Gelombang Cahaya 31

A. InterferensiCahaya

B. Difraksi Cahaya

C. Polarisasi Cahaya

• mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang cahaya;• menerapkan konsep dan prinsip gelombang cahaya dalam teknologi.

Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:

menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah.

Hasil yang harus Anda capai:

31

Gelombang Cahaya

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang banyakdigunakan untuk kepentingan teknologi komunikasi.

Bab

2Sumber: Physics Today, 1995

Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII32

A B C

gelombangdatang

S2

S1

terang

terang

terang

terang

terang

terang

terang

terang

terang

terang

terang

terang

terang

gelap

gelap

gelap

gelap

gelap

gelap

gelap

gelap

gelap

gelap

gelap

gelap

S0

Gambar 2.1Interferensi pada celah

ganda Young

A. Interferensi Cahaya

1. Percobaan Young dan Fresnella. Percobaan Celah Ganda Young

b. Percobaan Fresnell

Gambar 2.2Percobaan Fresnell untuk

menunjukkan interferensi cahaya.

C1

S1

O

PC

2

S2

S

Tokoh

Augustine Fresnell(1788–1827)

Augustine Fresnell (1788–1827)adalah fisikawan Prancis yangmengembangkan teori gelombangtransversal cahaya berdasarkan hasilpenemuannya tentang lensa daninterferensi. Fresnellmemperlihatkan bahwa cahayamatahari terdiri atas bermacam-macam warna cahaya, yang setiapwarna memiliki sudut bias tertentu.Ia juga menemukan sebuah bentuklensa yang pada keduapermukaannya berbentuk cembung.Bentuk lensa ini dikenal sebagailensa cembung. Lensa ini memilikisifat mengumpulkan cahaya.

Sumber: Science Encyclopedia, 1998

Tes Kompetensi Awal

Gelombang Cahaya 33

CB

P

r2

S2

S1

r1

d

y

D

b

r2

S2 r

1

S1

Gambar 2.3(a) Sinar gelombang dari celah S

1

dan S2

berinterferensi di titik P.(b) Untuk D d, r

1 dan r

2 dianggap

sejajar dan membentuk sudut terhadap sumbu tengah.

b

L

Pembahasan Soal

Seberkas cahaya monokromatisdijatuhkan pada dua celah sempitvertikal berdekatan dengan jarakd = 0,01 mm. Pola interferensiyang terjadi ditangkap layar padajarak 20 cm dari celah. Diketahuibahwa jarak antara garis gelappertama sebelah kiri ke garis gelapsebelah kanan adalah 7,2 mm.Panjang gelombang cahayatersebut adalah ....a. 180 nm d. 720 nmb. 270 nm e. 1.800 nmc. 360 nm

SPMB 2003Pembahasan:Jarak pola gelap ke-1 ke pusatadalah

337,2 10 m 3,6 10 m

2y

Dari soal diketahui:m = 1; d = 10–5 m; D = 0,2 msehingga

12

ydm

D

12

yd

D m

3 53,6 10 m 10 m10,2 m2

3 53,6 10 m 10 m10,2 m2

73,6 10 m = 360 nm

Jawaban: c

Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII34

2. Menentukan Jarak Pita Terang ke-m atau Pita Gelap ke-mdari Terang Pusat

Tantanganuntuk Anda

Seberkas cahaya monokromatisdijatuhkan pada dua celah sempitvertikal berdekatan dengan jarakd = 0,01 mm. Pola interferensi yangterjadi ditangkap pada jarak 20 cmdari celah. Diketahui bahwa jarakantara garis gelap pertama disebelah kiri ke garis gelap pertamadi sebelah kanan adalah 7,2 mm.Hitunglah panjang gelombangberkas cahaya tersebut.

Gelombang Cahaya 35

k

Contoh 2.1

Contoh 2.2

3. Interferensi oleh Lapisan Tipis

Gambar 2.4Interferensi oleh lapisan tipis.

P

D

A

B

C

i

d

n

r

lensa

lapisantipis

(1)

(2)

Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII36

Gambar 2.7Interferensi oleh lapisan minyak

yang tipis.

Sumber: www.instckphoto.com

Gambar 2.6Interferensi oleh lapisan

busa sabun yang tipis.

Sumber: www.funsci.com

Contoh 2.3

Gambar 2.5Interferensi oleh busa sabun.

Sumber: www.designprodygzone.com

Gelombang Cahaya 37

Tugas Anda 2.1Coba Anda perhatikan kembaliGambar 2.5. Gelembung tersebutsebenarnya berwarna-warni.Mengapa demikian? Anda dapatmencari jawabannya dari bukureferensi atau internet.

Contoh 2.4

Kata Kunci• interferensi• sinar monokromatis• interferensi maksimum• interferensi minimum

Tes Kompetensi Subbab A

B. Difraksi Cahaya

Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII38

1. Difraksi Celah Tunggal

Gambar 2.9Maksimum utama terjadi

untuk k = 0 atau = 0.

maksimumutama

Contoh 2.5

Gambar 2.8Difraksi cahaya pada celah tunggal.

d

5

4

32

12d

2d

sin2d

Gelombang Cahaya 39

garis gelap

terang

d

pusat

Q

P

Pembahasan Soal

Suatu berkas sinar sejajar mengenaicelah yang lebarnya 0,4 mm secarategak lurus. Di belakang celah diberilensa positif dengan jarak titik api40 cm. Garis terang pusat (orde nol)dengan garis gelap pertama padalayar di bidang titik api lensaberjarak 0,56 mm. Panjanggelombang sinar adalah ....a. 6,4 × 10–7 mb. 6,0 × 10–7 mc. 5,2 × 10–7 md. 5,6 × 10–7 me. 0,4 × 10–7 m

PPI 1983Pembahasan:

Jarak titik api = jarak celah kelayar = = 40 cm.Gelap pertama m = 1

dpm

3 30,4 10 m 0,5 10 m1

0,4 m= 5,6 × 10–7 m

Jawaban: d

Contoh 2.6

2. Difraksi pada Kisi

Gambar 2.10Difraksi pada kisi

BB

1

A

d

CD

GFE

T

M

P

K

Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII40

Gambar 2.12Difraksi minimum kedua

untuk N banyak celah.

Gambar 2.13Difraksi cahaya putih akan

menghasilkan pola berupapita-pita spektrum.

cahayaputih

kisidifraksi

mer

ah

merah

merah

merah

biru

biru

biru

biru

spektrumorde ke 2

spektrumorde ke-1

spektrumorde ke-0

(putih)

spektrumorde ke-1

spektrumorde ke-2

Contoh 2.7

Mari Mencari Tahu

Gambar 2.11Difraksi minimum kedua

untuk N = 2 celah.

m = 2m = 1

2

113

213

sind

m = –1 m = 0 m = 1 m = 2

0

sind

2

Tantanganuntuk Anda

Tentukan daya urai sebuah celahdengan diameter 2 mm, jarak celahke layar 1 meter dengan panjanggelombang cahayanya 590 nm.

intensitas

Gelombang Cahaya 41

3. Daya Urai Optik

Gambar 2.14Bayangan dari optik fisis dua bendayang berdekatan karena (a) beririsandan (b) terpisah dengan baik.

Gambar 2.15Lukisan sinar dari sumber cahayadari sebuah celah bulat.

D

celah bulat pola difraksi

r

cahaya sumber datang 2

s1

s2

L

D

Contoh 2.8

Merak jantan dengan bulu-buluekornya yang berwarna-warni danberukuran lebar menyebabkanlebih kelihatan menarik dibandingmerak betina. Keindahan bulumerak tersebut merupakan contohefek difraksi gelombang cahayaoleh bulu merak.

Male with the largest or most colorfuladornments are often the mostattractive to females. The extraordinaryfeathers of a peacock’s tail are anexample of diffraction effect ofpeacock’s tail light wakes.

Sumber: Biology Concepts & Connections,2006

Informasiuntuk Anda

Information for You

Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII42

Tes Kompetensi Subbab B

C. Polarisasi Cahaya1. Polarisasi pada Kristal

Kata Kunci• difraksi gelombang• kisi difraksi• sudut simpang (deviasi)• difraksi maksimum• difraksi celah tunggal• difraksi pada kisi• daya urai optik• apertur

Gambar 2.16Cahaya tak terpolarisasi

dilewatkan pada sebuah kristal.

getaranhorizontaldiserapsempurnaoleh polaroid

cahaya alamiyang datang

getaran vertikaldiserap

sebagian

cahaya diteruskanterpolarisasi linear

Gelombang Cahaya 43

Gambar 2.17(a) Polarisator dan analisator dipasangsejajar sehingga cahaya yangditeruskan di belakang analisator akanterpolarisasi linear.(b) Polarisator dan analisator dipasangtegak lurus sehingga cahaya tidakditeruskan oleh analisator.

polarisator analisatorsumbercahaya

sumbercahaya polarisator analisator

tidak adacahaya

cahaya yangditeruskan

terpolarisasi

Contoh 2.9

2. Polarisasi pada Pemantulan dan Pembiasan

Gambar 2.18Polarisasi pada (a) pemantulan dan(b) pembiasan.

terpolarisasi

cermin

ip

n1

n2

ip

r

terpolarisasi

Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII44

3. Polarisasi pada Pembiasan Ganda

4. Polarisasi karena Hamburan

5. Pemutaran Bidang Polarisasi

Gambar 2.20Polarisasi karena hamburan.

partikel-partikelgas

gelombang datangtak terpolarisasi

gelombang hamburanterpolarisasi

Gambar 2.21Pemutaran bidang polarisasi.

cahaya alamitak terpolarisasi

cahayaterpolarisasi

sumbuanalisator

sumbupolarisator

E0

0 cosE

normal

n1

n2

(1)

(2)

Gambar 2.19Polarisasi pembiasan ganda.

Gelombang Cahaya 45

Contoh 2.10

Contoh 2.11

Kata Kunci• bidang polarisasi• dichroic• polarisator• analisator• sudut polarisasi/sudut Brewster• hamburan• polarimeter• larutan optik aktif• sacharimeter

Tes Kompetensi Subbab C

Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII46

Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda menjaditahu bahwa cahaya merupakan gelombang elektro-magnetik yang dapat mengalami proses interferensi,difraksi, dan polarisasi. Dari semua materi pada bab ini,

Refleksi

bagian mana yang menurut Anda sulit dipahami? CobaAnda diskusikan bersama teman atau guru Fisika Anda.Selain itu, coba Anda sebutkan manfaat yang Andaperoleh setelah mempelajari materi bab ini.

Rangkuman

Peta Konsep

Gelombang Cahaya 47

Tes Kompetensi Bab 2

Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII48