Transcript 218 interfernsi dan difraksi cahaya

Bahan ajar Fisika Kelas XII Program IPA
Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar
Indikator
Materi
Soal Latihan
Uji Kompetensi
Keluar
Standar Kompetensi dan Kopetensi Dasar
Standar Kompetensi (1.)
Menerapkan konsep dan prinsip gejala
gelombang dalam menyelesaikan masalah.
Kompetensi Dasar :
Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang bunyi dan
cahaya
Indikator
• Mendeskripsikan gejala interferensi
gelombang cahaya
Interferensi Cahaya
Interferensi antara dua gelombang cahaya akan
mengakibatkan terjadinya garis – garis gelap
dan terang.
Agar dua cahaya dapat berinterferensi maka
kedua cahaya tersebut harus koheren artinya
kedua cahaya memiliki frekuensi yang sama
serta beda fase yang tetap.
Interferensi cahaya dapat terjadi pada :
a. Percobaan Fresnell/ Young
b. Lapisan tipis
c. Cincin Newton, dll
1.Percobaan Fresnell dan Young
(θ)
Layar
d
•
•
P
sin  
CA
A
P •
O •
C
T1
Untuk θ yang kecil berlaku :
Sin θ = tan θ = P/L atau p<< L
sehingga selisih lintasan berlaku
:
s  d sin   d tan  
L
d : jarak celah (cm)
θ : sudut
p : jarak garis terang dg terang
pusat (cm)
L : jarak celah ke layar (cm)
Pada Gambar :
Perhatikan Segitiga OAC
•
dP
L
Interferensi maksimum akan
terjadi jika cahaya yang tiba di
titik A memiliki fase yang sama,
artinya slisih lintasannya
merupakan kelipatan panjang
gelombang ( m )
Jadi :
Dimana :
∆S = m ‫ג‬
m = Bilangan orde =1,2.3...
‫ = ג‬Panjang gelombang ( m )
d = Jarak kedua celah ( m )
P = Jarak antara dua grs terang
dp
m. 
L
yang berurutan ( m )
L = jarak celah ke layar ( m )
2. Interferensi Cahaya oleh Lapisan Tipis
Mata
F
Sinar
datang
D
i
i
A
d
C
r
Interferensi di F terjadi tidak hanya
ditentukan oleh selisih lintasan
yang ditempuh cahaya tetapi juga
ditentukan oleh apa yang disebut
selisih lintasan optik
Yaitu hasil perkalian antara indeks
bias dan jarak lintasan cahaya.
∆S = n ( AB + BC ) – nud( AD )
∆S = n ( 2 AB ) – 1( AD
B
)
d
S  n (2
)  AC .sin i
cos r
S 
S 
S 
S 
S 
2 nd
cos r
2 nd
cos r
2 nd
cos r
2 nd
cos r
2 nd
cos r
 2 . d . tan r . sin i
2 d sin r

x n sin r
cos r
2 nd . sin 2 r

cos r
(1  sin
x cos
2
2
r)
r   S  2 nd . cos r
Hal diatas berlaku jika pemantulan pada zat optik yang renggang.
Jika zat optik lebih rapat maka terjadi loncatan fase ½, yang berarti
bahwa panjang jarak yang ditempuh bertambah ½ ‫ג‬.
Jika di F terjadi terang (Interferensi Maksimum ) maka berlaku :
2nd cos r = ( 2k + 1 ) ½ ‫ג‬
n = indeks bias selaput
Jika di F terjadi gelap maka :
d = tebal selaput
r = sudut bias (0)
2nd.cos r = ( 2 k ). ½ ‫ג‬
k = bilangan orde
‫= ג‬panjang gelombang (m)
Cincin Newton
R
Sinar
monokromatik
•
Pada percobaan ini digunakan lensa Plankonvek yang sangat lemah dan diletakkan
diatas plat plan paralel.
C
D
Cincin Newton
Pemantulan di titik A tidak terjadi loncatan
fase sedang di B terjadi loncatan fase ½ .
Maka jika di A terletak pada cincin dan
terjadi gejala :
A
B
Terang I : 2AB + ½ ‫ ג = ג‬... AB= ¼‫ג‬
AC2 = CD x CE
(rt)12 = ¼‫ ( ג‬2R - ¼‫) ג‬Karena 2R>>¼‫ג‬
maka (rt)12 = ¼‫ ג‬. 2R
(rt )12
(rt )12
 1 
1
R
(
1

R)
2
2
Terang II : 2 AB + ½‫ = ג‬2‫ג‬
setelah dihitung :
(rt ) 22

(2  12 ) R
Secara Umum berlaku :
(rt ) 2m

(m  12 ) R
(rt)m = jari-jari cincin terang
yang ke n
‫ = ג‬Panjang gelombang
Terang III :
2 AB + ½‫ = ג‬3 ‫ג‬
Setelah dihitung :
(rt )32

(3  12 ) R
m = Bilangan nomor cincin
= 1,2,3.... Dst
R = Jari-jari lensa
Jika antara lensa dan plat diisi
zat dengan indek bias (n) maka
berlaku :
2
n( Rt ) m

(m  12 ) R
Cincin – Cincin Gelap
Gelap I : 2 AB + ½‫ = ג‬1½‫ → ג‬AB = ½‫ג‬
( untuk bidang lingkaran ditengah terjadi gelap )
Jadi :2 AB + ½‫ → ג½ = ג‬AB = 0
(rg)12= ½‫ ג‬2R →

( rg )12
1 .R
Gelap II : 2 AB + ½‫ = ג‬2 ½‫ג‬
Setelah dihitung :
Gelap III :


Untuk Cincin Gelap berlaku :

2
g m
(r )
2
g 2
mR
(r )
2R
2
g 2
(r )
3R
Jika antara lensa dan plat diisi
dengan zat dengan indek bias (n)
maka berlaku :
2
g m

n( r )
mR
Soal-Soal Latihan:
1. Pada Percobaan Young menggunakan dua celah yang berjarak 0,2
mm, jarak celah ke layar 1 meter. Jika jarak antara garis terang
pertama dari terang pusat adalah 3 mm. Berapakah panjang
gelombang cahaya yang digunakan ?
2 Sebuah selaput dengan ketebalan 10-5 cm, disinari cahaya secara
tegak lurus permukaan. Jika indeks bias selaput 1,5. Hitung panjang
gelombang cahaya yang digunakan jika terjadi interferensi maksimum.
3 Jarak antara cincin gelap ke 9 dan ke 16 dari sebuah cincin Newton
ialah 5 mm. Jika antara lensa dan plat diisi dengan zat dengan indek
bias ( n = 1,36 ). Hitung panjang gelombang cahaya yang digunakan
Jika R lensa 20 m
1.
Diketahui : d = 0,2 mm;
L = 1 m = 103 mm; p = 3
mm; m = 1
Ditanya : ‫ = ג‬.... ?
Penyelesaian :
d . p 0,2 x3
m. 

L
103
  0,6.10 3 m m
  6.10 4 m m
2. Diketahui : d = 10-5cm
n = 1,5 ; i = 00
Dit : ‫ = ג‬.... ?
Penyelesaian :
sin i nselaput

 nudara .sin i  nselaput .sin r
sin r nudara
1.sin 0
sin r 
 0  r  00
1,5
2nd.cos r =(2k + 1) ½‫ג‬
2.1,5.10-5cos r =(2.1+1). ½‫ג‬
3.10-5cos 0 = 3/2.‫ג‬
‫ = ג‬2.10-5 cm= 2.10-7 m
‫ = ג‬2000 Å
3. Dik : R = 20 m ; n = 1,36; ∆rg = 5 mm
Dit : ‫ = ג‬.....?
Penyelesaian :  
rg 
3
5.10 
.16.R
n
..R
n
n(5.10 3 ) 
n(rg )2m
mR

 (rg ) 
m R
n
.9.R
n
.( 16  9 )
.R   
n(rg ) 2
R
1,36(5.103 ) 2
1,36(25.106 )

 
20
20
  1,7.10 m
6