼ kali c. tak berubah e. 4 kali b. ½ kali d. kali. Pada ercobaan Young saat digunakan cahaya dengan anjang gelombang 4800 Å, jarak isah ita terang ke terhada terang usat adalah 0,040 m, Jika cahaya diganti dengan anjang gelombang 600 Å, maka jarak isah ita terang ke terhada terang usat sekarang adalah. a.,50 cm c.,05 cm e. 6,0 cm b.,40 cm d. 4,80 cm 4. Pada ercobaan Young dengan dua celah yang berjarak 0, mm diletakkan layar ada jarak m dari celah tersebut, sehingga menghasilkan garis terang ertama,5 mm dari terang usat, maka anjang gelombang cahayanya adalah. a. 4,5 x 0 - m c. 4,5 x 0-5 m e. 4,5 x 0-7 m b. 4,5 x 0-4 m e. 4,5 x 0-6 m 5. Pada ercobaan Young jika jarak antara dua celah dijadikan dua kalinya, maka jarak antara dua garis gela berturutan menjadi. a. 4 kali c. ½ kali e. teta tak berubah b. kali d. ¼ kali 6. Pada ercobaan Young, dua celah semit dengan jarak mm ditematkan sejauh 00 cm dari sebuah layar. Jika jarak garis gela terdekat ke usat ola interferensi 0,56 mm, maka anjang gelombang yang diakai adalah. a. 0 Å c. 866 Å e Å b. 400 Å d. 800 Å 7. Jarak antara dua celah ada ercobaan Young adalah mm, dan jarak celah ke layar m. Jika cahaya yang datang memiliki anjang gelombang 6000 Å,maka jarak antara garis gela ke tiga dari terang usat adalah. a. mm c.,8 mm e. mm b.,5 mm d. mm 8. Pada ercobaan Fresnel digunakan dua sumber cahaya maya yang berjarak 4 mm, menghasilkan 4 garis gela tia cm ada layar. Jika jarak layar ke cermin,5 m, maka anjang gelombang cahaya yang diakai adalah. a Å c Å e Å b. 400 Å d Å 9. Seberkas cahaya monokromatik dengan anjang gelombang 5 x 0-7 m datang tegak lurus ada kisi difraksi. Sektrum orde kedua membentuk sudut 0 0 dengan garis normal, maka jumlah garis er cm kisi adalah. a. x 0. c. 5 x 0. e. x 0 4. b. 4 x 0. d. 5 x Cahaya hijau dengan anjang gelombang 5400 Angstrom didifraksikan oleh kisi dari 000 garis/cm. Sektrum orde tertinggi yang diamati adalah. a. 5 b. 7 c. 8 d. 9 e. 0. Kisi difraksi yang sama digunakan dengan dua cahaya dengan anjang gelombang A dan B. Garis terang keemat cahaya A teat berimit dengan garis terang ke tiga cahaya B, maka nilai erbandingan A / B adalah. a. b. c. 4 4 d. e

10 . Seberkas cahaya jatuh ada kisi difraksi yang terdiri dari 5000 celah tia cm. Sudut terang orde ke dua sebesar 0 0, maka anjang gelombang cahaya yang diakai adalah.. a. 500 Å c Å e Å b Å d Å. Dalam suatu ola difraksi celah tunggal, lebar ita terang usat adalah 450 kali lebar celah, dan jarak layar ke celah kali lebar celah. Nilai erbandingan d, dimana = anjang gelombang dan d = lebar celah adalah. a. b. c. d. e Suatu berkas cahaya dengan anjang gelombang 700 Å lewat melalui celah semit dalam suatu layar tak tembus cahaya. Berkas menghasilkan usat interferensi maximum selebar,4 mm ada layar yang berjarak,0 m dari celah, maka lebar celahnya adalah. a. 0,00 mm c. 0,070 mm e. 0,4 mm b. 0,00 mm d. 0,00 mm 5. Dalam difraksi cahaya karena suatu celah tunggal, sudut difraksi dierbesar ketika. a. anjang gelombang sinar datang dierbesar b. anjang gelombang sinar datang dierkecil c. amlitudo sinar datang dierbesar d. amlitudo sinar datang dierkecil e. lebar celah dierbesar 6. Cahaya dengan anjang gelombang 750 nm melalui celah tunggal yang lebarnya,0 x 0 - m, dan sebuah layar diletakkan 0 cm di dean celah. Besarnya lebar terang usat ada layar adalah. a. 0,5 mm c. 0,45 mm e. 0,60 mm b. 0,0 mm d. 0,50 mm 7. Cahaya dengan anjang gelombang 450 nm jatuh ada celah tunggal yang menghasilkan lebar terang usat 8 cm ada layar yang berjarak meter dari celah. ebar celah tersebut adalah. a.,5 x 0-5 m c.,500 x 0-5 m e.,00 x 0-5 m b.,50 x 0-5 m d.,75 x 0-5 m 8. Celah tunggal selebar 0,0 mm disinari berkas cahaya sejajar dengan anjang gelombang 6000 Å. Pola difraksi yang terjadi ditangka ada layar yang berjarak 40 cm dari celah. Jarak garis ita gela keemat terhada terang usat adalah. a.,4 mm c. 4,8 mm e. 9,6 mm b.,6 mm e. 6,0 mm 9. Daya urai sebuah lensa daat ditingkatkan dengan meningkatkan besaran-besaran berikut :. intensitas cahaya. jarak benda. anjang gelombang cahaya 4. diameter lensa Pernyataan yang benar adalah. a.,, dan c. dan 4 e. semua benar b. dan d. 4 saja 0. Jarak lamu dean sebuah mobil cm. Jika diameter uil mata mm dan anjang gelombang cahaya 5000 Å, maka jarak mobil maximum agar nyala lamu masih terlihat terisah adalah. a.,5 km b.,0 km c.,7 km d. 4,0 km e. 0 km. Suatu berkas cahaya tak terolarisasi dengan Intensitas I datang ada Polaroid dari dua lembar Polaroid ideal. Beraakah sudut antara sumbu-sumbu Polaroid jika intensitas berkas cahaya yang keluar ¼.I. a b c d e Saat di udara sebuah kaca memiliki sudut olarisasi 60 0, maka jika kaca dimasukkan ke dalam air yang indeks biasnya 4, akan memiliki harga tangen sudut olarisasi sebesar. a. 4 b. 4 c. 4 0 d. e.

11 . Sudut kritis cahaya dalam suatu zat sebesar 7 0, maka sudut olarisasi zat tersebut mendekati adalah. a. 0 0 b c d e Polarisasi daat terjadi ada :. gelombang bunyi. gelombang elektromagnetik. gelombang longitudinal 4. gelombang transversal Pernyataan yang benar adalah. a.,, c. dan 4 e. semua benar b. dan d. 4 saja 5. Cahaya tak terolarisasi dengan intensitas I0, datang ada system yang terdiri dua Polaroid yang bersilangan membentuk sudut Sebuah Polaroid ketiga diletakkan diantara kedua Polaroid tersebut dengan sudut 45 0 terhada Polaroid ertama. Intensitas cahaya yang diteruskan sekarang adalah. a..i b.. I c I 4 8 d.. I 0 6 e.. I Indeks bias intan,4, maka besarnya sudut kritis dan sudut olarisasi intan berturut turut adalah. a. 4, 0 dan 0,7 0. c. 0,7 0 dan 58, 0. e. 6,9 0 dan 68,8 0. b. 6, 0 dan 4,5 0. d. 4,4 0 dan 67, Sinar alami mula mula memasuki olarisator kemudian melewati analisator dengan arah getar mula mula sejajar, maka :. sinar yang keluar dari olarisator dan analisator meruakan sinar terolarisasi.. agar amlitudo sinar keluar dari analisator ½ kali sebelum masuk analisator, maka analisator harus diutar intensitas cahaya ada no. diatas setelah keluar analisator adalah ¼ dari intensitas setelah keluar olarisator. 4. agar intensitas yang keluar analisator ¾ dari sebelum masuk analisator, maka analisator diutar 0 0. ernyataan yang benar adalah. a.,, dan c. dan 4 e.,,, dan 4 b. dan d. 4 saja 8. Dalam difraksi cahaya karena suatu celah tunggal, sudut difraksi dierbesar ketika. a. anjang gelombang sinar datang dierkecil b. amlitudo sinar datang dierbesar

12 c. amlitudo sinar datang dierkecil d. lebar celah dierbesar e. lebar celah dierkecil