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 d ari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran sangat diharapkan demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Makassar, Makassar, September 2010 2 010
Penulis
1
D AFTAR
ISI
KATA PENGANTAR..................................... ........................................................ ...................................... ....................................... ...................................... ..................................... .................................... ................. 1 Error! Bookmark not defined. DAFTAR ISI ..................................... ........................................................ ...................................... ....................................... ......................... .....Error!
BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN ..................................... ....................................................... ..................................... ....................................... ....................................... ..................................... ............................. ...........4 A. Latar Belakang Belakang..................................... ........................................................ ...................................... ....................................... ...................................... ..................................... .................................... ................. 4 A) Tujuan ..................................... ......................................................... ....................................... ...................................... ...................................... ...................................... ....................................... ....................... ... 4 B) Rumusan Masalah Masalah ......................... .............................................. ....................................... ...................................... ....................................... ...................................... ............................. .......... 4 BAB II ISI.............................................. ................................................................ ..................................... ....................................... ...................................... ..................................... ....................................... .............................. .......... 5 A. Interferensi Interferensi Cahaya..................................... ....................................................... ..................................... ....................................... ....................................... ....................................... .......................... ...... 5 A) Paduan Gelombang...................... Gelombang......................................... ...................................... ...................................... ....................................... ...................................... ................................ .............. 5 B) Beda Lintasan............................. Lintasan................................................. ....................................... ....................................... ...................................... ..................................... .................................... ................. 6 C) Kondisi Interferensi .................................... ....................................................... ...................................... ....................................... ...................................... ................................... ................. 6 D) Syarat interferensi interferensi maksimum : ........................................... .............................................................. ...................................... ...................................... ....................... .... 6 E) Syarat interferensi interferensi minimum .................................... ....................................................... ....................................... ....................................... ................................... ................ 7 F) Interferensi Interferensi Celah Ganda : ........................... ............................................. ..................................... ....................................... ....................................... ................................ ............. 7 B. Difraksi Cahaya ...................................... ......................................................... ...................................... ....................................... ...................................... ..................................... .............................. ........... 10 A) Pengertian Pengertian ........................................ .......................................................... ..................................... ....................................... ...................................... ..................................... .............................. ........... 10 B) Jenis Difraksi Cahaya ..................................... ........................................................ ...................................... ....................................... ...................................... ............................. ........... 10 B. Polarisasi Cahaya ...................................... ........................................................ ..................................... ....................................... ....................................... ...................................... .......................... ....... 19 A) Polarisasi karena karena Pembiasan Pembiasan dan Pemantulan.................... Pemantulan....................................... ....................................... ................................. ............. 20 B) Polarisasi karena karena Bias Kembar Kembar .................................... ....................................................... ....................................... ....................................... ............................. .......... 21 C) Polarisasi karena karena Absorfsi Selektif ...................................... ......................................................... ...................................... ...................................... ..................... 22 D) Polarisasi karena karena Hamburan ..................................... ........................................................ ....................................... ....................................... ................................ ............. 24 C. Dispersi Cahaya ..................................... ........................................................ ...................................... ....................................... ...................................... ..................................... .............................. ........... 25
2
A) Sudut dispersi .................................... ...................................................... ..................................... ....................................... ....................................... ..................................... .......................... ........ 25 B) Penyebab Penyebab dispersi cahaya ..................................... ........................................................ ...................................... ...................................... ...................................... ..................... 26 BAB IV PENUTUP...................... PENUTUP......................................... ...................................... ...................................... ....................................... ...................................... ..................................... ................................. .............. 28 A. Kesimpulan .................................... ........................................................ ...................................... ...................................... ....................................... ...................................... ...................................... ..................... 28 B. Saran .................................... ........................................................ ....................................... ....................................... ...................................... ..................................... ....................................... ................................. ............. 29 DAFTAR PUSTAKA...................................................... ......................................................................... ...................................... ...................................... ...................................... .................................... ................. 30
3
BAB
I
PE N D AHULUAN
A.
LATAR
B ELAKANG
Nganu
A)
T U J U AN
Untuk mengetahui dan memahami gejala dan ciri gelombang cahaya. cahaya. B.
R U M U S AN M A S ALAH
Makalah ini akan membahas tentang: bagaimana cahaya sebagai gelombang?
4
BAB
II
IS I
A.
I N TE R F E R E N S I
C AHAYA
Interferensi Cahaya adalah perpaduan dari 2 gelombang cahaya. Agar hasil interferensinya 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
nterferensi ma maks ksimum imum (saling memperkuat atau Garis terang, merupakan hasil interferensi
konstruktif)
nterferensi min minimum (saling memperlemah atau Garis gelap, merupakan hasil interferensi
destruktif) A) PA D U AN G E LO M B AN G
Saling menguatkan Saling Melemahkan
5
B)
B E DA
L I N T A S AN
Jarak tempuh cahaya yang melalui dua celah sempit mempunyai perbedaan (beda lintasan), hal ini yang menghasilkan pola interferensi. interferensi. C ) K ON D I S I I N TE RF E R E N S I
D)
S YA R A T I N TE R F E R E N S I M A K S I MU M
:
Interferensi maksimum terjadi jika kedua gelombang memiliki fase yg sama (sefase), yaitu jika selisih lintasannya sama dgn nol atau bilangan bulat kali panjang gelombang .
d s in U ! m P ;
m ! 0 , 1, 1 , 2 , . .. ..
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 sehingga sin = tan = p/l, dengan demikian
p d
! mP l Dengan p adalah jarak terang ke-m ke pusat terang
6
E)
S YA R A T I N TE R F E R E N S I M I N I MU M
Interferensi minimum terjadi jika beda fase kedua gel 180 o, yaitu jika selisih lintasannya sama dgn bilangan ganjil kali setengah .
d sin U ! (m
1 2
)P ;
m ! 1, 2 , 3 , . . .
Bilangan m disebut orde gelap. Tidak ada gelap ke nol. Untuk m=1 disebut gelap ke-1, dst. Mengingat sin = tan = p/l, maka p d l
!
(
1 2
)P
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 :
F)
I N TE RF E R E N S I
( p
d
! P
l
C E LA H G ANDA :
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 d aerah yang sama.
7
] 1 ! ] m1 sin(kr1 [t ) ] 2 ! ] m 2 si
U
kr 2 [ t
]
m
]
m
(r
2
H kr 2
l
H !
2T
P
(r 2 r 1 ) !
2T
P
(r
] m1 kr 1
] m ! ] m21 ] m2 2 2] m1] m2 cos H
Interferensi Interferensi konstruktif terjadi jika:
H ! kr 2 kr 1 ! k ( r 2 r 1 )
H
2mT
d sin U ! y
H 2
m ! 0, , d si
U
!
(r ! d sin U
,L
2mTP 2T
d sin U !
P
Interferensi destruktif destru ktif terjadi jika:
H ! (2m 1)T d sin U
(2m 1)TP 2T
m
! 0, 1, 2,L
1
d sin U ! (m )P 2
8
Penentuan panjang gelombang Dari gambar diperoleh:
p !
l U tan
l "" jika
maka:
p ! l si U
!
ml ¡
pm
!
pm d ml
d
Interf Int erfere erensi nsi Sel Selapu aput t Tip Tipis is Perubahan fase180o
Perubahan fase 0o
n>1
2nt = mP =
(m
!
t
0, 1, 2...) Dest rukt if
1
9
B.
D IF R A K S I C AHAYA
A) P E N G E R T I AN
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)
J EN IS
1.
D IF R A K S I C AHAYA
Di fr fr aksi ksi
C el el ah Tungg Tungga al
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 r 1 berasal dari pusatnya. Jika dipilih sudut sedemikian hingga selisih lintasannya adalah 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 bagian bawah, yaitu mulai dari titik d bagian bawah. Titik P akan minimum pada pola difraksi dan memiliki intensitas O. Syarat keadaan ini adalah :
10
kecil maka tan = sin
sehingga tan =
Pita terang utama O akan menjadi lebih l ebih lebar jika celah dipersempit. Jika lebar celah sama dengan panjang gelombang ( maka minimum pertama akan terjadi pada sudut = 90°. 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 a ntara garis gelap ketiga dari pusat terang? Dik : d = 0,1 mm = 10-4 m P = 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 P
Untuk garis gelap ketiga maka n = 3
11
2.
fr aksi ksi Di fr
pada Kis 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 daerah selebar 1cm. Selain itu perlu juga kita ketahui apa itu difraksi kisi? Difraksi kisi merupakan piranti untuk menghasilkan spectrum dengan menggunakan menggunakan difraksi atau interferensi yang tersusun oleh celah sejajar sejajar dalam jumlah sangat banyak dan memiliki jarak yang sama (biasanya dalam orde 1.000/mm).Tetapan kisi . Bila banyaknya garis (celah)/satuan panjang, misalnya cm adalah N. Perhatikan gambar di samping. Dari gambar gambar dapat disimpulkan bahwa bahwa : Jika cahaya melewati 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 syaratsyarat seperti pada celah ganda. Syarat interferensi tersebut dapat dilihat dari persamaan berikut :
Interferensi
maksimum : d sin = m P m = 0,1,2,..
Interferensi
minimum : d sin =
m = 1,2,3,
Ket : d = jarak antara celah (m) = sudut berkas cahaya terhadap terhadap arah gerak lurus P = panjang gelombang
m = orde (m = 1,2,3,)
12
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 =
= 12°, m = 2 l = 40 cm = 0,4 m a. Orde terang terjadi jika memenuhi persamaan d sin = m P
° P P P
b. Jarak antara pola terang selalu sama yaitu sama dengan jarak terang pertama dengan terang pusat
3.
Daya
rai i Opt U r a Opt ik
Alat-alat optik seperti lup, teropong, dan mikroskop memiliki kemampuan untuk memperbesar bayangan benda. Namun, perbesaran 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.
Gambar Pola difraksi yang dibentuk oleh sebuah celah bulat
13
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 diameter l l ubang ubang
l =
k cel ah ke l ayar jar jar ak c ayar
d m = jar jar i-jar i-jar i l ingk ar an ter ang t d ev ias = sudu udut d ev iasi
Jari-jari lingkaran terang ( d m 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
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
Untuk sudut yang kecil,
K eter eter anga ngan:
r = daya urai (m) l = jarak benda dari lensa (m)
14
= panjang gelombang cahaya (m) D = diameter lubang = 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 Panjang gelombang cahaya di udara 600 nm dan indeks bias mata . Perhatikan gambar berikut.
Jawab:
Diketahui : diameter lensa (D) 5 mm = 5 10-3 m panjang panjang gelombang cahaya () = 600 nm = 6 10-7 m indeks bias n = Panjang Panjang gelombang cahaya ketika memasuki mata diperoleh dengan:
Jarak titik benda ke lensa lensa (L) = 80 cm = 0,8 m Daya urai lensa mata dapat dihitung ( d m = r ) = 8,78 10-5 m
15
4.
Di fr fr aksi ksi
Sin Sinar -X -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:
y
Panjang gelombang antara 10 -10 1 nm;
y
Frekuensi antara 10 17 1020 Hz;
y
Energi antara 10 3 106 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 kristal dengan sudut . Berkas sinar tersebut
16
mengenai atom A pada bidang pertama 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 interferensi konstruktif maka beda jalan yang harus ditempuh adalah n (n adalah bilangan bulat). Persamaan Persamaan difraksi dapat ditulis sebagai berikut. 2d sin d sin = n
dengan: n = bilangan bulat yang menyatakan menyatakan orde difraksi (n =
0, 1, 2, 3, ...)
= sudut datang/sudut hamburan = sudut berkas dan bidang atom = panjang gelombang sinar-X d = jarak antaratom dalam kristal atau jarak antarbidang kisi
C ontoh ontoh S oal
Seberkas sinar-X dengan panjang gelombang 1,25 Å digunakan untuk menganalisis sebuah kristal. Interferensi konstruktif terjadi pada sudut 17,46 o dan 36,87o. Hitung jarak antarbidang kisi kristal tersebut. J awab: awab:
Diketahui : = 1,25 Å = 1,25 10-10 m q1 = 17,46o q2 = 36,87o
untuk n1 = 1
= 2,08 10-10 m
17
untuk n2 = 2
= 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
y
Sinar-X terpancar dari tabung sinar-X
y
Difraksi sinar-X yang konvergen diterima slit
y
Sinar-X diterima detektor, diubah menjadi sinyal listrik
y
Sinyal ini dihitung sebagai 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 difraksi b. Jika () < ukuran atom, terjadi difraksi Difraksi sinar-x telah membuktikan untuk menjadi teknik bernilai tinggi untuk menjelaskan menjelaskan struktur kristal dan untuk memahami struktur suatu materi.
18
B.
POLA RI S A S I C AHAYA
Polarisasi adalah peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang. Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh ol eh 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 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 m aka 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.
19
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) POLA R I S A S I K A R E NA P EM B I A S AN DA N P EM AN T U LA N
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 90 o. 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. udut t Sudut datang dan sudut sudut pantul pada saat polarisasi polarisasi maksimum disebut disebut sudu Brew rew ster ster atau sudu udut t pol ar isasi (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
20
Menurut hukum Snellius, n1 sin ip = n2 sin r n1 sin ip = n2 sin (90 - ip) n1 sin i p = n 2 cos ip dimana
Tan i p
=
dengan: i p = sudut polarisasi polarisasi (sudut Brewster) r = sudut bias
n1 = indeks bias medium 1
n2 = indeks bias medium 2
C ontoh ontoh S oal:
Seberkas sinar datang pada permukaan zat cair yang memiliki indeks bias 4/3. Jika indeks bias udara = 1, tentukan besarnya besarnya sudut Brewster. J awab: awab: tan i p =
Tan i p = Tan i p = dimana tan 53 0 = 4/3 i p = 530
Jadi, sudut Brewster-nya adalah 53 0 B)
POLA R I S A S I K A R E NA
BI AS
K EM B A R
Polarisasi karena bias kembar dapat terjadi apabila cahaya melewati suatu bahan yang mempunyai indeks bias ganda atau lebih dari satu, misalnya pada kristal kalsit.
21
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. Berkasberkas 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 ) POLA R I S A S I K A R E NA A B S O R F S I
S E L E K T IF
Polarisasi dengan absorfsi selektif diperoleh dengan memasang dua buah pol pol aroid roid . Yaitu polarisator dan analisator. Polaroid adalah suatu bahan yang dapat
menyerap arah bidang getar gelombang cahaya dan hanya melewatkan salah satu 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
22
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 Intensitas cahaya yang lewat akan diperkecil setengahnya karena setengah dari cahaya tersebut dihilangkan. Rumus: y
E 2 = E cos
y
I 1
=
y
I 2
= I 1 cos 2
y
I 2
=
I
0
I cos 0
2
2
I2 = I1 cos
=
I
0
cos
2
23
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. C ontoh ontoh soa soal:
Suatu cahaya tak terpolarisasi mengenai palaroid pertama dengan intensitas
I o. o.
Tentukan intensitas cahaya yang keluar dari sistem palaroid, yang terdiri dari dua palaroid. Jika sudut antara kedua sumbu transmisi adalah 30 o. J awab: awab:
Jika intensitas cahaya yang datang ke palaroid pertama (polarisator) adalah dan intensitas cahaya yang keluar dari Polaroid kedua (analisator) adalah
I 2
I o
maka
digunakan rumus I 2
=
2 I cos
I 2
=
2 I (cos 30)
I 2
=
I (
I 2
=
0
0
0
2
I 0
D) POLA R I S A S I K A R E NA H A M B U R AN
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. 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 partikel-partikel yang terlihat sebagai cahaya terpolarisasi terpol arisasi sebagian. sebagian.
24
C . D I S P E R S I C AHAYA
Dispersi adalah peristiwa penguraian Pembiasan pada Prisma
cahaya polikromarik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik (merah,
P b
b
¦
¦
o
b
¢
!
"
$ ¤ ¨
#
¤ ¨
§
¥
¦
%
¨
%
©
©
©
§
!
jingga, kuning, hijau, biru, dan ungu)
pada prisma lewat pembiasan atau
r
pembelokan. Hal ini membuktikan bahwa cahaya putih terdiri dari
£
¢
¤
¥
¦
b
£
£
¨
§
¨
¥
§
§
¦
v
¤
¤
©
¥
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 biru memliki panjang gelombang paling pendek, sedangkan cahaya warna merah memiliki panjang gelombang paling panjang. A)
S UDU T
DI S P ER S I
F = du - dm F = (nu - nm)b
25
dm = sudut deviasi merah du = sudut deviasi d eviasi ungu nu = indeks bias untuk warna ungu nm = indeks bias untuk warna merah Cat Cat at an :
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) 2 Sudut
deviasi
total
dapat
ditentukan dari hubungan berikut : total = (n1m 1) 1 1 - (n2m 1) 2 = (n1u 1) 1 - (n2u 1) 2 Pelangi B)
P E N Y E B A B D I S P E R S I C AHAYA
Dispersi
cahaya
terjadi
karena
setiap
warna
Pelangi adalah hasil dari pembiasan dan dispersi cahaya oleh titik-titik air yang ada di udara
cahaya memiliki panjang gelombang yang berbeda sehingga sudut biasnya berbeda-beda.
26
Cahaya putih terdiri dari gabungan beberapa warna, yaitu merah, hijau dan biru.
pol ikroma kromat t ik, yaitu warna cahaya yang masih bisa Putih disebut warna pol
diuraikan lagi menjadi warna-warna dasar.
onokromat t ik , yaitu Merah, hijau dan biru merupakan warna dasar atau warna monokroma
warna cahaya yang tidak dapat diuraikan kembali. Pelangi terbentuk karena dispersi cahaya pada pembiasan dalam tetes air hujan.
27
BAB
IV
PENUTUP
A . K ES I M P U LA N
Dari pembahasan diatas dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1) Pola interfensi dua celah Interferensi Interferensi maksimum Interferensi Interferensi minimum m inimum
m
(2m 1)
2) Pola interfensi oleh lapisan tipis Interferensi Interferensi maksimum: 2nd cos r (2m + 1) Interferensi Interferensi minimum 2nd cos r = m 3) Pola difraksi oleh celah tunggal Difraksi maksimum
2nd cos r (2m 2) Difraksi minimum: d sin = m 4) Pola difraksi kisi Difraksi maksimum: maksimum: d sin = m
Difraksi minimum: d sin = (2m + 1) 1 ) 5) Polarisasi selektif oleh dua pelat polaroid I 1 = I o dan I 2 = I cos2 Sudut polarisasi (i p) 0
tan i p =
6) Sudut deviasi dari sebuah cahaya yang datang dari suatu medium dan melalui sebuah prisma dengan sudut pembias tertentu adalah sebagai berikut.
28
Jika medium yang dimaksud adalah udara (nm = 1) maka persamaannya menjadi menjadi
7) Sudut dispersi sebuah prisma
Bentuk lain persamaan sudut dispersi prisma adalah 8) Hubungan antarsudut pembias dari susunan prisma akromatik adalah sebagai berikut.
B.
S A R AN
Sebaiknya ilmu-ilmu fisika yan g dipaparkan dalam makalah kami lebih diaplikasikan dan dimanfaatkan agar ilmu pengetahuan pengetahuan dan teknologi dapat lebih berkembang.
29
D AFTAR
PUSTAKA
sika Untuk Kelas XII SMA dan Damari Ari, Sri Handayani. 2009. F iisika
MA.
Jakarta: Pusat
Perbukuan Dinas Pendidikan Nasional. sika untuk Kelas XII S emester emester 1 S ekolah ekolah M enengah enengah Atas. Bandung: Kamajaya. 2008. F iisika
Penerbit Grafindo Media Pratama. sika untuk Kelas XII SMA dan Budiyanto Joko. 2009. F iisika
MA.
Jakarta: Pusat Perbukuan
Dinas Pendidikan Nasional. isika untuk Kelas XII SMA SMA dan MA. Jakarta: Pusat Perbukuan Siswanto, Sukaryadi. 2009. F isika
Dinas Pendidikan Nasional.
30
Makalah
CAHAY A SEB AGAI GELOMB ANG
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)
NGAH AT AS NEGERI 5 M AK ASS AR SEKOL AH MENENGAH A 2010
31