Pengertian Interferensi Cahaya, Celah Ganda, Minimum, Maksimum, Lapisan Ti pis, Cincin Newton, Sifat Gelombang, Rumus, Contoh Soal, Jawaban
Pengertian Interferensi Cahaya, Celah Ganda, Minimum, Maksimum, Lapisan Tipis, Cincin Newton, Sifat Gelombang, Rumus, Contoh Soal, Jawaban - Berikut ini adalah materi lengkapnya : 1. Pengertian Interferensi Cahaya Interferensi adalah paduan dua gelombang atau lebih menjadi satu gelombang baru. Interferensi terjadi jika terpenuhi dua syarat berikut ini. a. Kedua gelombang cahaya harus koheren, dalam arti bahwa kedua gelombang cahaya harus memiliki beda fase yang selalu tetap, oleh sebab itu keduanya harus memiliki frekuensi yang sama. b. Kedua gelombang cahaya harus memiliki amplitudo yang hampir sama.
2. Interferensi Celah Ganda Fenomena interferensi cahaya ditunjukkan oleh percobaan yang dilakukan oleh Thomas Young. Berkas cahaya yang melalui celah S 1 dan S2 berasal dari celah sempit S 0, tampak pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram percobaan celah ganda Young. Jika berkas cahaya melalui S 1 dan S2, maka celah tersebut (S 1 dan S2) akan berfungsi sebagai sumber cahaya baru dan menyebarkan sinarnya ke segala arah. Apabila cahaya dari celah S1 dan S2 berinterferensi, maka akan terbentuk suatu pola interferensi. Pola interferensi
tersebut dapat ditangkap pada layar berupa pola garis terang dan gelap. Interferensi dapat terjadi karena adanya beda lintasan berkas cahaya dari S 1 dan S2. Jika jarak antara kedua celah (d), jauh lebih kecil daripada jarak celah terhadap layar, l (d << l ), maka beda lintasan pada titik sembarang P adalah S 2P – S1P = d sin θ .
2.1. Interferensi Maksimum Apabila dua gelombang bertemu, dan saling menguatkan, maka akan terjadi interferensi maksimum dan terbentuk pola garis terang. Pada celah ganda, interferensi ini akan terjadi apabila kedua gelombang memiliki fase yang sama (sefase), yaitu apabila keduanya berfrekuensi sama dan titik-titik yang bersesuaian berada pada tempat yang sama selama osilasi pada saat yang sama.
Gambar 2. Sudut θ sangat kecil sehingga sin θ = θ = p / l . Jarak garis terang ke-n dari pusat terang dinyatakan dengan persamaan: n.λ = d.sin θ ......................................................... (1) Karena l >> d, maka sudut θ sangat kecil, sehingga berlaku pendekatan sinθ = tanθ = p / Jadi, persamaan (1) dapat dituliskan menjadi: n. λ = d (p / l ) n. λ = pd / l ............................................................. (2) dengan: p = jarak garis terang dari pusat terang
l
d = jarak kedua sumber l = jarak layar ke sumber cahaya
λ = panjang gelombang n = orde atau nomor terang (n = 0, 1, 2, ... .)
2.2. Interferensi Minimum Interferensi maksimum terjadi jika dua gelombang bertemu dan saling menguatkan. Namun, jika dua gelombang tidak bertemu, dan akan saling meniadakan maka terjadi interferensi minimum, sehingga terbentuk pola garis gelap. Interferensi ini terjadi pada dua gelombang yang tidak sefase. Jarak garis gelap ke-n dari pusat terang adalah: (n-(1/2)) λ = d.sin θ ................................................ (3) Bilangan n menyatakan orde atau nomor gelap, yang besarnya n = 1, 2, 3, ... . Untuk n = 1 disebut minimum orde ke-1. Mengingat sinθ = p /
l
maka persamaan (3) menjadi: (n-(1/2)) λ = d. (p / l ) .................................................... (4) dengan p adalah jarak gelap ke-n dari pusat terang. Pada interferensi celah ganda, jarak dua garis terang yang berurutan sama dengan jarak dua garis gelap yang berurutan. Dengan mengunakan persamaan (2) diperoleh: (Δpd / l ) = Δnλ ................................................... (5) Untuk dua garis terang mapun dua garis gelap berurutan dapat dik atakan ikatakan nilai Δn =1, sehingga jarak antara dua garis terang maupun jarak antara dua garis gelap berurutan dapat diperoleh dengan persamaan: (Δpd / l ) = λ ................................................................ (6)
3. Interferensi pada Lapisan Tipis Dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat fenomena yang ditimbulkan oleh interferensi cahaya. Sebagai contoh timbulnya garis-garis berwarna yang tampak pada lapisan tipis minyak tanah yang tumpah di permukaan air, warna-warni yang terlihat pada gelembung sabun yang mendapat sinar matahari, serta timbulnya warna-warni pada cakram padat (compact disc).
Gambar 3. Timbulnya warna-warni pada compact disk menunjukkan adanya interferensi. Pola interferensi pada lapisan tipis dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu panjang lintasan optik dan perubahan fase sinar pantul.
Gambar 4. Interferensi cahaya pada lapisan tipis. Dari Gambar 4, sinar AB merupakan sinar monokromatik yang datang pada permukaan pelat tipis. Sebagian sinar AB dipantulkan oleh permukaan bidang batas udara dan pelat (sinar BE) dan sebagian lagi dibiaskan ke dalam medium pelat (sinar BC). Sinar BC dipantulkan oleh
permukaan bidang batas pelat dan udara (sinar CD). Sinar CD dipantulkan oleh permukaan atas dan sebagian lagi dibiaskan keluar film (sinar DF). Sinar BE dan DF datang bersamaan di mata kita. Sinar datang dengan sudut datang i pada lapisan tipis dengan ketebalan d dan indeks bias n, sehingga sinar mengalami pemantulan dan pembiasan dengan sudut bias r. Dengan mempertimbangkan kedua faktor di atas, dapat ditentukan syarat-syarat terjadinya interferensi berikut ini. 1. Syarat terjadinya interferensi maksimum (terang) 2n.d.cos r = (m – 1/2) λ ; m = 1, 2, 3, ............ (7) 2. Syarat terjadinya interferensi minimum (gelap) 2n.d.cos r = mλ ; m = 0, 1, 2, ....................... (8)
4. Cincin Newton Cincin Newton adalah pola interferensi yang terbentuk oleh sebuah lensa yang sedikit cembung yang diletakkan di atas sebuah keping gelas datar. Bila cahaya monokromatik dipantulkan oleh kedua permukaan yang berdekatan ke mata pengamat dengan sudut tertentu, titik singgung lensa akan terlihat sebagai sebuah lingkaran gelap dikelilingi sederet cincin terang dan gelap.
Gambar 5. Cincin Newton untuk Memperagakan Interferensi. Pola interferensi cincin Newton ini terjadi jika cahaya dengan panjang gelombang λ, datang dari atas dengan arah tegak lurus. Jika R adalah jari-jari kelengkungan lensa dan r adalah jari-jari kelengkungan gelap dan terang hasil interferensi, maka akan terjadi hal-hal berikut ini.
Gambar 6. Pola Interferensi Cincin Newton terjadi jika cahaya datang dari atas dengan arah tegak lurus. 1. Interferensi maksimum (lingkaran terang), jika: rt2 = (n – 1/2) λ .R; n = 1, 2, 3, ...................... (9) dengan rt adalah jari-jari lingkaran terang ke-n. 2. Interferensi minimum (lingkaran gelap), jika: rg2 = n. λ .R; n = 0, 1, 2, ................................ (10) dengan rg adalah jari-jari lingkaran gelap ke-n.
