GELOMBANG CAHAYA Cahaya memang menarik untuk dipelajari. Sejak berabad-abad yang lalu banyak ahli yang tertarik untuk meneliti cahaya. Sebagai contoh adalah Newton dan Maxwell. Teori Newton tentang cahaya terkenal dengan teori partikel cahaya sedangkan teori Maxwell terkenal dengan gelomban gelombang g elektrom elektromagne agnetik. tik. Fisikawan Fisikawan lain yang juga tertarik tertarik akan cahaya cahaya adalah adalah Huygens, Huygens, Thomas Thomas Young, Young, dan Fresnell Fresnell.. Tokoh-tok Tokoh-tokoh oh fisika
ini
cukup
banyak
memberikan
sumbangan
terhadap
perkem perkemban banga gan n teori teori tenta tentang ng cahaya cahaya.. Cahaya Cahaya merup merupak akan an radia radiasi si gelom gelomban bang g elektr elektrom omag agnet netik ik yang yang dapat dapat didete dideteksi ksi mata mata manus manusia ia.. Karena itu, cahaya selain memiliki sifat-sifat gelombang secara umum misal dispersi, interferensi, difraksi, dan polarisasi, juga memiliki sifatsifat gelombang elektromagnetik, elektromagnetik, yaitu dapat merambat melalui ruang hampa. Ada Ada dua jenis jenis cahaya cahaya,, yaitu yaitu cahay cahaya a polik polikro romat matik ik dan cahaya cahaya monokromatik. Cahaya polikromatik adalah cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Contoh cahaya polikromatik adalah adalah cahaya cahaya putih. putih. Adapun Adapun cahaya cahaya monokrom monokromatik atik adalah adalah cahaya cahaya yang yang hanya hanya terd terdiri iri atas atas satu satu warna warna dan satu satu panjan panjang g gelo gelomba mbang. ng. Contoh cahaya monokromatik adalah cahaya merah dan ungu.
Dispersi Cahaya (Disperse Light Wave) Pernahkah kamu mengamati pelangi? Mengapa pelangi terjadi pada pada saat saat geri gerimi mis s atau atau sete setela lah h huja hujan n turu turun n dan dan mata mataha hari ri teta tetap p bersin bersinar ar? ? Perist Peristiwa iwa terjad terjadiny inya a pelang pelangii merup merupaka akan n gejal gejala a dispe dispersi rsi cahaya. Gejala dispersi cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik). Di depa depan n tela telah h disi dising nggu gung ng bahw bahwa a caha cahaya ya puti putih h meru merupa paka kan n cahaya polikromatik, artinya cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahaya putih diarahkan ke prisma maka
cahaya putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. Indeks bias cahaya tersebut adalah ungu > nila > biru > hijau > kuning > jingga > merah. Perhatikan di samping! Seberkas cahaya polikromatik diarahkan ke prisma. Cahaya tersebut kemudian terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Tiaptiap cahaya mempunyai mempunyai sudut deviasi deviasi yang berbeda. berbeda. Selisih Selisih antara antara sudut deviasi untuk cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi. Besar sudut dispersi dapat dituliskan sebagai berikut:
Keterangan:
Interferensi Cahaya (Interferensi Light Wave) Cahaya Cahaya merupa merupakan kan gelom gelomban bang g yaitu yaitu gelom gelomba bang ng elektr elektrom omagn agneti etik. k. Interfere Interferensi nsi adalah adalah paduan paduan dua gelomban gelombang g atau lebih menjadi menjadi satu gelomban gelombang g baru. baru. Interfere Interferensi nsi cahaya cahaya bisa terjadi jika ada dua atau lebih berkas sinar yang bergabung. Jika cahayanya tidak berupa berkas sina sinarr maka maka inte interf rfer eren ensi siny nya a suli sulitt diam diamat ati. i. Inte Interf rfer eren ensi si terj terjad adii jika jika terpenuhi dua syarat berikut ini: 1. Kedua Kedua gelombang gelombang cahaya cahaya harus harus koheren, koheren, dalam dalam arti bahwa bahwa kedua gelombang cahaya harus memiliki beda fase yang selalu tetap, oleh sebab itu keduanya harus memiliki memiliki frekuensi yang sama 2. Kedua gelombang gelombang cahaya harus harus memiliki memiliki amplitude amplitude yang hampir sama.
Interferensi Celah Ganda (Interferensi by Two Tight Apertures)
Pada tahun 1804 seorang fisikawan bernama Thomas Young (17731829 1829))
dapa dapatt
mend mendem emon onst stra rasi sika kan n
inte interf rfer eren ensi si
caha cahaya ya..
Youn Young g
melew melewatk atkan an cahay cahaya a koher koheren en (sinar (sinar-si -sinar narnya nya sefase sefase dan dan frekue frekuensi nsi sama) melalui dua celah sempit yang dikenal dengan celah ganda. Perhatikan Gambar (a), dua berkas cahaya koheren dilewatkan pada celah ganda kemudian dapat mengenai layar. Pada layar itulah tampak pola garisgaris terang seperti pada Gambar(b). Pola garisgaris terang dan gelap inilah bukti bahwa cahaya dapat berinterferensi. Interferensi cahaya terjadi karena adanya beda fase cahaya dari kedua celah tersebut. Berkas cahaya dari S1 dan S2 yang sampai pada layar terlihat berbeda lintasan sebesar ΔS = d sin θ. Perbedaan panjang lintasan inilah yang dapat menimbulkan fase antara dua berkas cahaya tersebut tersebut berbeda. berbeda. Interfere Interferensi nsi akan saling saling menguatk menguatkan an jika berkas cahaya sefase dan saling melemahkan jika berlawanan fase. Sefase berarti berbeda sudut fase Δθ = 0, 2π, 4π, ..... Sedangkan berlawanan fase berarti berbeda sudut fase Δθ = π, 3π, 5π, ... . Syarat ini dapat dituliskan dengan beda lintasan seperti persamaan berikut: Interferensi maksimum (garis terang) : d sin θ = n λ Interferensi minimum (garis gelap) : d sin θ = (n −1 /2 ) λ
Keterangan : d = jarak antar celah (m), θ = sudut yang dibentuk berkas cahaya dengan garis mendatar n = pola interferensi (orde), garis terang n = 0, 1,2,3,....; garis gelap n = 1,2,3,.... λ = panjang gelombang cahaya yang berinterferensi (m)
Perhatikan kembali Gambar (a). Untuk sudut θ kecil ( θ ≤ 12o) akan berlaku: sin θ ≈ tg θ berarti selisih lintasannya memenuhi hubungan berikut: lpdd =θsin =θsin
Interferensi pada Lapisan Tipis Kali Kalian an tent tentu u pern pernah ah main main air air sabu sabun n yang yang diti ditiup up sehi sehing ngga ga terj terjad adii gele gelemb mbun ung. g. Kemu Kemudi dian an saat saat terk terken ena a sina sinarr mata mataha hari ri akan akan terl terlih ihat at warn warnaa-wa warn rni. i. Caha Cahaya ya warn warnaa-wa warn rnii
inil inilah ah bukt buktii
adan adanya ya peri perist stiw iwa a
interferensi cahaya pada lapisan tipis air sabun. Interferensi ini terjadi pada pada sinar sinar yang yang dipan dipantul tulkan kan langs langsung ung dan sinar sinar yang yang dipan dipantul tulkan kan setelah dibiaskan. Syarat terjadinya interferensi memenuhi persamaan berikut: Interferensi maksimum : 2nd = (m + ) λ 21 Interferensi minimum : 2nd = m . λ Keterangan : n = indeks bias lapisan d = tebal lapisan (m) λ = panjang gelombang cahaya (m) m = 0, 1, 2,3, 4, ......
Difraksi cahaya (Light Diffraction) Difraksi cahaya adalah peristiwa pelenturan cahaya yang akan terjadi jika jika cahay cahaya a melalu melaluii celah celah yang yang sanga sangatt sempi sempit. t. Kita Kita dapat dapat meliha melihatt gejala ini dengan mudah pada cahaya yang melewati sela jari-jari yang kita rapatkan kemudian kita arahkan pada sumber cahaya yang jauh, misaln mis alnya ya lampu lampu neon. neon. Atau Atau denga dengan n melih melihat at melal melalui ui kisi kisi tenun tenun kain kain yang terkena sinar lampu yang cukup jauh. Difraksi Celah Tunggal Gambar di samping memperlihatkan gelombang cahaya yang datang pada sebuah celah yang sangat sempit. Pola interferensi pada difraksi
celah tunggal ini terlihat terlihat adanya adanya garis-gar garis-garis is gelap. gelap. Sedangk Sedangkan an pola pola terangnya lebar. Terang pusat akan melebar setengah bagian lebih lebar pada kedua sisi. Dari kejadian ini dapat dituliskan syarat-syarat interferensi sebagai berikut: Difraksi maksimum : d sin θ = (m +)λ 21 Difraksi minimum : d sin θ = m λ Keterangan : d = lebar celah (m) θ = sudu sudutt berk berkas as sina sinarr deng dengan an arah arah tegak lurus (derajat) λ = panjang gelombang cahaya (m) m = 1, 2, 3, 4, ....
Difraksi Celah Ganda (Kisi Difraksi) Kisi difraksi merupakan piranti untuk menghasilkan spektrum dengan mengg mengguna unaka kan n difra difraksi ksi dan dan inter interfer ferens ensi, i, yang yang tersus tersusun un oleh oleh celah celah sejajar sejajar dalam dalam jumlah jumlah sangat sangat banyak banyak dan memiliki memiliki jarak jarak yang sama (biasanya dalam orde 1.000 per mm). Dengan menggunakan banyak celah, garis-garis terang dan gelap yang dihasilkan pada layar menjadi lebih tajam. Bila banyaknya garis (celah) per satuan panjang, misalnya cm adalah N, maka tetapan kisi d adalah: d=1/N Bila cahaya dilewatkan pada kisi dan diarahkan ke layar, maka pada layar akan terjadi terjadi hal-hal berikut berikut ini: Garis terang (maksimum), (maksimum), bila: bila: d.sin θ = n. λ ; n = 0, 1, 2, ........
Garis gelap (minimum), bila: d.sin θ = (n+21 ) λ; n = 1, 2, 3, ........
POLARISASI CAHAYA (Polarization of Light)
Pada Pada pemb pembah ahas asan an sebe sebelu lumn mnya ya tela telah h
dise disebu butk tkan an bahw bahwa a
caha cahaya ya
terma termasuk suk gelom gelomban bang g tranve tranversa rsal. l. Hal ini dibuk dibuktik tikan an oleh oleh perist peristiwa iwa polaris polarisasi asi
cahaya cahaya..
Pola Polari risa sasi si caha cahaya ya adal adalah ah pemb pembat atas asan an atau atau
pengutuban dua arah getar menjadi satu arah getar. Polarisasi cahaya dapat terjadi karena beberapa hal berikut: a. pemantulan (Reflection) b. pembiasan (Reflaction c. absorpsi selektif ( Absorption) d. hamburan (Scattering)
Selective
