Rangkuman, Soal dan Pembahasan Gelombang Cahaya

Rangkuman Materi Gelombang Cahaya

Bab 2 pada kelas 12 semester 1 yaitu membahas tentang gelombang cahaya. banyak yang akan kita pelajari pada materi ini. salah satunya interferensi celah ganda, interferensi celah tunggal dan difraksi kisi. kalo udah pada ga sabar yuk langusng bahas.

Interferensi Cahaya

Interferensi cahaya adalah gabungan dua gelombang atau lebih. Interferensi terjadi jika ada dua atau lebih berkas sinar yang bergabung.

1.Interferensi cahaya pada celah ganda

Interferensi cahaya terjadi karena adanya beda fase cahaya dari kedua celah tersebut.

Interferensi maksimum
d sin θ = m λ

Interferensi minimum
d sin θ = (m – ½ ) λ

Keterangan:
d = jarak antar celah (m)
θ = sudut deviasi
m = pola interferensi (orde) (m = 0, 1,2,…)
λ = panjang gelombang yang berinterferensi (m)

jika interferensi terjadi antara jarak terang ke-m menuju terang pusat, rumusan sebagai berikut:

jika interferensi yang terjadi antara jarak gelap ke-m menuju terang pusat, rumusannya sebagai sebagai berikut:

keterangan:
y = jarak terang/gelap ke-n menuju terang pusat (meter)
L = jarak layar dari celah (meter)

2. Interferensi pada selaput tipis

Terjadi pada sinar yang dipantulkan langsung dan sinar yang dipantulkan setelah dibiaskan

interferensi maksimum :

interferensi minimum :
2nd = mλ

Keterangan:
n = indeks bias
d = tebal lapisan tipis
m = bilangan bulat (0,1,2,3..)
λ = panjang gelombang cahaya digunakan (m)

3. Difraksi Cahaya

Difraksi atau pelenturan cahaya yaitu saat suatu cahaya melalui celah maka cahaya dapat terpecah-pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan memiliki sifat seperti cahaya baru

1. Celah Tunggal

Untuk garis gelap ke-m terjadi jika:

Jika sudut deviasi θ kecil, sehingga persamaan di atas menjadi

Keterangan:
d = lebar celah (m)
θ = sudut difraksi
m = orde difraksi (m = 1,2,3….)
λ = panjang gelombang cahaya (m)
y = jarak antara garis gelap dengan terang pusat (m)
L = jarak celah dengan layar (m)

jika cahaya monokromatik dilewatkan ke celah tunggal maka akan terlihat pola garis gelap dan terang secara bergantian letaknya. Jika difraksi yang terjadi akibat adanya lubang kecil yang berbentuk bulat akan menimbulkan pola berupa lingkaran terang dan gelap secara bergantian. Lingkaran gelap pertama dengan sudut θ dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:
D = diameter lubang (m)
θ = sudut resolusi
ym = daya urai

2. kisi difraksi

Celah majemuk yaitu celah-celah sempit yang tertata rapi dengan jarak yang cukup dekat disebut kisi difraksi. Hubungan banyaknya celah dengan jarak antar celah

Jika terjadi interferensi maksimum
d sin θ = m λ

Jika terjadi interferensi minimum
d sin θ = (m – 1/2) λ

keterangan:
N = banyaknya celah tiap satuan panjang
d = jarak antara celah (m)
θ = sudut deviasi
m = orde (n= 0,1,2,3…)
λ = panjang gelombang sinar

4. Polarisasi cahaya

Polarisasi adalah peristiwa pengurangan intensitas karena berkurangnya komponen-komponen gelombangnya. Polarisasi cahaya hanya bisa dialami gelombang transversal. Polarisasi cahaya dapat terjadi akibat adanya pemantulan, pembiasan, absorbsi selektif, dan hamburan.

1. Polarisasi karena pembiasan

jika sinar pantul gerak lurus sinar bias, sinar pantul terpolarisasi:

Keterangan:
i_p = sudut polarisasi = sudut datang yang menghasilkan sinar pantul terpolarisasi
n₁ = indeks bias medium asal sinar
n₂ = indeks bias medium yang dituju sinar

2. Polarisasi karena Absorbsi Selektif

Jika intensitas cahaya mula-mula (l₀), intensitas cahaya terpolarisasi vertikal yang diteruskan oleh polarisator haruslah memiliki intensitas l₁ dan dituliskan:

Cahaya dengan insensitas l₁ yang datang menuju analisator yang memiliki intensitas l₂, menurut hukum mallus dapat dihubungkan dengan persamaan berikut

I₂= I₁ cos²θ = 1/2 I₀ cos²θ

Dengan θ sebagian sudut antara sumbu analisator dengan sumbu polarisator.

Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Cahaya

 Soal No. 1

Cahaya datang pada salah satu sisi prisma sama sisi dengan sudut datang 45°. Jika indeks bias prisma √2, maka sudut deviasinya adalah
A. 30°
B. 45°
C. 58°
D. 60°
E. 75°

Pembahasan
Pembiasan pada prisma dengan data:
i₁ = 45°
n_p = √2
β = 60° (segitiga samasisi)
δ =....
Sudut deviasi pada prisma dirumuskan
δ = i₁ + r₂ - β
i₁ dan β telah diketahui datanya, r₂ belum diketahui. Dari pembiasan pada permukaan I dan penerapan Snellius:
n_u sin i₁ = n₂ sin r₁
1(sin45°) = √2 sin r₁
1(¹/₂√2) = √2 sin r₁
sin r₁ = 1/2
r₁ = 30°

Menentukan i₂:
r₁ + i₂ = β
30 + i₂ = 60
i₂ = 30°
Menentukan r₂ dari pembiasan pada bidang II
n_p sin i₂ = n_u sin r₂
√2 sin 30° = 1(sin r₂)
√2 (1/2) = sin r₂
sin r₂ = 1/2 √2
r₂ = 45°
Sehingga kembali ke rumus sudut deviasi pada prisma:
δ = i₁ + r₂ - β
= 45 + 45 - 60°
= 30°

Soal No. 2
Sebuah prisma dengan sudut pembias 12,6° dengan indeks bias bahan 1,5. Bila sebuah cahaya monokromatis mengenai bidang pembias prisma tersebut maka besar sudut deviasi minimumnya adalah....
A. 6,3°
B. 10,3°
C. 12,3°
D. 15,3°
E. 18,3°

Pembahasan
Sudut deviasi minimum pada prisma untuk sudut pembias lebih kecil dari 15° dan prisma berada di udara:
δ_min = (n - 1)β
= (1,5 - 1)12,6°
= 6,3°

Soal No. 3
Sinar monokromatis yang datang dari udara masuk ke bidang pembias prisma yang indeks biasnya ¹/₂ √10. Jika sudut pembias prisma adalah 37° maka sudut deviasi minimumnya adalah...(sin 37° = 3/5)
A. 17°
B. 19°
C. 21°
D. 23°
E. 25°

Pembahasan
Data;
β = 30°
n_p = 1,5
δ_min =.....
Menentukan sudut deviasi minimum pada prisma untuk sudut puncak (sudut pembias) besar:

sin 1/2 (37°) dapat dicari dulu dengan menggunakan rumus sudut tengahan, jika sin 37° = 3/5 maka cos 37° = 4/5:

Dengan mengambil nilai yang positif saja, nilai sin dari sudut setengah dari 37° adalah

Sudut deviasi minimum:

diperoleh sudut deviasi minimum adalah 23°

NEXT PAGE : 1 2 3