cahaya sebagai gelombang
Post on 02-Jul-2015
2.096 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala
kebesaran dan limpahan nikmat yang diberikan-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan
makalah berjudul “Cahaya sebagai Gelombang“.
Dalam penulisan percobaan ini, berbagai hambatan telah kami alami. Oleh karena itu,
terselesaikannya makalah ini tentu saja bukan karena kemampuan kami semata-mata.
Namun karena adanya dukungan dan bantuan dari pihak-pihak yang terkait.
Sehubungan dengan hal tersebut, perlu kiranya kami dengan ketulusan hati
mengucapkan terima kasih kepada Bapak Pengajar Mata Pelajaran Fisika kelas XII IPA 4
yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan makalah ini. Kami juga berterima
kasih kepada semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah
membantu menyelesaikan makalah ini.
Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik
dan saran sangat diharapkan demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini
bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Makassar, September 2010
Penulis
2
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.................................................................................................................................................. 1
DAFTAR ISI.................................................................................................................................................................. 2
BAB I PENDAHULUAN............................................................................................................................................ 3
A. Latar Belakang.................................................................................................................................................. 3
A) Tujuan.......................................................................................................................................................... 3
B) Rumusan Masalah.................................................................................................................................. 3
BAB II ISI....................................................................................................................................................................... 4
A. Interferensi Cahaya........................................................................................................................................ 4
A) Paduan Gelombang................................................................................................................................ 4
B) Beda Lintasan........................................................................................................................................... 5
C) Kondisi Interferensi...............................................................................................................................5
D) Syarat interferensi maksimum :.......................................................................................................5
E) Syarat interferensi minimum............................................................................................................6
F) Interferensi Celah Ganda :.................................................................................................................. 6
B. Difraksi Cahaya................................................................................................................................................. 9
A) Pengertian.................................................................................................................................................. 9
B) Jenis Difraksi Cahaya.............................................................................................................................9
B. Polarisasi Cahaya.......................................................................................................................................... 18
A) Polarisasi karena Pembiasan dan Pemantulan.......................................................................19
B) Polarisasi karena Bias Kembar......................................................................................................20
C) Polarisasi karena Absorfsi Selektif...............................................................................................21
D) Polarisasi karena Hamburan.......................................................................................................... 23
3
C. Dispersi Cahaya............................................................................................................................................. 24
A) Sudut dispersi........................................................................................................................................24
B) Penyebab dispersi cahaya................................................................................................................25
BAB IV PENUTUP................................................................................................................................................... 27
A. Kesimpulan...................................................................................................................................................... 27
B. Saran................................................................................................................................................................... 27
DAFTAR PUSTAKA................................................................................................................................................ 28
4
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Nganu
A) TUJUAN
Untuk mengetahui dan memahami gejala dan ciri gelombang cahaya.
B. RUMUSAN MASALAH
Makalah ini akan membahas tentang: bagaimana cahaya sebagai gelombang?
5
BAB II
ISI
A. INTERFERENSI CAHAYA
Interferensi Cahaya adalah perpaduan dari 2 gelombang cahaya. Agar hasil
interferensinya mempunyai pola yang teratur, kedua gelombang cahaya harus koheren,
yaitu memiliki frekuensi dan amplitudo yg sama serta selisih fase tetap.
Pola hasil interferensi ini dapat ditangkap pada layar, yaitu
Garis terang, merupakan hasil interferensi maksimum (saling memperkuat atau
konstruktif)
Garis gelap, merupakan hasil interferensi minimum (saling memperlemah atau
destruktif)
A) PADUAN GELOMBANG
Saling menguatkan Saling Melemahkan
6
B) BEDA LINTASAN
Jarak tempuh cahaya yang melalui dua celah sempit mempunyai perbedaan
(beda lintasan), hal ini yang menghasilkan pola interferensi.
C) KONDISI INTERFERENSI
D) SYARAT INTERFERENSI MAKSIMUM :
Interferensi maksimum terjadi jika kedua gelombang memiliki fase yg sama
(sefase), yaitu jika selisih lintasannya sama dgn nol atau bilangan bulat kali panjang
gelombang .λ
Bilangan m disebut orde terang. Untuk m=0 disebut terang pusat, m=1 disebut
terang ke-1, dst. Karena jarak celah ke layar l jauh lebih besar dari jarak kedua celah
d (l >> d), maka sudut sangat kecil, sehingga sin = tan = p/l, dengan demikian θ θ θ
Dengan p adalah jarak terang ke-m ke pusat terang
7
E) SYARAT INTERFERENSI MINIMUM
Interferensi minimum terjadi jika beda fase kedua gel 180o, yaitu jika selisih
lintasannya sama dgn bilangan ganjil kali setengah .λ
Bilangan m disebut orde gelap. Tidak ada gelap ke nol. Untuk m=1 disebut gelap
ke-1, dst. Mengingat sin = tan = p/l, maka θ θ
Dengan p adalah jarak terang ke-m ke pusat terang.
Jarak antara dua garis terang yg berurutan sama dgn jarak dua garis gelap
berurutan.
Jika jarak itu disebut p, maka :Δ
F) INTERFERENSI CELAH GANDA :
Pertama kali ditunjukkan oleh Thomas Young pada tahun 1801.
Ketika dua gelombang cahaya yang koheren menyinari dua celah sempit, maka
akan teramati pola interferensi terang dan gelap pada layar.
Interferensi optik dapat terjadi jika dua gelombang (cahaya) secara simultan
hadir dalam daerah yang sama.
8
1kr2kr
r
Interferensi konstruktif terjadi jika:
Interferensi destruktif terjadi jika:
1m
2mm
1kr2kr
S1 S2 d
PpSumbu sistem r1 r2
r
l
m
1m
2m
9
S1 S2 d
PpSumbu sistem r1 r2
r
Penentuan panjang gelombang
Dari gambar diperoleh:
l
10
B. DIFRAKSI CAHAYA
A) PENGERTIAN
Difraksi adalah penyebaran gelombang, contohnya cahaya, karena adanya
halangan. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar
Difraksi cahaya adalah pelenturan cahaya yaitu saat suatu cahaya mulai melalui
celah maka cahaya dapat terpecah-pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil
dan memiliki sifat seperti cahaya baru.
Difraksi cahaya adalah peristiwa pelenturan cahaya yang akan terjadi jika
cahaya melalui celah yang sangat sempit. Gejala ini dapat kita lihat dengan
mudah pada cahaya yang melewati sela jari yang kita rapatkan kemudian kita
arahkan pada sumber cahaya yang jauh.
Difraksi cahaya adalah peristiwa penyebaran atau pembelokan cahaya oleh
celah sempit sebagai penghalang. Gelombang terdifraksi selanjutnya
berinterferensi satu sama lain sehingga menghasilkan daerah penguatan dan
pelemahan.
B) JENIS DIFRAKSI CAHAYA
1. Difraksi Celah Tunggal
Perhatikan gambar di samping.
Pada titik O dilayar B semua sinar memiliki
panjang lintasan optis yang sama karena semua
sinar yang jatuh di O memiliki intensitas
maksimum. Sekarang kita tinjau titik P. Sinar
meninggalkan celah dengan sudut . Sinar rθ 1 berasal dari pusatnya. Jika dipilih
sudut sedemikian hingga selisih lintasannya adalah θ12
λ maka r1 dan r2
berlawanan fase dan tidak memberikan efek apapun pada P. Setiap sinar dari
setengah bagian atas celah akan dihapuskan oleh pasangannya yang berasal dari
11
bagian bawah, yaitu mulai dari titik 12
d bagian bawah. Titik P akan minimum
pada pola difraksi dan memiliki intensitas O. Syarat keadaan ini adalah :
Pita terang utama O akan menjadi lebih lebar jika celah dipersempit. Jika lebar
celah sama dengan panjang gelombang (λ¿maka minimum pertama akan terjadi
pada sudut = 90°.θ
12
dsinθ=n12
λ ataud sin θ=n λ ……. (1.1 )
θ→kecil maka tanθ = sinθ
sehingga tanθ = Pl
sinθ
Contoh soal :
Celah tunggal yang lebarnya 0,1 mm disinari berkas cahaya dan panjang gelombang 4.000 A°, apabila pola difraksi ditangkap pada layar yang jaraknya 20 cm dari celah. Tentukan jarak antara garis gelap ketiga dari pusat terang?
Dik : d = 0,1 mm = 10-4 m
= 4.000 A° = 4 x 10-7 m
l = 20 cm = 2 x 10-1
Jarak garis gelap ketiga dari pusat terang dapat dihitung dari rumus jarak gelap ke-n dari pusat jarak.Jadi,
d sin = n θ
P dl
=n λ
Untuk garis gelap ketiga maka n = 3
P=
3lλd
12
2. Difraksi pada Kisi
Difraksi cahaya juga terjadi jika cahaya melalui
banyak celah sempit terpisah sejajar satu
sama lain dengan jarak konstan. Celah
semacam ini disebut kisi difraksi atau sering
disebut dengan kisi. Kisi adalah sebuah
penghalang yang terdiri atas banyak celah
sempit. Jumlah celah dalam kisi dapat
mencapai ribuan pada daerah selebar 1cm. Selain itu perlu juga kita ketahui apa
itu difraksi kisi? Difraksi kisi merupakan piranti untuk menghasilkan spectrum
dengan menggunakan difraksi atau interferensi yang tersusun oleh celah sejajar
dalam jumlah sangat banyak dan memiliki jarak yang sama (biasanya dalam
orde 1.000/mm).Tetapan kisi d= 1N
. Bila banyaknya garis (celah)/satuan
panjang, misalnya cm adalah N. Perhatikan gambar di samping.
Dari gambar dapat disimpulkan bahwa : Jika cahaya melewati celah majemuk
(kisi) maka cahaya itu akan mengalami difraksi atau pelenturan. Bukti difraksi
pada kisi ini dapat dilihat dari pola-pola interferensi yang terjadi pada layar
yang dipasang dibelakangnya. Pola interferensi yang dihasilkan memiliki syarat-
syarat seperti pada celah ganda. Syarat interferensi tersebut dapat dilihat dari
persamaan berikut :
Ket : d = jarak antara celah (m)
= sudut berkas cahaya terhadap arah gerak lurusθ
= panjang gelombang
m = orde (m = 1,2,3,…)
Interferensi maksimum : d sinθ = m → m = 0,1,2,..
Interferensi minimum : d sinθ = (m−12 ) λ → m = 1,2,3,…
13
3. Daya Urai Optik
Alat-alat optik seperti lup, teropong, dan mikroskop memiliki kemampuan
untuk memperbesar bayangan benda. Namun, perbesaran bayangan benda yang
dihasilkan terbatas. Kemampuan perbesaran alat-alat optik itu selain dibatasi
oleh daya urai lensa juga dibatasi oleh pola difraksi yang terbentuk pada
bayangan benda itu.
Contoh soal :
Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 2.000 garis tiap cm. Orde terang kedua membentuk sudut 12° terhadap horizontal. Berapakah
a. Panjang gelombang cahaya yang digunakan?b. Jarak antara pola terang berdekatan jika layar dipasang pada jarak 40 cm dibelakang kisi?
Solusi :
N = 2.000 gsrid/cm
d = 1
2000=5 x10−4 cm=5 x10−4 m
= 12°, m = 2θ
l = 40 cm = 0,4 m
a. Orde terang terjadi jika memenuhi persamaan d sin = m θ 5 x10−6sin 12 °=25 x10−6 x 0,208=2¿5,2 x10−7 m
b. Jarak antara pola terang selalu sama yaitu sama dengan jarak terang pertama dengan terang pusatdyl
=mλ
5 x 10−6 y10−1 =1 x 5,2 x 10−7
14
Gambar Pola difraksi yang dibentuk oleh sebuah celah bulat
Pola difraksi yang dibentuk oleh sebuah celah bulat terdiri atas bintik terang
pusat yang dikelilingi oleh cincin-cincin terang dan gelap seperti pada Gambar
di atas. Pola tersebut dapat dijelaskan dengan menggunakan Gambar di bawah
ini.
Gambar Daya urai suatu lensa
D = diameter lubang
l = jarak celah ke layar
dm = jari-jari lingkaran terang
θ = sudut deviasi
Jari-jari lingkaran terang (dm atau r) yang terbentuk dapat diartikan daya pisah
pola difraksi yang terbatas. Jika cahaya melalui ruang hampa atau udara, daya
urai dari celah lingkaran dapat ditentukan dengan persamaan
r=1,22λlD
Menurut Rayleigh dan Jeans, kriteria jarak antara kedua maksimum tersebut
paling kecil sama dengan jari-jari lingkaran terang. Maksimum yang kedua jatuh
pada minimum yang pertama, atau jarak sudut antara kedua pusat bayangan,
yaitu
sin θ=rl=1,22
λD
Untuk sudut yang kecil,
θ=rl=1,22
λD
Keterangan:
r = daya urai (m)
l = jarak benda dari lensa (m)
15
= panjang gelombang cahaya (m)λ
D = diameter lubang
Ө = sudut deviasi
Contoh Soal
Ketika diameter mata diperbesar sampai 5 mm, berapa jarak minimum antara
dua sumber titik yang masih dapat dibedakan oleh mata pada jarak 80 cm dari
mata?
Panjang gelombang cahaya di udara 600 nm dan indeks bias mata 43
.
Perhatikan gambar berikut.
Jawab:
Diketahui : diameter lensa (D) 5 mm = 5 × 10-3 m
panjang gelombang cahaya ( ) = 600 nm = λ 6× 10-7 m
indeks bias n = 43
Panjang gelombang cahaya ketika memasuki mata diperoleh dengan:
λmata=λn=6 ×10−7
43
m=4,5 ×10−7 m
Jarak titik benda ke lensa (L) = 80 cm = 0,8 m
Daya urai lensa mata dapat dihitung (dm = r)
dm=r=(1,22)(λ)(L)
D
¿(1,22)(4,5 ×10−7)(0,8 m)
5 ×10−3 m
= 8,78× 10-5 m
16
4. Difraksi Sinar-X
Sinar-X merupakan radiasi
elektromagnetik berenergi
tinggi yang dihasilkan
akibat interaksi antara
berkas elektron eksternal
dengan elektron pada kulit
atom.
Spektrum sinar-x
memiliki:
Panjang gelombang antara 10-10 – 1 nm;
Frekuensi antara 1017 – 1020 Hz;
Energi antara 103 – 106 eV.
Panjang gelombang sinar-x memiliki orde yang sama dengan jarak antara atom.
Berkas sinar-X yang memiliki panjang gelombang beberapa angstrom akan
dihamburkan jika dikenakan pada sebuah kristal zat padat. Pada arah tertentu,
gelombang hamburan ini akan mengalami interferensi konstruktif (saling
menguatkan), sedangkan pada arah lain gelombang ini dapat mengalami
insterferensi destruktif (saling melemahkan). Keteraturan letak atom-atom dan
struktur zat padat dapat diketahui dengan cara menganalisis pola difraksi dan
interferensi yang dihasilkan.
Pengamatan struktur zat padat menggunakan difraksisinar-X ini kali pertama
dilakukan oleh W.L Bragg tahun 1913. Alat yang digunakan untuk mengamati
struktur zat padat disebut spektrometer sinar-X.
Perhatikan gambar di samping.
Seberkas sinar-X yang memiliki panjang
gelombang ditembakkan pada kristalλ
17
dengan sudut . Berkas sinar tersebut mengenai atom A pada bidang pertamaθ
dan atom B pada bidang kedua. Interferensi konstruktif hanya dapat terjadi jika
kedua sinar-X tersebut dihamburkan sejajar dan beda jalan yang ditempuhnya
adalah , 2 , 3 dan seterusnya. Jadi, untuk menghasilkan interferensiλ λ λ
konstruktif maka beda jalan yang harus ditempuh adalah n (n adalah bilanganλ
bulat).
Persamaan difraksi dapat ditulis sebagai berikut.
2d sin = θ nλ
dengan:
n = bilangan bulat yang menyatakan orde difraksi (n = 0, 1, 2, 3, ...)
= sudut datang/sudut hamburan = sudut berkas dan bidang atomθ
= panjang gelombang sinar-Xλ
d = jarak antaratom dalam kristal atau jarak antarbidang kisi
Contoh Soal
Seberkas sinar-X dengan panjang gelombang 1,25 Å digunakan untuk
menganalisis sebuah kristal. Interferensi konstruktif terjadi pada sudut 17,46o
dan 36,87o. Hitung jarak antarbidang kisi kristal tersebut.
Jawab:
Diketahui : = 1,25 Å = 1,25λ × 10-10 m
q1 = 17,46o
q2 = 36,87o
untuk n1 = 1 → d=n1λ
2 sin θ1
=(1 )(1,25× 10−10 m)
(2 )(0,3) = 2,08 × 10-10 m
18
untuk n2 = 2 → d=n2λ
2 sin θ2
=(2 )(1,25× 10−10 m)
(2 )(0,6) = 2,08 × 10-10 m
Jarak antara bidang kisi pada suatu kristal selalu tetap. Dari perhitungan
tersebut, didapat harga d = 2,08 × 10-10 m atau d = 2,08 Å.
Prinsip Difraksi Sinar-X
Sinar-X terpancar dari tabung sinar-X
Difraksi sinar-X yang konvergen diterima slit
Sinar-X diterima detektor, diubah menjadi sinyal listrik
Sinyal ini dihitung sebagai analisa pulsa tinggi
Interaksi sinar-X dengan material
1) Energi berkas sinar-X terserap oleh atom
2) Energi berkas sinar-X dihamburkan oleh atom
Difraksi Sinar-X
1) Proses hamburan sinar-X oleh bahan kristal
2) Difraksi bergantung pada struktur kristal dan panjang gelombang
a. Jika ( ) > ukuran atom, tidak terjadi difraksiλ
b. Jika ( ) < ukuran atom, terjadi difraksiλ
Difraksi sinar-x telah membuktikan untuk menjadi teknik bernilai tinggi untuk
menjelaskan struktur kristal dan untuk memahami struktur suatu materi.
19
B. POLARISASI CAHAYA
Polarisasi adalah peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang. Gejala
polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, sedangkan gelombang
longitudinal tidak mengalami gejala polarisasi. Fakta bahwa cahaya dapat mengalami
polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal.
Pada umumnya, gelombang cahaya mempunyai banyak arah getar. Suatu
gelombang yang mempunyai banyak arah getar disebut gelombang tak terpolarisasi,
sedangkan gelombang yang memilki satu arah getar disebut gelombang terpolarisasi.
Gejala polarisasi dapat digambarkan dengan gelombang yang terjadi pada tali yang
dilewatkan pada celah. Apabila tali digetarkan searah dengan celah maka gelombang
pada tali dapat melewati celah tersebut. Sebaliknya jika tali digetarkan dengan arah
tegak lurus celah maka gelombang pada tali tidak bisa melewati celah tersebut.
Dapat dikatakan, Polarisasi cahaya adalah pembatasan atau pengutuban dua arah
getar menjadi satu arah getar.
Gelombang cahaya yang belum terpolarisasi mempunyai dua arah getar. Ketika
cahaya tersebut dilewatkan pada sebuah celah (polarisator), cahaya mengalami
pengutuban (polarisasi) sehingga cahaya hanya mempunyai satu arah getar.
20
Sinar alami seperti sinar Matahari pada umumnya adalah sinar yang tak
terpolarisasi. Cahaya dapat mengalami polarisasi dengan berbagai cara, antara lain
karena peristiwa pemantulan dan pembiasan, bias kembar, absorbsi selektif, dan
hamburan.
A) POLARISASI KARENA PEMBIASAN DAN PEMANTULAN
Ketika cahaya mengenai bidang batas dua medium optik dengan kerapatan
berbeda, sebagian cahaya akan dipantulka dan sebagian lainya akan dibiaskan.
Berdasarkan hasil eksperimen yang dilakukan para ilmuwan Fisika
menunjukkan bahwa polarisasi cahaya karena pemantulan dan pembiasan dapat
terjadi apabila cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan saling tegak
lurus atau membentuk sudut 90o.
Di mana cahaya yang dipantulkan merupakan cahaya yang terpolarisasi
sempurna, sedangkan sinar bias merupakan sinar terpolarisasi sebagian. Sudut
datang sinar yang dapat menimbulkan cahaya yang dipantulkan dengan cahaya
yang dibiaskan merupakan sinar yang terpolarisasi.
Sudut datang dan sudut pantul pada saat polarisasi maksimum disebut sudut
Brewster atau sudut polarisasi (iP). Pada saat sinar pantul dan sinar bias saling
tegak lurus (membentuk sudut 90o) akan berlaku ketentuan bahwa : ip + r = 90o
atau r = 90o - i
n1
n2
Sinar datangSinar pantul
21
Menurut hukum Snellius,
n1 sin ip = n2 sin r
n1 sin ip = n2 sin (90 - ip)
n1 sin ip = n2 cos ip dimana sin i pcos i p
=n 1n 2
dengan:
ip = sudut polarisasi (sudut Brewster) n1 = indeks bias medium 1
r = sudut bias n2 = indeks bias medium 2
Contoh Soal:
Seberkas sinar datang pada permukaan zat cair yang memiliki indeks bias 4/3.
Jika indeks bias udara = 1, tentukan besarnya sudut Brewster.
Jawab:
tan ip = n 1n 2
Tan ip = 1
3/4
Tan ip = 43
dimana tan 530 = 4/3
ip = 530
Jadi, sudut Brewster-nya adalah 530
B) POLARISASI KARENA BIAS KEMBAR
Tan ip = n 1n 2
22
Polarisasi karena bias kembar dapat terjadi apabila cahaya melewati suatu
bahan yang mempunyai indeks bias ganda atau lebih dari satu, misalnya pada
kristal kalsit.
Bias ganda merupakan sifat yang dimiliki beberapa kristal tertentu (terutama
kalsit) untuk membentuk dua sinar bias dari suatu sinar datang tunggal. Gejala
pembiasan ganda merupakan fenomena rumit yang terjadi pada kristal kalsit atau
kristal plastik yang ditegangkan, misalnya selofen
Pada kebanyakan zat, laju cahaya adalah sama untuk semua arah. Pada kristal
kalsit, laju cahaya bergantung arah rambat pada material tersebut. Zat semacam ini
disebut zat isotropik.
Ketika berkas cahaya masuk pada zat isotropik, berkas tersebut terpisah
menjadi dua bagian yang disebut berkas sinar biasa dan sinar luar biasa. Berkas-
berkas ini terpolarisasi dalam arah yang saling tegak lurus dan berjalan dengan
kecepatan yang berbeda.
Sinar yang lurus disebut cahaya biasa, yang memenuhi hukum Snellius dan sinar
ini tidak terpolarisasi. Sedangkan sinar yang dibelokkan disebut sinar luar biasa
karena tidak memenuhi hukum Snellius dan sinar ini adalah cahaya yang
terpolarisasi.
C) POLARISASI KARENA ABSORFSI SELEKTIF
Polarisasi dengan absorfsi selektif diperoleh dengan memasang dua buah
polaroid. Yaitu polarisator dan analisator. Polaroid adalah suatu bahan yang dapat
menyerap arah bidang getar gelombang cahaya dan hanya melewatkan salah satu
23
bidang getar. Seberkas sinar yang telah melewati polaroid hanya akan memiliki satu
bidang getar saja sehingga sinar yang telah melewati polaroid adalah sinar yang
terpolarisasi. Polaroid banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain
untuk pelindung pada kacamata dari sinar matahari (kacamata sun glasses) dan
polaroid untuk kamera.
Polaroid terdiri atas molekul panjang yang rumit yang tersusun paralel satu
sama lain.
Intensitas cahaya yang lewat akan diperkecil setengahnya karena setengah dari
cahaya tersebut dihilangkan.
Rumus:
E2 = E cos θ
I1 =12
I0
24
I2 = I1 cos2θ
I2 = 12
I0 cos2θ
Polarisasi akibat penyerapan terjadi jika cahaya melalui zat yang dapat
memutar bidang polarisasi gelombang cahaya. Zat semacam ini disebut zat optik
aktif. Contoh zat ini adalah larutan gula.
Contoh soal:
Suatu cahaya tak terpolarisasi mengenai palaroid pertama dengan intensitas Io.
Tentukan intensitas cahaya yang keluar dari sistem palaroid, yang terdiri dari dua
palaroid. Jika sudut antara kedua sumbu transmisi adalah 30o.
Jawab:
Jika intensitas cahaya yang datang ke palaroid pertama (polarisator) adalah Io
dan intensitas cahaya yang keluar dari Polaroid kedua (analisator) adalah I2 maka
digunakan rumus
I2 = 12
I0 cos2θ
I2 = 12
I0 (cos 30) 2
I2 = 12
I0 (12√3¿
2
I2 = 38
I0
D) POLARISASI KARENA HAMBURAN
Polarisasi cahaya karena peristiwa hamburan dapat terjadi pada peristiwa
terhamburnya cahaya matahari oleh partikel-partikel debu di atmosfer yang
menyelubungi Bumi. Cahaya matahari yang terhambur oleh partikel debu dapat
terpolarisasi. Itulah sebabnya pada hari yang cerah langit kelihatan berwarna biru.
I2 = I1 cos2θ =12
I0 cos2θ
25
Hal itu disebabkan oleh warna cahaya biru dihamburkan paling efektif
dibandingkan dengan cahaya-cahaya warna yang lainnya. Jadi bias dikatakan
bahwa hammburan adalah penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh
partikel-partikel yang terlihat sebagai cahaya terpolarisasi sebagian.
C. DISPERSI CAHAYA
Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromarik (putih) menjadi cahaya-
cahaya monokromatik (merah, jingga, kuning, hijau,
biru, dan ungu) pada prisma lewat pembiasan atau
pembelokan. Hal ini membuktikan bahwa cahaya putih
terdiri dari harmonisasi berbagai cahaya warna dengan
berbeda-beda panjang gelombang.
Sebuah prisma atau kisi kisi mempunyai
kemampuan untuk menguraikan cahaya menjadi warna warna spektralnya. Indeks
cahaya suatu bahan menentukan panjang gelombang cahaya mana yang dapat
diuraikan menjadi komponen komponennya Untuk cahaya ultraviolett adalah prisma
dari kristal untuk cahaya putih adalah prisma dari kaca untuk cahaya infrarot adalah
prisma dari garam batu.
Pada gambar di samping, garis jelas
bahwa dari cahaya warna merah
hingga warna biru, frekuensinya (f)
semakin besar. Karena cepat rambat
semua cahaya sama, maka semakin
besar frekuensi semakin pendek
panjang gelombangnya ( ) dan sebaliknya. Ini membuktikan bahwa cahaya warna biruλ
memliki panjang gelombang paling pendek, sedangkan cahaya warna merah memiliki
panjang gelombang paling panjang.
A) SUDUT DISPERSI
26
F = du - dm
F = (nu - nm)b
dm = sudut deviasi merah du = sudut deviasi ungunu = indeks bias untuk warna ungunm = indeks bias untuk warna merah
Catatan :
Untuk menghilangkan dispersi antara sinar ungu dan sinar merah kita gunakan
susunan Prisma Akhromatik.
Ftot = F kerona - Fflinta = 0
Untuk menghilangkan deviasi suatu warna, misalnya hijau, kita gunakan susunan
prisma pandang lurus.
Dtot = Dkerona - Dflinta = 0
sudut-sudut pembias kecil
maka rumus tersebut dapat
ditulis dalam bentuk
(n1k – 1) 1 = (n2k – 1) 2β β
Sudut deviasi total dapat
ditentukan dari hubungan berikut :
total = (n1m – 1) 1 -δ β (n2m – 1) 2β
= (n1u – 1) 1 -β (n2u – 1) 2β
B) PENYEBAB DISPERSI CAHAYA
Dispersi cahaya terjadi karena setiap warna cahaya memiliki
panjang gelombang yang berbeda sehingga sudut biasnya berbeda-
beda.
27
Cahaya putih terdiri dari gabungan beberapa warna, yaitu merah, hijau dan biru.
Putih disebut warna polikromatik, yaitu warna cahaya yang masih bisa
diuraikan lagi menjadi warna-warna dasar.
Merah, hijau dan biru merupakan warna dasar atau warna monokromatik, yaitu
warna cahaya yang tidak dapat diuraikan kembali.
A.
28
BAB IV
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Dari pembahasan diatas dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1) Pola interfensi dua celah
Interferensi maksimum Pdl
=¿mλ
Interferensi minimum Pdl
=¿(2m – 1)12λ
2) Pola interfensi oleh lapisan tipis
Interferensi maksimum:
2nd cos r ¿(2m + 1)12λ
Interferensi minimum 2nd cos r = mλ
3) Pola difraksi oleh celah tunggal
Difraksi maksimum
2nd cos r ¿(2m – 2)12λ
Difraksi minimum: d sin = mθ λ
4) Pola difraksi kisi
Difraksi maksimum: d sin = mθ λ
Difraksi minimum: d sin = (2m + 1)θ12λ
5) Polarisasi selektif oleh dua pelat polaroid
I1 = 12
Io dan I2 = 12
I0 cos2 θ
Sudut polarisasi (ip)
tan ip = n2
n1
29
6) Sudut deviasi dari sebuah cahaya yang datang dari suatu medium dan melalui
sebuah prisma dengan sudut pembias tertentu adalah sebagai berikut.
δ=β (n p
nm
−1)
Jika medium yang dimaksud adalah udara (nm = 1) maka persamaannya menjadi
δ=β (n p−1)
7) Sudut dispersi sebuah prisma
δ=δ u−δm
Bentuk lain persamaan sudut dispersi prisma adalahφ=(nu−nm) β
8) Hubungan antarsudut pembias dari susunan prisma akromatik adalah sebagai
berikut.
β2=(nu1−nm1)(nu2−nm2)
β1
B. SARAN
Sebaiknya ilmu-ilmu fisika yan g dipaparkan dalam makalah kami lebih diaplikasikan
dan dimanfaatkan agar ilmu pengetahuan dan teknologi dapat lebih berkembang.
30
DAFTAR PUSTAKA
Damari Ari, Sri Handayani. 2009. Fisika Untuk Kelas XII SMA dan MA. Jakarta: Pusat
Perbukuan Dinas Pendidikan Nasional.
Kamajaya. 2008. Fisika untuk Kelas XII Semester 1 Sekolah Menengah Atas. Bandung:
Penerbit Grafindo Media Pratama.
Budiyanto Joko. 2009. Fisika untuk Kelas XII SMA dan MA. Jakarta: Pusat Perbukuan
Dinas Pendidikan Nasional.
Siswanto, Sukaryadi. 2009. Fisika untuk Kelas XII SMA dan MA. Jakarta: Pusat Perbukuan
Dinas Pendidikan Nasional.
31
Makalah
CAHAYA SEBAGAI GELOMBANG
Disusun Oleh:
Kelompok VII (XII IPA 4)
SITI MUNAWAROH AZIS (3)
NUR INDAH RAHMADANI. S (4)
ELYZA AIMAN AZIZAH (5)
AMELYA CHRISTA HATTU (18)
SADLI SYARIFUDDIN (30)
SEKOLAH MENENGAH ATAS NEGERI 5 MAKASSAR
2010
top related