Cahaya Dan Sifatnya

7/18/2019 Cahaya Dan Sifatnya

http://slidepdf.com/reader/full/cahaya-dan-sifatnya 1/42

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar BelakangPerkembangan zaman dewasa ini, tidak lepas dari sains sebagai unsur penunjang utama dalam berbagai aspek kehidupan. Contoh produk sains yang paling akrab kita temui adalah berbagaimacam alat hasil pengembangan teknologi dan informasi. idak hanya itu, pada dasarnya sainsmemang bagian dari kehidupan kita. !ari mulai apa yang terjadi dalam tubuh kita smpai berbagai fenomena alam di alam semesta. !ari mulai bagian terkecil sampai terbesar dalam alamsemesta merupakan objek kajian sains."eskipun saat ini penemuan#penemuan teori baru di bidang sains tidak lagi fenomenal seperti generasi $sac %ewton maupun &instein, hal tersebuttidak dapat menutup kemungkinan adanya berbagai macam penelitian yang dilakukan gunamenyempurnakan teori yang sudah ada. "empelajari sains seharusnya bukan hanya keinginan

mengikuti perkembangan zaman, tetapi juga sebagai proses kita menjalankan kewajiban sebagaiseorang hamba. 'eorang hamba harusnya mampu mengintegrasikan apa yang dipelajarinyauntuk memahami tanda#tanda kekuasan 'ang Pencipta. (arena sejatinya setiap ilmu yangdipelajari merupakan ayat#ayat kauniyah dari 'ang "aha (uasa, Allah '). !engan begituyang kita dapatkan tidak hanya keuntungan dunia namun juga keuntungan akhirat.

'alah satu contoh fakta sains yang ada pada diri kita adalah mata yang merupakan bagian dari panca indera yang berguna sebagai alat penglihat, dengan memilki mata maka manusia dapatmelihat benda#benda di sekitarnya yang ditangkap sebagai bayangan di retina. !alam proses ini,terdapat suatu hal yang memilki peranan sehingga bayangan dapat terbentuk, yakni cahaya.!alam sains pembahasan mengenai cahaya dan perilakunya termasuk dalam cabang ilmu fisika,optik.!engan mempelajari optik kita dapat menginterpretasikan berbagai fenomena cahaya yang

terlihat di kehidupan sehari#hari, seperti pelangi, lembayung senja, dan lain sebagainya. Padamakalah ini kita akan mencoba membahas tentang sifat dan perambatan cahaya sebagai langkahawal mempelajari optik.

1



B. *umusan "asalah

Adapun rumusan masalah yang akan di bahas di dalam makalah ini adalah sebagai berikut+

. Apakah yang dimaksud dengan cahaya-

. Apa sajakah sifat#sifat yang dimiliki oleh cahaya-/. Bagaimanakah proses perambatan cahaya-

0. Apa penerapan sifat#sifat cahaya pada kehidupan sehari#hari -

2



C. ujuan Penulisan

Adapun tujuan penyusunan makalah ini adalah sebagai berikut+

. "engetahui apa yang dimaksud dengan cahaya.

. "engetahui sifat#sifat dari cahaya./. "engetahui proses perambatan cahaya.

3



!. "anfaat Penulisan

Penulisan makalah diharapkan dapat memberikan manfaat khususnya bagi kelompok kami, danumumnya bagi mereka yang mempelajari sains terutama pada bidang optik.

4



BAB II

PEMBAHASAN

A. Sifat Cahaya

. Pengertian Cahaya

Cahaya adalah gelombang electromagnet yang dapat dideteksi oleh mata.Cahaya dapatmerambat tanpa medium, mempunyai frekuensi antara 0120 3z sampai 4,5120.Panjanggelombang cahaya antara 022 nm 6ultraungu7 sampai 422 nm 6inframerah7.

Pendapat para ahli tentang cahaya, diawali dengan teori penglihatan.Pada zaman yunanikuno.Phytagoras 6582#522 '"7 dan !emocritus 6092#/42 '"7 berpendapat bahwa kita dapatmelihat benda karena benda itu mengeluarkan butir#butir yang masuk ke dalam mata.&mpedocles 6080#00 '"7 , Plato 604#/04 '"7 dan &uclides 6: /22 '"7 berpendapat bahwa

kita dapat melihat benda karena dari mata kita keluar sesuatu, kemudian menumbuk butir#butir yang dikeluarkan benda yang kita lihat itu.

Al#(indi, seorang ilmuwan muslim menolak konsep tentang penglihatan yang dilontarkanAristoteles. !alam pandangan ilmuwan ;unani itu, penglihatan merupakan bentuk yang diterimamata dari obyek yang sedang dilihat.%amun, menurut Al#(indi penglihatan justru ditimbulkandaya pencahayaan yang berjalan dari mata ke obyek dalam bentuk kerucut radiasi yang padat.(emudian Al#3asan 6<95#2/87 berpendapat bahwa kita dapat melihat karena ada cahayayang dipancarkan atau dipantulkan oleh benda itu.

'ir $sac %ewton merupakan salah satu ilmuwan yang mendukung pendapat dari Al#3asan, beliaumengemukakan pendapat bahwa dari sumber cahaya dipancarkan partikel#partikel yang sangatkecil dan ringan ke segala arah dengan kecepatan yang sangat besar. Bila partikel#partikel inimengenai mata, maka manusia akan mendapat kesan melihat benda tersebut

Isaac Newton menyatakan bahwa cahaya adalah partikel#partikel kecil yang disebut korpuskel.

Bila suatu sumber cahaya memancarkan cahaya maka partikel#partikel tersebut akan mengenaimata dan menimbulkan kesan akan benda tersebut.

Huygens menyatakan bahwa cahaya merupakan gelombang, karena sifat#sifat cahaya miripdengan sifat#sifat gelombang bunyi.Perbedaan antara gelombang cahaya dan gelombang bunyiterletak pada panjang gelombang dan frekuensinya.

Maxwell menyatakan bahwa sesungguhnya cahaya merupakan gelombang elektromagnetik

karena kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya, yaitu sebesar !

"#$ %&s. =elombang elektromagnetik tercipta dari perpaduan antara kuat medan listrik dan kuatmedan magnet yang saling tegak lurus. =elombang elektromagnetik juga termasuk gelombangtrans>ersal, yang ditunjukkan dengan peristiwa polarisasi.

Berdasarkan penelitian#penelitian lebih lanjut, cahaya merupakan suatu gelo%'ang

ele(t)o%agneti( yang dalam kondisi tertentu dapat berkelakuan seperti suatu partikel. 'epertitelah dibahas pada bab sebelumnya bahwa gelombang elektromagnetikadalah gelombang yang

5



tidak memerlukanmedium untuk merambat. 'ehingga cahaya dapat merambattanpa memerlukanmedium.?leh karena itu, cahaya mataharidapat sampai ke bumi dan memberi kehidupan didalamnya.Cahaya merambat dengan sangat cepat, yaitu dengan kecepatan/ @ 28 ms, artinyadalam waktu satu sekon cahaya dapat menempuh jarak /22.222.222 m atau /22.222 km.

'ifat khas dari cahaya adalah dapat menunjukkan peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensidan difraksi. ?leh karena itu teori fisika klasik menganggap cahaya adalah gelombang.(emudian teori "a1well menyatakan bahwa cahaya 6sinar tampak7 adalah gelombangelektromagnetik. "ekanika %ewton harus diganti dengan teori relati>itas khusus &instein,apabila dilakukan pembahasan tentang kecepatan partikel yang berada dalam orde kecepatancahaya.

)alaupun pada awal abad ke#2 telah banyak permasalahan yang dapat diterangkan denganmenggunakan teori relati>itas, namun masih ada hasil#hasil percobaan dan persoalan#persoalanteoritis yang belum terjawab. "isalnya fenomena spektra radiasi benda hitam, efek fotolistrik,radiasi sinar#1 dan hamburan Compton, tidak dapat dijelaskan jika cahaya masih dipandangsebagai gelombang. 3al tersebut hanya bisa diselesaikan jika kita anggap gelombang sebagai

partikel.

'ifat gelombang dan sifat partikel yang secara nyata saling bertentangan akhirnyadirekonsiliasikan sejak tahun </2 melalui perkembangan elektrodinamika kuantum, yaknisebuah teori komperhensif yang memasukkan kedua sifat gelombang dan sifat partikel.Perambatan cahaya paling baik dijelaskan dengan model gelombang tetapi pemahaman tentang pemancaran dan penyerapan memerlukan pendekatan partikel.

!ari pembahasan sifat gelombang di atas kita dapat membuat sebuah rangkuman sifatgelombang sebagai berikut+

6



B. SI*A+ CAHA,A SEBA-AI -ELMBAN-

Dapat mengalami pemantulan (refleksi)

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. (arenanya cahaya memiliki sifat#sifat umumdari gelombang, antara lain+

. !alam suatu medium homogen 6contoh+ udara7, cahaya merambat lurus. Perambatancahaya disebut juga sebagai sinar. Cahaya yang dipancarkan oleh sebuah sumber cahayamerambat ke segala arah. Bila medium yang dilaluinya homogen, maka cahaya merambatmenurut garis lurus. Bukti cahaya merambat lurus tampak pada berkas cahaya matahariyang menembus masuk ke dalam ruangan yang gelap. !emikian pula dengan berkaslampu sorot pada malam hari. Berkas#berkas itu tampak sebagai batang putih yang lurus.

-a%'a) ".Cahaya merambat lurus

. Pada bidang batas antara dua medium 6contoh+ bidang batas antara udara dan air7, cahayadapat mengalami pemantulan atau pembiasan.

. ika melewati celah sempit, dapat mengalami lenturan.

/. !apat mengalami interferensi.

0. !apat mengalami polarisasi.

'etiap benda yang dapat memancarkan cahaya sendiri disebut sumber cahaya, contohnya+

matahari, bintang, lampu, lilin, dan lain#lain. 'edangkan, benda#benda yang tidak dapatmemancarkan cahaya disebut benda gelap.

Pemantulan cahaya ada dua macam, yaitu pemantulan teratur dan pemantulan baur.

7



Pe%antulan te)atu) terjadi pada permukaan pantul yang mendatar atau rata. (etika seberkas cahaya mengenai permukaan pantul yangrata, seluruh cahaya yang datang akan dipantulkan dengan arah yangteratur. Pemantulan teratur bersifat menyilaukan, namun ukuran bayangan yang terbentuk sesuai dengan ukuran benda. Pemantulan

teratur biasa terjadi pada cermin. Cermin merupakan alat yang dapatmemantulkan hampir seluruh cahaya yang mengenainya. Cermin adatiga macam, yaitu cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung.

Pe%antulan 'au) terjadi pada permukaan pantul yang tidak rata,misalnya dinding dan kayu. (etika cahaya mengenai permukaan pantulyang tidak rata maka cahaya tersebut dipantulkan dengan arah yangtidak beraturan. Pemantulan baur dapat mendatangkan keuntungansebagai berikut.. empat yang tidak terkena cahaya secara langsungmasih terlihat terang.. Berkas cahaya pantulnya tidak menyilaukan.

". Pe%antulan /a0a ce)%in 0ata)

Pada cermin datar sinar datang yang sejajar garis normal akan dipantulkan dengan arah yangsama, sedangkan sinar yang datang dengan sudut i akan dipantulkan dengan sudut pantul i,dimana besarnya i D i. 'inar pantul kemudian diperpanjang sehingga saling berpotongan. 'ifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin datar adalah %aya, tega( , dan sa%a 'esa). Bayanganyang terbentuk pada cermin datar bersifat maya atau semu.!isebut bayangan maya karena bayangan tersebut dibentuk melalui perpanjangan sinar#sinar cahaya.Bila bayangan tersebutdibentuk langsung oleh sinar#sinar cahaya, tanpa ada perpanjangan sinar, disebut bayangannyata. adi, dapat disimpulkan bahwa sifat bayangan pada cermin datar adalah sebagai berikut+

• arak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin.

• inggi 6besar7 bayang sama dengan tinggi 6besar7 benda

• "aya 6semu7

-a%'a) 1.Pemantulan kupu#kupu pada cermin datar

8



Bila kita amati suatu benda melalui sebuah cermin, maka kita akan melihat objek asli dengan bayangannya benar#benar mirip, tingginya sama, jaraknya sama hanya bagian kiri terbalik menjadi bagian kanan

2. Pe%antulan /a0a ce)%in ce(ung

Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar pantul atau kon>ergen. (etika sinar#sinar sejajar dikenakan pada cermin cekung, sinar pantulnya akan berpotongan pada satu titik. itik perpotongan tersebut dinamakan titik api atau titik fokus 6 F 7.

-a%'a) 3.Cermin cekung bersifat mengumpulkan cahaya

Pada cermin cekung terdapat tiga sinar istimewa seperti ditunjukkan pada gambar berikut.

7 'inar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melaluititik fokus.

7 'inar datang melalui titik fokus, akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

/7 'inar datang melalui pusat kelengkungan akan dipantulkankembali melalui titik pusat kelengkungan cermin

07 Berkas sinar datang dengan arah sembarang akan

dipantulkan sedemikian sehingga sudut datang sama dengan sudut pantul.

9



Entuk membentuk bayangan sebuah benda yang terletak di depan cermin cekung, kita cukupmenggunakan dua buah berkas sinar istimewa di atas. Pembentukan bayangan benda padacermin cekung antara lain+

7 Benda terletak antaraF dan ?

'ifat bayangan yangterbentuk adalah tegak,maya, diperbesar, terletak

sebelum titik ?

7 Benda terletak padatitik F

idak akan terbentuk bayangan atau bayangan adadi tak hingga.

/7 Benda terletak antaraF dan P

'ifat bayangan yangterbentuk adalah terbalik,nyata, diperbesar, terletak setelah titik P

07 Benda terletak padatitik P

'ifat bayangan yangterbentuk adalah terbalik,nyata, sama besar, terletak pada titik P

10



57 Benda terletak setelahtitik P

'ifat bayangan yangterbentuk adalah terbalik,nyata, diperkecil, terletak antara F dan P.

. Pe%antulan /a0a ce)%in ce%'ung

Cermin cembung memiliki sifat yang dapat menyebarkan cahaya 6di>ergen7. !engan demikian, jika terdapat berkasberkas cahaya sejajar mengenai permukaan cermin cembung, maka berkas# berkas cahaya pantulnya akan disebarkan dari satu titik yang sama.

-a%'a) 4.Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya

Pada cermin cembung berlaku hukum pemantulan sinar istimewa, yaitu sebagai berikut+

7 Berkas sinar datang sejajar dengan sumbu utama akandipantulkan seolah#olah berasal dari titik fokus 6F7.

7 Berkas sinar datang menuju titik fokus 6F7 akandipantulkan sejajar dengan sumbu utama.

/7 Berkas sinar datang menuju pusat kelengkungan 6P7 akandipantulkan kembali seolah#olah berasal dari pusatkelengkungan 6P7.

11



07 Berkas sinar datang dengan arah sembarang akandipantulkan sedemikian sehingga sudut datang sama dengansudut pantul.

Entuk membentuk bayangan sebuah benda yang terletak di depan cermin cembung, kita cukupmenggunakan buah berkas sinar istimewa di atas. Bayangan benda pada cermin cembungselalu berada antara titik ? dan F. Perhatikan gambar berikutG

Benda berada di depancermin cembung

'ifat bayangan selalutegak,maya, diperkecil,terletak diantara titik ?

dan titik F

1. Hu'ungan anta)a 5a)a( Ben0a6 5a)a( Bayangan6 0an 5a)a( *o(us

3ubungan antara jarak benda, jarak bayangan, dan fokus adalah sebagai berikut+

f D sH s’

dengan+ s D jarak benda ke cermin

sI D jarak bayangan ke cermin

f D jarak fokus

Pada cermin ce(ung, titik fokus 6 f 7 bernilai /ositif .ika s’ yang dihasilkan bernilai negatif, maka bayangan yang terbentuk adalah maya. 'edangkan, cermin ce%'ung memiliki titik fokus 6 f 7negatif.

Bayangan benda yang dibentuk oleh cermin cermin cekung dapat lebih besar atau lebih kecil dariukuran bendanya.'edangkan, bayangan yang dibentuk oleh cermin cembung selalu lebih kecildari ukuran bendanya.ika ukuran bayangan yang terbentuk lebih besar dari ukuran bendanya,maka dikatakan bayangan diperbesar. 'ebaliknya, jika bayangan yang terbentuk lebih kecil dari

ukuran bendanya, maka dikatakan bayangan diperkecil. Perbandingan antara tinggi bayangandengan tinggi benda disebut /e)'esa)an 'ayangan yang dirumuskan sebagai berikut+

M=h’/h=s’/s

dengan+ M D perbesaran bayangan

h D tinggi benda

12



hI D tinggi bayangan

!ua cermin datar membentuk sudut /2J satu sama yang lain. ika suatu benda diletakkandiantara kedua cermin, tentukan jumlah bayangan yang terbentuk.

Di(et 7 a 8 ##

Dit7 n 89:

5awa'7

n8;4##&a<="

n8;4##&##<="

n8""

>a0i 'ayangan yg te)'entu( a0a ""

Dapat mengalami pembiasan (refraksi)

3ukum $ pembiasan dari 'nellius : sinar datang , sinar bias dan garis normal terletak pada

satu bidang datar.

Pembiasan cahaya atau ?ef)action of Light adalah the bending of light atau pembelokan cahayaketika cahaya melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Atau dalam bahasa

inggris *efraction of Light is the bending of light as it passes from one subtance to another caused by the differences in density of the two substances. Perlu sobat hitung ketahui kalau pembiasan tidak akan terjadi jika sinar data ke medium pembiasa dengan sudut datang <2derajat.

A)ah /e%'iasan cahaya

a. %en0e(ati ga)is no)%al

cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurangrapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.

13



'. %en>auhi ga)is no)%al

Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium optik lebih rapat kemedium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara atau dari kacake udara. Pembiasan cahayanya tampak seperti gambar di bawah ini

Hu(u% Pe%'iasan Cahaya & Hu(u% Snell

!ialah )illebrord 'nell, seorang ilmuwan asal belanda yang menemukan hukum pembiasancahaya. $lmuwan ini mengemukakan hukum pembiasan cahaya sebagai berikut

• sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.

• hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap dandisebut indeks bias.

Hu(u% II /e%'iasan Snellius

3ukum kedua 'nellius berbunyi+ sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat

(n! n" ) , sinar akan dibelokkan mendekati garis normal. #ika sinar datang dari medium lebih

rapat ke medium kurang rapat (n$ n" ). %inar akan dibelokkan men&auhi garis normal .

14



Contoh Pe)istiwa Pe%'iasan Cahaya 0i @ehi0u/an Seha)i=ha)i

Coba sobat amati beberapa peristiwa berikut, asal sobat tahu peristiwa tersebut merupakanfenomena yang diakibatkan oleh pembiasan cahaya.

• !asar kolam 6kolam renang atau kolam yang airnya jernih7 terlihat lebih dangkal biladilihat dari atas.

• Pensil yang terlihat patah saat sebagian dimasukkan dalam gelas berisi air

• Posisi ikan dalam akuarium yang terlihat lebih ke atas dari yang sebenarnya

• terjadinya pelangi setelah turun hujan.

• Ada lagi satu peristiwa pembiasan cahaya yang jarang kita perhatikan yaitu pembelokanPosisi Bintang. Pembiasan sinar bintang (arena cahaya bintang merambat dari ruanghampa ke atmosfer yang kerapatannya berbeda#beda, maka cahaya tersebut dibiaskanmendekati garis normal, sehingga bintang yang kita lihat tidak tepat pada posisi aslinya disana.

In0e(s Bias

Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan adanya perbedaan laju cahaya pada kedua medium.

Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil jika dibandingkan dengan laju cahaya padamedium yang kurang rapat.KPerbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahayadalam suatu zatdinamakan indeks bias. Christian 3uygens 69<#9<57

In0e(s Bias ?elatif

$ndeks bias relatif adalah perbandingan indeks bias dua medium yang berbeda. $ndeks bias relatif medium pertama terhadap medium kedua berarti perbandingan indeks bias medium keduaterhadap medium pertama. $ni juga berlaku sebaliknya

15



n"2 8 n"&n2

n D indeks bias relatif medium terhadap medium ni D indeks bias medium n D indeks bias medium

+a'el In0e(s Bias Be'e)a/a at

'etiap zat atau materi tansparan mempunyai indeks bias yang berbeda#beda tergantung padakerapatan optiknya, berikut ini indeks bias dari beberapa zat

+a'el In0e(s Bias Be'e)a/a at

Me0iu% n 8 c&

Edara hampa

Edara 6pada 'P7(arbodioksida3elium3idrogen

Air

&s

Alkoholetil

=liserol

Benzena

(aca

(uarsa lebur

,2222

,222/,22205

,2222/9,222/,///

,/

,/9

,08,52

,09

,5

,58

16



(aca korona

Api cahayakaca flintaLucite

=aram dapur

$ntan

,5

,5/

,0

Ca)a Menentu(an I0e(s Bias

$ndeks bias dapat dicari dengan rumus berikut

n D $ndeks Biasc D laju cahaya dalam ruang hampa 6 / 1 28 ms7> D kecepatan laju cahaya dalam medium

atau bisa dengan menggunakan persamaan berdasarkan hukum pembiasan cahaya sebagai berikut

n D indeks bias medium pertamaMi D 'udut datangn D indeks bias mediium keduaM rD 'udut bias

dengan memasukkan rumus yang pertama ke persamaan persamaan keduan. 'in M D n. 'in M N#O c> 'in M D c> 'in M N#O 'in M> D 'in M> sehingga

Contoh soal+

17



Perhatikan gambar berikutG 'inar melintasi dua buah medium yang memiliki indeks bias berbeda.

ika sudut datang sinar adalah 5/J dan sudut bias sebesar /4J tentukan nilai indeks bias mediumyang kedua jika medium yang pertama adalah udaraG

Pe%'ahasan 'oal diatas termasuk tipe mudah, penggunaan dari persamaan +n" sin i 8 n2 sin ) !imana +n D indeks bias medium 6tempat sinar datang7n D indeks bias medium 6tempat sinar bias7i D besar sudut datangr D besar sudut bias

'ehingga+n sin i D n sin r 67 sin 5/J D n sin /4J05 D n /5

n D 0/

Catatan +$ndeks bias udara adalah meskipun tidak disebutkan dalam data soal 6harus hafal7.

Soal No. 2

Cahaya datang dari udara menuju medium yang berindeks bias /. entukan kecepatan cahayadalam medium tersebutG

Pe%'ahasan

Lebih dulu diingat bahwa kecepatan gelombang cahaya di udara 6atau di >akum7 adalah / 1 2 8 ms, di beberapa soal data ini tidak diberikan dengan asumsi sudah diketahui oleh siswa.=unakan persamaan berikut+n" " 8 n2 2

dimana n dan n adalah indeks bias masing masing medium dan > dan > adalah kecepatangelombang di masing#masing medium.'ehingga+n > D n >

676/ 1 287 D 6/7 >

> D 1 28

Soal No.

'uatu gelombang datang dari medium yang berindeks bias / menuju medium yang berindeks

18



bias /0 9. ika besar sudut datang adalah 92J tentukan besar sudut bias yang terjadiG

Pe%'ahasan

=unakan persamaan yang sama seperti soal nomor .n sin i D n sin r

6/

7 sin 92J D 6/

0 97 sin r 6/76 /7 D 6/0 97 sin r sin r D /9

sin r D r D arcsin D 05J

Soal No. 1

Perhatikan gambar kolam beisi air berikutG

entukan kedalaman semu kolam jika indeks bias air adalah 0/G

Pe%'ahasan

Entuk mencari kedalam semu kolam gunakan persamaan berikut+hsemu D n

n 1 hasli

dimana dalam kasus di atas n adalah indeks bias udara 67 dan n adalah indeks bias air kolam.'ehingga+

hsemu D nn 1 hasli

hsemu D 6760/7 1 6 meter7 D < meter

Catatan+ika diturunkan dari persamaan aslinya, soal diatas akan menghasilkan jawaban Q < meter yangmengandung arti bayangan sejauh < meter dan bersifat maya.

Soal No. 3

Perhatikan gambar berikut iniG 'eorang anak, sebut A berada berada meter diatas permukaanair sebuah kolam.

Berapa ketinggian anak A yang terlihat oleh anak B yang sedang berendam dalam air-

19



Pe%'ahasan

'eperti soal nomor 5, namun perhatikan penempatan medium untuk n dan n nya.hsemu D n

n 1 hasli

dengan n adalah indeks bias dari air, dan n adalah indeks bias dari udara.'ehingga+

hsemu D60

/

7

67 1 6 meter7 D 9 meter.'ilahkan dibuat kesimpulan dari soal nomor 0 dan 5.

Dapat mengalami pelenturan (difraksi)

difraksi adalah peristiwa pelenturan muka gelombang ketika melewati celah sempit. Pola difraksi

gelombang cahaya dapat diamati dengan eksperimen menggunakan difraksi celah tunggal dankisi difraksi.

1. Difraksi celah tunggal

'etiap titik pada celah tunggal dapat dianggap sebagai sumber gelombang sekunder.'elisihantara kedua berkas yang terpisah sejauh d adalah d sin M.

=ambar 9.Pola difraksi celah tunggal.

Analogi dengan pola interferensi celah ganda ;oung, pola terang difraksi celah tunggal diperoleh

jika+

d sin M D n R, dengan n D 2, , , /, S

dengand adalah lebar celah.

$nterferensi minimum 6garis gelap7 terjadi jika

20



d sin M D 6n T U 7R, dengan n D , , /, S

2. Difraksi pada kisi

(isi difraksi terdiri atas banyak celah dengan lebar yang sama. Lebar tiap celah pada kisi difraksidisebut konstanta kisi dan dilambangkan dengan d . ika dalam sebuah kisi sepanjang cm

terdapat ' celah konstanta kisinya adalah+

Pola terang oleh kisi difraksi diperoleh jika+

d sin M D n R, dengan n D2, , , /, S

dengand adalah konstanta kisi dan M adalah sudut difraksi.

$nterferensi minimum 6garis gelap7 terjadi jika

d sin M D 6n T U 7R, dengan n D, , /, S

=ambar 4. 'kema difraksi oleh kisi.

!alam optika dikenal difraksi Fresnel dan difraksi Fraunhofer.!ifraksi Fresnel terjadi jikagelombang cahaya melalui celah dan terdifraksi pada daerah yang relatif dekat, menyebabkansetiap pola difraksi yang teramati berbeda#beda bentuk dan ukurannnya, relatif terhadap jarak.

!ifraksi Fresnel juga disebut difraksi medan dekat.!ifraksi Fraunhofer terjadi jika gelombang medan melalui celah atau kisi, menyebabkan perubahan hanya pada ukuran pola yang teramati pada daerah yang jauh. =elombang#gelombangcahaya yang keluar dari celah atau kisi pada difraksi Fraunhofer hampir sejajar. !ifraksifraunhofer juga disebut difraksi medan jauh.

21



Daya Urai Optik

ika kita memiliki dua benda titik yang terpisah pada jarak tertentu, bayangan kedua benda bukanlah dua titik tetapi dua pola difraksi. ika jarak pisah kedua benda titik terlalu dekat maka pola difraksi kedua benda saling menindih.

riteria a*leigh yang ditemukan Lord *ayleigh menyatakan bahwa dua benda titik yang dapatdibedakan oleh alat optik, jika pusat pola difraksi benda titik pertama berimpit dengan pitagelap 6minimum7 ke satu pola difraksi benda kedua.

Ekuran sudut pemisah agar dua benda titik masih dapat dipisahkan secara tepat berdasarkan riteria a*leigh disebut sudut resolusi minimum 6+ m7

DDdiameter bukaan alat optik

l Djarak celah ke layar

d mDjari#jari lingkaran terang

+ D sudut resolusi

Pola difraksi dapat diperoleh dengan menggunakan sudut + yang menunjukkan ukuran sudut darisetiap cincin yang dihasilkan dengan persamaan+

22



dengan R merupakan panjang gelombang cahaya yang digunakan.

Entuk sudut#sudut kecil, maka diperoleh +sin+ V tan + = d m /l dan sama dengansudutnya + sehingga dapat ditulis+

Contoh soal+

. !ua celah sempit berjarak 2,5 mm disinari cahaya dengan panjang gelombang 922 nm. 3itungtiga nilai sudut terkecil di mana terjadi, 67 interferensi konstruktif 6b7 interferensi destruktif Pembahasan

iga sudut terkecilterjadinya interferensi konstruktif +

iga sudut terkecil terjadinyainterferensi konstruktif +

23



. Cahayamonokromatik melewati dua celah sempit yang sejajar. arak antara kedua celah adalah 2,9 mm.arak antara layar dengan kedua celah adalah 92 cm. Pola interferensi yang terjadi pada layaradalah berupa garis terang dan gelap yang dipisahkan oleh jarak yang sama. ika jarak dua garisterang berdekatan adalah 2, mm, tentukan panjang gelombang cahaya yang digunakan.Pembahasan!iketahui +d D 2,9 mm D 2,2229 m D 9 1 2#0 my D 2, mm D 2,222 m D 1 2#0 ml D 92 cm D 922 mm D 2,9 m!itanya + panjang gelombang cahaya yang digunakan -awab +

24



Dapat di&umlahkan (interferensi)

pola warna#warni di atas aspal basah yang dikenai bensin terjadi akibat interferensi cahaya

$nterferensi cahaya terjadi jika dua 6atau lebih7 berkas cahaya kohern dipadukan. !i bagianinikitaakan mempelajari interferensi antar dua gelombang cahaya kohern.

!ua berkas cahaya disebut kohern jika kedua cahaya itu memeiliki bedafase tetap. $nterferensidestruktif 6saling melemahkan7 terjadi jika kedua gelombang cahaya berbeda fase 82o.'edangkan interferensi konstruktif6saling menguatkan7 terjadi jika kedua gelombang cahaya

25



sefase atau beda fasenya nol. $nterferensi destruktif maupun interferensi konstruktif dapatdiamati pada pola interferensi yang terjadi.

Pola interferensi dua cahaya diselidiki oleh Fresnel dan ;oung. Fresnel melakukan percobaaninterferensi dengan menggunakan rangkaian dua cermin datar untuk menghasilkan dua sumber

cahaya kohern dan sebuah sumber cahaya di depan cermin. ;oung menggunakan celah gandauntuk menghasilkan dua sumber cahaya kohern.

1. Percobaan Fresnel

=ambar 8.!iagram eksperimen interferensi Fresnel.Bayangan sumber cahaya monokromatis '2oleh kedua cermin 6' dan '7 berlaku sebagai sumber cahaya kohern yang polainterferensinya ditangkap oleh layar.

Pada gambar tersebut, sumber cahaya monokromatis % -ditempatkan di depan dua cermin datar yang dirangkai membentuk sudut tertentu. Bayangan sumber cahaya % - oleh kedua cermin, yaitu% dan % " berlaku sebagai pasangan cahaya kohern yang berinterferensi.Pola interferensi cahaya% dan % "ditangkap oleh layar.

ika terjadi interferensi konstruktif, pada layar akan terlihat pola terang. ika terjadi interferensidestruktif, pada kayar akan terlihat pola gelap.

2. Interferensi celah ganda Young

Pada eksperimen ;oung, dua sumber cahaya kohern diperoleh dari cahaya monokromatis yangdilewatkan dua celah. (edua berkas cahaya kohern itu akan bergabung membentuk pola#polainterferensi.

26



=ambar <. 'kema eksperimen ;oung

$nteferensi maksimum 6konstruktif7 yang ditandai pola terang akan terjadi jika kedua berkas

gelombang fasenya sama. $ngat kembali bentuk sinusoidal fungsi gelombang berjalan padagrafik simpangan 6 *7 >ersus jarak tempuh 6 7. !ua gelombang sama fasenya jika selisih jarak kedua gelombang adalah nol atau kelipatan bulat dari panjang gelombangnya.

=ambar 2. 'elisih lintasan kedua berkas adalah d sin M

Berdasarkan gambar di atas, selisih lintasan antara berkas % dan d sin M, dengan d adalah jarak antara dua celah.

adi interferensi maksimum 6garis terang7 terjadi jika

d sin M D n R, dengan n D2, , , /, S

Pada perhitungan garis terang menggunakan rumus di atas, nilai n D 2 untuk terang pusat, n D untuk terang garis terang pertama, n D untuk garis terang kedua, dan seterusnya.

$nterferensi minimum 6garis gelap7 terjadi jika selisih lintasan kedua sinar merupakan kelipatanganjil dari setengah panjang gelombang. !iperoleh,

27



d sin M D 6n T U 7R, dengan n D, , /, S

Pada perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas, n D untuk terang garis gelap pertama, n D untuk garis gelap kedua, dan seterusnya. idak ada nilai n D 2 untuk perhitungangaris gelap menggunakan rumus di atas.

3. Interferensi pada lapisan tipis

$nterferensi dapat terjadi pada lapisan tipis seperti lapisan sabun dan lapisan minyak.ikaseberkas cahaya mengenai lapisan tipis sabun atau minyak, sebagian berkas cahaya dipantulkandan sebagian lagi dibiaskan kemudian dipantulkan lagi.=abungan berkas pantulan langsung dan berkas pantulan setelah dibiaskan ini membentul pola interferensi.

=ambar . $nterferensi cahaya pada lapisan tipis

'eberkas cahaya jatuh ke permukaan tipis dengan sudut datang i. 'ebagian berkas langsungdipantulkan oleh permukaan lapisan tipis 6sinar a7, sedangkan sebagian lagi dibiaskan dulu kedalam lapisan tipis dengan sudut bias r dan selanjutnya dipantulkan kembali ke udara 6sinar b7.

'inar pantul yang terjadi akibat seberkas cahaya mengenai medium yang indeks biasnya lebihtinggi akan mengalami pembalikan fase 6fasenya berubah 82o7, sedangkan sinar pantul darimedium yang indeks biasnya lebih kecil tidak mengalami perubahan fase. adi, sinar amengalami perubahan fase 82o, sedangkan sinar b tidak mengalami perubahan fase. 'elisihlintasan antara a dan b adalah "d cos r.

?leh karena sinar b mengalami pembalikan fase, interferensi konstruktif akan terjadi jika selisihlintasan kedua sinar sama dengan kelipatan bulat dari setengah panjang gelombang 6R7. Panjanggelombang yang dimaksud di sini adalah panjang gelombang cahay pada lapisan tipis, bukan

panjang gelombang cahaya pada lapisan tipis dapat ditentukan dengan rumus+

= - /n.

adi, interferensi konstruktif 6pola terang7 akan terjadi jika

"d cos r D 6m T U 7 0 m D , , /, S

28



denganm D orde interferensi.

interferensi destruktif 6pola gelap7 terjadi jika

"d cos r D m 0 m D 2, , , /, S

. !incin "e#ton

Fenomena cincin %ewton merupakan pola interferensi yang disebabkan oleh pemantulan cahayadi antara dua permukaan, yaitu permukaan lengkung 6lensa cembung7 dan permukaan datar yang berdekatan. (etika diamati menggunakan sinar monokromatis akan terlihat rangkaian polakonsentris 6sepusat7 berselang#seling antara pola terang dan pola gelap.

ika diamati dengan cahaya putih 6polikromatis7, terbentuk pola cincin dengan warna#warni pelangi karena cahaya dengan berbagai panjang gelombang berinterferensi pada ketebalanlapisan yang berbeda.Cincin terang terjadi akibat interferensi destruktif.

=ambar . Pola cincin newton hasil interferensi

Cincin di bagian luar lebih rapat dibandingkan di bagian dalam. !engan adalah jari#jarikelengkungan lensa, dan panjang gelombang cahaya dalam kaca adalah , radius cincin terangke#n, yaitu r n dapat dihitung dengan rumus

denganm D , , /, S adalah nomor urut cincin terang.

'edangkan radius cincin gelap ke#n, yaitu r n dapat dihitung dengan rumus

29



dengan m D , , /, S adalah nomor urut cincin gelap.

Perlu diingat bahwa panjang gelombang pada persamaan di atas adalah panjang gelombangcahaya dalam kaca 6lensa7 yang dapat dinyatakan dengan+ = - /r , di mana - adalah panjanggelombang cahaya di udara dan n adalah indeks bias kaca 6lensa7

Dapat diuraikan (dispersi)

=ejala 0is/e)si cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih 6polikromatik7 menjadi cahaya berwarna#warni 6monokromatik7.Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, artinya cahayayang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. ika cahaya putih diarahkan ke prisma,maka cahaya putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, danungu. Cahaya#cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. 'etiap panjang gelombang

memiliki indeks bias yang berbeda. 'emakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. !isperi pada prisma terjadi karena adanya perbedaan indeks bias kaca setiap warnacahaya. Perhatikan =ambar ..

30



=ambar .. !ispersi cahaya pada prisma

'eberkas cahaya polikromatik diarahkan ke prisma.Cahaya tersebut kemudian terurai menjadicahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.iap#tiap cahaya mempunyai sudutde>iasi yang berbeda.'elisih antara sudut de>iasi untuk cahaya ungu dan merah disebut sudutdispersi. Besar sudut dispersi dapat dituliskan sebagai berikut+

W = 1u 2 1m = (nu 3 nm )4 ........................................

(eterangan+

W = sudut dispersi

nu = indeks bias sinar ungu

nm = indeks bias sinar merah

1u= de>iasi sinar ungu

1mDde>iasi sinar merah

Pene)a/an Dis/e)si7

Contoh peristiwa dispersi pada kehidupan sehari#hari adalah pelangi. Pelangi hanya dapat kitalihat apbila kita membelakangi matahari dan hujan terjadi di depan kita. ika seberkas cahayamatahari mengenai titik#titik air yang besar, maka sinar itu dibiaskan oleh bagian depan permukaan air. Pada saat sinar memasuki titik air, sebagian sinar akan dipantulkan oleh bagian

31



belakang permukaan air, kemudian mengenai permukaan depan, dan akhirnya dibiaskan oleh permukaan depan. (arena dibiaskan, maka sinar ini pun diuraikan menjadi pektrummatahari.Peristiwa inilah yang kita lihat di langit dan disebut pelangi. Bagan terjadinya proses pelangi dapat dilihat pada =ambar ..

=ambar .. Proses terjadi pelangi

Dapat diserap arah getarn*a (polarisasi)

'ebagai gelombang trans>ersal, cahaya dapat mengalami polarisasi. Polarisasi cahaya dapatdisebabkan oleh empat cara, yaitu refleksi 6pemantulan7, absorbsi 6penyerapan7, pembiasan6refraksi7 ganda dan hamburan.

1. Polarisasi karena refleksi

Pemantulan akan menghasilkan cahaya terpolarisasi jika sinar pantul dan sinar biasnyamembentuk sudut <2o. Arah getar sinar pantul yang terpolarisasi akan sejajar dengan bidang

32



pantul. ?leh karena itu sinar pantul tegak lurus sinar bias, berlaku i p5 r = 6-7 atau r = 6-7 3 i p .!engan demikian, berlaku pula

adi, diperoleh persamaan

!engan n" adalah indeks bias medium tempat cahaya datang n adalah medium tempat cahayaterbiaskan, sedangkan i p adalah sudut pantul yang merupakan sudut terpolarisasi. Persamaan diatas merupakan bentuk matematis dari 3ukum Brewster.

=ambar . Polarisasi karena refleksi

2. Polarisasi karena absorbsi selektif

33



=ambar . 'kema polarisasi selektif menggunakan filter polaroid. 3anya cahaya denganorientasi sejajar sumbu polarisasi polaroid yang diteruskan.

Polarisasi jenis ini dapat terjadi dengan bantuan kristal polaroid. Bahan polaroid bersifatmeneruskan cahaya dengan arah getar tertentu dan menyerap cahaya dengan arah getar yang lain.

Cahaya yang diteruskan adalah cahaya yang arah getarnya sejajar dengan sumbu polarisasi polaroid.

=ambar /. !ua buah polaroid, polaroid pertama disebut polarisator dan polaroid kedua disebutanalisator dengan sumbu transmisi membentuk sudut M

'eberkas cahaya alami menuju ke polarisator. !i sini cahaya dipolarisasi secara >ertikal yaituhanya komponen medan listrik & yang sejajar sumbu transmisi. 'elanjutnya cahaya terpolarisasimenuju analisator.!i analisator, semua komponen & yang tegak lurus sumbu transmisi analisator diserap, hanya komponen & yang sejajar sumbu analisator diteruskan. 'ehingga kuat medanlistrik yang diteruskan analisator menjadi+

8 " = 8 cos +

ika cahaya alami tidak terpolarisasi yang jatuh pada polaroid pertama 6polarisator7 memilikiintensitas 9 -, maka cahaya terpolarisasi yang melewati polarisator adalah+

9 = 9 -

Cahaya dengan intensitas 9 ini kemudian menuju analisator dan akan keluar dengan intensitasmenjadi+

9 " = 9 cos"+ = 9 - cos"+

3. Polarisasi karena pe$biasan ganda

ika berkas kaca dilewatkan pada kaca, kelajuan cahaya yang keluar akan sama ke segala arah.3al ini karena kaca bersifat homogen, indeks biasnya hanya memiliki satu nilai. %amun, pada

34



bahan#bahan kristal tertentu misalnya kalsit dan kuarsa, kelajuan cahaya di dalamnya tidak seragam karena bahan#bahan itu memiliki dua nilai indeks bias 6birefringence7.

Cahaya yang melalui bahan dengan indeks bias ganda akan mengalami pembiasan dalam duaarah yang berbeda. 'ebagian berkas akan memenuhi hukum 'nellius 6disebut berkas sinar biasa7,

sedangkan sebagian yang lain tidak memenuhi hukum 'nellius 6disebut berkas sinar istimewa7.

=ambar 0.'kema polarisasi akibat pembiasan ganda.

. Polarisasi karena ha$buran

ika cahaya dilewatkan pada suatu medium, partikel#partikel medium akan menyerap danmemancarkan kembali sebagian cahaya itu. Penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh partikel#partikel medium ini dikenal sebagai fenomena hamburan.

Pada peristiwa hamburan, cahaya yang panjang gelombangnya lebih pendek cenderungmengalami hamburan dengan intensitas yang besar.3amburan ini dapat diamati pada warna biruyang ada di langit kita.

35



=ambar 5. )arna biru langit akibat fenomena polarisasi karena hamburan

Langit terlihat berwarna biru, matahari terbenam terlihat berwarna merah dan cahaya di langitsebagian terpolarisasi.Fenomena ini dijelaskan atas dasar peghamburan cahaya oleh molekulatmosfer.Penghamburan cahaya oleh atmosfer bumi bergantung kepada panjanggelombang.Entuk partikel#partikel yang jauh lebih kecil dari panjang gelombang cahaya 6sepertimolekul udara7, partikel#pertikel tersebut tidak merupakan rintangan yang besar bagi panjanggelombang yang panjang dibandingkan bagi yang pendek.

Langit hanya berwarna biru di siang hari.Ada beberapa sebab mengapa langit saat itu berwarna biru.Bumi diselubungi lapisan udara yang disebut atmosfer.)alaupun tidak tampak, udarasebenarnya terdiri atas partikel#partikel kecil.Cahaya dari matahari dihamburkan oleh partikel# partikel kecil dalam atmosfer itu.etapi kita tahu, cahaya dari matahari terdiri dari paduan semuawarna, dari merah, kuning, hijau, biru, hingga ungu.)arna#warna itu memiliki frekuensi yang

berbeda."erah memiliki frekuensi yang lebih kecil dari kuning, kuning lebih kecil dari hijau,hijau lebih kecil dari biru, biru lebih kecil dari ungu.'emakin besar frekuensi cahaya, semakinkuat cahaya itu dihamburkan.)arna langit adalah sebagian cahaya matahari yangdihamburkan.(arena yang paling banyak dihamburkan adalah warna berfrekuensi tinggi 6hijau, biru, dan ungu7, maka langit memiliki campuran warna#warna itu, yang kalau dipadukan menjadi biru terang.(arena warna biru banyak dihamburkan, maka warna matahari tidak putih sempurna,seperti yang seharusnya terjadi jika semua warna dipadukan.)arna matahari menjadi sedikitagak jingga.Pada sore hari, sering matahari berubah warna menjadi merah.Pada saat itu, sinar matahari yang sudah miring menempuh jarak lebih jauh untuk mencapai mata kita, sehinggasemakin banyak cahaya yang dihamburkan.'ehingga yang banyak tersisa adalah cahayafrekuensi rendah, yaitu merah.

!i bulan dan di planet yang tidak memiliki atmosfir, cahaya matahari tidak dihamburkan,sehingga langit selalu berwarna hitam, walaupun di siang hari.&fek yndall juga dapatmenerangkan mengapa langit pada siang hari berwarna biru, sedangkan ketika matahariterbenam di ufuk barat berwarna jingga atau merah. 3al tersebut dikarenakan penghamburancahaya matahari oleh partikel#partikel koloid di angkasa, dan tidak semua frekuensi sinar matahari dihamburkan dengan intensitas yang sama. ?leh karena intensitas cahaya berbanding

36



lurus dengan frekuensi, maka ketika matahari melintas di atas kita, frekuensi paling tinggilahyang banyak sampai ke mata kita, sehingga kita melihat langit biru.

(etika matahari hampir terbenam, hamburan cahaya yang frekuensinya yang rendahlah yanglebih banyak sampai ke kita, sehingga kita menyaksikan langit berwarna jingga atau merah.(itaingat untaian cahaya tampak dalam spektrum cahaya, merah#jingga#kuning#hijau#biru#ungu.!ariurutan merah sampai ungu, frekuensinya semakin tinggi.adi warna#warna yang mendekatimerah memiliki frekuensi cahaya tinggi, dan warna#warna yang mendekati ungu memilikifrekuensi cahaya rendah.Akibatnya, pada belahan bumi yang lebih timur, orang sudah tidak lagidapat melihat warna biru dan ungu karena sudah dihamburkan. 'aat itu, orang pada belahan bumi yang lebih timur hanya akan melihat Ksisa warna yang belum terhamburkan. 'isa warnayang masih ada adalah percampuran antara merah, jingga, dan kuning.$tulah sebabnya mengapalangit terlihat berwarna merah ketika terbenam.

Awan mengandung konsentrasi yang tinggi dari tetesan air atau kristal es, yang jugamenghamburkan cahaya. (arena konsentrasi yang tinggi ini, maka cahaya yang lewat melaluiawan mempunyai kesempatan lebih banyak untuk terhambur daripada cahaya yang lewat melalui

langit bersih.adi, cahaya dari semua panjang gelombang pada akhirnya dihamburkan keluar dariawan itu, sehingga awan itu terlihat berwarna putih.

(arena cahaya langit terpolarisasi sebagian, maka pemolarisasi sangat berguna dalamfotografi.Langit dalam sebuah poster dapat dibuat bertambah gelap dengan mengorientasikansumbu polarisasi itu sehingga tegak lurus terhadap arah yang menonjol dari polarisasi cahayayang dihamburkan itu. Cahaya yang paling kuat terpolarisasi datang dari bagian#bagian langityang berada jauhnya dari matahariX misalnya, langsung daria atas kepala ketika matahari itu berada pada horizon pada waktu matahari terbit atau terbenam. 'ecara lebih deskriptif, gambar berikut akan lebih memperjelas pemahaman kita.

=ambar. Peristiwa 3amburan Cahaya

'ebagai permisalan ada dua orang A dan B. "asing#masing berada pada belahan bumi yang berbeda. A sedang berada di suatu belahan bumi yang sedang mengalami siang hari, sedangkan B berada lebih timur dari A dan oleh karenanya ia telah memasuki waktu sore hari.

"atahari akan meradiasikan cahaya putih dalam arah lurus seperti pada =ambar. arak antara Adengan matahari lebih pendek jika dibandingkan B yang sudah masuk sore hari. Pada jarak yang pendek tersebut cahaya putih dari matahari akan mengalami hamburan terutama untuk warna biru dan ungu karena berfrekuensi tinggi. Peristiwa ini, seperti yang telah di bahas sebelumnya,menyebabkan si A akan melihat bahwa langit berwarna biru. %amun pada jarak yang lebih jauh,yakni bagi si B, ia sudah tidak lagi bisa melihat warna biru. 3al ini karena sebagian besar warna

biru telah dihamburkan di belahan bumi yang sedang siang hari. ?leh karena itu, tinggal warnamerah, jingga dan kuning saja yang masih diteruskan sampai ke mata si B. $tulah sebabnya,kenapa sore hari langit cenderung berwarna jingga kemerah#merahan.

37



Contoh soal+

. 'uatu cahaya tak terpolarisasi mengenai polaroid pertama dengan intensitas $2. entukanintensitas cahaya yang keluar dari sistem polaroid, yang terdiri dari dua buah polaroid, jika kedua

sudut antara kedua sumbu transmisi adalah /2o

awab

C. Cahaya se'agai /a)ti(el

Contoh penerapan anggapan cahaya sebagai partikel yaitu pada efek fotolistrik, cahaya dapatdipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit.(uantum energi tidak dapatdigambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel.Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton.Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagimelalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton. ika seberkas sinar#Y ditembakkan ke sebuahelektron bebas yang diam, sinar#Y akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar#Y menjadi lebih besar. =ejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuaidengan nama penemunya, yaitu Arthur 3olly Compton.

'inar#Y digambarkan sebagai foton yang bertumbukan dengan elektron 6seperti halnya dua bola bilyar yang bertumbukan7.&lektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula#mula.Foton yang menumbuk elektron pun terhambur dengan sudut + terhadap arah semula dan panjang gelombangnyamenjadi lebih besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur dinyatakan sebagai .!imana m adalah massa diam elektron, c adalah kecepatan cahaya, dan h adalah konstantaPlanck.

C. Prinsip 3uygens

Prinsip 3uygens dikemukakan oleh $lmuwan Belanda, Chistian 3uygens tahun 948.Prinsip ini

adalah metode numerik geometrik untuk mencari dari sebuah bentuk gelombang pada suatuwaktu kemudian. 3eygens menganggap bahwa tiap#tiap titik dari sebuah muka gelombang dapatditinjau dari sebuah muka gelombang sebagai sumber gelombang#gelombang kecil sekunder yang menyebar keluar ke segala arah dengan laju yang sama dengan laju perambatan gelombangitu. "uka gelombang yang baru pada suatu waktu kemudian akan didapatkan denganmembangun sebuah permukaan yang menyinggung gelombang kecil sekunder yang dinamakan pembungkus dari gelombang itu.

38



Prinsip huygens diperlihatkan pada gambar di atas, muka gelombang semula AAI berjalan kearah luar sebuah sumber, seperti yang ditunjukkan oleh panah#panah kecil. (emudian akan dicari bentuk muka gelombang setelah selang waktu t. ika > adalah laju perambatan gelombang, makadalam waktu t gelombang itu berjalan sejauh >t. !engan membangun beberapa lingkaran 6bekas# bekas gelombang#gelombang kecil berbentuk bola7 dari jari#jari rD>t, yang terpusat di titik#titik

sepanjang AAI. Bekas dari pembungkus gelombang#gelombang kecil yang menyatakan mukagelombang yang baru, adalah kur>a BBI yang menganggap laju > pada setiap titik dan dalamsemua arah.

+eo)i -elo%'ang oleh Ch)istian Huygens ;"42="43<

Christian 3uygens dan *obert 3ooke merupakan ilmuwan pendukung yang paling bersemangatdari teori impuls cahaya. Pada tahun 948, 3uygens menyatakan bahwa perambatan gelombangapa pun melalui ruang dapat digambarkan dengan suatu metode geometris yang dikenal dengan prinsip 3uygens, yaitu +

K'etiap titik pada muka gelombang 6wa>efront7 dapat dipandang sebagai sebuah sumber titik yang menghasilkan gelombang sferis sekunder.'etelah waktu t, posisi muka gelombang yang baru adalah permukaan selubung yang menyinggung semua gelombang sekunder ini.

=ambar dibawah ini menunjukkan prinsip 3uygens.

Prinsip 3uygens bisa dipakai untuk menerangkan terjadinya difraksi cahaya pada celah kecilseperti yang terlihat pada gambar berikut ini. Pada saat melewati celah kecil, muka gelombangakan menimbulkan ;a<elet baru yang jumlahnya tak terhingga sehingga gelombang tidak mengalir lurus saja, tetapi menyebar.

Penerapan prinsip ini pada perambatan gelombang datar dan gelombang sferis 6denganmengabaikan gelombang balik7. Prinsip ini dimodifikasi oleh *)esnel sehingga bidanggelombang baru dihitung dari bidang gelombang lama dengan memakai superposisi anak gelombang dengan memperhatikan amplitudo dan fase relatifnya. @i)chhoff menunjukkan bahwa intensitas dari anak gelombang#anak gelombang tersebut bergantung pada sudutnya dan bernilai nol pada arah berlawanan.

CN+H APLI@ASI P?INSIP HU,-ENS

Pembayangan udara 6mirage7 merupakan suatu contoh dari bekerjanya hukum 3eygen.Bila

permukaan jalan beraspal atau gurun pasir panas dipanaskan sangat tinggi oleh matahari, makalapisan udara panas yang kurang rapat dengan indeks refraksi n yang lebih kecil terbentuk didekat permukaan itu.Laju cahaya itu sedikit lebih besar dalam udara yang lebih panas di dekattanah, gelombang kecil 3uygens mempunyai jari T jari yang sedikit lebih besar, mukagelombang sedikit miring, dan sinar yang diarahkan menuju permukaan itu dengan sudut masuk yang besar 6di sekitar <227 dapat dibelokkan ke atas. Cahaya yang berada lebih jauh dari tanahdibelokkan lebih sedikit dan berjalan dalam sebuah garis yang hampir merupakan garis lurus.

39

http://id.wikipedia.org/wiki/Difraksi

http://id.wikipedia.org/wiki/Difraksi



BAB III

PENU+UP

A. @esi%/ulan

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat terlihat secara kasat mata.Cahayamempunyai sifat sebagai gelombang dan sebagai partikel sering kita kenal dengan dualismegelombang#partikel.'ebagai gelombang, cahaya dapat direfleksikan ataupun direfraksikan ketikamengenai suatu bidang namun saat itu pula dia mengalami penyerapan energi yang menunjukansifat cahaya sebagai partikel.

Cahaya mempunyai beberapa sifat sebagai gelombang diantaranya.!apat dibiaskan 6refleksi7,dapat dibiaskan 6refraksi7, dapat mengalami pelenturan 6difraksi7, dapat dijumlahkan6interferensi7, dapat diuraikan 6dispersi7, dapat mengalami pengkutuban 6polarisasi7.*efleksi6pemantulan7 merupakan perubahan arah rambat cahaya ke arah sisi 6medium7 asalnya, setelahmenumbuk antarmuka dua medium. 'aat cahaya datang dengan sudut datang yang lebih besar sudut kritis maka akan terjadi pemantulan internal sempurna. 'edangkan refraksi adalah perubahan arah dari sinar yang ditransmisikan pada medium yang berbeda.!ispersi adalah penguraian cahaya polikromatik menjadi cahaya monokromatik.3amburan adalah peristiwa penyerapan dan pemantulan kembali cahaya oleh suatu sistem partikel.!alam penggambarancahaya dikenal Prinsip 3uygens yang merupakan metode geometris untuk menentukan intensitasdan fase cahaya di tiap titik bila hanya sebagian muka gelombang yang nampak.

40

http://www.blogger.com/blogger.g?blogID=4447488489795453077










B. Sa)an

!alam penyusunan makalah ini akan sangat banyak kesempatan mengeksplor materi melaluigambar. Alangkah baiknya jika gambar bisa benar#benar diteliti kebenarannya karena beberapagambar sering kali tidak sesuai dengan fenomena yang seharusnya. Contoh+ gambar sudutde>iasi pada beberapa sumber di internet tidak menunjukan sudut de>iasi yang seharusnya.

41



DA*+A? PUS+A@A

3ermawayne. 22<. "engapa matahari terlihat kemerahan. ersedia diZhttp+hermawayne.blogspot.com22<2mengapa#matahari#terlihat#kemerahan.html[

"ath.ucr. 2/.Blue 'ky 6Penyebab langit biru7. ersedia diZhttp+www.math.ucr.eduhomebaezphysics=eneralBlue'kyblue\sky.html[

"atludin. 2. *elati>itas+ dualisme gelombang partikel. ersedia diZhttp+myblogmatludin.blogspot.com224dualisme#gelombang#partikel\8.html[

'h>oong. 2. Pengertian cahaya. ersedia di Zhttp+id.sh>oong.come1act#sciencesphysics288/<#pengertian#cahaya[

Chairunnisa. 2. eori#teori Cahaya "enurut Para Ahli. ersedia di Zhttp+chairunnisah#fisikaeducationnisah.blogspot.com225teori#teori#cahaya#menurut#para#ahli.html[

http+id.wikipedia.org

http+zamzamsaefulbahtiar.blogspot.com

http://id.wikipedia.org/

http://zamzamsaefulbahtiar.blogspot.com/

http://id.wikipedia.org/

http://zamzamsaefulbahtiar.blogspot.com/

Documents

Cahaya Dan Sifatnya