FISIKA KELAS XII IPA - KURIKULUM GABUNGAN 03 Sesi NGAN GELOMBANG CAHAYA Cahaya erupakan energi radiasi berbentuk gelobang elektroagnetik yang dapat dideteksi oleh ata anusia serta bersifat sebagai gelobang aupun partikel. Jika cahaya enubuk suatu bahan aka akan ada beberapa keungkinan, yakni cahaya tersebut akan diteruskan, dipantulkan, atau diserap oleh bahan tersebut. Hal ini disebabkan elektron-elektron bahan akan bergetar jika ada cahaya yang enubuknya, di ana energinya tergantung pada frekuensi atau panjang gelobang aupun struktur ato bahan tersebut. Gejala-gejala fisis yang dialai cahaya, antara lain refleksi (peantulan), refraksi (pebiasan), interferensi (perpaduan), difraksi (pelenturan), dispersi (penguraian), serta polarisasi (pengkutuban). Naun pada kajian gelobang kali ini hanya ebahas interferensi, difraksi serta dispersi. A. INTERFERENSI Interferensi cahaya adalah perpaduan antara dua gelobang cahaya. Interferensi cahaya dapat teraati dengan jelas jika kedua gelobang cahaya itu bersifat koheren (beda fase tetap), yaitu besar aplitudo dan frekuensinya adalah saa.
Interferensi cahaya pada celah ganda: S θ p gelap pertaa terang pusat terang pertaa d sin θ layar Keterangan: d jarak antara celah () l jarak antara celah dan layar () P jarak pola terang ke- dari terang pusat/nol panjang gelobang cahaya yang digunakan pola yang tertangkap pada layar, yakni terang dan gelap. Pola ini terbentuk karena adanya beda lintasan cahaya dari s dan s (d sin θ). Perbedaannya antara lain:. Interferensi aksiu (pola terang) terjadi jika beda lintasan kedua gelobang saa dengan nol atau kelipatan dari panjang gelobang. dp s dsinθ l 03,,,,...(pola ke-) Keterangan: s selisih antara s dan s p jarak pola dari terang nol () panjang gelobang (). Interferensi iniu (pola gelap) terjadi jika beda lintasan kedua gelobang erupakan kelipatan ganjil dari setengah panjang gelobang. dp s dsinθ l Jarak dua terang berurutan jarak dua gelap berurutan p p l d
CONTOH SOAL. Pada interferensi celah ganda (percobaan Young), jarak antarcelah 0,5 dan layar ditepatkan eter dari celah. Jika jarak pola yang ketiga dari terang pusat 7,5 aka panjang gelobang cahaya yang digunakan adalah... (dala n). d 0,5 l.000 3 P 3 7,5 Ditanya:...? p d 75, 05, l 3 000 3 5, 0 3 6 5, 0 0 n 3 5, 0 n 50 n. Dua celah yang berjarak disinari dengan panjang gelobang 6000 Å. Jika jarak celah ke layar, tentukan jarak antara gelap ke- dengan terang ke-4! (dala ). d 6.000 Å 6 0-7 6 0-4 l 0 3 Ditanya: p...? p p p 4( terang) ( gelap) l l d d l 4l l + d d d 5 l 3
d d d 5 l d 5 6 0 0 5 0 5, 4 3 3. Dua celah yang berjarak 0,3 disinari cahaya onokroatis dengan panjang gelobang 6000 Å. Celah tersebut ebentuk pola interferensi pada layar yang jaraknya eter 4 dari celah tersebut. Jika percobaan dilakukan dala air n, aka jarak antara dua 3 garis gelap yang berurutan adalah... d 03, 3 0 7 6000 angstro 6 0 4 n 3 l Ditanya: p...? 6 0 7 n n 4 3, 45 0 45 0 p l d 45 0 3 0 30 0 3 8 7 8 4
B. DIFRAKSI CAHAYA Difraksi adalah peristiwa pelenturan cahaya yang akan terjadi jika cahaya elalui celah yang sangat sepit. P d d sin θ. Dititik p akan terjadi terang jika eenuhi persaaan dsinθ atau dp l 0,,,3,... d konstanta kisi N N julah celah/c. Gelap jika eenuhi dsinθ atau dp l,, 3,... CONTOH SOAL. Sebuah kisi yang eiliki 000 garis tiap c, digunakan untuk enentukan panjang gelobang cahaya. Jika sudut antara garis pusat dan garis terang pada orde pertaa adalah 5 o (cos75 o 0,5). Dari hasil pengaatan, panjang gelobang cahaya tersebut adalah... (dala µ). 5
N 000 garis/c 3 d c 05, 0 5 0 N 000 ( terang) θ 5 Jika cos75 o 0,5 aka sin 5 o 0,5 Ditanya:...? dsinθ dsinθ 5 0 0, 5,5 0 6,5 0 0 µ 5µ. Cahaya onokroatik dengan panjang gelobang 5.000 Å engenai kisi yang terdiri atas.000 garis/c. Garis terang pertaa diaati terjadi pada sudut 0. Apabila kisi tersebut diganti dengan kisi yang terdiri atas 400 garis/c, aka pada sudut 0 tersebut akan diaati keadaan pola... 5.000 Å 5 0-7 N.000 garis/c N 400 garis/c (terang ke-) Ditanya:...? dsinθ N N N 000 6
000 400,5 Berarti teraati pola gelap ke-3. 3. Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 5.000 garis tiap c. Sudut ke-4 sebesar 30, aka panjang gelobang cahaya tersebut adalah... (dala n). N 5.000 garis/c 5 0 5 garis/ 4 θ 30 o Ditanya:...? dsinθ sinθ N sinθ sin30 5 0 0, 5 0 5 5 N 4 5 0 4 5 0 6 Jadi, 0,5 0 50 n 6 C. DISPERSI CAHAYA Dispersi cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih (polikroatik) enjadi cahaya berwarna-warni. Jika cahaya putih diarahkan ke prisa, aka cahaya putih akan terurai enjadi cahaya erah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya ini eiliki panjang gelobang yang berbeda-beda yang berbanding terbalik dengan indeks biasnya. D D u Merah Ungu 7
Keterangan: φ sudutdispersi β sudut pebias prisa ( ) φ δ δ n n β δ sudut deviasi warnaerah δ sudutdeviasi warna ungu CONTOH SOAL Seberkas cahaya polikroatik enebus prisa yang sudut pebiasnya 5. Jika indeks bias untuk cahaya erah dan ungu asing-asing adalah,48 dan,5, aka besarnya sudut dispersi adalah... β 5 o n,48 n u,5 Ditanyakan: φ...? φ (n u n ) β (,5,48)5 0,45 o a. Prisa Akroatik Prisa akroatik adalah susunan dua buah prisa yang terbuat dari bahan berbeda, disusun secara terbalik yang berfungsi untuk eniadakan sudut deviasi yang terjadi pada prisa tersebut. β β Pada prisa akroatik, berlaku: (n n )β (n n ) β 8
n indeks bias cahaya ke- yang keluar dari prisa ke- n indeks bias cahaya ke- yang keluar dari prisa ke- n indeks bias cahaya ke- yang keluar dari prisa ke- n indeks bias cahaya ke- yang keluar dari prisa ke- β sudut pebias prisa ke- β sudut pebias prisa ke- CONTOH SOAL Prisa akroatis terdiri atas kaca kerona yang sudut pebiasnya 5 dan eiliki indeks bias untuk sinar erah,5 dan ungu,54, sedangkan kaca flinta eiliki indeks bias untuk sinar erah,6 dan ungu,67. Tentukan besar sudut pebias pada prisa flinta! Kerona n,5 n u,54 β 5 Flinta n,6 n u,67 Ditanya: β...? θ θ ( n n ) β ( n n ) β u u ( ) ( ) 54, 5, 5 67, 6, β ( 00, ) 5 ( 005, ) β 00, 5 β 5 6 005, 5 9