Oleh: Bambang Widodo, SPd SMA Negeri 9 Yogyakarta · Suatu berkas cahaya monokromatis setelah...

Oleh: Bambang Widodo, SPd

SMA Negeri 9 Yogyakarta

PETA KONSEP

�Prinsip Superposisi LinierPrinsip Superposisi LinierPrinsip Superposisi LinierPrinsip Superposisi Linier�Sefase Sefase Sefase Sefase

beda fasenya : 0,2 , 4 , …. beda fasenya : 0,2 , 4 , …. beda fasenya : 0,2 , 4 , …. beda fasenya : 0,2 , 4 , …. beda lintasan : 0, ,2 , 3 , …. beda lintasan : 0, ,2 , 3 , …. beda lintasan : 0, ,2 , 3 , …. beda lintasan : 0, ,2 , 3 , …. terjadi interferensi Konstruktif/ saling menguatkan, terjadi interferensi Konstruktif/ saling menguatkan, terjadi interferensi Konstruktif/ saling menguatkan, terjadi interferensi Konstruktif/ saling menguatkan, amplitudo maksimumamplitudo maksimumamplitudo maksimumamplitudo maksimum

π

λ λ

π

λ

amplitudo maksimumamplitudo maksimumamplitudo maksimumamplitudo maksimum�Berlawanan fase Berlawanan fase Berlawanan fase Berlawanan fase

beda fase : ,3 ,5 , …. beda fase : ,3 ,5 , …. beda fase : ,3 ,5 , …. beda fase : ,3 ,5 , …. beda lintasan : ½ ,3/2 , 5/2 beda lintasan : ½ ,3/2 , 5/2 beda lintasan : ½ ,3/2 , 5/2 beda lintasan : ½ ,3/2 , 5/2 terjadi interferensi distruktif/ saling melemahkan, terjadi interferensi distruktif/ saling melemahkan, terjadi interferensi distruktif/ saling melemahkan, terjadi interferensi distruktif/ saling melemahkan, amplitudo nol amplitudo nol amplitudo nol amplitudo nol

π π

λπ

λ λ

Interferensi cahayaInterferensi cahayaInterferensi cahayaInterferensi cahaya

� Sumber gelombang harus koherenSumber gelombang harus koherenSumber gelombang harus koherenSumber gelombang harus koherenkedua gelombang selalu memiliki beda fase tetap (boleh nol tetapi kedua gelombang selalu memiliki beda fase tetap (boleh nol tetapi kedua gelombang selalu memiliki beda fase tetap (boleh nol tetapi kedua gelombang selalu memiliki beda fase tetap (boleh nol tetapi tidak harus nol ), frekuensi samatidak harus nol ), frekuensi samatidak harus nol ), frekuensi samatidak harus nol ), frekuensi sama

� Amplitudo hampir samaAmplitudo hampir samaAmplitudo hampir samaAmplitudo hampir sama� Cara menghasilkan pasangan sumber cahaya koherenCara menghasilkan pasangan sumber cahaya koherenCara menghasilkan pasangan sumber cahaya koherenCara menghasilkan pasangan sumber cahaya koheren

1. Sinari dua atau lebih celah sempit dengan cahaya yang berasal 1. Sinari dua atau lebih celah sempit dengan cahaya yang berasal 1. Sinari dua atau lebih celah sempit dengan cahaya yang berasal 1. Sinari dua atau lebih celah sempit dengan cahaya yang berasal dari celah tunggal, thomas youngdari celah tunggal, thomas youngdari celah tunggal, thomas youngdari celah tunggal, thomas young

2. Dapatkan sumber2. Dapatkan sumber2. Dapatkan sumber2. Dapatkan sumber----sumber koheren maya dari sebuah cahaya sumber koheren maya dari sebuah cahaya sumber koheren maya dari sebuah cahaya sumber koheren maya dari sebuah cahaya dari pemantulan saja, fresneldari pemantulan saja, fresneldari pemantulan saja, fresneldari pemantulan saja, fresnel

3. Gunakan sinar laser sebagai penghasil cahaya koheren3. Gunakan sinar laser sebagai penghasil cahaya koheren3. Gunakan sinar laser sebagai penghasil cahaya koheren3. Gunakan sinar laser sebagai penghasil cahaya koheren

Interferensi celah ganda ( Thomas young)

pita gelap, destruktifpita terang, konstruktif

� Analisis kuantitatifinterferensi terjadi karena adanya beda lintasan ( ) yang ditempuh oleh cahaya S1 dan S2 ke layar ( P )

RSPSPS∆S 212 =−=

S∆

θsin d∆S

θsin dRS

d

RS

SS

RSθsin

2

2

21

2

==

==

� Interferensi maksimum (pita terang)

pusat terang: 0n

1,2,3,...n

λn θsin d∆S

λ,2λ,3λ0,θsin d∆S

==

====

3 -ke terangpita : 3n

2-ke terangpita : 2n

1-ke terangpita : 1n

pusat terang: 0n

====

� Interferensi minimum ( Pita gelap)

1,2,3,...n

)λ 2

1n(θsin d∆S

λ2

5λ,

2

3λ,

2

1θsin d∆S

=

−==

==

dst 3,- ke gelap pita 3,n

2-ke gelap pita 2,n

1-ke gelap pita 1,n

1,2,3,...n

====

� Jarak pita terang atau pita gelap ke-n dari terang pusatkarena jarak celah dan layar sangat jauh dibanding dengan jarak antara kedua celah ( L>>>d ) maka sudut bernilai kecil sehingga

pita terang

θ

Ldtandsind

Ltansin

y

y

==

=≈

θθ

θθ

n)(d

nsind

=

=

λ

λθypita terang

,...3,2,1n

nL

d

n)L

(d

=

=

=

λ

λ

y

y

� Pita gelap

Jarak antara pita terang dan

,....3,2,1

)2

1n(

L

d

)2

1n()

L(d

)2

1n(sind

=

−=

−=

−=

n

y

y

λ

λ

λθ

� Jarak antara pita terang dan pita gelap yang berdekatan

� Jarak diantara dua pita terang berurutan

d

Ly

21 λ=∆

d

Ly

λ=∆

� Hubungan antara indeks bias medium dengan mula-mula medium antara celah dan layar memiliki indeks bias n1 dan diperoleh lebar pita y1, jika medium antara celah dan layar diganti dengan indeks bias n2 maka diperoleh lebar pita y2. dapat dinyatakan

y∆

nyny = 1122 nyny =

� Sepasang celah dengan jarak 0,2 mm disinari tegak lurus. Garis terang ketiga terletak 7,5 mm dari garis terang ke nol pada layar yang jaraknya 1 m dari celah. Panjang gelombang sinar yang dipakai adalah ….. ( 5 x 10-4

mm )

� Suatu berkas cahaya monokromatis setelah melalui sepasang celah sempit yang jaraknya 0,3 mm membentuk pola interferensi pada layar yang jaraknya 0,9 m dari celah. Bila jarak antara garis gelap kedua terhadap pusat pola 3 mm, maka panjang gelombang terhadap pusat pola 3 mm, maka panjang gelombang cahaya adalah ….. ( 6,7 x 10-7 m )

� Dua celah yang berjarak 1 mm disinari cahaya merah dengan panjang gelombang 6,5 x 10-7m. Garis gelap terang dapat diamati pada layar yang berjarak 1 m dari celah. Jarak antara gelap ketiga dan terang ke lima adalah ….. ( 1,62 mm )

� 1. dua celah sempit yang dipisahkansejauh 1,5 mm diterangi cahaya 1. dua celah sempit yang dipisahkansejauh 1,5 mm diterangi cahaya 1. dua celah sempit yang dipisahkansejauh 1,5 mm diterangi cahaya 1. dua celah sempit yang dipisahkansejauh 1,5 mm diterangi cahaya lampu natrium yang memiliki panjang gelombang 589 nm. Pitalampu natrium yang memiliki panjang gelombang 589 nm. Pitalampu natrium yang memiliki panjang gelombang 589 nm. Pitalampu natrium yang memiliki panjang gelombang 589 nm. Pita----pita interferensi teramati pada layar sejauh 3 m. carilah jarak pitapita interferensi teramati pada layar sejauh 3 m. carilah jarak pitapita interferensi teramati pada layar sejauh 3 m. carilah jarak pitapita interferensi teramati pada layar sejauh 3 m. carilah jarak pita----pita dilayar.( y/n) 1,18 mmpita dilayar.( y/n) 1,18 mmpita dilayar.( y/n) 1,18 mmpita dilayar.( y/n) 1,18 mm

� 2. dua celah sempit yang dipisahkan pada jarak 1 mm diterangi 2. dua celah sempit yang dipisahkan pada jarak 1 mm diterangi 2. dua celah sempit yang dipisahkan pada jarak 1 mm diterangi 2. dua celah sempit yang dipisahkan pada jarak 1 mm diterangi cahaya dengan panjang gelombang 600 nm, dan pola interferensi cahaya dengan panjang gelombang 600 nm, dan pola interferensi cahaya dengan panjang gelombang 600 nm, dan pola interferensi cahaya dengan panjang gelombang 600 nm, dan pola interferensi dipandang pada layar berjarak 2 m jauhnya. Hitung jumlah pita dipandang pada layar berjarak 2 m jauhnya. Hitung jumlah pita cahaya dengan panjang gelombang 600 nm, dan pola interferensi cahaya dengan panjang gelombang 600 nm, dan pola interferensi cahaya dengan panjang gelombang 600 nm, dan pola interferensi cahaya dengan panjang gelombang 600 nm, dan pola interferensi dipandang pada layar berjarak 2 m jauhnya. Hitung jumlah pita dipandang pada layar berjarak 2 m jauhnya. Hitung jumlah pita dipandang pada layar berjarak 2 m jauhnya. Hitung jumlah pita dipandang pada layar berjarak 2 m jauhnya. Hitung jumlah pita terang percentimeter dilayar. ( n/y) 8,33 pita/cmterang percentimeter dilayar. ( n/y) 8,33 pita/cmterang percentimeter dilayar. ( n/y) 8,33 pita/cmterang percentimeter dilayar. ( n/y) 8,33 pita/cm

� 3. Dengan menggunakan alat celah ganda konvensional dan cahaya 3. Dengan menggunakan alat celah ganda konvensional dan cahaya 3. Dengan menggunakan alat celah ganda konvensional dan cahaya 3. Dengan menggunakan alat celah ganda konvensional dan cahaya yang panjang gelombangnya 589 nm, 28 pitayang panjang gelombangnya 589 nm, 28 pitayang panjang gelombangnya 589 nm, 28 pitayang panjang gelombangnya 589 nm, 28 pita----pita terang pita terang pita terang pita terang percentimeter teramati pada layar yang berjarak 3 m jauhnya. percentimeter teramati pada layar yang berjarak 3 m jauhnya. percentimeter teramati pada layar yang berjarak 3 m jauhnya. percentimeter teramati pada layar yang berjarak 3 m jauhnya. Berapakah jarak pisah celahnya.4,95 mmBerapakah jarak pisah celahnya.4,95 mmBerapakah jarak pisah celahnya.4,95 mmBerapakah jarak pisah celahnya.4,95 mm

� Seberkas cahaya monokromatis jatuh pada lapisan tipis transparanlapisan tipis transparan

� ABC dipantulkan oleh permukaan atas

� ABDEF dipantulkan lapisan bawah

� Berkas cahaya pantul koheren

� Untuk mempermudah analisis kuantitatif anggap cahaya monokromatis datang tegak lurus pada tegak lurus pada lapisan tipis, sehingga beda lintasan

pislapisan ti tebalt

t2ABCABDEF∆S

==−=

Persamaaan matematis untuk satu

perubahan fase 1800 akibat pemantulan

� Syarat agar pada suatu lapisan tipis terjadi interferensi melemah/destruktif ( gelap ) λ t2∆S '== mgelap )( terjadi apabila perbedaaan lintasan 2t = 0 atau bilangan bulat dari panjang gelombang dalam lapisan tipis )

pislapisan ti dalam

gelombang panjangλ

...0,1,2,3,..m

λ t2∆S

'

'

==

== m

� Syarat agar pada suatu lapisan tipis terjadi interferensi menguat/konstruktif( terang )( terjadi apabila perbedaan lintasan λ )

2

1( t2∆S '+== m

merupakan bilangan ganjil dari ½ panjang gelombang dalam lapisan tipis

pislapisan ti dalam

gelombang panjangλ

...0,1,2,3,..m2

' ==

� Jika yang diketahui panjang gelombang diudara

� Sehingga interferensi konstruktifλ

pislapisan ti bias indeksn

λλ

atau

(1))λ(nnλ

'

u'

=

=

==

n

λ

n

λ)

2

1(m t2

λ)2

1(m2t '

+=

+=

� Interferensi destruktif

λ )2

1(mn t 2

n2

+=

λ mn t 2

m t2 '

== λ

� Cahaya polychromatis,hasil warna pelangi

� selaput tipis air sabun disinari dalam arah tegak lurus dengan menggunakan cahaya natrium dengan panjang gelombang 589,3nm. Jika indeks bias air sabun adalah 1,33 tentukan a. ketebalan minimum selaput air sabun yang tampak terangb. ketebalan minimum selaput air sabun yang tampak gelapLapisan udara berbentuk seperti kampak ( taji )dibuat dengan nenempatkan � Lapisan udara berbentuk seperti kampak ( taji )dibuat dengan nenempatkan sepotong kertas kecil diantara dua potong kaca rata. Cahaya dengan panjang gelombang 500 nm datang secara normal pada plat kaca, dan pola interferensi diamati dengan pemantulan. Jika sudut yang dibentuk antara kedua plat 3 x 10-4 rad. Berapa banyaknya pita interferensi per cm yang teramati ( m/x = ……. )

� Genangan minyak dengan indek bias 1,3 mengapung di atas permukaan air. Cahaya dengan panjang gelombang 5.000 A jatuh hampir tegak lurus terhadap lapisan tipis tersebut sehingga terjadi interferensi saling melemahkan. Tentukan tebal minimum lapisan minyak tersebut.

� Suatu lapisan tipis bensin (n = 1,40) mengapung di atas permukaan kaca (n = 1,50). Sinar Matahari jatuh hampir tegak lurus pada lapisan tipis dan memantulkannya ke permukaan kaca (n = 1,50). Sinar Matahari jatuh hampir tegak lurus pada lapisan tipis dan memantulkannya ke mata Anda. Walaupun sinar Matahari adalah sinar putih yang mengandung berbagai warna, tetapi lapisan tipis tampak berwarna kuning. Ini karena interferensi destruktif pada lapisan menghilangkan warna biru( biru di udara = 468 nm) dari cahaya yang dipantulkan ke mata Anda. Tentukan ketebalan minimum t (t 0) dari lapisan tipis ini.

λ≠

� Jika lapisan tebal yang beragam disinari dengan cahayamonokromatik akan teramati pita atau garis terang gelap secara selang seling ( fringe/pita )

� Interferensi konstruktif/ terang

)1

(R λ )1

(mr '2 +=+= Rmλ

datar cembung lensa jari-jariR

nke teranglingkaran jarijarir

)2

1(R λ )

2

1(mr

t

'2t

=−−=

+=+= Rn

mλ

� Interferensi destruktif/ gelap

mR λ mr '2 == Rλ

nke gelaplingkaran jarijarir

mR λ mr

g

'2g

−−=

== Rn

λ

� Pada percobaan interferensi cincin newton digunakan cahaya dengan panjang gelombang 5700 A0. hasil pengamatan menunjukkan jari-jari lingkaran gelap ke sepuluh adalah 6 mm. hitung jari-jari kelengkungan lensahitung jari-jari kelengkungan lensa