GELOMBANG C A H A Y A (The Light Wave) Learning Objectives After study this chapter, you are expected to be able to : 1. Describe phenomena and characteristics of light wave, and 2. Apply the concepts and principles of light wave in technology Peta Konsep CAHAYA InterferensiDifraksiPolarisasi Lapisan tipis Kisi difraksi Celah ganda Daya urai lensaCelah tunggal PemantulanPembiasan ganda HamburanPenyerapan selektif Hukum Mallus mempelajari Ditimbulkan oleh Ditimbulkan oleh membatasi Ditimbulkan oleh Dispersi Cahaya (The Light Dispersion) adalah peristiwa terurainya cahaya putih yang melewati sebuah prisma menjadi warna spektrum akibat perbedaan indeks bias masing-masing warna cahaya. Dari gambar diperoleh : | + ZPSQ = 180O r1+i2+ZPSQ =180o sehingga: |+ZPSQ=r1+i2+ZPSQ | = r1 + i2 N1 | N2 i1 r1 r2i2 D P Q T R S Sudut deviasi dirumuskan: D= i1 + r2 - | Dengan : i1 = sudut datang pada permukaan pertama r2 = sudut bias pada permukaan kedua | = sudut pembias prisma D = sudut deviasi syarat terjadinya deviasi minimum i1 = r2 ataur1 = i2, sehingga Dm dirumuskan: Dm = 2i1 - | D i1 r2 Dm Dengan menggunakan hukum Snellius sudut deviasi minimum dapat dirumuskan: nm sin (| + Dm) = np sin | untuk | s 15o dirumuskan: |((

= 1mpmnnD Beberapa sifat spektrum warna:- sudut deviasi semakinbesar. -indeks bias semakin besar -frekuensi semakin besar -panjang gelombang semakin kecil Sudut dispersi dirumuskan: = (nu nm) | dengan: =sudut dispersi nu = indeks bias warna ungu nm = indeks bias warna merah Dm Du contoh Seberkas sinar dengan sudut datang 45o melewati suatu prisma sama sisi yang berada di udara dan terjadi deviasi minimum. Tentukanlah: a. sudut deviasi minimum b. indeks bias prisma Penyelesaiandiket : i1 = 45o | = 60o nm = 1 ditanya : a. Dm b. np a. Sudut deviasi minimum Dm = 2i1 - | = 2(45o) 60o = 30o b. Indeks bias prisma | |( )| |( )2230 sin45 sin60 sin30 60 sin 1sinsin21sin21sin212121212121= = =+=+== +oopoo opm mpp m mnnD nnn D n||| |Efek Doppler pada cahaya (Dopplers Effect for Light) Cepat rambat cahaya dalam vakum, di rumuskan: 00c= cDengan : 0 = permeabilitas vakum= 4t x 10-7 Wb/A.m c0 = permitivitas vakum = 8,85418 x 10 -12 C2/N.m2 Efek Doppler adalah pergeseran frekuensi cahaya akibat gerak relatif antara sumber cahaya dan pengamat. Secara matematis di rumuskan: sspfv ccf((

=Dengan :fs = frekuensi sumber cahaya fp = frekuensi cahaya yang diterima pengamat Vs = laju sumber cahaya adalah perpaduan dari dua gelombang cahaya. Syarat terjadinya interferensi : cahaya bersifat koheren ( frekuensi dan amplitudo sama serta beda fase tetap) Hasil interferensi: - garis terang(interferensi maksimum) - garis gelap(interferensi minimum) Interferensi Celah Ganda Young (Youngs Double Slits Interference) O P S1 S2 layar Pola interferensi d R l p TP G ke n T ke n Syaratnya: fasenya sama beda lintasannyasama dengan nol atau kelipatan dari panjang gelombang dirumuskan:

d sin = n atau nlpd=Dengan: n = orde atau nomor terang = 0, 1, 2, p = jarak terang ke n dari terangpusat l= jarak celah ke layar d = jarak antar celah = panjang gelombang syaratnya: Beda fase 180o Beda lintasannya sama dengan bilangan ganjil kali setengah panjang gelombang. Dirumuskan: dsin = (n ) Atau ( )21 = nlpdDengan: n = orde atau nomor gelap = 1, 2, 3, .. p = jarak gelap ke n dari terang pusat Garis Terang dan Garis Gelap Berurutan dirumuskan:dengan: Ap =jarak garisterang yang berurutan atau garis gelapyangberurutan =AlpdContohCahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5.000 melewati celah ganda yang terpisah pada jarak 2 mm. Jika jarak celah ke layar 1 meter, tentukan jarak terang pusat dengan garis terang orde ketiga pada layar. Penyelesaiandiket: d = 2 mm l = 1 m = 103 mm = 5.000 = 5 x 10-4mm n = 3 ditanya: p jawab: ( )( )( )mmxpdl npnlpd75 , 0210 10 5 33 4= ===Interferensi Pada Lapisan Tipis (Interference in the Thin Layer) Dua faktor yang mempengaruhi interferensi pada lapisan tipis, yaitu: 1. Perbedaan panjang lintasan optik 2. Perubahan fase sinar pantul A E F D C B Lapisantipis udara udara ii rr Indeks Bias= n d Syarat terjadinya interferensi maksimum (terang): 2nd cos r = (m- ) m = 1, 2, 3,. n = indeks bias lapisan d = tebal lapisan Syarat terjadinya interferensi minimum (gelap): 2nd cos r = m m = 0, 1, 2, ..... Tentukan tebal lapisan minimum yang dibutuhkan agar terjadi interferensi maksimum pada sebuah lapisan tipis yang memiliki indeks bias 4/3 dengan menggunakan panjang gelombang 5.600 diket: n = 4/3 = 5.600 agar tebal lapisan minimum, maka: m = 1 cos r = 1 ditanya: d jawab: | || || |( )034212121050 . 11 2600 . 5 1cos 2cos 2A ddr nmdm r nd=== =Cincin Newton (Newton Ring) Syarat terjadinya interferensi: 1. Interferensi maksimum (lingkaran terang): n = 1, 2, rt = jari-jari lingkaran terang ke-n Cahaya datang R r d Kaca plan-paralel Lensa Cembung datar ( ) R n rt212 =2. Interferensi minimum (lingkaran gelap): n = 0, 1, 2, rg = jari-jari lingkaran gelap ke-n R n rg =2Pada suatu percobaan interferensi cincin Newton digunakan cahaya dengan panjang gelombang = 5700 . Hasil pengamatan menunjukkan jari-jari lingkaran gelap kesepuluh adalah 6 mm. Hitunglah jari-jari kelengkungan lensa. Diket:= 5700 = 5,7 x 10-7m n = 10 rg= 6 mm = 6 x 10-3 m Ditanya: R Jawab: Difraksi cahaya (Light Difractio) Adalah peristiwa pelenturan gelombang cahaya melewati suatu celah sempit (lebarnya lebih kecil dari panjang gelombang) sehingga gelombang cahaya tampak melebar pada tepi celah. Difraksi celah tunggal (Single Slit Diffraction) 1. Pola difraksi minimum (gelap) dirumuskan: d sin = n 2. Pola difraksi maksimum (terang) dirumuskan: d sin = (n-) dengan: n = 1,2,3, 1 2 3 4 5 d sin d d/2 d/2 ContohDengan menggunakan celah tunggal, pada layar tampak pola difraksi. Garis terang pusat dan garis gelap ke empat membentuk sudut 30o terhadap garis normal. Jika cahaya yang digunakan memiliki panjang gelombang 6.000 , tentukanlah lebar celah yang digunakan. PenyelesaianDiket: =30o n = 4 = 6.000 Ditanya: d Jawab: d sin = n ( )m A ddndu8 , 4 4800030 sin6000 4sin00= ===Difraksi pada Kisi (Diffraction on grating) Pola difraksi maksimum: d sin = n dengan: d = lebar celah = 1/N N = jumlah celah n = 0, 1, 2, 3, . Pola difraksi minimum: d sin =( n ) dengan: n = 1, 2, 3, . Sebuah kisi memiliki 10.000 celah garis per cm. Pada kisi dilewatkan cahaya tegak lurus dengan panjang gelombang . Garis terang difraksi maksimum orde pertama membentuk sudut 30o terhadap garis normal. Tentukan PenyelesianDiket:N = 10.000 garis/cm d = 1/N = 1/10.000 = 10-4 cm = 30o n = 1 Ditanya: Jawab: 0440 4500010 5 , 015 , 0 10130 sin 10sinsinAcm xxndn d======u uDaya Urai Alat Optik Daya urai alat optik adalah: kemampuan alat optik untuk menghasilkan bayangan yang terpisah dari dua benda yang berdekatan. Kriteria Rayleigh adalah: dua titik sumber dapat dilihat terpisah bila pusat pola difraksi sumber pertama berimpit dengan minimum pertama pola difraksi sumber kedua.

Daya urai dirumuskan: Karena